بهترین فیلامنت ها برای حرفه ای ها

زمانی که شما از پرینتر سه بعدی FDM برای کار خود استفاده می کنید، نباید عدم چسبندگی لایه ها یا ناهمانگی در قطعات و مواد پرینت سه بعدی شما وجود داشته باشد. قطعات شما نباید بشکند، تاب بخورد، ذوب شود و یا لایه لایه شوند.

فیلامنت ها مانند کلوچه ها هستند، هزاران نوع از آن ها وجود دارد.

به عنوان مثال پلی کربنات (PC) را در نظر بگیرید. جاستین کاکرل، بنیانگذار 3D مستقر در آرکانزاس، توضیح می دهد: «آنچه ممکن است یک شرکت به عنوان پلی کربنات بفروشد ممکن است دارای مواد افزودنی بسیار بیشتری نسبت به شرکت دیگر باشد، که نه تنها بر نحوه چاپ آن تأثیر می گذارد، بلکه بر بسیاری از ویژگی های چاپ نهایی نیز تأثیر می گذارد.

در واقع، یک پلیمر تمیز یا خالص حتی آن چیزی نیست که شما در یک فیلامنت چاپ سه بعدی می خواهید. سیلویا منشایمر، رئیس فناوری‌های چاپ سه بعدی جدید در Evonik با کارایی بالا، می‌گوید: «همیشه باید چندین ماده دیگر در دستور پخت پلیمر وجود داشته باشد، مانند بسته‌های تثبیت‌کننده یا عوامل پردازش. آنها معمولاً فقط در درصد بسیار پایینی وجود دارند، اما کاملاً ضروری هستند و بعداً تفاوت چشمگیر در پردازش و عملکرد بخشی ایجاد می‌کنند.»

به توصیه های سازندگان فیلامنت گوش کنید

هر فیلامنت FDM متفاوت چاپ می شود، و هر یک نقطه منحصر به فردی در مورد دمای اکسترودر، دمای صفحه ساخت، زمان خنک شدن، سرعت چاپ و سایر متغیرها خواهد داشت. این متغیرها بسته به برند چاپگر شما می‌توانند اندکی یا به طور چشمگیری متفاوت باشند. تغییر هر یک از متغیرها، از نظر آزمایش ترکیب، تغییر تنظیمات، و چاپ مجدد قبل از یافتن نتایج قابل قبول، هزینه بر و زمان بر است.

این فرآیند می تواند مقدار زیادی از مواد را نیز هدر دهد. در واقع، شما می توانید انتظار داشته باشید که 1 تا 2 کیلو فیلامنت را چاپ کنید و مشخصات را تغییر دهید تا بتوانید به تنظیمات مطلوب دست پیدا کنید.

داگلاس کرون، مدیرعامل تامین کننده چاپگر و مواد Dynamism، خاطرنشان می کند: «سهولت استفاده و تکرارپذیری، عوامل محرک برای حرفه ای ها هستند. «حرفه‌ای‌ها با صرفه‌جویی در زمان، هدایت می‌شوند، بنابراین ترکیب‌های آزمایش‌شده سخت‌افزار، فیلامنت و تنظیمات برش را ترجیح می‌دهند.»

این ترکیبات آزمایشی برای کارخانه سازنده پرینتر سه بعدی شما یا گاها برای کارخانه سازنده فیلامنت مورد استفاده شما هستند.

به عنوان مثال Ultimaker پیشنهاد می کند از فیلامنت برند خود برای پرینتر سه بعدی FDMاستفاده کنید. زیرا این فیلامنت ها برای این دستگاه ها تست شده اند( البته که آن ها فیلامنت های دیگر را نیز آزمایش کرده اند) آن ها تنظیمات بهینه برای نرم افزار اسلایسر و متریال Ultimaker را منتشر کرده اند تا شما به راحتی به این تظیمات دسترسی داشته و از هدر رفتن وقت و مواد شما جلوگیری کنند.

سازندگان پرینتر های سه بعدی ، صدها ساعت را صرف آزمایش برندهای اصلی فیلامنت FDM بر روی دستگاه‌های خود کرده‌اند تا تنظیمات ایده‌آل را برای هر رشته‌ای که می‌خواهید استفاده کنید، به شما ارائه دهند.

سرعت پرینت بیشتر، استحکام کمتر

آیا تنظیمات چاپگری که انتخاب می‌کنید مهم‌تر از فیلامنتی است که برای پرینت قطعه مورد نظر خود انتخاب می کنید؟ این سوالی است که صنعت هنوز به طور کامل به آن پاسخ نداده است، اما احتمالاً می دانید که تنظیمات تفاوت زیادی ایجاد می کنند.

هرچه پرینتر شما گزینه های بیشتری برای کنترل دقیق متغیرها، مانند سرعت چاپ، دمای بستر، محفظه و نازل داشته باشد، چاپ های شما قابل اعتمادتر خواهند بود.

در پایان، این دلیل دیگری برای پیروی از راهنمایی های مبتنی بر تحقیق سازنده پرینترتان است.

تردید در انتخاب فیلامنت

کرون در Dynamism می‌گوید: «به طور کلی، Tough PLA متداول‌ترین ماده مورد استفاده برای کاربران حرفه‌ای است. "این ترکیبی عالی از استحکام، دوام و سهولت استفاده دارد."

Tough PLA، که در طیف گسترده‌ای از فرمول‌ها عرضه می‌شود، همچنین برای متخصصان MatterHackers، سازنده و تامین‌کننده مواد چاپ سه‌بعدی مستقر در ایالات متحده است. Dave Gaylord، معاون محصول و فناوری MatterHackers می‌گوید: «Tough PLA یک ارتقاء فوق‌العاده مفید PLA به استاندارد حرفه‌ای‌ها است، زیرا سختی بسیار بیشتری را بدون پیچیدگی چاپ اضافی ارائه می‌کند. PLA برای هر نمونه اولیه استفاده می شود و می تواند با موفقیت به فرم و اهداف مناسب برای هر طراحی دست یابد. تا زمانی که عملکرد موضوع اصلی شود، از مواد سطح بعدی استفاده نمی شود."

Gaylord می‌گوید وقتی صحبت از قطعات کاربردی می‌شود، متخصصان به سمت نایلون (PA) و سایر مواد خاص نایلون نیز می‌روند که برخی از آنها دارای افزودنی‌هایی برای استحکام و سفتی هستند. او می‌گوید: PETG همچنین به‌طور گسترده برای قطعات عملکردی استفاده می‌شود.

در Hudson Creative Group، کاکرل می‌گوید مشتریانش، PETG را بهترین رشته برای چاپ بیشتر مدل‌های کاربردی می‌دانند. او می‌گوید: «این بهترین در جهان بین PLA و ABS است، با استحکام کلی و دوام حرارتی بیشتری نسبت به PLA، اما بدون انقباض و چسبندگی لایه ضعیف که معمولاً با ABS مرتبط است.»

فیلامنت های انعطاف پذیر یا لاستیکی (یا الاستومرها) به طور گسترده در تولید و خودرو استفاده می شود که نیاز به واشرهای جایگزین سفارشی یا دستگیره های رباتیک وجود دارد. Josef Dolecek مدیر عامل شرکت می گوید که سازنده مواد Fillamentum بیشتر از هر چیز دیگری از این نوع مواد را به حرفه ای ها می فروشد. ما طیف گسترده ای از انواع مختلف الاستومرها، TPU (پلی اورتان ترموپلاستیک) و الاستومرهای با کارایی بالا مانند PEBA را می فروشیم، زیرا آنها جایگزین های مقرون به صرفه و عالی در تولید هستند و در برابر سوخت، روغن و حلال ها مقاومت دارند.

هدف کاهش خطا ها قبل از شروع پرینت است، و این مستلزم آزمایش های مکرر و ارزیابی های زیاد است تا شرایط پرینت بدون خطا را برای شما آماده کند. بنابراین با خواندن برگه های اطلاعات پرینتری که می خواهید بخرید و همچنین فیلامنت مورد نظر خود و در نظر گرفتن شرایط پروژه می توانید فیلامنت و پرینتر مناسب که قبلا آزمایش شده باشد را انتخاب کنید.

پرینت سه بعدی PLA

اگر با پرینتر سه بعدی کار می کنید حتما با PLA آشنا هستید. PLA رایج ترین فیلامنت موجود در دنیای پرینت سه بعدی است. فیلامنت  PLA به استفاده آسان معروف است. گاهی اوقات بعضی از مشکلات هنگام پرینت باعث افت کیفیت می شود.

لایه اول می تواند برای شما بسیار چالش برانگیز باشد. زیرا برای پرینت صحیح لایه های متوالی بعدی و پرینت بی عیب نقص ساختار قطعه مورد نظر، لازم است لایه اول به خوبی به صفحه چاپ بچسبد.

نچسبیدن لایه اول به صفحه چاپ می تواند مشکلات زیادی را به وجود آورد. اما رفع این مشکل آسان است. در این مقاله چند راه حل آسان برای چسبیدن PLA به صفحه چاپ ارائه می دهیم. اگرچه تمام این راه حل ها فقط مختص PLA نیست و شما می توانید برای سایر فیلامنت ها نیز از آن استفاده کنید.

1. تسطیح صفحه چاپ:

تراز کردن صفحه چاپ، درست مانند اکثر مشکلات پرینت سه بعدی اولین کاری است که باید انجام دهید. تسطیح صفحه چاپ فرآیندی است که تمام قسمت های سطح صفحه را طوری تنظیم می کند که صاف و مسطح باشد. اگر صفحه چاپ تسطیح نشده باشد ممکن است فیلامنت فقط در بعضی نقاط به صفحه بچسبد.

دو روش برای تسطیح صفحه وجود دارد: تسطیح دستی و تسطیح خودکار. تسطیح دستی شامل استفاده از ابزارهای قابل تنظیم ( معمولا پیچ های صفحه ) برای تضمین صاف و مسطح بودن صفحه چاپ است. برای تنظیم دستی نازل را به موقعیت اصلی خودش ببرید و از ابزارهای قابل تنظیم برای تسطیح استفاده کنید تا فاصله نازل از تمام نقاط روی صفحه به یک اندازه باشد.

تسطیح خودکار شامل یک سنسور یا نوعی پایانه است که مقادیر جبرانی برای پرینت سه بعدی را محاسبه می کند تا نازل از تمام قسمت های صفحه چاپ فاصله ای یکسان داشته باشد. تسطیح خودکار صفحه چاپ بسیار آسان است؛ فقط لازم است دستور تسطیح صفحه را روشن کنید. اگر از سنسور تسطیح خودکار صفحه چاپ استفاده می کنید مطمئن شوید که Z-offset را به درستی تنظیم کرده اید. که به این مورد در بخش بعدی اشاره خواهیم کرد.

2. تغییر Z-offset

اگر صفحه چاپ شما تسطیح شده باشد اما هنوز هم مشکل عدم چسبندگی دارید دلیل آن می تواند Z-offset نادرست باشد.        Z-offset فاصله بین نازل و موقعیت اصلی محور z است. Z-offset ضعیف و بدون چرخش باعث می شود که نازل یا بسیار بالاتر یا پایین تر از صفحه باشد. هر دوی این موارد می تواند تأثیرات منفی بر اکسترود PLA بگذارد و به صفحه پرینت شما آسیب بزند.

برای پیدا کردن Z-offset مناسبی که چسبندگی خوبی ایجاد کند لازم است مقادیر Z-offset را تنظیم کنید و بارها امتحان کنید تا مقدار صحیح آن را به دست آورید.

3. تمیز کردن صفحه چاپ:

یک صفحه پرینت کثیف می تواند دلیل چسبندگی ضعیف لایه اول باشد زیرا مواد به جا مانده روی آن باعث ناهمواری شده و فیلامنت به آن نمی چسبد. اگرچه ممکن است از نظری بصری مشخص نباشد اما وجود گردو غبار، کثیفی، چسب ها و ذرات فیلامنت های باقی مانده می تواند سطحی ناهموار به وجود آورد که باعث عدم چسبندگی PLA می شود.

تمیز کردن صفحه چاپ آسان است. شما می توانید از یک دستمال نم دار برای پاک کردن صفحه استفاده کنید. اما قبل از شروع کار پرینتر سه بعدی مطمئن شوید که صفحه کاملا خشک شده باشد زیرا رطوبت می تواند موجب عدم چسبندگی شود. اگر مواد باقی مانده ای هنوز هم به صفحه چسبیده باشد می توانید با استفاده از استون آن ها را نیز از بین ببرید.

4. از چسب استفاده کنید:

استفاده از چسب برای چسباندن لایه اول به صفحه چاپ می تواند روشی مؤثر برای افزایش چسبندگی صفحه چاپ باشد. با این روش فیلامنت ذوب شده، برای تشکیل لایه اول مناسب به خوبی به صفحه می چسبد.

به یاد داشته باشید که تنها یک لایه نازک از چسب را روی صفحه چاپ استفاده کنید زیرا اگر بقایای چسب روی صفحه باقی بماند مشکلات را بدتر می کند.

5. تنظیمات اسلایسر:

دمای صفحه: دما می تواند چسبندگی خوبی ایجاد کند. دمای صفحه برای PLA از 55 درجه سلسیوس شروع می شود و تا 70 درجه نیز ادامه می یابد. توجه داشته باشید که دما را بیش از اندازه افزایش ندهید زیرا هنگام جدا سازی قطعه مشکل ایجاد می کند.

سرعت پرینت: برای پرینت سه بعدی  فیلامنت  PLA سرعت لایه اول مهم است بنابراین بیشتر بر تنظیم سرعت پرینت سه بعدی لایه اول تمرکز کنید. ابتدا با mm/s 25 شروع کنید و بعد از پرینت لایه اول، در صورت نیاز، سرعت را کاهش دهید.

برای مطالعه تنظیمات بیشتر اسلایسر به مطلب  warping رجوع کنید.

6. تعویض صفحه پرینت:

 برای اطلاعات بیشتر در این مورد می توانید به مطلب صفحه چاپ شیشه ای مراجعه کنید.

پرینت سه بعدی سرامیک

با وجود اینکه صدها نوع پلاستیک و فلز برای پرینت سه بعدی وجود دارد، سرامیک با دارا بودن خواص منحصر به فرد خود در هنر و تولید فناوری پیشرفته بسیار ارزشمند است. پرینت سه بعدی سرامیک امکان ساخت قطعاتی با هندسه ای خاص را به وجود می آورد که سایر پروسه ها قادر به ساخت آن نیستند. علاوه بر آن مقرون به صرفه تر است و در زمان کمتری نسبت به روش های سنتی عمل می کند؛ مخصوصا در کاربردهای صنعتی.

 سرامیک در هوا فضا،تسلیحات نظامی و مراقبت های بهداشتی بسیار کاربرد دارد. از این رو بازار سرامیک های پرینت سه بعدی با سرعت قابل توجهی در حال رشد است.

سرامیک های صنعتی در طیف وسیعی از خواص وجود دارند که می توانند محکم تر از سخت ترین فلزات، به اندازه کافی مقاوم در برابر حرارت برای کاربردهای فضایی، مقاومت سایشی بالا در برابر سخت ترین کاربردهای صنعتی نفت و گاز و ایده آل برای عایق بندی الکتریکی باشند. امروز تولیدکنندگان از تکنولوژی پرینت سه بعدی سرامیک در ساخت هر چیزی از قطعات خودرویی و هیدرولیک گرفته تا ماهواره ها و ریخته گری دقیق ( investment casting )  استفاده می کنند.   

 در هنر معمولا واژه سرامیک و رس به جای یکدیگر استفاده می شوند و  البته که یکسان نیستند. خاک رس ماده ای است که از زمین به دست می آید اما سرامیک ها موادی هستند ( از جمله خاک رس ) که هنگام گرم شدن سفت می شوند. این مواد می توانند از طریق نازل پرینتر سه بعدی FDM اکسترود شوند تا شکل نهایی را تولید کنند.

پرینتر سه بعدی FDM تنها روش پرینت سه بعدی سرامیک نیست بلکه می توان از روش های SLA و DLP نیز برای تولید قطعات پیچیده سرامیکی استفاده کرد.

ساخت یک تصفیه کننده هوا برای کاهش بخارهای خطرناک ABS

دلایل زیادی وجود دارد که شما از ABS برای پرینت سه بعدی استفاده کنید. از خواص مکانیکی بالا گرفته تا پرداخت آسان قطعات ABS و البته قیمت پایین آن. اما متاسفانه ABS نقاط ضعفی دارد که موجب می شود کاربران خانگی کمتر جذب این متریال شوند.

همان طور که اکثر کاربران پرینتر سه بعدی می دانند، ABS هنگام اکسترود شدن از نازل بخارهای سمی که به عنوان VOC ها شناخته می شوند، از خود متصاعد می کند. ایجاد یک سیستم تهویه مناسب برای خانه یا کارگاه می تواند کاری مشکل و هزینه بر باشد، اما ما اینجا این کار را برای شما آسان کرده ایم.

در این مقاله پروژه ای به شما معرفی می کنیم که می توانید فیلتر تصفیه هوای خودتان را بسازید. نه تنها سرهم کردن این پروژه بسیار آسان است بلکه تهیه تمام ابزار مورد نیاز نیز کم هزینه و ارزان تمام می شود. همچنین شما به یک محفظه برای پرینتر سه بعدی خود نیاز دارید (اگر تا کنون آن را تهیه نکرده باشید). قیمت این محفظه نیز کاملا به سایز پرینتر شما بستگی دارد.

این پروژه می تواند برای دوستداران ABS جالب و مفید باشد. پس بیاید نگاهی به این پروژه بیندازیم.

چه چیزی نیاز دارید و چگونه آن را بسازید

فایل های STL مربوط به این پروژه را می توانید از سایت Thingiverse دانلود کنید. علاوه بر فیلامنت PLA و یک پرینتر سه بعدی FDM به موارد زیر برای تکمیل پروژه نیاز دارید.

1. دمنده شعاعی 120 میلیمتر

UTUO Brushless Radial Blower Dual Ball Bearing High Speed 12V DC Centrifugal Fan with XH-2.5 Plug 120mm by 120mm by 32mm

4.72x4.72x1.26 inch

2. آداپتور دیواری 12 ولت

LE Power Adapter, 2A, AC 100-240V to DC 12V Transformer, 24W Switching Power Supply, US Plug Power Converter for LED Strip

Light and More

3. فیلتر (2 بسته)

3M P100 Respirator Cartridge/Filter 60925, 1 Pair, Helps Protect Against Formaldehyde, Organic vapors and Particulates

صاحب ایده این پروژه، برای پرینت سه بعدی قطعات این پروژه پیشنهاد می کند از ساختار ساپورت برای پرینت فیلتر استفاده کنید. به جز آن، خود مدل به راحتی و سریع پرینت می شود.

زمانی که فیلتر را پرینت کردید ادامه کار آسان است. ابتدا حلقه ای چسب حرارتی را دور فن قرار دهید و سپس آداپتور را روی آن فشار دهید تا بچسبد. همچنین سازنده پیشنهاد می کند آداپتور را روی فن پیچ کنید.

در مرحله بعد، کارتریج ماسک تنفسی را بچرخانید و محصول نهایی را در داخل محفظه پرینتر سه بعدی نصب کنید. و تمام! اکنون می‌توانید ABS خود را بدون نگرانی از بوی بد یا VOCهای مزاحم پرینت کنید.

اگر سوالی درباره پروژه داشتید می توانید سازنده این پروژه را در سایت Thingiverse پیدا کنید. (نام سازنده: Happy Mad Scientist) و ویدیو های ساخت این فیلتر هوا را تماشا کنید.

فرآیند تولید فیلامنت

فیلامنت بخش مهمی از صنعت ساخت افزایشی و همچنین فیلامنت مواد اولیه پرینتر سه بعدی FDM است. همان طور که این صنعت پیشرفت کرده است تنوع فیلامنت های موجود نیز افزایش یافته. امروزه فیلامنت ها در برند های مختلف، اندازه متفاوت و طیف وسیعی از مواد جدید وجود دارند.

فرآیند تولید فیلامنت در 5 گام شکل می گیرد. در این مقاله ما به توضیح فرآیند تولید فیلامنت، تنوع آن ها و روش های متفاوت ساخت آن ها می پردازیم.

گام اول: پلاستیک

اولین گام فرآیند تولید فیلامنت ساخت پلاستیک است. در طول پالایش، نفت خام در کوره های صنعتی حرارت داده می شود که بسیاری از اجزای مختلف آن از یکدیگر جدا می شوند. نفتا، یکی از اجزای نفت خام است که بیشترین نقش را در ساخت پلاستیک دارد.

نفتا، کاتالیزگر ها و دیگر اجزای شیمیایی در یک راکتور پلیمریزاسیون به یک دیگر پیوند می خورند سپس محصولات نفتای پلیمریزه شده ترکیب و فراوری می شوند. این فرآیند شامل ذوب محصولات و مخلوط کردن آن ها با مواد دیگر برای تشکیل پلاستیک است. در نتیجه پلاستیک به قطعات کوچکی به نام رزین یا pellet دانه بندی می شوند.

تولیدکنندگان پلاستیک معمولا pellet ها و رزین های شفاف یا سفید تولید می کنند. با این کار مشتریان به خصوص تولید کنندگان فیلامنت کنترل بیشتری بر فرآیند رنگ آمیزی دارند. در مقایسه با فیلامنت، pellet  ها بسیار ارزان تر هستند. البته این به دلیل است که شرکت های تولید فیلامنت مواد خام را به محصولات نهایی و قابل استفاده عموم تبدیل می کنند که علاوه بر هزینه مواد خام، هزینه فرآیند تولید و سود شرکت ها بر قیمت تمام شده تأثیر می گذارد.

گام دوم: آماده سازی

دومین گام از فرآیند تولید فیلامنت آماده سازی pellet ها برای مرحله بعدی یعنی شکل دهی، جایی که در آن به شکل رشته ای تبدیل می شوند. Pellet ها به همراه افزودنی های دیگر در یک مخلوط کن صنعتی ترکیب می شوند تا یک ترکیب پایدار ساخته شود و کمک کند خواص خاصی به فیلامنت اضافه شود. افزودنی ها می تواند شامل رنگدانه هایی که تعین کننده رنگ یا سایر خواص مانند مقاومت در برابر ضربه، استحکام و حتی خاصیت مغناطیسی را به فیلامنت اضافه کنند. فیلامنت های عجیب مانند فیلامنت چوبی با ترکیب افزودنی های خاص مثل خاک اره یا ذرات چوب به پلاستیک تولید می شوند.

خشک کردن:

در اپتدا لازم است pellet ها به درستی مخلوط شوند و به سمت مرحله خشک کردن حرکت کنند. مانند فیلامنت، pellet ها نیز نم گیر هستند و رطوبت هوا را جذب می کنند که این باعث تغییر شکل و افت کیفت فیلامنت می شود. بنابراین خشک کردن pellet ها برای تضمین تولید فیلامنت با کیفیت ضروری است. Pellet ها معمولا بین 60 تا 80 درجه سلسیوس در چند ساعت خشک می شوند. اما این فرآیند بسته به تولید کننده متفاوت است.

گام سوم: شکل دهی

سومین گام فرآیند تولید فیلامنت، تبدیلpellet  ها به رشته است. یک فرآیند که شامل گرم کردن و سرد کردن می شود و مرحله اصلی فرآیند تولید فیلامنت است.

گرم کردن:

در بخش اول شکل دهی، pellet  ها به یک اکسترودر فیلامنت که دارای یک محفظه گرمایشی است وارد می شوند. در این محفظه تمام pellet ها ذوب شده و به یک ماده ی چسبناک تبدیل می شوند تا به راحتی شکل گیرند.

در این مرحله، pellet ها با یکدیگر ترکیب شده و به مواد پایدار و استاندارد تبدیل می شوند. مواد ترکیب شده به شکل رشته که به عنوان فیلامنت شناخته می شوند محفظه گرمایشی را از طریق یک نازل گرد ترک می کنند و سمت بخش خنک کننده حرکت می کنند.

خنک کردن:

بعد از این که فیلامنت بخش گرم کردن را ترک کرد، از داخل چندین محفظه آب کشیده می شود. محفظه اول پر از آب گرم است که برای دست یابی به فیلامنتی دایره ای شکل ضروری و مهم است. تنظیم دمای صحیح با توجه به متریال برای جلوگیری از بیضی شکل شدن فیلامنت که این موضوع هنگام پرینت سه بعدی مشکل ساز است کمک می کند. محفظه دوم پر از آب سرد است که فیلامنت را سرد می کند و آن را به شکل جدید تثبیت می کند. سرعت کشیده شدن فیلامنت ها قطر آن ها را تعیین می کند. سرعت پایین باعث بزرگتر شدن قطر فیلامنت و سرعت بالا باعث کوچک تر شدن قطر فیلامنت می شود.

گام چهارم: قرقره کردن

در مرحله بعد، موتور ها فیلامنت ها را از خنک کننده به سمت مکانیزم قرقره می کشند. فرآیند قرقره کردن با اندازه گیری قطر فیلامنت توسط دستگاه کولیس لیزری شروع می شود تا اطمینان حاصل شود که قطر فیلامنت در محدود هدف قرار دارد.

سپس فیلامنت به قرقره متصل و دور آن پیچیده می شود. هنگامی که حسگرها تشخیص دادند که قرقره پر است، رشته بریده شده و محکم می شود. این فرآیند دوباره شروع می شود و قرقره بعدی را پر می کند تا زمانی که فیلامنت تمام شود.

گام پنجم: بسته بندی

آخرین مرحله، آماده سازی فیلامنت برای فروش است. فیلامنت ها با بسته بندی مخصوص هر شرکت برچسب گذاری می شوند و هنگامی که فیلامنت به درستی بسته بندی شد برای ارسال به مشتریان آماده است.

فیلامنت ASA

Acrylonitrile styrene acrylate (ASA) ترموپلاستیکی است که می توان برای پرینت سه بعدی مورد استفاده قرار گیرد همچنین خواص بسیاری دارد که آن را تبدیل به ماده ای مناسب برای اهداف مهندسی و تجهیزات خارج از ساختمان تبدل می کند. ASA نسخه ارتقا یافته ABS است که بیشتر شناخته شده است و بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد و این به این معنا است که خواص مکانیکی مثل فشردگی و مقاومت دمایی  بالاتری نسبت به ABS دارد. ASA دارای بسیاری از مزیت های ABS است درحالی که معایب آن را ندارد.

پرینت سه بعدی ASA، همانند ABS به دلیل حساس بودن به دما کمی مشکل است اگرچه بعد از پرینت، قطعات پرینت سه بعدی ASA مقاومت بالای در برابر گرما دارند و بسیار پایدار هستند. قطعات پرینت سه بعدی ASA صلب و مستحکم هستند حتی بیشتر از قطعات پرینت سه بعدی ABS. فیلامنت ASA بر خلاف فیلامنت ABS هنگامی که در محیط بیرونی می ماند زرد نمی شود.

اگر علاقمند به استفاده از ASA هستید دانستن اینکه برای چه کاربردی مورد استفاده قرار می گیرد و ویژگی های این فیلامنت به شما کمک می کند تا با توجه به اهداف و موارد استفاده خود، انتخاب کنید که این فیلامنت برای کار شما مناسب است یا خیر. فیلامنت ASA انتخابی عالی برای پروژه های خارج از ساختمان  یا نمونه سازی اولیه است . اگر شما با ABS کار می کنید حتما فیلامنت ASA را امتحان کنید زیرا درست مانند ABS است با این تفاوت که معایب ABS را ندارد.

مزایا:

• مقاومت بالا در برابر اشعه UV
• مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی
• مقاومت بالا در برابر حرارت
• مقاومت در برابر آب (منظور همان مقاومت در برابر رطوبت در محیط است نه ضد آب بودن)
• برای پرداخت می توان از استون به عنوان حلال استفاده کرد
• مقاوم در برابر ضربه
• سخت
• پایدار
• ضد الکتریسته ساکن

معایب:

• نیاز به تهویه زیرا هنگام پرینت این فیلامنت بخارهای سمی آزاد می شود
• در مقایسه با سایر فیلامنت های پرینت سه بعدی گران تر است
• دمای بالای اکسترودر
• دمای بالای بستر چاپ
• انرژی زیادی برای چاپ مصرف می کند
• احتمال ترک خوردن قطعات پرینت سه بعدی فیلامنت ASA بالا است
• قطعات می توانند تاب خورده ( Warping ) و منقبض شوند ( shrink )

ممکن است که قیمت فیلامنت ASA و پرینت آن دشوار باشد اما کیفیت این فیلامنت در مواردی که نیاز به استحکام و سختی است فوق العاده است. در ادامه مواردی که می توانید از فیلامنت ASA استفاده کنید اشاره می کنیم.

موارد استفاده :

• قطعات خارجی خودرو
• بعضی سازه های ساختمان
• کالاهای ورزشی
• لوازم باغبانی
• قطعات و تجهیزات فضای باز

فیلامنت Delrin یا POM

Delrin به استال (acetal) یا POM نیز شناخته می شود، یک ماده ترموپلاستیکی منحصر به فرد است. اما قبل از شروع به صحبت درباره این ماده باید مواردی را بررسی کنیم.

هنگام ساخت فرمولاسیون جدید، معمولا تولیدکنندگان نامی جدید و خاص به ماده جدید می دهند. در این مورد، زمانی که شرکت آمریکایی DuPont این رزین پلاستیکی سختی ناپذیر را ساخت نام Delrin را به این ماده داد، امروزه این نام بین مردم جا افتاده است و بیشتر این نام را بکار می برند. از نظر علمی، نام مناسب تر برای دلرین، پلی اکسی متیلن (POM) است زیرا که از فرمول شیمیایی این ماده مشتق شده است. در حالی که دو نوع متداول POM وجود دارد، کوپلیمر استال (POM-C) و هموپلیمر استال (POM-H)  تنها نوع دوم آن چیزی است که به عنوان Delrin شناخته می شود. در این مقاله ما به بخشی از خواص و ویژگی های این ماده رسیدگی می کنیم.

خواص POM

در اصل POM یک پلاستیک مهندسی با کارایایی بالا و ترکیب منحصر به فردی از خواص است. این ماده مقاومت مکانیکی و استحکام بالایی دارد همچنین POM به دلیل داشتن ثبات ابعادی و هندسی فوق العاده، کار با آن از نظر ترشکاری و پرینت سه بعدی آسان است. از دیگر خواص POM می توان به مقاومت بالای این ماده در برابر خستگی و استحکام آن در برابر سایش اشاره کرد.

علاوه بر این ها POM مقاومت گرمایی و شیمیایی بالا، جذب رطوبت کم و ضریب اصطکاک پایینی دارد. زیبایی ظاهر قطعات POM تعریف چندانی ندارد اما با این حال یک سطح براق متمایل به رنگ سفید مات در شکل طبیعی خود دارد.

با این ترکیب منحصر به فرد از خواص در POM می تواند جایگزین مناسبی برای قطعات فلزی برای تعدادی از اهداف مختلف باشد. در عین حال خواص این ماده پرینت سه بعدی آن را چالش برانگیز می کند که در ادامه به آن اشاره می کنیم.

کاربرد های POM

خواص یک ماده تأثیر به سزایی در کابرد های آن دارد از این رو ویژگی های عملکردی POM آن را برای طیف گسترده ای از کاربرد های مکانیکی مناسب ساخته است از جمله: چرخدنده و بلبرینگ، قطعات در شرایطی که با مواد شیمایی در ارتباط باشد و یا دمایی بالایی داشته باشد.

پرینت سه بعدی POM

پرینت سه بعدی POM کمی مشکل است و چالش های بسیاری را برای اپراتور پرینت سه بعدی به همراه دارد. رایج ترین مشکل پرینت سه بعدی POM عدم چسبندگی به بستر چاپ است که به خصوص با توجه به ضریب اصطکاک پایین آن منجر به تاب برداشتن ( warping ) قطعه می شود علاوه بر این صاف و لغزنده بودن ماده دلیل دیگری برای عدم چسبندگی آن به بستر چاپ خواهد بود که پرینت سه بعدی را با مشکل مواجه خواهد کرد.

بسترهای چاپ معمولی و یا شیشه ای برای POM کارساز نیست. یک راه حل مناسب، یک سطح مقوایی یا چوبی بالای بستر چاپ گرم شده است که قطعه پرینت سه بعدی بر روی آن قرار بگیرد. استفاده از اسپری مو، چسب ماتیکی و امثال این ها ممکن است در چسبیدن قطعه به بستر مؤثر باشد اما تضمین کننده نیست.

به یاد داشته باشید که اگر POM بیش از اندازه گرم شود بخار فرمالدئیدی تولید می کند که استنشاق آن خطرناک است، به همین دلیل استفاده از محفظه برای پرینتر سه بعدی هنگام کار با POM به شدت توصیه می شود. و همچنین توجه داشته باشید که  فیلامنت POM یک ماده سخت است بنابراین به هات اند تمام فلزی و نازل از جنس فولاد سخت شده احتیاج خواهید داشت.

در ادامه برخی از تنظیمات پرینت سه بعدی که معمولا با POM کار می کنند ارائه شده است.

دمای نازل: بهتر است دمای هات اند را بین 210 تا 230 درجه سلسیوس تنظیم کنید. توجه داشته باشید که دمای نازل را بیش از 230 درجه افزایش ندهید زیرا باعث تولید بخارهای سمی می شود.

دمای بستر: این بستگی به فیلامنت و پرینتر شما دارد اما دمایی بین 120 تا 150 درجه سلسیوس می تواند مناسب باشد با این حال بهتر است قبل از پرینت اصلی چند تست انجام دهید تا دمای مناسب خود را پیدا کنید.

سرعت: پیشنهاد می شود که سرعت پرینتر را تا حدود mm/s 30 کاهش دهید. زیرا هد چاپ با سرعت پایین تری حرکت می کند که موجب می شود چنین ماده ی سفتی زمان بیشتری برای چسبیدن به لایه قبلی را داشته باشد، در این صورت لایه ها با اطمینان بیشتری به یکدیگر متصل شده و کیفیت قطعه پرینت سه بعدی بهتر می شود.

فیلامنت HIPS

فیلامنت High Impact Polystyrene ( HIPS ) ماده ای تأثیر گذار پرینت سه بعدی است که معمولا برای ساپورت گذاری به همراه فیلامنت ABS توسط پرینتر سه بعدی دارای چند نازل استفاده می شود. اگرچه فیلامنت HIPS فروش کمی دارد اما بخاطر خواص پرینت سه بعدی فوق العاده که دارد می توان به عنوان یک فیلامنت مستقل برای نمونه سازی سریع به کار برده شود. همچنین فیلامنت HIPS کاملا قابل بازیافت است. در این مقاله ما به شرح ویژگی های این فیلامنت می پردازیم.

با وجود اینکه فیلامنت HIPS خواصی مشابه با ABS دارد HIPS از چند جنبه برتر است: فیلامنت HIPS سبک تر است، در برابر ضربه مقاومت بهتری دارد و سطحی براق و شفاف به جا می گذارد که افراد زیادی آن را ترجیح می دهند. این امر HIPS را به ماده ای عالی برای نمونه سازی اولیه قبل از ساخت انبوه تبدیل می کند، البته تا زمانی که با limonene تماس نداشته باشد.

Limonene یک حلال ارزان و مقرون به صرفه است که HIPS در 24 ساعت کاملا در خود حل می کند و بر ABS تأثیری ندارد و آن را برای حذف ساپورت های قطعات ABS توسط پرینتر سه بعدی با اکسترودر دو گانه عالی می کند.  HIPS در دمای مشابه با ABS ذوب می شود و این HIPS را به بهترین فیلامنت قابل برای ساپورت گذاری همراه با ABS تبدیل می کند زیرا که سایر فیلامنت های قابل حل مانند PVA در دمای کمتری ذوب می شود و برای PLA استفاده می شود.

بسته به نوع فیلامنت HIPS ، این فیلامنت را در دمایی بین 220 تا 245 درجه سلسیوس پرینت کنید. اگر با چسبندگی لایه اول مشکل دارید دما را افزایش دهید، و اگر فیلامنت شروع به چکیدن کرد دما را پایین بیاورید و تنظیمات Retractionرا بررسی کنید.

فیلامنت HIPS کمتر از ABS به سمت بالا تاب می خورد ( Warping ) اما در صورت عدم استفاده از صفحه پرینت گرم یا محفظه ای برای گرم نگه داشتن دما warping در هنگام کار با این فیلامنت نیز رخ می دهد. پیشنهاد می کنیم صفحه چاپ برای پرینت سه بعدی فیلامنت HIPS بین 90 تا 115 درجه سلسیوس باشد. بهترین دما برای چسبندگی و جلو گیری از warping صد درجه سلسیوس است. با این حال فیلامنت HIPS نیز همانند ABS هنگام پرینت سه بعدی بخارهای سمی تولید می کند، از این رو لازم است که تهویه مناسب در محل پرینت سه بعدی فراهم باشد.

مزایای فیلامنتHIPS

1. مقرون به صرفه است؛ اگرچه به اندازه فیلامنت ABS ارزان نیست، اما با قیمتی نه چندان گران تر در بازار موجود است.

2. جاذب رطوبت نیست؛ بیشتر فیلامنت های موجود در بازار جاذب رطوبت هستند و اگر در فضای آزاد رها شوند بعد از مدتی خراب می شوند و باعث افت کیفیت قطعه پرینت سه بعدی می شوند.

3. قابل حل است؛ اگر HIPS را در limonene رها کنیم به سرعت در آن حل می شود و بر ABS تأثیری ندارد.

4. قطعات پرینت سه بعدی HIPS به راحتی پرینت ، پرداخت و ماشین کاری می شوند و این باعث می شود که ماده ای عالی برای ساخت نمونه اولیه باشد.

معایب فیلامنتHIPS

1. انتشار بخار سمی در حین پرینت سه بعدی؛ مانند ABS فیلامنت HIPS نیز هنگام پرینت سه بعدیبخار ساطع می کند بنابراین لازم است پرینتر خود را درون یک اتاق یا محفظه ای با تهویه مناسب نگهداری کنید.

2. تاب خوردن به سمت بالا ( warping )؛ برای کاهش warping و ترک خوردن لایه ها لازم است که از یک صفحه چاپ و محفظه گرم استفاده کنید.

کاربرد های فیلامنتHIPS

همان طور که اشاره شد، فیلامنت HIPS به علت محلول بودن در limonene به عنوان فیلامنت ساپورت گذاری به همراه ABS استفاده می شود. همچنین به علت ظاهر شیشه ای و شفاف این فیلامنت به طور مستقل برای ساخت قطعات زیبا و ظریف، پروژه هایی مثل کاسپلی و سایر لباس ها، ساخت اسباب بازی ها و سایر لوازم به کار برده می شود. وزن سبک، استحکام و سهولت رنگ آمیزی و پرداخت، HIPS را به فیلامنت عالی برای ساخت نمونه هایی برای آزمایش مدل ها قبل از ساخت تبدل کرده است.

علاوه بر کاربرد های پرینت سه بعدی، HIPS در در اسباب‌بازی‌ها، لپ‌تاپ، سی‌دی، دی‌وی‌دی و قاب‌های تلفن نیز استفاده می‌شود و همچنین به دلیل توانایی شکل گیری، خم شدن و قالب گیری به صورت گسترده در نشان ها و تابلو های فروشگاه ها و ساختمان ها استفاده می شود. از دیگر کاربرد های HIPS می توان به استفاده از آن برای بسته بندی مواد غذایی، کارد و چنگال یک بار مصرف و ظروف ماست به علت ایمن بودن آن برای مواد غذایی اشاره کرد.

فیلامنتPETT

PETT یکی دیگر از متریال پرینتر سه بعدی است که شما تجربه ای متفاوت از کار با آن خواهید داشت. این ماده مستحکم، مناسب برای مواد غذایی و قابل بازیافت است.

فیلامنت پرینت سه بعدی PETT یک ماده همه کاره و محکم برای پروژه های شما است. این فیلامنت کاربردهای زیادی دارد مخصوصا اگر در نظر دارید ظرفی بسازید که برای مصارف غذایی کاربرد داشته باشد. نگران ضایعات این فیلامنت نباشید این ماده به راحتی بازیافت می شود. با داشتن دستگاه مناسب می توانید این ضایعات را به فیلامنت تبدیل کرده و مجددا مورد استفاده قرار دهید. در ادامه به چند ویژگی فیلامنت PETT اشاره خواهیم کرد.

فیلامنت pett از پلیمری ساخته شده است که مورد تأیید سازمان FDA است و می توانید برای قطعاتی که برای مصرف غذا استفاده می شوند به کار ببرید.

فیلامنت PETT و قطعات پرینت سه بعدی آن برخلاف PLA، زیست تخریب پذیر نیستند اما کاملا قابل بازیافت هستند. ضایعات فیلامنت و قطعات PETT را می توان توسط دستگاه هایی به نام Struders دوباره قابل استفاده کرد.

فیلامنت PETT مطابق با طبقه بندی صنعتی بی رنگ هستند. و هنگامی که پرینت سه بعدی می شوند و چندین لایه ی ضخیم روی یکدیگر رسوب می کنند رنگ آن تغییر نخواهد کرد.

همچنین این فیلامنت به دلیل انقباض ( shrinkage ) کم، پرینت آسان تری دارد. و برای پرینت سطوح بزرگ و پهن مشکلی ایجاد نمی کند. هنگام کار با فیلامنت PETT مشکلی با دود نخواهید داشت زیرا این فیلامنت هیچگونه بو و دودی ندارد.

دمای پرینت توصیه شده برای فیلامنت PETT بین 212 تا 224 درجه سلسیوس است. اما شما می توانید در دمای بالاتر از 207 درجه و کمتر از 235 درجه سلسیوس نیز این فیلامنت را پرینت کنید. یکی دیگر از ویژگی های این فیلامنت چسبندگی آسان آن به صفحه چاپ شیشه ای و اکرولیکی است که موجب می شود سطح زیرین قطعه بسیار صاف باشد.

قطعات پرینت شده با فیلامنت PETT ظاهری شبیه به شیشه دارند. و از معایب این فیلامنت می توان به سرعت پایین پرینت آن اشاره کرد.

فیلامنت PLA قابل بازیافت

فیلامنت PLA به دلیل قیمت کم و سهولت در کارکرد یکی از پرکاربرد ترین پلیمر های مورد استفاده در صنعت پرینت سه بعدی است. این ماده اگرچه از نظر فنی  تجزیه پذیر است اما برای تخریب  به دمای 60 درجه سلسیوس،رطوبت خاص و محیط غنی از میکروب نیاز دارد که این شرایط در محیط چندان رایج نیست بنابراین نیاز به استفاده از یک کارخانه کمپوست صنعتی دارد با این حال تخریب این ماده بسیار طول می کشد و بعداز تجزیه میکرو پلاستیک هایی به جا می گذارد.

شرکت NonOilen filament با مخلوط کردن  PLA و PHB موفق به ساخت فیلامنتوم شده که کاملا زیست تخریب پذیر است و می تواند چندین بار بدون از دست دادن خواص مکانیکی خود تجزیه و دوباره مورد استفاده قرار بگیرد.

بر خلاف PLA معمولی، فیلامنتوم تنها 90 روز طول می کشد تا در واحدهای تولید کمپوست تجزیه شود و علاوه بر این هیچ میکروپلاستیکی باقی نمی ماند.

این ماده  می تواند چندین بار بازیافت شود و مجددا مورد استفاده قرار گیرد و خواص خود را حفظ کند.

فیلامنتوم مقاومت، چقرمگی و سختی بالاتری دارد و دما را تا 110 درجه سلسیوس تحمل می کند و همچنین به راحتی PLA  چاپ می شود. این ماده با ظاهر ابریشمی خود، برای کاربردهای تماس با مواد غذایی ایمن است حتی می توان آن را در ماشین ظرف شویی شست.

به دلیل مقاومت این ماده در دماهای  بالا می توان از این ماده در پرینت قطعات خودرو استفاده کرد.

با جایگزینی مواد زیست تخریب پذیری مانند این محصول مزایای پرینت سه بعدی ملموس تر می شود و اهمیت آن افزایش می یابد.

فیلامنت PVA

Polyvinyl alcohol یا PVA یک پلیمر محلول در آب است و نباید با PVAc یا polyvinyl acetate که چسب سفید محلول در آب است اشتباه گرفته شود. PVA یک پلیمر مصنوعی بدون رنگ، بدون بو و سازگار با محیط زیست است. علاوه بر این به علت سمی نبودن این ماده، می توان برای محصولات بهداشتی مانند محلول لنزهای تماسی نیز استفاده کرد.

برای پرینتر سه بعدی، PVA بهترین ماده برای ساپورت گذاری در پرینتر های سه بعدی داری چند نازل است. به طور معمول پرینتر سه بعدی FDM ، قطعه پرینت سه بعدی و ساختار ساپورت را با فیلامنت یکسان پرینت می کند. زیرا یک اکسترودر دارد. با توجه به محل اتصال این ساپورت ها جداسازی آن ها می تواند کار مشکلی باشد. لازم به ذکر است که این ساپورت ها اثر نامطلوبی بر ظاهر قطعه پرینت سه بعدی می گذارند.

از طرفی دیگر، پرینتر های سه بعدی با اکستروژن دوگانه این امکان را فراهم می کنند تا از فیلامنت های متفاوت برای قطعه پرینت سه بعدی و ساپورت استفاده کنیم. در اینجا فیلامنت PVA مورد استفاده قرار می گیرد. بزرگترین مزیت فیلامنت PVA محلول بودن آن در آب است. بنابراین می توان با قرار دادن قطعه برای چند ساعت در آب ساختار ساپورتی که با این فیلامنت پرینت شده باشد را بدون تلاش حذف کرد.

همچنین با این روش هیچ اثری بر روی قطعه پرینت سه بعدی باقی نمی ماند و نیاز به پرداخت بعد از اتمام پرینت را نیز کاهش می دهد (مانند سنباده زدن). اگر چه به آسانی آنچه به نظر می رسد نیست؛ پرینتر سه بعدی دارای چند نازل، به کالیبراسیون بیشتری نیاز دارد تا کیفیت مناسبی مانند پرینت سه بعدی معمولی داشته باشد.

PVA به عنوان فیلامنت ساپورت گذاری، با فیلامنت PLA، به دلیل داشتن شرایط پرینت یکسان بهتر کار می کند. فیلامنت PLA یک ماده آب گریز است بنابراین رطوبت را دوست ندارد. به همین دلیل هنگامی که یک قطعه PLA با ساپورت PVA پرینت سه بعدی شود، ساپورت ها در آب حل می شوند و قطعه پرینت سه بعدی در شرایط عالی قرار می گیرد.

دمای نازل برای فیلامنت PVA بسیار متفاوت است. اما به طور کلی بین 180 تا 200 درجه سلسیوس است. همیشه برای مقادیر بهینه به تنظیمات سازنده مراجعه کنید، اما بخاطر داشته باشید که دمای بالا، به سرعت PVA را تخریب می کند و باعث گرفتگی نازل می شود.

دمای بین 45 تا 60 درجه برای ایجاد چسبندگی در صفحه چاپ برای PVA و همچنین PLA مناسب است.برای پرینت فیلامنت PVA به فن خنک کننده نیاز است. اما باید مراقب باشید که بیش از حد سرد نشود زیرا ممکن است PVA مقداری شکننده شود.

از آن جایی که این فیلامنت آب دوست است لازم است زمانی که پرینت نمی شود در محفظه ای به دور از رطوبت نگهداری شود.

فیلامنت پلی کربنات Polycarbonate ( PC )

Polycarbonate ( PC ) نوعی پلاستیک است که بخاطر استحکام، سختی و مقاومت گرمایی شناخته می شود. همچنین شفاف بودن نیز از دیگر مشخصه های این ماده است. فیلامنت پلی کربنات برای مصارف زیادی از جمله قطعات مهندسی، DVD ها و شیشه های ضد گلوله استفاده می شود. تمام این ویژگی ها باعث محبوبیت این ماده در چند سال اخیر شده است.

پلی کربنات دارای خواصی است که کار با آن را مقداری دشوار می کند. فیلامنت پلی کربنات برای اکسترود نیاز به دمای بالایی دارد و همچنین مستعد انقباض ( shrinkage ) و تاب خوردن قطعه ( warping ) است. این فیلامنت بسیار جاذب رطوبت است. برای داشتن پرینت سه بعدی موفق با فیلامنت پلی کربنات لازم است برای شرایط ذکر شده آماده باشید.

پرینت سه بعدی فیلامنت پلی کربنات با PLA و سایر فیلامنت ها از بعضی جهات متفاوت است که این هم بر ویژگی های مدل پرینت سه بعدی و هم اقداماتی که برای داشتن پرینت سه بعدی موفق لازم است انجام دهیم تأثیر می گذارد.

فیلامنت پلی کربنات از PLA انعطاف پذیر تر و با دوام تر است. سخت تر از PLA، ABS و PMMA است درحالی که از ABS سبک تر و چگال تر است. مقاومت آن در برابر تنش پیچشی بسیار بیشتر از سایر فیلامنت ها است و به قدری منعطف است که در دمای اتاق خم می شود.

 از آن جای که مصرف بالای فیلامنت پلی کربنات، موجب آلودگی محیط زیست می شود، می توان آن را بازیافت و برای تولید محصولات دیگر به کار برد. فیلامنت پلی کربنات بسیار با دوام و شفاف است از این رو حتی می توان از فیلامنت پلی کربنات بازیافت شده نیز برای ساخت نمونه های اولیه کاربردی و طراحی های زیبا استفاده کرد.

همچنین به دلیل شفافیت این ماده می توان از آن برای ساخت نمونه اولیه پنجره ها و دیگر محصولات شفاف با هزینه ای به صرفه تر از دیگر مواد استفاده کرد. علاوه بر آن به علت مقاومت گرمایی بالای فیلامنت پلی کربنات، ساخت نمونه های اولیه ای که تحت گرما و تنش زیادی هستند و حتی ABS در این شرایط تاب می خورد نیز امکان پذیر است.

ویژگی های فیلامنت پلی کربنات به طور خلاصه به شکل زیر است:

1. مقاومت دربرابر حرارت تا 135 درجه سلسیوس (برای مقایسه، PLA حدودا در دمای 60 درجه شروع به تغییر شکل می کند.)

2. دوام بالا

3. مقاومت در برابر ضربه و شکستگی

4. نسبتا انعطاف پذیر

5. نارسانای الکتریکی

فیلامنت تغییر رنگ در برابر حرارت   (Color-Changing Filament)

فیلامنت پرینت سه بعدی که در برابر حرارت تغییر رنگ می دهند از جنس فیلامنت معمولی PLA هستند که عناصر تغییر رنگ به آن افزوده شده است.

احتمالا درباره جواهراتی که بر اساس تغییر دمای بدن، تغییر رنگ می دهند تا احساسات فرد را به نمایش بگذارند، شنیده اید.

ترموکرومیسم ( Thermochromism ) یک اصل علمی است که علت تغییر رنگ در جواهراتی که در بالا به آن ها اشاره کردیم است که اکنون بر فیلامنت های پرینت سه بعدی نیز اعمال می شود. این خاصیت ماده ای است که رنگ، می تواند بر اساس دما تغییر کند.

مواد از ترموکرومیسم به دو روش استفاده می کنند، یا از طریق کریستال های مایع مانند دماسنج های نواری یا از طریق رنگ لوکو ( leuco dye ) که در موارد جدید تغییر رنگ استفاده می شود.

رنگ های لوکو مواد شیمیایی ارگانیک و ساده ای هستند که با تغییر دما، ساختار ملکولی آن ها تغییر می کند از این رو ما شاهد تغییر رنگ در این مواد هستیم. این ماده معمولا تنها بین دو رنگ می تواند تغییر کند به طوری که از آن ها مشخص کننده ی دمای خنک تر و دیگری نمایان کننده دمای گرم تر است. در پرینتر سه بعدی رنگ های لوکو با فیلامنت مخلوط می شوند تا جلوه های منحصر به فردی به پروژه ها و قطعات پرینت سه بعدی اضافه کنند.

این مواد برای لمس ایمن هستند و نتایج عالی را نیز ارائه می کنند. تولید کنندگان از این فیلامت ها برای پرینت سه بعدی های مختلف از جمله نشانگر دمایی برای لوازم الکترونیکی و اسباب بازی ها استفاده می کنند. رایج ترین مواد برای این نوع فیلامت ها PLA و ABS است اما PLA بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

بررسی ها نشان می دهند که فیلامنت های تغییر رنگ از نظر کیفیت با فیلامنت های معمولی برابر هستند و تنها مشکل رایج، گرفتگی نازل است. بنابراین بعضی از افراد پیشنهاد می کنند از نازل فولادی برای جلوگیری از این مشکل استفاده کنید، اما می توانید به سادگی دمای نازل را افزایش دهید. یک PLA معمولی به دمای نازل بین 190 تا 220 درجه سلسیوس نیاز دارد اما برای فیلامنت PLA تغییر رنگ حرارتی این دما بین 215 تا 230 برای جلوگیری از گرفتگی نازل تغییر می کند.

همچنین مشکل شکنندگی در قطعات پرینت سه بعدی فیلامنت تغییر رنگ حرارتی وجود دارد که به نظر می رسد متأثر از دمای پایین محیط باشد. این مشکل می تواند با ذخیره سازی صحیح فیلامنت ها زمانی که از آن ها استفاده نمی کنید تا حد زیادی کاهش یابد. همچنین می توانید محفظه ای را برای نگهداری فیلامنت ها به پرینتر سه بعدی خود اضافه کنید.

و در آخر برای پرینت هر نوع فیلامنتی به راهنمایی سازنده بر روی بسته آن دقت کنید.

فیلامنتچوبی

اگر به پرینت سه بعدی اجسامی که شکل و حس چوب را داشته باشد علاقه مند باشید پیشنهاد می کنیم از فیلامنت های چوبی استفاده کنید. البته که این فیلامنت ها از جنس چوب نیستند. فیلامنت پرینتر سه بعدی چوب معمولا یک PLA هستند که با فیبر چوبی مخلوط می شود.

امروز تعداد زیادی فیلامنت چوبی در دسترس است که شامل انواع استاندار و رایج آن مانند: کاج، توس، سدر، آبنوس و بید می شود. اما انواع کمتر رایج نیز مانند: بامبو، گیلاس، نارگیل، چوب پنبه و زیتون نیز می توان به کار برد.

درست مانند دیگر فیلامنت های پرینتر سه بعدی، فیلامنت چوبی نیز معایبی دارد. اجسامی که با فیلامنت چوبی پرینت می شوند ظاهر زیبا و جذاب مانند چوب دارند اما انعطاف پذیری و استحکام کمتری دارند.

در هنگام پرینت سه بعدی فیلامنت چوبی مراقب دما باشید. زیرا که دمای بسیار زیاد می تواند منجر به ظاهری سوخته یا کاراملی شده می شود. با پرداخت پرینت سه بعدی خود می توانید ظاهر بسیار بهتری به دست آورید. قبل از استفاده از این ماده توجه داشته باشید که، فیلامنت چوبی همچنین می تواند به نازل پرینتر سه بعدی شما آسیب بزند و سرعت تخریب نازل را بالا ببرد. 

می توان گفت، از فیلامنت چوبی برای اجسامی که ظاهر زیبا تر اهمیت بیشتری نسبت به استحکام و قابیلت های کاربردی دارد؛ بیشتر رایج و محبوب است. برای پرینت اجسام دکوری مثل جام ها، مجسمه ها و جوایز می توان از فیلامنت چوبی پرینت سه بعدی استفاده کرد.

یکی از کاربرد های خلاقانه چوب به عنوان فیلامنت پرینتر سه بعدی، ساخت مدل های برای مقایسه مانند، مدل هایی که در معماری استفاده می شود است.

فیلامنت دو رنگ    Dual-Color/Dichromatic Filament

معمولا فیلامنت های پرینت سه بعدی یک رنگ هستند و قطعه تنها به یک رنگ پرینت می شود. اما گاهی قطعات پرینت سه بعدی ما چند رنگ هستند.

می توان برای پرینت رنگی از پرینتر سه بعدی با اکسترودر دوگانه استفاده کرد اما این برای شما گران تمام می شود. همچنین شما می توانید روش دستی تعویض فیلامنت در نیمه کار را انتخاب کنید که این کار گاهی اوقات موفقیت آمیز نخواهد بود.

همه روش های ذکر شده شامل تغییر اکستروژن می شود. اما روشی آسان تر برای دستیابی به پرینت رنگی وجود دارد: استفاده از فیلامنت رنگی. انواع متفاوتی از فیلامنت رنگی وجود دارد اما رایج ترین آن ها قرقره های فیلامنتبا تغییر یک رنگ به صورت متناوب به طوری که بعد از طول مشخصی رنگ فیلامنت تغییر می کند. از انواع دیگر فیلامنت رنگی می توان به ترموکرومیک ( thermochromic ) و فیلامنت تغییر UV  اشاره کرد که با تغییر دمای پرینتر و یا اشعه UV تغییر رنگ می دهد. با این حال قطعات پرینت شده این فیلامت ها در یک زمان به یک رنگ ظاهر می شوند. اما فیلامنت های دو رنگ ( Dichromatic Filament ) در هر نقطه چند رنگ هستند. هر نصف رشته فیلامنت در رنگی متفاوت است تقریبا مانند خمیر دندان.

آشکار ترین مشخصه فیلامنت های دو رنگ ظاهر  این فیلامنت است که از طریق فرآیندی به نام co-extrusion ساخته می شود. در این روش از دو اکسترودر به جای یکی برای اکسترود دو رنگ متفاوت فیلامنت و تبدیل به یک رشته استفاده می کنند که تقسیم کننده رنگ دقیقا در وسط قرار دارد.

در نتیجه فیلامنت دو رنگ قطعاتی با ظاهر مشابه با فیلامنت های رنگی که هر بخش را به صورت رنگی مجزا پرینت می کنند ایجاد نمی کند بلکه تغییر رنگی بر اساس زاویه دید شما ایجاد می کنند به این معنا که شما در هر جهتی قرار بگیرید قطعه پرینت سه بعدی به رنگی متفاوت می بینید. این ویژگی دو رنگی مناسب برای قطعاتی مثل پازل ها و مجسمه ها است و ظاهر عالی برای آن ها ایجاد می کند.

برای مثال، اگر شما یک مکعب را با فیلامنت رنگی قرمز و آبی پرینت سه بعدی کنید از بعضی جهت ها آن را قرمز و از سایر جهت های مکعب، آن را آبی می بینید. زیرا که تنها نصف رنگ فیلامنت در دیواره بیرونی قطعه نهایی نشان داده می شود. البته که همیشه وجوه قطعات زاویه 90 درجه ندارند و گاهی اوقات رنگ ها با یک دیگر ترکیب می شوند.

علاوه بر ظاهر خاص و جلوی منحصر به فردی که این فیلامنت ها برای قطعات پرینت سه بعدی ایجاد می کنند، فیلامنت های دو رنگ تفاوت چندانی با فیلامنت های معمولی با ماده یکسان ندارند. یک فیلامنت PLA دو رنگ و فیلامنت معمولی PLA خواص یکسانی دارند و تفاوتی در فرآیند پرینت آن ها وجود ندارد.

درباره نوع متریال فیلامنت های دو رنگ، فقط PLA موجود است. زیرا که این نوع فیلامنت بسیار جدید است و PLA محبوب ترین فیلامنت پرینت سه بعدی است. با این حال اگر فیلامنت های دو رنگ محبوب تر شوند، احتمال تولید این فیلامنت برای مواد دیگری مثل ABS و PETG وجود دارد.

فیلامنت سبک و فومی

برای ساخت چرخدنده های پیشرفته تا نمونه های اولیه هواپیما از فیلامنت سبک استفاده می شود. با پیشرفت تکنولوژی و ظهور برندهای متعدد مهندسان و طرفداران نمونه سازی صنایع هوایی بیشتر امیدوار می شوند که به پرینت سه بعدی فوق سبک دست پیدا کنند.

در این مقاله ما به توضیح اینکه چگونه می توانید وزن طرح های خودرا بهینه سازی کنید، خواص مکانیکی تولیدات خود را افزایش دهید و جان   تازه ای به پروژه های قدیمی و از کار افتاده بدهید، خواهیم پرداخت.

با فیلامنت فومی (Foame) یا فیلامنت فوق سبک که گزینه ای سبک تر از PLA و PETG هستند مشکل وزن پروژه های خودرا حل کنید.

زمانی که به فوم فکر می کنید چیزی شبیه به خمیر ریش به ذهنتان می رسد اما متریال فومی پرینت سه بعدی بسیار متفاوت با آنچه شما   می پندارید است.

چگالی فیلامنت فومی توسط دمایی که در آن پرینت می شود و همچنین مقدار جریانی که از نازل عبور می کند تعیین می شود. این راه حلی مناسب برای دست یابی به قطعات پرینت سه بعدی سبک تر از سایر پلاستیک ها است که البته محدودیت هایی نیز دارد.

دو نوع فیلامنت فوم فعال و غیر فعال وجود دارد. در نوع غیر فعال آن شما نمی توانید وزن را به وسیله دمای اکستروژن، کنترل کنید زیرا فیلامنت  قبل از استفاده به کمترین چگالی خود دست پیدا کرده است.

یکی از محصولات جانبی، یک فیلامنت polypropylene جدید Infinite Material Solutions به نام Caverna PP که برای پرینت قطعات متخلل به شکل مشابه با فوم پرینت سه بعدی طراحی شده است. از ویژگی های آن یک مرحله پردازش محلول در آب است که کمی در آب به صورت همگن حل شده و باعث سبک تر شدن و اسفنجی شدن آن می شود در نتیجه برای کاربردهای خاصی مورد استفاده قرار می گیرد.

از جنبه حرفه ای، مواد فومی پتانسیل زیادی دارند. به طور کلی ساختارهای فومی بخاطر shrinkage کمتر ثبات ابعادی بهتری دارند همچنین خواص عایق حرارتی و صوتی قابل توجهی از خود ارائه می دهند.

زمانی که ColorFabb فوم فعال LW-PLA خود را راه اندازی کرد و کاتالوگ مواد ترموپلاستیک خود را با این رشته انقلابی جدید گسترش داد پس از آن تولیدکنندگان دیگر، یعنی 3DLabPrint و eSun، از این روش جدید چاپ استقبال کردند.

ColorFabb LW-PLA تقریبا 3برابر حجم خود را افزایش می دهد و این به معنای این است که کاربر می تواند جریان را تا 65 درصد کاهش دهد تا وزن قطعه را بهینه سازی کند یا با استفاده از لایه های با ارتفاع زیاد و محیط های اضافی ضخیم به زمان پرینت سرعت بخشد. اگر میخواهید قطعات سبک وزن با ابعاد دقیق پرینت کنید لازم است ابتدا میزان افزایش مواد را تعیین کنید. این کار با پرینت یک مکعب به صورت آزمایشی انجام می گیرد.

علاوه بر PLA سبک ColorFabb یک LW-ASA را ارائه می‌کند که دارای چگالی رشته‌ای در حدود 1.07 گرم بر سانتی‌متر مکعب است، اما زمانی که فوم در حداکثر ظرفیت خود داشته باشد، می‌توانید چگالی قطعه نزدیک به 0.43 گرم بر سانتی‌متر مکعب را دریافت کنید. TPU فوم کننده ColorFabb به نام VarioShore TPU که طیف سختی متغیر، وزن و چگالی کمتری را ارائه می دهد همچنین سطحی نرم و انعطاف پذیر دارد. VarioShore TPU محصول دیگری با ویژگی های تنظیم دما است. در دماهای بین 200 تا 250 درجه سانتیگراد، مواد شروع به انبساط می کنند و تقریباً 1.5 برابر حجم اولیه خود می شوند. این بدان معنی است که مواد را می توان با نرخ جریان پایین (60-70٪) برای جبران فوم فعال پرینت کرد، که در ازای آن، قطعات چاپی بسیار نرمی ایجاد می شود. بین 190 درجه سانتیگراد تا 200 درجه سانتیگراد، مواد را می توان بدون فوم پرینت کرد، در نتیجه در مقایسه با نمونه های فوم دار، چاپ های سخت تری ایجاد می شود.

چگونه مواد فومی را پرینت کنیم

به عنوان یک قانون کلی مواد فومی در دمایی بالاتر از دمای پرینت PLA پرینت می شوند. فیلامنت فومی در این دما میکروحباب هایی ایجاد می کند که عامل ساخت قطعاتی با چگالی کمتر و سطحی مات و متخلل هستند. در غیر این صورت عامل کف زای به حداکثر انرژی لازم برای واکنش نمی رسد.  درنتیجه اگر دمای هات اند پرینتر شما به 200 درجه سلسیوس نمی رسد نمی توانید از این مواد استفاده کنید.

شرایط قبل از پرینت

• به دلیل اینکه چسبندگی صفحه هنگام پرینت مواد فومی بسیار مهم است از این رو تراز کردن صفحه قبل شروع پرینت ضروری می باشد.
• از خشک بودن فیلامنت اطمینان حاصل کنید.
• فن را خاموش کنید و سرعت پرینت را تا نصف سرعت پرینت PLA کاهش دهید.

علاوه بر قطر استاندار و معمول 1.75 میلیمتر، colorfabb  یک سایز 2.85 پیشنهاد داده است که با نازل های 0.6 و 0.8 میلمیتر و حتی 1 میلیمتر نیز به راحتی  پرینت می شود. این طیف گسترده تر قطر ها باعث می شود که لایه ها بزرگتر شوند که در نتیجه سرعت پرینت افزایش می یابد.

برای شروع پرینت فوم بهترین کار پیروی از پشنهادات سازنده است که روی فیلامنت ثبت شده است. اگرچه ممکن است پرینترها و اکسترودر های مختلف رفتار متفاوتی داشته باشند اما تنظیمات پیشنهادی سازنده می توان نقطه شروع خوبی باشد. اگر اطلاعت سازنده در درسترس نبود از دستورعمل زیر پیروی کنید.

1. جریان (flow) : 50%
2. دمای نازل: 250 درجه سلسیوس
3. دمای صفحه: 55 درجه سلسیوس
4. سرعت پرینت: نصف سرعت PLA معمولی
5. سرعت فن: 0

همچنین retracton را روی 2.5 میلیمتر تنظیم کنید اگرچه ایده آل این است که retraction نداشته باشد.

فیلامنت فلزی

مانند فیلامنت چوبی، فیلامنت فلزی نیز ترکیب پلاستیک با پودر فلز است. فیلامنت فلزی پایه ای پلاستیکی دارد و به همان اندازه پودر فلز درون آن تزریق می شود. فیلامنت فلزی کامپوزیتی منحصر به فرد است که اگر درست استفاده شود می تواند قطعاتی مقاوم در برابر ضربه و مواد شیمایی ایجاد کند. 

اگر می خواهید قطعه پرینت سه بعدی شما ظاهری شبیه به فلز داشته باشد می توانید از فیلامنت فلزی استفاده کنید.

قطعات پرینت سه بعدی با فیلامنت فلزی معمولا پس از دو مرحله پرداخت، بیشتر پلاستیک خود را از دست می دهند. و تنها فلز باقی می ماند ( یا حداقل بیشتر چیزی که به جا مانده فلز است ). به همین دلیل لازم است فیلامنت حاوی درصد بالایی از پودر فلز ( بالای 80 درصد ) باشد.

برای پرینت سه بعدی فیلامنت فلزی نیازی به دستگاه گران قیمت نیست هر پرینتر سه بعدی FDM که دارای نازل مقاوم در برابر فرسایش باشد امکان پرینت سه بعدی این فیلامنت را دارد. همچنین فیلامنت فلزی به آرامی پرینت می شود. بسته به نوع ماشین و طرح قطعه مانند فیلامنت نایلون، شما باید با سرعت 30 یا 40 میلیمتر بر ثانیه شروع کنید.

این فیلامنت پل ها و بیرون زدگی ها را به خوبی نمی تواند پرینت کند. در کل قطعات با عرض گسترده نسبت به قطعات با ارتفاع بیشتر بهتر پرینت می شوند و این موضوع قطعات قابل پرینت را محدود می کند. 

قطعات پرینت سه بعدی به وسیله فیلامنت فلزی بعد از پرینت مستقیما قابل استفاده نیستند. محصول خروجی از پرینتر را به عنوان "قطعه خام" می شناسند که شکننده است و مشخصات کمی شبیه به فلز دارد. این قطعات نیاز به پرداخت دارند تا مستحکم و قابل استفاده شوند.

توجه داشته باشید که قطعاتی که با فیلامنت فلزی پرینت سه بعدی شده اند پس از مرحله پردازش در معرض انقباض هستند ( از 18 تا 25 درصد حجم اولیه قطعه که البته به طراحی و برند فیلامنت نیز بستگی دارد ) زیرا که پلاستیک درون آن حذف شده و فلز باقی مانده منقبض می شود. و این باعث می شود که  پرینت سه بعدی قطعاتی که دقت ابعاد در آنها حائز اهمیت است، مشکل شود. اما خوشبختانه ضریب انقباض ثابت است و می توان در هنگام طراحی قطعات لحاظ کرد.

به علت وجود پودر فلز درون فیلامنت فلزی، این فیلامنت سنگین تر از فیلامنت های پلاستکی است و ظاهری زیبا و شبیه به فلز ایجاد می کند همچنین به اکسترودر با دمای بالا نیز نیاز ندارد. از دیگر مزیت های فیلامنت فلزی می توان به آسان پرینت شدن آن نیز اشاره کرد. اما برای پرینت این فیلامنت به نازل ضد سایش (نازل فولاد سخت شده) نیاز است و علاوه بر آن به مرور زمان باعث گرفتگی نازل می شود. همچنین قطعات پرینت شده بسیار شکننده هستند. قیمت بالای فیلامنتفلزی از دیگر معایب آن است.

فیلامنت فیبر کربن

فیلامنت Carbon Fiber از تزریق الیاف کربنی به مواد پایه ای مثل ABS، PLA، PETG ، نایلون و پلی کربنات تولید می شود تا خواص آن ها را بهبود بخشد. این الیاف کربنی باعث استحکام و سخت شدن فیلامنت می شوند. همچنین قطعات پرینت سه بعدی شده با فیلامنت فیبر کربن بسیار سبک تر و مقاوم تر هستند و ثبات ابعادی خوبی دارند. زیرا الیاف فیبر از انقباض (shrinkage) قطعه پرینت سه بعدی جلو گیری می کند.

تنظیمات پرینت، دمای پرینت، سرعت پرینت، چسبندگی بستر و نرخ اکستروژن مشابه با تنظیمات مواد پایه ای است که الیاف کربنی به آن اضافه شده است ( برای مثال تنظیمات PLA، مشابه با تنظیمات فیلامنت فیبر کربن بر پایه PLA است ). هنگام کار با فیلامنت فیبر کربن احتمال گرفتگی نازل وجود دارد. این فیلامنت ساینده است،  به همین منظور به نازل مقاوم در برابر سایش ( نازل فولادی ) نیاز دارد. همچنین برای پرینت سه بعدی موفقیت آمیز این فیلامنت دمای اکسترودر 200 تا 230 درجه سلسیوس و دمای صفحه چاپ بین 40 تا 60 درجه سلسیوس و فن خنک کننده نیاز است.

مزایای فیلامنت فیبر کربن:

1. افزایش استحکام و سختی

2. ثبات ابعادی خوب (به علت حذف shrinkage)

3. داری وزنی سبک تر نسبت به سایر فیلامنت ها

معایب فیلامنت فیبر کربن:

1. ساینده است و به نازل از جنس فولاد سخت شده نیاز دارد.

2. شکنندگی فیلامنت را افزایش می دهد.

3. بیشتر باعث گرفتگی نازل می شود.