انواع فیلامنت

فیلامنت ها مدل های مختلفی دارند که بسته به جنس و خاصیتشان در زمینه های مختلف مورد استفاده قرار میگیرند .

ABS : از پرمصرف ترین فیلامنت ها در صنعت پرینت سه بعدی می باشد که بیشتر برای ساخت قطعات بادوام و متحرک یا قطعاتی

که باید در برابر حرارت مقاوم باشند استفاده می گردد .

ABS دارای دوام بالا , مقاومت و استحکام طولانی هستند اما متاسفانه هنگام ذوب شدن بخار شدیدی تولید میکنند

که برای افرادی که نزدیکی دستگاه باشند خطرناک است. از جمله قطعاتی که با این فیلامنت ها ساخته می شوند :

لگوها , تجهیزات ورزشی , قطعات خودرو ، قطعات لوازم خانگی ، اداری و اسباب بازی ها و...

PLA : این فیلامنت سازگاری خوبی با محیط زیست دارد و بسیار پر کاربرد است و میتواندر تولید مدل های سه بعدی بسیاری

در زمینه های مختلف براحتی از آن استفاده نمود . میزان انقباض این فیلامت از ABS کمتر است و این خاصیت از نقاط قوت PLA

می باشد و کار پرینت سه بعدی را بسیار ساده کرده است اما انعطاف پذیری کمتری نسبت به سایر فیلامنت ها دارد .

از جمله قطعاتی که با این فیلامنت ها ساخته میشود : ظروف مواد غذایی , مدل ها و نمونه های اولیه قطعات , ماکت سازی معماری ,

ایمپلنت ها و بسیاری از وسایل پزشکی , محصولات بهداشتی و...

PETG : این فیلامنت PETG بسیار با دوام است و بیشتر در تولید قطعات مکانیکی که نیاز به انعطاف پذیری دارند استفاده می شود.

PVA :این فیلامنت غیرسمی و غیر مضر است و به راحتی درآب در دمای معمولی حل می شود . موارد مصرفی : به عنوان فیلامنت ساپورت گذاری و...

PET :برای ساخت قطعات ماشین آلات مورد استفاده در صنعت ظروف غذایی کاریرد دارد و هنگام تولید دود و بو  ندارد .

PETT :این فیلامنت بی رنگ و شفاف و قابل بازیافت است و در عین داشتن مقاومت از انعطاف پذیری خوبی نیز برخوردار است

که با توجه به این ویژگی ها در صنعت بطری سازی مورد استفاده قرار میگیرد .

HIPS :فیلامنت HIPS با توجه به هزینه تولید کم و خاصیت زیست تخریب پذیری بیشتر در ساخت مدل ها و نمونه های اولیه بکار می رود.

NYLON : نایلون ها قوی , سبک , انعطاف پذیر , آنتی باکتریال بادوام و در برابر سایش مقاوم هستند به همین منظور در ساخت

قطعات مکانیکی , ابزارها , اسباب بازی و چرخ دنده ها و قطعات متحرک و... بکار می روند.

WOOD : این رشته ها ترکیبی از پلیمرهای ترمو پلاستیک و ذرات چوب هستند که بسیار مشابه الیاف واقعی چوبی میشوند

و برای ساخت وسایل چوبی بکار می روند.

SANDSTONE:  فیلامنت پرینتر سه بعدی که از ترکیب ماسه و سنگ تولید میشود به شما این امکان را می دهد که پس از

ساخت قطعه پرداخت سطح بهتری انجام دهیدو قابلیت رنگ آمیزی بیشتر داشته باشید . کاربرد : تولید مدل های معماری و هنری و...

METAL : این نوع  فیلامنت ترکیب پودر فلز و پلیمر هست. با توجه به خواص اولیه و ظاهری منحصر به فردی که دارند

برای ساخت تندیس ها و لوازم لوکس و تزئینی استفاده میشوند.

MAGNETIC IRON PLA : فیلامنت مغناطیسی که دارای دوام بالا و خواص مغناطیسی است که در ساخت  آهنربای یخچال و

سنسور ها و... کاربرد دارند.

CONDUCTIVE PLA : فلامینتی با خاصیت رسانایی در مدارات چاپی و بیشتر برای پروژه های حسگر های لمسی

و مدارهای کم ولتاژ کارآمد است.

CARBON FIBER : ترکیبات این فیلامنت شامل  ذرات کربن و پلیمرهایی مثل PLA , ABS , PA ,... است . این نوع فیلامنت

بخاطر دوام بالایی که دارند در ساخت قطعات مکانیکی و قطعاتی که باید بسیار مقاوم باشند بکار می روند.

مروری کوتاه بر تاریخ پرینتر سه بعدی

در اواخر دهه ۱۹۸۰ فناوری پرینت سه‌بعدی را نمونه سازی سریع می نامیدند؛ چون به عنوان روشی سریع و مقرون به صرفه برای ساخت نمونه‌های اولیه تصور می شد.
فناوری پرینت سه‌بعدی در ماه می سال ۱۹۸۰ در ژاپن توسط دکتر کوداما ثبت شد.
در سال ۱۹۸۶ اختراع دستگاه استریولیتوگرافی ( SLA ) توسط چارلز هال ثبت شد. او اولین دستگاه SLA را در سال ۱۹۸۳ اختراع کرد.
اولین دستگاه نمونه سازی سریع تجاری با نام SLA-1 در سال ۱۹۸۷ معرفی شد و پس از بررسی های دقیق در سال ۱۹۸۸ به فروش رسید.
کارل دکارد در سال ۱۹۸۷ در آمریکا فرآیند چاپ پخت لیزر به صورت انتخابی ( SLS ) را ثبت کرد.
در سال ۱۹۸۹ اسکات کراپ یکی از موسسان شرکت استرا تاسیس مدل‌سازی رسوب‌گذاری ذوب ( FDM ) را اختراع کرد و در سال ۱۹۹۲ این اختراع به نام شرکت استراتاسیس ثبت شد.
در سال ۱۹۹۶ در موسسه فناوری لیزر فران هوفر در آلمان فرایند ذوب لیزر به صورت انتخابی ( SLM ) آغاز شد و در سال ۲۰۰۰ معرفی گردید.
اولین پرینترهای سه بعدی ارزان قیمت با قیمتی کمتر از ۱۰۰۰۰ دلار در سال ۲۰۰۷ به بازار آمدند.
با توجه به اینکه چاپ سه بعدی یک فن آوری می باشد مانند دیگر فناوری ها زندگی بشر را از جنبه های مختلف تحت تاثیر قرار داده و به مرور زمان رو به رشد و در حال تکامل می باشد.

 تفاوت پرینترهای سه بعدی slm و dmls

 هر دو این پرینترهای سه بعدی برای ساخت قطعات فلزی به کار میروند. در این پرینتر ها نیز مانند دیگر پرینترهای سه بعدی ابتدا فایل دیجیتال سه بعدی توسط نرم افزار به صورت لایه به لایه در می آید و سپس هر لایه با استفاده از پودر فلز و نور لیزر به شکل جامد درآمده و این کار تکرار می گردد تا قطعه نهایی ساخته شود.

در پرینتر سه بعدی SLM انرژِی ثابت از نور لیزر بر روی پودر فلز از یک جنس ثابت کار می کند ولی در پرینتر سه بعدی DMLS نور لیزر با انرژی و دمای متفاوت بر روی پودر فلزات و آلیاژهای متفاوت کار می کند و در نتیجه قطعه ساخته شده از فلزات و آلیاژهای متفاوتی ساخته میشود که کاربردهای خاص خود را دارند. 

نمونه پرینت سه بعدی

ساخت نمونه قطعه یک طرح صنعتی توسط پرینتر سه بعدی با استفاده از فیلامنت PLA 

فیلامنت پرینتر سه بعدی  filament

فیلامنت پرینت سه بعدی، رشته ای ترمو پلاستیکی که مواد اولیه پرینتر سه بعدی FDM محسوب می شود و طی فرآیند پرینت سه بعدی ذوب شده و جسم مورد نظر را به صورت لایه به لایه می سازد. فیلامنت ها در انواع و رنگ های مختلف موجود می باشند که هر کدام در دمای به خصوصی ذوب می شوند و ویژگی های متفاوتی دارند. این تنوع باعث شده است که پرینتر سه بعدی قطعات کاربردی زیادی را بتواند تولید کند. برای مثال انواع فیلامنت فلزی وجود دارد که با استفاده از آن می توان هر مدلی با هر هندسه ای را ساخت که ظاهری کاملا شبیه به فلز داشته باشد. فیلامنت های ABS و PLA پرکاربرد ترین فیلامنت ها هستند. 

مواد مورد استفاده در پرینترهای سه بعدی

همراه با پیشرفت فناوری پرینت سه بعدی ، مواد مورد استفاده در این پرینتر ها نیز پیشرفت زیادی داشته است.

امروزه انواع مختلف مواد در شکل های گوناگون مانند پودر، فیلامنت ، گرانول، رزین و... در دسترس می باشد.

در اینجا به معرفی پرکاربردترین مواد مورد استفاده در پرینتر ها می پردازیم.

 پلاستیک ها

پلاستیک ها به دو دسته اصلی ترموپلاستیک ها و ترموست ها تقسیم می شود.

ترموپلاستیک ها

به دسته ای از پلاستیک ها گفته می شود که وقتی به آنها حرارت می دهیم در دمای مشخصی ذوب می شوند. این پلاستیک ها را می توان به دفعات زیاد ذوب نمود و جامد کرد بدون اینکه خواص آنها تغییر کند. تمامی پلاستیک های مورد استفاده در پرینترهای fdm ترموپلاستیک می باشند مانند ABS ،PLA ، Pc و....

 ترموست ها

معمولاً به صورت رزین مایع هستند که در اثر حرارت دیدن و یا وقتی در معرض اشعه ماورای بنفش قرار بگیرند و یا به آنها کاتالیزور اضافه شود بین مولکولهای آن اتصالات عرضی ایجاد شده و به صورت یک شبکه یکپارچه در می آیند. به این فرایند پخت می گویند. اگر ترموستی را که پخته شده است حرارت دهیم ذوب نمی شود بلکه تخریب می شود. پس پخت ترموست یک فرایند برگشت ناپذیر می باشد و ترموست ها بر خلاف ترموپلاستیک ها ذوب نمی شوند. رزین پلی استر، رزین وینیل استر و رزین اپوکسی نمونه هایی از ترموست ها می باشند.

 فیلامنت (رشته)

به مواد مورد استفاده در پرینترهای fdm فیلامنت گفته می شود. علت این نام گذاری این است که گرانول های مواد مصرفی با استفاده از فرایند اکستروژن به شکل رشته هایی طویل با قطر ۱.۷۵ یا ۳ میلیمتر درآورده می شوند. این رشته ها به دور قرقره هایی پیچیده شده و در وزن های مختلف به بازار عرضه می شوند.

 فلزات

فلزات و کامپوزیت های فلزی در پرینترهای سه بعدی صنعتی استفاده می شوند. دو مورد از رایج ترین آنها مشتقات آلومینیوم و کبالت می باشد.

فولاد ضد زنگ یک فلز محکم می باشد که به صورت پودر در پرینتر هایی با فرایند پخت یا ذوب مورد استفاده قرار می گیرد. این فلز در حالت طبیعی به رنگ نقره ای می باشد ولی می توان با آبکاری قطعات به آنها جلوه طلا و یا برنز داد.

در سال‌های اخیر طلا و نقره در صنعت جواهرسازی به صورت پودری پردازش می‌شوند و قطعه مدنظر ساخته می شود.

تیتانیوم نیز به صورت پودری در پرینترهای با فرایند پخت یا ذوب مورد استفاده قرار می گیرد.

 سرامیک

این مواد نسبتاً جدید هستند و می توانند برای تولید نمونه اولیه یا در پرینترهای سه بعدی صنعتی مورد استفاده قرار گیرند. نکته‌ای که در رابطه با این مواد حائز اهمیت است و باید بدان توجه نمود این است که قطعات چاپ شده با این مواد همانند قطعات تولید شده به روش سنتی باید مرحله پخت و لعاب را پشت سر بگذارند.

 مواد زیستی

تحقیقات گسترده ای در مورد پتانسیل چاپ مواد زیستی برای بسیاری از کاربردهای پزشکی و غیره انجام شده است.

به عنوان مثال این مواد برای چاپ اعضای بدن انسان برای پیوند و چاپ بافت های خارجی برای جایگزینی اعضای بدن مورد بررسی قرار گرفته اند.

 کاغذ

فرایند پرینت سه بعدی به وسیله کاغذ اولین دفعه توسط شرکت Mcor ارائه شد. مواد چاپ شده با استفاده از کاغذ ایمن، سازگار با محیط زیست و به راحتی قابل بازیافت می باشند.

 مواد غذایی

در سال های اخیر بررسی چاپ مواد غذایی افزایش یافته است. شکلات رایج ترین می باشد. بعضی از پرینترها با استفاده از شکر کار می کنند. در برخی دیگر آزمایشات به وسیله ماکارونی و یا گوشت انجام می شود.

هدف از تحقیقات در زمینه چاپ مواد غذایی این است که بتوان با استفاده از پرینت سه بعدی غذای کامل تولید کرد. مثلاً شرکت استراتاسیس (stratasys )  دارای مواد منحصر به فردی می باشد که می تواند در طی فرایند پرینت سه بعدی مواد را در غلظت های مختلف و مشخص ترکیب کرده و مواد جدیدی با ویژگی های مورد نیاز تولید کند. این شرکت با استفاده از مواد اولیه قادر به تولید ۱۴۰ ماده دیجیتالی مختلف می باشد .

موارد قابل استفاده از پرینتر سه بعدی 

چند برنامه برتر پرینت سه بعدی

پرینتر سه بعدی تکنولوژی ساخت افزایشی توانمند است، که به طراحان آزادی عمل بیشتری می دهد. مواردی که می توان از تکنولوژی پرینتر سه بعدی استفاده کرد بی حد و مرز است، اما در ادامه به چند مورد از کاربردها اشاره می کنیم.

1. ساخت نمونه اولیه: پرینتر سه بعدی بهترین گزینه برای ساخت نمونه های اولیه با هر هندسه پیچیده ای است.

2. پزشکی و دندان پزشکی: پرینتر سه بعدی در پزشکی کاربرد فراوانی دارد. از ساخت انواع ایمپلنت ها تا اعضای بدن مصنوعی و پرینت سه بعدی پوست انسان را می توانیم به وسیله پرینتر سه بعدی بسازیم.

3. میراث فرهنگی: برای نگهداری، ترمیم و کپی برداری از آثار باستانی کاربرد دارد. بسیاری از موزه ها به وسیله پرینتر سه بعدی بسیاری از آثار را بازسازی می کنند.

4. تحصیلات و آموزش: پرینتر سه بعدی بهترین منبع برای آموزش در کلاس درس است و دانش آموزان می توانند با سرعت بالا و هزینه کم در کلاس به نمونه سازی بپردازند.

5. خودرو سازی و صنعت: پرینتر سه بعدی می تواند با دقت بالایی انواع قطعات خودرو و قطعات صنعتی با انواع متریال مختلف تولید کند.

6. ساختمان سازی: با استفاده از تکنولوژی پرینتر سه بعدی ساختمان سازی با هزینه و زمان کمتر ممکن شده است.

7. جواهر سازی: یکی از کاربرد های پرینتر سه بعدی مدل سازی و قالب سازی برای فروشندگان طلا و جواهر است.

8. ساخت مجسمه و اسباب بازی: به وسیله پرینتر سه بعدی می توان انواع اسباب بازی و حتی سردیس و تندیس هر فرد را ساخت.

ویژگی های فلامینت خوب چیست ؟

1- در صورتی که تحت حرارت قرار بگیرید از خود بویی متصاعد نکند.

2- داخل رشته های آن حباب هوا وجود نداشته باشد زیرا هنگام قرارگیری لایه های خروجی روی هم از ظرافت و دقت کار نهایی می کاهد.

3- با کیفیت و دقت بسته بندی شده باشد.

4- بدون هیچگونه گرد و غباری باشد.

5- به نسبت نوع جنس و کاربرد انعطاف پذیری خوبی داشته باشد.

6- بافت رنگی فیلامنت یکدست باشد کمرنگ و پررنگ نباشد.

7- سراسر فیلامنت دارای ضخامت یکسان باشد.