مقایسه فیلامنت PLA و ABS

PLA و ABS معروف ترین و پرمصرف ترین فیلامنت ها هستند. هر دوی آن ها قابلیت پرینت توسط پرینتر های سه بعدی FDM خانگی را دارند و هردو نسبتا ارزان هستند. در این مقاله سعی می کنیم ویژگی های فیزیکی و قابلیت پرینت این دو فیلامنت را مقایسه کنیم تا انتخابی صحیح برای انجام پروژه های خود داشته باشید.

برای شروع، به مقایسه خواص فیزیکی این دو فیلامنت می پردازیم. برای مثال PLA سخت تر و مستحکم تر از ABS است که همین باعث شکنندگی آن می شود. اما با وجود سهولت پرینت PLA، در کاربردهای مهندسی نقش کمتری دارد زیرا که در مقابل گرما مقاومتی ندارد و در دماهای پایین دفرمه می شود بنابراین بیشتر برای سرگرمی و ماکتسازی کاربرد دارد. در همین حال، ABS مقاومت خمشی و تسلیم بیشتری از خود نشان می دهد که آن را بسیار سخت تر می کند. این موضوع باعث می شود که ارتعاشات، ضربه ها و همچنین نیروهای برشی و کششی را بهتر از PLA جذب کند. لازم به ذکر است که علاوه بر تمام این ویژگی ها، ABS سبک تر از PLA است ( برای قطعات با حجم یکسان، قطعات پرینت سه بعدی با فیلامنت ABS سبک تر از قطعات PLA است ). مجموع این خواص ABS را به فیلامنت محبوب برای پرینت سه بعدی قطعات مهندسی که استحکام و دوام برای آن ها اولویت دارد، تبدیل می کند.

اگرچه دمای بالای پرینت سه بعدی ABS پرینت آن را مشکل می کند اما همچنین باعث مقاومت گرمایی بالای آن می شود. قطعات پرینت سه بعدی PLA در 60 درجه سلسیوس دچار تغییر شکل شده در حالی که ABS تا 110 درجه سلسیوس را نیز تحمل می کند. این امر ABS را برای قطعات کاربردی مورد استفاده در داخل خودرو و محفظه موتور ضروری می کند. بیشتر قطعات پرینتر سه بعدی نیز با استفاده از ABS چاپ می شوند، به خصوص زمانی که در مجاورت منابع گرما قرار می گیرند.

 همچنین ABS بادوام تر است و برای استفاده طولانی مدت قابل اعتماد تر است ( فرسودگی کمتری دارد ). در حالی که PLA سم کمتری تولید می کند، قابل بازیافت است و به دمای پایین تری ( هم اکسترودر و هم بستر چاپ ) نیاز دارد به همین دلیل به فضای بسته نیاز ندارد. PLA رایج ترین و دسترس ترین فیلامنت موجود در بازار است و همچنین در انتخاب رنگ تنوع زیادی دارد.

در آخر با توجه به اطلاعات و ویژگی های ذکر شده باید تصمیم بگیرید که کدام یک از فیلامنت ها برای پروژه شما مناسب است.

ABS و PETG

ABS کوتاه شده acrylonitrile butadiene styrene است که اولین متریال مورد استفاده در پرینتر های سه بعدی FDM بوده است، امروزه نیز یکی از پلاستیک های بسیار رایج است که در فرآیند هایی مانند، قالب گیری تزریقی برای ساخت هر چیزی ازصندلی های هواپیما گرفته تا قطعات لگوها استفاده می شود.

از زمانی PLA وارد بازار شد ABS کمتر مورد استفاده قرار گرفت. اما امروزه PETG که به عنوان کوپلی استر ( copolyesters ) نیز شناخته می شود، ادعا دارد که یک تعادل بین استحکام ABS و راحتی در پرینت PLA ارائه می کند.

سهولت در استفاده

 تاب برداشتن، چسبندگی و ترک خوردن

یکی از مشکلات بزرگ با ABS عدم چسبندگی آن به بستر چاپ و یا لایه ها به یک دیگر است که در این صورت ملزم به استفاده از بستر گرم شونده با دمایی بالاتر از 100 درجه سلسیوس هستیم. همچنین در هنگام پرینت لازم است از محفظه ای برای ثابت نگه داشتن دما استفاده کنیم تا پرینت ما از کیفیت خوبی برخوردار باشد و ترک نخورد. اما PETG این مشکل را ندارد و چسبندگی خوبی ایجاد می کند به طوری که گاهی اوقات ممکن است قسمتی از سطح بستر چاپ را نیز با خود بکند. البته این مشکل نیز به آسانی با اضافه کردن لایه ای از چسب یا اسپری مو برطرف می شود. قطعات پرینت سه بعدی با فیلامنت PETG تنها زمانی ترک می خورند که سرعت فن زیاد باشد که این نیز به راحتی رفع می شود. برای پرینت PETG نیاز به هیچ گونه محفظه ای نداریم.

بعد از جمع بندی به این نتیجه می رسیم که احتمال موفقیت با PETG بیشتر است زیرا بسیاری از مشکلات مربوط به دما را رفع کرده است.

دمای مورد نیاز

همان طور که قبلا اشاره شده، ABS نسبت به PETG نیاز بستر دمایی بیشتری دارد. فراهم کردن این شرایط دمایی ممکن است برای پرینتر سه بعدی شما سخت باشد. همه چاپگرها نمی توانند دمای بالای مورد نیاز بستر چاپ ABS را که به بیش از 100 درجه سانتیگراد می رسد، مدیریت کنند. حتی تعداد کمتری از چاپگرها دارای محفظه‌های گرمایشی هستند.

بو و انتشار ذرات

PETG در حین چاپ حداقل بو را دارد و گاز سمی که برای سلامتی مضر باشد متصاعد نمی کند. با این حال، ABS می‌تواند از بوهای خفیف تا شدید چاپ همراه با انتشار ذرات سنگین، که یک مشکل جدی برای سلامتی است، داشته باشد.

پرداخت

پرداخت و صاف کردن قطعات ABS بسیار راحتتر است. قطعات ABS و PETG را می توان با ابزار فلز کاری معمولی پرداخت کرد اما می توانید ABS را رنگ کنید و چسب بزنید که این کار ها با PETG غیر ممکن است مخصوصا در قطعات بزرگ که از نظر ظاهری لازم است صاف شوند و برق بزنند.

 نگهداری و نمگیر بودن

ذخیره سازی ABS بسیار ساده تر است. PETG به طور قابل توجهی رطوبت سنجی بیشتری دارد و به راحتی رطوبت هوا را جذب می کند. این رطوبت می تواند یک قرقره فیلامنت را خراب کند. به این ترتیب، ABS نسبت به رها شدن در قفسه بسیار تحمل بیشتری دارد.

دوام و استحکام

به طور سنتی، ABS ماده مورد استفاده برای کاربردهای با مقاومت بالا بوده است، اما PETG آن را به چالش می کشد. در اینجا نحوه ترکیب آنها از نظر استحکام و دوام آورده شده است.

همان طور که مشخص است، بسیاری از کاربران دریافته اند که ABS از نظر استحکام از PETG ضعیف تر است زیرا که تمایل به چسبندگی بین لایه ها در ABS کمتر است.

در دراز مدت، PETG در زیر نور خورشید بسیار بهتر عمل خواهد کرد. کمتر تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش قرار می گیرد، به ویژه در مقایسه با ABS، که می تواند به طور قابل توجهی ضعیف شود. اگر به موادی برای استفاده در فضای باز نیاز دارید، PETG عمر بیشتری برای شما خواهد داشت.

مقاومت دمایی

مقاومت دمایی ABS در مقایسه با PETG بسیار بالاتر است ABS می تواند تا دمای 100 درجه سلسیوس را تحمل کند در حالی که PETG در 80 درجه سلسیوس شروع به تغییر شکل خواهد کرد. وقتی صحبت از مقاومت در برابر دما به میان می آید قطعاٌ ABS برتری دارد.

قیمت و در دسترس بودن

PETG از این نظر منحصر به فرد است که در رنگ های شفاف نیز موجود است که این برای بسیاری از کاربرد ها مثل ساخت گلدان و آباژور مفید است.

هردو فیلامنت در رنگ ها و برند های مختلف در بازار موجود می باشند اما قیمت هر کیلو برای ABS ارزان تر از PETG است لازم به ذکر است که ABS سبک تر از PETG است بنابراین هر قرقره عمر بیشتری برای شما خواهد داشت.

با توجه به مطالب ذکر شده، شما با در نظر گرفتن کاربرد، شرایط، میزان توانایی خود در پرینت و هزینه در نظر گرفته برای پروژه خود می توانید هر یک از فیلامنت های ABS یا PETG را انتخاب کنید.

     فیلامنت

ابزار و لوازم جانبی پرینتر سه بعدی

هنگام کار با پرینتر سه بعدی به ابزار و لوازم جانبی برای راحت تر شدن کار خود نیاز دارید. همچنین این ابزارآلات برای پرداخت و بهبود کیفت قطعه پرینت سه بعدی الزامی می باشند. در این مقاله به مهم ترین ابزارآلات مورد نیاز شما در هنگام کار با پرینتر سه بعدی اشاره شده است.

چسب ماتیکی

یکی از ابزاری که مداوم به آن نیاز پیدا می کنید. زیرا با استفاده از چسب می توان بسیاری از مشکلات پرینتر سه بعدی را برطرف کرد. توجه داشته باشید که انواع نامرغوب و ارزان آن مشکل را دو چندان می کند پس در انتخاب آن دقت کنید.

 کاردک و پنس

 پس از اتمام فرآیند چاپ، جداسازی قطعه چسبیده به صفحه چاپ با استفاده از دست مشکل خواهد بود. و انجام این کار منجر به زخمی شدن دست شما می گردد . بنابراین استفاده از ابزاری مثل کاردک، برای جدا کردن قطعه، کار را برای شما آسان تر می کند. پنس نیز برای جدا کردن فیلامنت اضافی اکسترود شده و تمیز کردن گرفتگی اکسترودر کاربرد دارد.

سیم چین و دم باریک

اگر با پرینتر سه بعدی آشنا باشید می دانید که برای پرینت بعضی از قطعات استفاده از ساختارهای ساپورت گذاری الزامی است. بعد از اتمام فرآیند پرینت سه بعدی برای جدا کردن این ساپورت ها از دم باریک یا سیم چین استفاده می شود.

فیلامنت

فیلامنت مواد اولیه برای کار با پرینتر سه بعدی است و در انواع مختلف وجود دارد.

سنباده

سنباده نیز برای پرداخت سطح قطعه پرینت سه بعدی و افزایش کیفیت بصری آن استفاده می شود.

حلال انواع فیلامنت

در بعضی مواقع برای پرینت قطعه ای بزرگ مجبور می شویم که آن را به چند قطعه تقسیم کرده و پرینت کنیم. در اینجا پس از اتمام پرینت سه بعدی با استفاده از حلال فیلامنت مورد استفاده می توان این قطعات را به یکدیگر جوش داد ( هر فیلامنت حلال مخصوص خود را دارد برای مثال حلال ABS، استون است ). همچنین می توان با استفاده از قلمو حلال را بر روی سطح قطعه کشید تا با این کار لایه ها ذوب شوند و سطح قطعه صاف و صیقلی شود.

SDکارت

برای انتقال اطلاعات از نرم افزار به پرینتر سه بعدی از SD کارت استفاده می شود. کافی است SD Card را در رایانه خود قرار داده و در نرم افزار اسلایسر خود روی Save to SD Card کلیک کنید تا اطلاعات در این کارت ذخیره شود.

نازل

 انواع نازل در جنس و قطر های مختلف وجود دارد. فیلامنت ذوب شده از طریق نازل اکسترود می شود بنابراین هرگونه گرفتگی یا خرابی در نازل منجر به ناموفق بودن پرینت سه بعدی و حتی توقف کار می شود. 

الگوهای ساختار درونی (infill pattern)

از آن جایی که الگوی infill بر استحکام، وزن، زمان پرینت و حتی انعطاف قطعه پرینت سه بعدی شده تأثیر گذار است، انتخاب الگوی مناسب برای مدل پرینت سه بعدی حائز اهمیت است. در این مقاله ما به معرفی 9 الگوی ساختار درونی رایج می پردازیم تا با شناخت انواع آن، انتخابی مناسب با کاربرد مدل خود داشته باشید.

1. خطیline

الگوی خطی ساختار درونی، تنها خط های صاف را در تمام لایه ها در یک جهت پرینت می کند (در راستای محور x یا y) . این الگو استحکام را تنها در دو جهت ایجاد می کند و زمان پرینت کوتاهی دارد. الگوی خطی، فیلامنت زیادی مصرف نمی کند و موجب سبک شدن قطعه پرینت سه بعدی می شود.

2. لانه زنبوری honeycomb

همان طور که از نامش مشخص است، این الگو ساختاری شبیه به لانه زنبور ایجاد می کند که ظاهری زیبا نیز دارد. این الگو برای پرینت های سه بعدی نیمه سریع مناسب است و استحکام متوسطی ایجاد می کند. این الگو فیلامنت زیادی مصرف نمی کند.

3. شبکه ای grid

الگوی infill شبکه ای همانند الگوی خطی است با این تفاوت که خط ها در هر لایه در دو جهت و با دو برابر فاصله بین خطوط پرینت می شوند. که این استحکام دو بعدی ایجاد می کند و تا حدودی قطعه پرینت سه بعدی را مستحکم می کند. الگوی شبکه ای زمان پرینت متوسطی دارد و همچنین مقدار متوسطی فیلامنت مصرف می کند.

4. مثلثیTriangles

الگوی مثلثی ساختار درونی شبیه به خطوط مثلثی روی هم افتاده به نظر می رسد که در سه جهت و در صفحه XY پرینت سه بعدی می شوند. این الگو در دو جهت موجب استحکام می شود اما برای قطعاتی که لازم است مستحکم باشند گزینه خوبی است.

5. الگوTri-hexagon

این الگو شامل مجموعه ای از خطوط است که در سه جهت در صفحه XY پرینت می شوند. که الگوی شش ضلعی ها توسط مثلث ها ساخته می شود. این الگوی infill استحکام را در دو جهت ایجاد می کند و برای قطعات پرینت سه بعدی که لازم است محکم باشند مناسب است.

6. مکعبیcubic

این الگو از مجموعه از مکعب ها تشکیل شده است. اما مکعب ها 45 درجه حول دو محور X و Y کج شده اند که بیشتر شبیه به مثلث به نظر می رسند. این الگو استحکام فوق العاده ای در سه جهت ایجاد می کند اما زمان و فیلامنت بیشتری نسبت به دیگر الگو ها مصرف می کند.

7. الگوOctet  

این الگو شبیه به الگوی مکعبی است با این تفاوت که به جای افزایش شیب مثلث، الگو به شکل مربع در می آید. این الگو برای قطعات پرینت سه بعدی که نیاز به استحکام بسیار بالا دارند مفید است.

8. موجیGyroid

الگوی ساختار درونی Gyroid شاید جالب‌ترین اما عجیب‌ترین الگوی infill باشد. این شامل انحناهای نامنظم و مقعر است که در نهایت از مسیرهای متقابل عبور می کنند. هدف آن ایجاد تعادل بهینه بین قدرت، مواد و زمان چاپ است.

9. الگوی متحدالمرکزConcentric

این الگو یک ساختار متشکل از خطوط هم محور است که با طرح کلی قطعه پرینت سه بعدی، مطابقت دارد. این الگو سریع پرینت می شود، برای قطعات پرینت سه بعدی منعطف مناسب است و در مقایسه با دیگر الگو ها در میزان قابل توجهی، فیلامنت کمتری مصرف می کند.

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.

انواع فیلامنت TPE و PLA نرم برای پرینتر سه بعدی

1. فیلامنت TPU: 

رایج ترین نوع فیلامنت TPE که در پرینتر سه بعدی استفاده می شود ، فیلامنت TPU است. در مقایسه با دیگر فیلامنت های منعطف، TPU سخت تر است. و این باعث شده که راحت تر اکسترود شود. همچنین دارای استحکام مناسب و دوام بالایی است. بهتر است بدانید که در هنگام کار با فیلامنتTPU، اگر دما بیش از اندازه زیاد باشد، stringing رخ می دهد و اگر دما بیش از اندازه پایین باشد، چسبندگی لایه ها ضعیف می شود. همچنین کاربردهای این فیلامنت در صنعت شامل: استفاده در کفی کفش، تسمه های صنعتی و چکمه های اسکی است.

مشخصات:

• محدوده ارتجاعی بالا (معمولا بین 600-700 %)
• سختی shore  بین 60A و 55D
• قابلیت چاپ عالی
• نیمه شفاف
• مقاومت شیمایی در برابر روغن و گریس
• مقاومت بالا در برابر سایش

2. فیلامنت TPC

Thermoplastic copolyester (TPC) استرهای کوپلی اتری با توالی های متناوب و با طول تصادفی از گلیکول های با زنجیره بلند یا زنجیره کوتاه هستند. آنها هر دو بخش سخت و نرم دارند. بخش های سخت معمولاً واحدهای استری با زنجیره کوتاه هستند در حالی که بخش های نرم معمولاً پلی اترهای آلیفاتیک و پلی استر گلیکول هستند.

TPC در هنگام شکست افزایش طول کمتری نشان می دهد و نمی توان از آن برای کاربردهای بسیار انعطاف پذیر استفاده کرد.

مشخصات:

• چگالی پایین
•  محدوده ارتجاعی 300-500 %
• سختی Shore بین 40 و 72D 
• مقاومت شیمیایی خوب
• استحکام بالا
• پایداری حرارتی خوب
• مقاومت دمایی بالا

پیش نیازهای پرینت سه بعدی:

• دمای اکسترودر: 220 -260 درجه سلسیوس
• دمای صفحه چاپ: 90-110 درجه سانتی گراد
• سرعت پرینت: 5-30 mm/s

3. فیلامنت TPA

Thermoplastic polyamide (TPA) یک کوپلیمر شیمیایی است که از TPE و نایلون بسیار انعطاف پذیر تشکیل شده و در نتیجه یک ترکیب از بافت صاف و براق که از نایلون ناشی می شود و انعطاف پذیری که بخاطر TPE است.

از آنجایی که این نوع فیلامنت رطوبت را به خود جذب می کند، لازم است در محفظه در بسته به دور از رطوبت نگهداری شود. همچنین در قطعات پرینت شده به وسیله این فیلامنت، شانس پیچ خوردن به سمت بالای ( Warping ) بیشتری وجود دارد.

از جمله کاربردهای فیلامنت TPA می توان به ساخت تجهیزات ورزش های زمستانی مخصوصا اسکی، توپ گلف و محصولات دندان پزشکی مثل  catheters اشاره کرد.

مشخصات:

• انعطاف پذیری بالا
• محدوده ارتجاعی بین 370-497%
• سختی shore بین 75 و 63A
• دوام فوق العاده
• قابلیت چاپ خوب
• مقاومت حرارتی بالا
• چسبندگی لایه ای خوب

پیش نیازهای چاپ سه بعدی:

• دمای اکسترودر: 220-230 درجه سلسیوس
• دمای صفحه چاپ: 30-60درجه سلسیوس
• سرعت پرینت: 5-30 mm/s
• چسبندگی صفحه چاپ: چسب های مبتنی بر PVA پیشنهاد می شود.
• سیستم اکسترودر: Direct drive و Bowden 

4. PLA نرم

PLA نرم، یک اصطلاح کلی برای ترکیبات انعطاف پذیر تر PLA است. بخاطر این ویژگی، برخی آن را "لاستیک سخت" منتسب کردند. در مقایسه با دیگر مواد انعطاف پذیر، فیلامنت PLA نرم، به استحکام و دوام شناخته می شود. پرینت آن شبیه به PLA استاندارد است با این تفاوت که باید با سرعت کمتر و دمای بالاتر صفحه چاپ پرینت شود. همچنین به دلیل نرمی، بارگذاری فیلامنت مشکل است. 

برای کاربرد این فیلامنت می توان به مواد سازنده استاپرها ( stoppers )، تسمه ها و فنرها اشاره کرد.

مشخصات:

• قابل بازیافت
• سختی shore بین 90 تا 92A
• استحکام بالا
• دوام بالا

پیش نیاز های پرینت سه بعدی:

• دمای اکسترودر: 220-235 درجه سلسیوس
• دمای صفحه چاپ: 100 درجه سلسیوس
• سرعت پرینت: 10-30 mm/s
• سیستم اکسترودر: Direct drive و Bowden

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 ABS

ABS یکی از رایج ترین مواد مورد استفاده در ساخت مدل های سه بعدی است. در برابر دماهای بالا مقاوم است و به آسانی پرداخت می شود. از دیگر ویژگی های که موجب محبوبیت این فیلامنت شده است قیمت پایین آن است. کاربردهای ABS بی شمار است. ما اکثرا آن را در ساخت نمونه اولیه و قطعاتی که مقاومت گرمایی بالایی نیاز دارند، استفاده می کنیم.

پرینت سه بعدی ABS کمی چالش برانگیز است. اما سختی آن به نتیجه خوب به دست آمده بعد از پرینت می ارزد. در این مقاله نکات و ترفند هایی مرور خواهیم کرد که پرینت فیلامنت ABS را راحت تر می کند.

1. پرینتر را در یک محفظه قرار دهید :

 اگر می خواهید از ABS برای پرینت سه بعدی استفاده کنید، حتما باید یک محفظه برای پرینتر سه بعدی خود تهیه کنید. زیرا فیلامنت ABS حساس ترین ماده به تغییرات دمایی در هنگام پرینت سه بعدی است. بدون محفظه به علت تغییرات دمایی محیط اطراف مشکلاتی از قبیل تاب خوردگی ( warping )، مشکلات چسبندگی ( adhesion issue ) لایه و حتی پیچ خوردن ( curling ) به وجود می آید.

یک محفظه برای پرینتر سه بعدی با فراهم کردن یک محیط بسته، دما داخل را در یک سطح ثابت نگه می دارد و گرد و غبار و زباله ها را از چاپ دور می کند. و همچنین یک محفظه خوب از جریان هوا، که باعث یک پرینت ناموفق می شود، جلو گیری می کند.

شما می توانید با نصب فیلتر ABS درون محفظه از انتشار بخارهای ABS که سمی و مضر هستند جلوگیری کنید. نصب محفظه ممکن است در چاپ فیلامنت های PLA و PTGE نیز موثر باشد اما ضروری نیست.

2. چسباندن:

 ABS به راحتی به شیشه یا حتی سطوح سخت تر نمی چسبد. این مسئله می تواند منجر به تاب برداشتن لایه اول ( warping ) شود . در بعضی از مواقع ممکن است لایه اول از روی صفحه چاپ بلند شود به همین دلیل اضافه کردن یک سطح چسبنده برای چسباندن مدل پرینت سه بعدی به صفحه چاپ ضروری است.

استفاده از دوغاب ABS، چسب رولی یا حتی اسپری مو برای ایجاد یک سطح چسبناک بین لایه اول و صفحه چاپ بسیار رایج است. همچنین می توان با فعال کردن گزینه های مثل raft یا brim در تنظیمات اسلایسر، پایه ای مطمئن تر ایجاد کرد تا مدل پرینت سه بعدی سر جای خودش باقی بماند.

3. خشک نگه داشتن فیلامنت:

مانند PLA، فیلامنت ABS هم یک ماده نم گیر است و رطوبت را یه سرعت جذب می کند. وجود رطوبت بالا در فیلامنت ABS باعث ضعیف شدن چسبندگی لایه ها و تردی قطعه می شود. در نتیجه قطعه پرینت سه بعدی به آسانی می شکند.

تأثیر رطوبت بر ABS به صورت آنی مشخص نمی شود. در واقع اگر شما تازه کار باشید، مدتی طول خواهد کشید تا مشکل فیلامنت را بفهمید. تأثیر وجود رطوبت در فیلامنت را می توان وقتی که از نازل خارج می شود، با مشاهده حباب های کوچک یا شنیدن صدای ترکیدن آن ها متوجه شد.

تهیه یک محفظه برای نگهداری هر متریال پرینت سه بعدی مهم است. اما این موضوع برای فیلامنت ABS اهمیت بیشتری دارد. اگر در مناطقی با آب و هوای مرطوبت زندگی می کنید لازم است فیلامنت ها را تا حد امکان در معرض رطوبت قرار ندهید. جعبه های خشک پیشنهاد بسیار مناسبی برای نگهداری و پرینت همزمان مواد شما هستند. از طرف دیگر شما می توانید با استفاده از کیسه های پلاستیکی فیلامنت هایی را که استفاده نمی کنید وکیوم کنید.

4. تنظیم دما:

ABS به دمای بالایی برای پرینت نیاز دارد. هنگام کار با ABS، بالا بردن دمای هات اندباعث جریان بهتر فیلامنت و تقویت چسبندگی لایه ها می شود. برای فهمیدن محدوده دمایی دقیق که بهترین کیفت را حاصل می کند، یک برج دمایی پرینت کنید. توجه کنید که برای هات اند دمای 225 درجه سلسیوس برای شروع نقطه ی خوبی است.

علاوه بر بالا بردن دمای نازل، ABS همچنین به یک صفحه چاپ گرم شده نیاز دارد. صفحه گرم تضمین می کند که محیط اطراف قطعه پرینت سه بعدی گرم می ماند و این امکان را فراهم می کند که قطعه به تدریج سرد شود و از تاب خورد ( warping) یا شکافتن ( splitting ) لایه ها جلوگیری می کند.

 برای صفحه چاپ، دمایی بین 90 تا 110 درجه سلسیوس کافی است تا در پرینت سه بعدی ABS کمترین مشکل ایجاد شود .

5. کاهش سرعت:

ABS با سرعت پایین بهتر پرینت می شود. دمای بالا و سرعت پایین دو موافه ای که چسبندگی لایه ها را بهبود می بخشند زیرا با سرعت پایین لایه ها زمان کافی برای سرد شدن را دارند. سرعت پرینت زیر mm/s 20 برای پرینت اولین  لایه ها، چسبیدن آن ها را به صفحه چاپ تضمین می کند و این مسئله از بلند شدن لبه ها یا گوشه های قطعه پرینت سه بعدی جلوگیری می کند.

در ادامه کار همان طور که لایه ها در حال ساخته شدن هستند شما می توانید سرعت پرینت را افزایش دهید. توجه داشته باشید سرعت به اندازه ای باشد که باقی قطعه نیز فرصت خنک شدن داشته باشد. تا از شکافتن لایه ها جلوگیری شود. سرعت بین 50 تا 60 mm/s باعث حداکثر کیفیت و حداقل زمان برای پرینت سه بعدی را فراهم می کند.

6. خاموش کردن فن:

فن خنک کننده هوا روی قطعه پرینت سه بعدی می دمد که این باعث کاهش دمای نازل و سریع خنک شدن لایه ها و همچنین با تولید هوای غیر یکنواخت منجر به تغییرات دما می شود که این خود مشکلات زیادی به دنبال دارد. برای پرینت ABS فن را خاموش 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 تیتانیوم

تیتانیوم مستحکم تر اما سبک تر از فلزهای دیگر است. کار با تیتانیوم کمی پیچیده است اما برای پرینت سه بعدی بسیار مناسب است.

تیتانیوم رایج ترین فلز مورد استفاده در صنعت ساخت افزایشی است. تیتانیوم به صورت گسترده در هوافضا، جایگزینی مفاصل و ابزار جراحی، ماشین های مسابقه و بدنه دوچرخه، الکترونیک و دیگر محصولات کارآمد کاربرد دارد. تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم استحکام مکانیکی بالا، نسبت استحکام به وزن بالا و مقاومت در برابر خوردگی بالاتر از استیل ضد زنگ دارند. این موجب می شود که راکت ها و هواپیماها سبکتر شده و سوخت کمتری مصرف کنند و توانایی بازده آن ها افزایش یابد.

در صنایع هوافضا چندین  قطعه تولید شده با ساخت افزودنی بر پایه تیتانیوم که توسط FAA آمریکا تأیید شده اند، مورد استفاده تجاری و نظامی هستند و همچنین قطعات جدیدی در انتظار أخذ گواهی نامه هستند. تیتانیوم پرینت سه بعدی به علت نسبت پایین خرید به وزن خود در هوافضا بسیار ارزشمند است. نسبت خرید به وزن یک اصطلاح هوافضا است که به ارتباط بین وزن ماده اولیه و وزن قطعه چاپ شده اشاره دارد.

در صعنت دارویی، پرینت سه بعدی ایمپلنت های تیتانیوم مثل ستون فقرات، لگن، زانو و سایر اندام‌ها به دلیل زیست سازگاری ذاتی فلز و خواص مکانیکی خوب همراه با توانایی پرینت سه‌بعدی در ایجاد ساختارهای متخلخل که امکان یکپارچه‌سازی استخوان و سفارشی‌سازی انبوه را برای بیمار بهتر فراهم می‌کند، موفقیت‌آمیز بوده است. ایمپلنت‌های تیتانیوم پرینت سه‌بعدی هم در تأییدیه‌های نظارتی و هم از نظر تقاضا در حال افزایش هستند. از آنجایی که بیشتر ایمپلنت های پزشکی به صورت گسترده برای افرادی که بیماری یکسانی دارند به صورت مشابه تولید می شود، اما باید ذکر شود که این ایمپلنت ها برای تمام افراد ایده آل نیستند. افرادی که از شرایط نادر رنج می برند اغلب نادیده گرفته می شوند. در حال حاضر، با پرینت سه بعدی، امکان تولید ایمپلنت هایی که به طور انحصاری برای بیماران خاص طراحی شده اند، وجود دارد.

برای پرینت سه بعدی تیتانیوم و آلیاژهای آن چندین تکنولوژی پرینت سه بعدی وجود دارد اما فرآیند هم جوشی بر بستر پودر ( همجوشی بر بستر لیزر پودر، همجوشی بر بستر پرتو الکترونی پودر) و استفاده از پودر تیتانیوم بیشتر مورد استفاده قرار میگرد.

همجوشی بستر پودر لیزری (LPBF) یک فناوری تولیدی مبتنی بر رسوب مواد است که با ذوب موضعی یک ماده توسط لیزر پرقدرت شروع می شود. LPBF با افزودن یک لایه مواد روی لایه قبلی، قطعه ای را تولید می کند. این فرآیندی است که در آن مواد و قطعه هر دو به طور همزمان ایجاد می شوند. بر اساس خواص آلیاژ مبتنی بر تیتانیوم برای پردازش، پارامترهای پروسه LPBF باید برای کنترل تخلخل، ریزساختار و خواص مواد نهایی بهینه و تنظیم شوند. همجوشی بستر پودر پرتو الکترونی فرآیندی مشابه است اما از پرتو الکترونی به جای لیزر استفاده می شود. به گفته AMPower، دمای بالای فرآیند پرتو الکترونی منجر به خنک‌ شدن آهسته‌تر  هرلایه می شود.

در فرآیندهای همجوشی بستر پودری، پرینترهای سه بعدی فلزی از یک بستر پودر فلزی شروع به کار می کنند که به صورت انتخابی اسکن می شود. تمام اطلاعات هندسی از یک مدل CAD که قبلاً در نرم افزار مدلسازی سه بعدی تعریف شده بود به سیستم چاپ داده می شود. مواد پودری عمدتاً با ویژگی هایی مانند مورفولوژی ذرات (نامنظم یا کروی) و توزیع اندازه ذرات مشخص می شوند. مورفولوژی کروی مطلوب تر است زیرا پس از ادامه فرآیند چاپ، امکان جریان پذیری خوب پودر فراهم می شود. فرآیندی که از آن پودر ایجاد می شود ویژگی های نهایی آن را تعیین می کند. پودرهای فلزی را می توان با اتمیزه کردن گاز، اتمیزه کردن چرخشی، فرآیند الکترود دوار پلاسما و اتمیزه کردن آب تولید کرد. نکته اصلی این است که پودر با کیفیت، قطعات با کیفیت تولید می کند. سایر روش‌های تولید افزودنی مناسب برای تیتانیوم شامل رسوب مستقیم انرژی (DED)، رسوب سریع پلاسما (RPD) و جت بایندر است.

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.

پرینت سه بعدی فیلامنت های انعطاف پذیر

بیشتر مردم وقتی به متریال پرینت سه بعدی فکر می کنند پلاستیک های مانند PLA ، ABS یا نایلون اولین موادی هستند که به ذهنشان خطور می کند. تمام این مواد یک ویژگی مشترک دارند، سخت و انعطاف ناپذیر هستند. در حالی که گاهی اوقات قطعه ای را می خواهید که انعطاف پذیر باشد که بتواند در مقابل فشار، خم یا فشرده شود. خوشبختانه فیلامنت های انعطاف پذیر نیز در بازار وجود دارند. از نظر طراحی این فیلامنت ها لاستیک قابل پرینت سه بعدی هستند و به شما این امکان را می دهند تا طرح ها پیچیده ی و اشکال خاص خود را بسازید. برای داشتن پرینت سه بعدی موفقیت آمیز با این فیلامنت ها به رعایت نکاتی نیاز دارید که در ادامه به آن ها اشاره شده است.

محدود کردن Retraction

مقدار Retraction کاملا به نوع اکسترودر پرینتر شما بستگی دارد. جدیدترین اکسترودرهایی که می‌توانید بخرید به وضوح نشان می‌دهند که آنها یک "مسیر فیلامنت محدود" دارند. در مدل های قدیمی اکسترودر، پس از چرخ دنده اکسترودر، فضای باز برای حرکت فیلامنت وجود دارد.  هنگامی که فیلامنت های سخت به سمت لوله bowden یا نازل هدایت می شوند، بدون مشکل به اکسترود می رسند، اما فیلامنت های انعطاف پذیر تقریباً بلافاصله از کناره اکسترودر بیرون می ریزند و در اطراف چرخ دنده اکسترودر سیم پیچ می شوند. اما در مدل های جدیدتر، پس از اولین پرینت و کالیبره کردن پرینتر احتملا می توانید فیلامنت های انعطاف پذیر را با استفاده از تنظیمات retraction برای فیلامنت های سخت، پرینت کنید. در اکسترودر های قدیمی نیاز است که retraction را غیرفعال کنید تا بتوانید فیلامنت های انعطاف پذیر را با کیفیت مناسب پرینت کنید.

خشک نگه داشتن فیلامنت

اکثر فیلامنت های منعطف، جاذب رطوبت هستند و اگر قبل از خشک شدن اکسترود شوند می ترکند و صدای هیس می دهند. این صدا بخاطر وجود آب در فیلامنت است که به محض برخورد با نازل حفره هایی در قطعه پرینت سه بعدی شما به جای می گذارد که این نه تنها زیبای بصری قطعه را کاهش می دهد بلکه باعث کاهش استحکام و در کل افت کیفیت قطعه می شود.

کاهش سرعت پرینت

همانطور که در مورد تنظیمات retraction ذکر شد، PLA یا ABS را می‌توانید سریع چاپ کنید زیرا مواد سختی هستند، بنابراین گرفتن و فشار دادن فیلامنت از طریق نازل بسیار آسان است. پرینت فیلامنت منعطف مانند تلاش برای هدایت یک سر طناب با فشار دادن سر دیگر است. با کاهش سرعت آن، فشار داخل نازل را کاهش می‌دهید و باعث می‌شود فیلامنت کمتر به هم یا حتی به دور چرخ دنده اکسترودر شما بپیچد. مانند هر فیلامنت دیگری، تنظیمات سرعت دقیق از چاپگری به چاپگر دیگر متفاوت است، بنابراین ممکن است لازم باشد آزمایش کنید تا حداکثر سرعتی که پرینتر سه بعدی خاص شما قادر به انجام آن است را تعیین کنید. برای برخی پرینتر ها ممکن است به معنای 10 میلی‌متر بر ثانیه باشد و سایر پرینتر های سه بعدی پیشرفته‌تر ممکن است اصلاً نیازی به تغییر نداشته باشند و به راحتی با سرعت 60 میلی‌متر بر ثانیه چاپ کنند.

پرینت صحیح لایه اول

لایه اول مهم ترین بخش هر پرینت است. برای چسباندن لایه اول به بستر چاپ لازم است بستر چاپ را تراز کنید. همچنین Z-offset خود را روی ارتفاع مناسب تنظیم کنید. این بستگی به موادی دارد که سطح تخت چاپگر سه بعدی شما از آن ساخته شده است، زیرا برخی از مواد خیلی خوب و به طور دائم به فیلامنت های انعطاف پذیر می چسبند. علاوه بر این برای لایه اول شما به سطحی که به اندازه کافی صاف باشد نیاز دارید. و در آخر برای چسبیدن فیلامنت انعطاف پذیر به بستر لازم است پایه مواد مناسب و با کیفیتی داشته باشید.

تنظیم دما

اگر دما بیش از اندازه بالا باشد درحین پرینت شما شاهد تارهای پلاستیکی مانند تارعنکبوت در بین فضاهای خالی قطعه خود هستید. در چنین مواقعی لازم است دمای نازل را کاهش دهید تا از نازل هیچ ماده ای چکه نکند. اما اگر دمای نازل پایین باشد لایه ها به یکدیگر نمی چسبند و با کمترین فشار می شکنند. بنابراین تنظیم دمای صحیح برای هر فیلامنت امری ضروری است که در کیفیت قطعه پرینت شده تأثیر به سزایی می گذارد.

پرینتر سه بعدی

پرینتر سه بعدی دستگاهی حاصل از تخیلات بی حد و مرز بشر است که جهت کاهش هزینه و زمان ساخت و نمونه اولیه قطعات ، به عنوان بهترین و سریعترین انتخاب محسوب می شود .

پرینتر های سه بعدی جهت قابل لمس  کردن و واقعی کردن طرح ها و ایده های شما بهترین گزینه هستند.

پرینتر سه بعدی برای طراحی صنعتی ، طراحی نمونه قطعات خودرو، هوا فضا، تجهیزات کمیاب و خاص، مهندسان مکانیک، الکترونیک، مکاترونیک، معماری و...  مورد استفاده قرار می گیرد .

قطعات تولید شده توسط پرینتر سه بعدی دقیق، سریع، ارزان و محکم هستند که در موارد زیر کاربرد دارند :

1. ساخت انواع قطعات بدون طی کردن فرآیند های پیچیده ساخت و تولید.

2. بررسی ایده و طراحی انجام شده بر اساس مدل واقعی پرینت شده.

3. ساخت قالب رزینی یا تزریق پلاستیک برای قطعه مورد نظر.

4. صنعت ریخته گری، صنعت هوا فضا، صنایع نظامی .

5. معماری و ماکت سازی، ساخت بدنه سیستم های الکترونیکی و رباتیک، پزشکی جهت ساخت پروتز 

6. مجسمه سازی و نمونه کارهای هنری ، تزئینی و...

مزیت پرینت سه بعدی نسبت به فرایندهای ساخت سنتی
اساسی ترین ویژگی متمایز کننده پرینت سه بعدی از فرایندهای ساخت سنتی این است که پرینت سه بعدی یک فرایند ساخت افزایشی است .

پرینت سه بعدی یک روش ساخت کاملاً متفاوت بر اساس فناوری پیشرفته است که قطعات را به صورت افزایشی ( لایه گذاری متوالی ) تولید می کند.
در تولید سنتی محدودیت‌هایی وجود دارد. برای مثال، در قالب گیری و ریخته گری نیاز به طراحی و ساخت قالب می باشد.
فرایند CNC یک فرآیند تولید کاهشی می باشد. بنابراین محدودیت هایی دارد به طور مثال اگر قطعه ما یک حجم توخالی باشد و داخل قطعه دارای جزئیات باشد، CNC قادر به ساخت چنین قطعه ای نیست ولی با پرینتر سه بعدی به راحتی می‌توان چنین قطعه ای را ساخت. می توان گفت پرینتر سه بعدی انقلابی در طراحی و ساخت ایجاد کرده است.

پرینت سه بعدی یک فناوری توانمند است که توسط آن بدون ابزار و با کاهش هزینه ها می توان قطعات پیچیده را ساخت.

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.

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.

 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. 

نرم افزار اسلایسر پرینتر سه بعدی

فرآیند نوآورانه پرینت سه بعدی دارای چند ابزار ضروری است. شما برای پرینت سه بعدی، مدلی که قرار است پرینت شود و دستگاه پرینتر سه بعدی را دارید. اما لازم است یک قطعه، این دو تکه پازل را به یکدیگر مرتبط کند. نرم افزار اسلایسر پرینتر سه بعدی به عنوان واسطه بین مدل پرینت سه بعدی و دستگاه پرینتر سه بعدی عمل می کند.

اسلایسر پرینتر سه بعدی نرم افزاری است که مدل انتخاب شده را به صورت G-code برای پرینت سه بعدی آماده می کند. G-code یک زبان برنامه نویسی کنترل عددی است که به صورت گسترده از آن استفاده می شود. تعداد زیادی نرم افزار اسلایسر وجود دارد که اکثر آن ها رایگان هستند. در ادامه سه تا از بهترین نرم افزار های اسلایسر را برای شما ارائه می دهیم.

Cura

Cura یک نرم افزار پرینتر سه بعدی است که توسط شرکت Ultimaker ساخته شده و به صورت منبع باز ( open source ) و رایگان در اختیار کاربران گذاشته شده است. این نرم افزار فایل های 3MF، STL و OBJ را پشتیبانی و در صورت نیاز آن ها را تعمیر می کند. همچنین زمان پرینت، برآورد مواد و مسیر پرینت سه بعدی مدل را نشان می دهد. 

Netfabb

نت فاب یک نرم افزار قدرتمند اسلایسر پرینتر سه بعدی است که به شما امکان تحلیل، تعمیر و ویرایش فایل های stl را می دهد. شرکت Autodest نرم افزار Natfabb را در سال 2015 خریداری کرد و پس از آن این نرم افزار به چهار قسمت: Natfabb Standard، Natfabb Ultimate، Natfabb Premium، Natfabb Simulation تقسیم شده است. نگذارید کلمه “Standard” شما را فریب بدهد. تمام بخش های این نرم افزار بسیار قدرتمند است. ورژن های standard ، ultimate و premium برای بهینه سازی مدل و آماده سازی آن برای ساخت و Simulation برای فرآیند های هم جوشی بر پایه پودر فلزی و پرینتر سه بعدی DED طراحی شده اند. از دیگر امکانات این نرم افزار اسلایسر در نظر گرفتن تاب برداشتن و انقباض ( shrinkage ) و به حداقل رساندن آن ها است.

simplify3d

این نرم افزار اسلایسر پرینتر سه بعدی مخصوص حرفه ای ها است. و از اکثر مدل های پرینتر سه بعدی پشتیبانی می کند. با این نرم افزار اسلایسر می توانید مدل پرینت سه بعدی خود را بارگذاری کرده، بچرخانید و مقیاس آن را تغییر دهید. بارگذاری فایل های STL ،OBJ و 3MF بسیار سریع است و وضوح تصویر به قدری بالا است که کوچکترین منافذ را نیز نشان می دهد. نرم افزار اسلایسر simplify3d صدها تنظیمات مانند: اکسترودر، کنترل لایه ها، انواع روش های infill، تنظیمات دما و خنک کننده و حتی ویرایش G-code ها و اسکریپت ها را می توان تغییر داد و با پرینتر های سه بعدی گوناگون، نازل های گوناگون و فیلامنت های مختلف این تنظیمات را امتحان کرد.

دانلود نرم افزار    Netfabb       

نرم افزار Netfabb  جهت برش و ویرایش فایل stl کاربرد دارد.

 دانلود نرم افزار پرینتر سه بعدی   Cura  ورژن Ekad3d

نرم افزار cura برای آماده سازی فایل سه بعدی و ارسال اطلاعات چاپ به دستگاه پرینتر سه بعدی

دانلود نرم افزار  مش میکسر 

دستگاهی که بطری ها را به فیلامنت تبدیل می کند!

چنگ (Cheng) یک طراح صنعتی اهل کالیفرنیا دستگاه بازیافتی به اسم Polyformer ساخته است که می تواند بطری های از جنس پلاستیک PET را به فیلامنت هایی برای پرینت سه بعدی تبدیل کند. Polyformer به گونه ای طراحی شده است که با استفاده از زباله ها اقدام به تولید محصولات جدید می کند که این تولید را برای تولید کنندگان مستقل، ارزان تر و به صرفه تر می کند.

این طرح منبع باز است. به این معنا که یک کتابچه ی راهنما به صورت گام به گام ساخت آن را توضیح می دهد به صورت رایگان در درسترس است تا دیگران از آن استفاده کرده و با شرایط خود طبیق دهند. این دستگاه به شکلی طراحی شده است که تمام قطعات قابل پرینت سه بعدی هستند و خود چنگ می گوید تمام دستگاه را با بطری های PET بازیافت شده ساخته است که باعث شده ظاهری شفاف به آن بدهد.

Polyformer مجهز به ابزار برش با stacked bearing است که بطری های پلاستیکی را به نوار طولانی برش می دهد. کاربران می توانند این نوارها را به هات اند وارد کرده تا از طریق یک نازل برنجی ذوب شده و به صورت فیلامنت هایی با قطر 1.75 میلی متری اکسترورد شود. انتهای فیلامنت روی یک قرقره بسته می شود و فیلامنت را حین اکسترود می پیچید بعد از پر شدن قرقره می توان آن را در یک پرینتر سه بعدی استفاده کرد.