ساخت چرخدنده با پرینتر سه بعدی  

ساخته شده از فیلامنت PLA پرینتر سه بعدی - تولید انواع چرخدنده با دقت بسیار بالا توسط پرینتر سه بعدی - مناسب جهت کاربردهای رباتیک و صنعتی از جنس ABS

ساخت چرخدنده دستگاه لیتوگرافی با پرینتر سه بعدی

این چرخدنده با نرم افزار کتیا طراحی و توسط پرینتر سه بعدی و فیلامنت ABS ساخته شده است . 

ساخت ماکت دیفرانسیل با پرینتر سه بعدی

ساختار درونی قطعات پرینت سه بعدی

برخلاف اکثر تکنولوژی های ساخت، پرینتر سه بعدی به شما اجازه کنترل دو مشخصه متقابل و منحصر به فرد و در عین همه جانبه  قطعه را می دهد. یعنی دیوارهای خارجی و ساختار درونی قطعه ( infill ). دیواره ها محیط بیرونی قطعه را تشکیل می دهند در حالی که infill هر چیزی است که در درون قطعه وجود دارد.

ساختار درونی نقش مهمی در استحکام، وزن، ساختمان و دیگر ویژگی های قطعه دارد. در پرینتر سه بعدی شما می توانید تعدادی از این پارامتر ها را با انتخاب نوع infill برای یک قطعه تعیین کنید. این پارامترها در اسلایسر پرینتر سه بعدی تنظیم می شوند.

تمام این پارامترها تحت تأثیر دو ویژگی اساسی تراکم infill و الگوی infill قرار می گیرند. در این مقاله ما به شرح این دو ویژگی اساسی خواهیم پرداخت.

تراکم:

تراکم infill به معنای میزان پر شدگی داخل قطعه است. در اسلایسر تراکم معمولا بر حسب درصد و بین 0 تا 100 تعیین می شود، که با دادن 0 درصد به این پارامتر قطعه ای با درون خالی و با مقدار 100 درصد قطعه ای کاملا صلب خواهیم داشت. همان طور که می توانید تصور کنید این موضوع تأثیر به سزایی در وزن قطعه خواهد داشت. یعنی هرچه فضای داخلی یک قطعه پرتر باشد سنگین تر است.

علاوه بر وزن، زمان پرینت، مواد مصرفی و خاصیت شناوری قطعه نیز تحت تأثیر تراکم ساختار درونی است. استحکام نیز همین طور است. اما علاوه بر تراکم ساختار درونی چند عامل دیگر مثل نوع مواد مورد استفاده و ارتفاع لایه ها نیز بر استحکام قطعه تأثیر گذار است.

بعضی از نرم افزار های اسلایسر این امکان را به شما می دهند که برای یک قطعه، از تراکم های مختلف استفاده کنید، که به عنوان تراکم متغیر ساختار درونی ( variable infill density ) شناخته می شود. و این امکان را به شما می دهد که هرگونه تغییر در تراکم را در قسمت های مختلف قطعه خود اعمال کنید. برای مثال اگر می خواهید پایه ی قطعه شما با تراکم 10 درصد پرینت شود و بعد از لایه ی 30 به بعد به تراکم 50 درصد تغییر کند. تنظیمات متغیر این امکان را به شما می دهد.

برای اکثر پرینت های سه بعدی استاندارد درصد تراکم بین 15 تا 50 درصد پیشنهاد می کنیم. و برای قطعات کاربردی تر که نیاز است کاملا صلب و مستحکم باشند درصد تراکم 50 تا 100 درصد می تواند مناسب باشد. اما زمان پرینت طولانی تر خواهد شد.

برای مدل های کوچک و فیگورها و قطعاتی که فقط جنبه ی نمایشی دارند مقدار تراکم 0 تا 15 درصد می تواند منجر به پرینت سه بعدی سریعتر و مصرف کمتر فیلامنت شود. مدل های پرینت شده با این درصد تراکم سبک خواهند بود و استحکام زیادی نخواهند داشت.

و در آخر برای پرینت فیلامنت های انعطاف پذیر مثل TPU، می توان هر درصد تراکمی را به کار برد. اما باید توجه داشت که هر چه درصد تراکم ساختار درونی بیشتر باشد قطعه پرینت سه بعدی انعطاف پذیر کمتری برخوردار خواهد بود.

الگوی ساختار درونی:

الگوی infill شکل ساختار درونی قطعه است. این الگوها از خطوط ساده گرفته تا هندسه های پیچیده تر قابل تنظیم کردن هستند. الگوی ساختار درونی بر استحکام قطعه پرینت شده، وزن، زمان پرینت و حتی انعطاف پذیری تأثیر گذار است.

مانند تراکم، بعضی از الگو ها برای کاربردهای خاص بهتر از بقیه هستند. الگوهای متفاوت ویژگی های متفاوتی دارند مانند پیچیدگی، کارایی مواد و تعداد صفحات متصل شده برای استحکام ( دو بعدی و سه بعدی ). برای مثال الگوی موجی ( gyroid pattern ) از سه جهت به دیواره ها متصل می شود که این منجر به استحکام کلی بیشتر می شود. در نتیجه این الگو مواد بیشتری در مقایسه با الگوی خطی مصرف می کند.

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.

تولید داخل

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 HDPE

HDPE مخفف پلی اتلین با چگالی بالا است اگرچه ممکن است که این نام برای شما آشنا نباشد اما تضمین می کنیم که شما می دانید درباره چه ماده ای صحبت می کنیم.آن یک پلاستیک قابل تجزیه است که بطری شیر، ظروف مواد شویند، کیسه های بسته بندی مواد غذایی و میلیون ها محصول رایج دیگر در اطراف ما از این ماده ساخته می شوند.

یکی از دلایلی که HDPE در همه جا استفاده می شود، نسبت مقاومت به چگالی بالای آن است. به عنوان ترمو پلاستیک ساخته شده از اتلین بسیار مستحکم و در این حال به قدری سبک است که بتواند شناور شود که همین موجب می شود کاربرد بسیاری داشته باشد.

علاوه بر نگهداری محصولات مصرفی، اغلب برای لوله های مقاوم در برابر خوردگی، غشاهای نفوذ پذیر مایع مورد استفاده در تنظیمات زیستی و الوارهای ساخته شده از پلاستیک بازیافتی مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده به وسیله بازیافت به آسانی به مواد جدیدی تبدیل می شود . این یکی از مزایای HDPE است که آن را به عنوان متریال پرینت سه بعدی محبوب می کند. شما می توانید با استفاده از این فیلامنت به پاکسازی زمین کمک کنید.

HDPE ماده ای مستحکم، با چگالی کم و غیر سمی است. تمام این ویژگی ها این ماده را برای طیف گسترده ای از قطعات پرینت سه بعدی ایده آل می کند.

پرینت سه بعدی اشیاء صاف و بزرگ که نیاز است شناور باشند با استفاده از این فیلامنت مناسب است. همچنین برای ظروف غذایی و تجهیزات پزشکی ایده آل است زیرا که غیر سمی بودن آن توسط سازمان FDA آمریکا تأیید شده است و در برابر جذب آب مقاوم است.

مزایا فیلامنت HDPE

ضد آب: یکی از دلایلی که HDPE به عنوان ظروف مایعات استفاده می شود، نامحلول بودن آن در آب است. فیلامنت پرینت سه بعدی آن نیز این ویژگی را دارد.

سبک و در عین حال قوی: فیلامنت HDPE از شاخه شدن و شکستن در سطح ملکولی جلوگیری می کند. استحکام بالای آن نسبت به جرم نیز از همین ناشی می شود. به عنوان متریال پرینت سه بعدی از طرح های گسترده ای پشتیبانی می کند بدون آنکه برای کار کردن بیش از حد سنگین شوند.

مورد تأیید FDA: این فیلامنت به عنوان فیلامنت ایمن برای مواد غذایی دسته بندی می شود که به معنای غیر سمی بودن آن است. تأییدیه FDA همچنین به این معنا است که می توان برای پرینت سه بعدی تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار گیرد بدون نگرانی از آلوده بودن فیلامنت به مواد بیولوژیکی.

قابل بازیافت: معروف ترین مزیت HDPE بازیافت آسان آن است. هنگام کار با این فیلامنت شما به آسانی می توانید فیلامنت های اضافی و قطعات خراب شده یا قدیمی را بازیافت کنید.

معایب فیلامنت HDPE

به راحتی تاب می خورد: وجود تمایل به تاب خوردن در این فیلامنت کار با آن را مشکل می کند. این یک عارضه جانبی ناخوشایند از چسبندگی کم آن است: لایه ها به خوبی به یکدیگر نمی چسبند. بدون نظارت دقیق بر فرآیند پرینت، این مشکل می تواند طرح را از بین ببرد.

چسبندگی ضعیف: چسبندگی پایین فیلامنت HDPE بر قطعات نهایی پرینت شده نیز تأثیر می گذارد. به این دلیل لایه ها روی یکدیگر به خوبی سایر متریال پرینت سه بعدی مانند ABS و PLA قرار نمی گیرند. ممکن است شما بخواهید با اضافه کردن چسب این مشکل را بر طرف کنید اما توجه داشته باشید که افزودن هر نوع ماده دیگر از غیر سمی بودن آن می کاهد. قبل از هرگونه پرداخت بر روی قطعات پرینت سه بعدی شده به کاربرد آن توجه کنید.

انقباض (shrinkage): فیلامنت پرینت سه بعدی هنگام خک شدن کمی منقبض می شود که می تواند مشکل بزرگی در قطعه نهایی شما به وجود بیاورد اگر آن را در نظر نگرفته باشید. یک قطعه کوچک را با این فیلامنت پرینت کنید سپس تغییرات را اندازه بگیرید و در پروژه های بعدی لحاظ کنید. این بهترین روش برای مقابله با شیرنکیج است.

پرینت سه بعدی فیلامنت HDPE

فیلامنت HDPE را می توان با هر پرینتر سه بعدی FDM پرینت کرد. اما متریال آسانی برای پرینت نیست. بسیاری از تنظیمات این فیلامنت شبیه به ABS است بنابراین دستگاه پرینت سه بعدی سازگار با ABS مناسب فیلامنت HDPE نیز هست.

دمای نازل مناسب برای این فیلامنت دمایی بین C° 230 تا C° 260 است. توجه داشته باشید که دما هات اند را بیش از اندازه بالا نبرید زیرا ممکن است موجب سمی شدن این ماده شود. همچنین برای پرینت این فیلامنت نیاز به بستر چاپ گرم شوند دارید زیرا همان طور که قبلا اشاره شد HDPE چسبندگی کمی دارد و بستر چاپ گرم، قطعه را بر روی خود نگه می دارد.

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.

فیلامنت PEEK

PEEk ( polyetheretherketone ) یکی از پرمصرف ترین ترموپلاستیک ها در صنعت است. این فیلامنتقطعات را سبک تر و محکم تر از فولا ضد زنگ و آلومینیوم، با مقاومت حرارتی، شیمیایی و سایشی بسیار بالا می سازد.پلیمرهای PEEK توسط پلیمریزاسیون مرحله ای بوسیله دی آلیکیه کردن نمک های بیسفنولات به دست می آیند.

PEEK برای تولید ایمپلنت های پزشکی و قطعات هوافضا به دلیل بالا بودن نسبت استحکام به وزن، مناسب است؛ از این رو این ماده ارزشمند است. همچنین به دلیل عایق الکتریکی بودن این ماده برای طراحی قطعات الکترونیکی ایده آل است. و همچنین برای قطعاتی که لازم است برای مدت طولانی در معرض فشار و سایش باشند مانند صنعت نفت و گاز کاربرد دارد.

با ترکیب کردن کیفیت این پلاستیک و تکنولوژی پرینت سه بعدی، قادر به تولید قطعات در هر شکلی با پیچیدگی های زیاد خواهیم بود که توانایی مقاومت در سخت ترین شرایط را دارد. که به سبب آن، استفاده از قطعات تولید شده از PEEK در فضاپیماها، به جای قطعات فلزی رواج پیدا کرده است. همین طور استفاده از آن در ایمپلنت های ارتوپدی و حتی قطعات موتور با کارایی بالا در مسابقات اتومبیل رانی.

در این حال که تقاضا برای پرینتر سه بعدی که بتواند با این مواد کار کند در حال رشد است، تولیدکنندگان مجبور به ساخت پرینتر های ارزان تر، بزرگتر و با کاربری آسان برای مشاغلی که مایل هستند تولید و نمونه سازی را خودشان انجام دهند، شده اند. اگرچه PEEk هنوز هم از گران ترین هاست ( اما ارزان تر از از بسیاری از فلز ها ) و کار با آن راحت نیست اما بیشتر از قبل در دسترس است.

شاید قرقره فیلامنتPEEK مانند سایر فیلامنت ها باشد، اما شما با قرار دادن آن در یک پرینتر سه بعدی متوجه می شوید که به چیزی بیشتری نیاز دارد، مخصوصا گرمای بیشتر.

برای بیرون راندن این فیلامنت به یک نازل فوق حرارتی ( بیشتر از 300 درجه سلسیوس ) نیاز است و همچنین لازم است به وسیله یک بستر حرارتی و یک محفظه حرارتی گرم نگه داشته شود. برای موفقیت آمیز بودن پرینت باید یک دمای ثابت و قابل کنترل داشته باشیم زیرا سرعت سرد شدن در قطعه نهایی تفاوت ایجاد می کند، ارتفاع هر لایه و سرعت پرینت نیز از عوامل مهم و تاثیر گذار است. خوشبختانه پرینتر های جدیدتر و بهتر این شرایط را به صورت خودکار اعمال می کنند تا بدون نگرانی قطعات چاپ شوند.

اگرچه اغلب فیلامنت های peek در پرینتر سه بعدی FDMمورد استفاده قرار می گیرند اما اخیرا می توان به صورت پودر در پرینتر سه بعدی SLSنیز به کار برده شوند.

در زیر برخی از برترین ویژگی های PEEK اشاره شده:

• مقاومت بالا در برابر دما و همچنین سیال ها و گازهای خورنده و فشار بالا
• بسیار سبک وزن نسبت به فولاد ضد زنگ و آلومینیوم 
• خواص عایق بندی بالا
• پایداری ابعادی
• مقاوم در برابر فرسایش
• اشتعال پذیری کم و انتشار کمتر دود در هنگام آتش سوزی
• سازگار با محیط زیست

برخی از این خواص را می توان با ترکیب کردن PEEK با مواد کامپوزیتی مثل فیبر، شیشه، گرافیت و تقویت کننده های کربنی افزایش داد.

فیلامنت PETG

فیلامنت polyethylene terephthalate glycol ( PETG ) که اغلب برای پرینتر سه بعدی FDM استفاده می شود؛ غیر سمی، انعطاف پذیر، ضد آب، مقاوم در برابر ضربه و دما و بسیار مناسب برای قطعات صنعتی و مکانیکی که تحت فشار هستند. همچنین مناسب برای کار با مواد غذایی است و پرینتی آسان و با دردسر کمتر دارد.

برای پرینت فیلامنت PETG لازم است نکاتی را رعایت کنید که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم.

1. از چسب ماتیکی یا اسپری مو استفاده کنید

برای کمک به چسبندگی بهتر قطعه به صفحه چاپ می توانید از چسب ماتیکی یا اسپری مو استفاده کنید. اگرچه که چسبندگی PGTE معمولا کافی است و گاهی به حدی زیاد است که هنگام جدا کردن قطعه ممکن است قسمتی از صفحه چاپ شما را نیز با خود جدا کند یا باعث شکستن قطعه شود. در نتیجه چسب، سطحی ایجاد می کند که عامل رها سازی قطعه می شود. هنگام جدا سازی به جای خراب کردن صفحه چاپ این سطح را با خود جدا می کند.

2. تنظیمات صحیح Retraction

فیلامنت PGTE تمایل زیادی به ریش ریش شدن و چکه کردن دارد. از آن جایی که این ماده سختی زیادی دارد، حذف رشته ها و تارهای پلاستکی ذوب شده از قطعه مشکل خواهد بود و بریدگی ها و اثری ناخوشایندی خواهد داشت. این مشکلات با تنظیمات صحیح retraction  کمتر خواهد شد. در این مورد سرعت retraction، فاصله retraction و سرعت جابه جایی ( travel speed )  را در محدوده معقول افزایش دهید. و در آخر اگر رشته ای باقی ماند با یک heat gun می توان آنها را حذف کرد.

3. جلوگیری از ایجاد شکاف

هنگام پرینت سه بعدی فیلامنت PGTE متوجه می شوید که لایه ها در این فیلامنت بسیار راحت تر از PLA از یکدیگر جدا می شوند. زیرا PLA هنگام پرینت به وسیله فن خنک می شود. اما سریع خنک شدن ممکن است به PGTE آسیب برساند. در این مورد برای جلوگیری از جدا شدن لایه ها از یکدیگر فن را خاموش کنید این باعث می شود که سرعت خنک شدن لایه ها کاهش یابد و لایه ها وقت کافی برای چسبیدن به یکدیگر را داشته باشند.

4. به ساختارهای ساپورت فضا بدهید

مانند سایر متریال فیلامنت PGTE نیز برای پرینت سه بعدی بعضی قطعات نیاز به استفاده از ساختار ساپورت دارد. از آن جایی که چسبندگی لایه ها در این فیلامنت بالا است، جداسازی ساپورت به سختی حاصل خواهد شد و همچنین ممکن است باعث آسیب رساندن به قطعه شود از این رو فاصله بین ساختمان ساپورت و قطعه اصلی را در تنظیمات اسلایسر افزایش دهید تا ساپورت ها به راحتی جدا شوند.

5. فیلامنت را خشک نگه دارید

PGTE نیز مانند سایر ترموپلاستیک ها رطوبت را جذب می کند. وجود رطوبت در فیلامنت موجب افت کیفت مدل پرینت سه بعدی می شود. از این رو فیلامنت ها را درون یک محفظه نگهداری کنید.

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

PLA یک نوع ترموپلاستیک است که از نشاسته گیاهی تخمیر شده مانند: ذرت، کاسوا، نیشکر یا تفاله چغندر قند ساخته می شود. شکر موجود در این مواد تجدید پذیر، تخمیر شده و به اسید لاکتیک و سپس به پلی لاکتیک اسید ( polylactic acid ) یا PLA تبدیل می شود.

PLA یکی از رایج ترین فیلامنت های پرینت سه بعدی است که مزایای بسیاری دارد اما باید بدانید که این ماده معایبی نیز دارد. در ادامه برخی از این معایب و مزایا را فهرست کرده ایم.

مزایا:

سهولت در پرینت: پرینت سه بعدی PLA بسیار آسان است؛ تقریبا تمام پرینتر های سه بعدی قابلیت پرینت این فیلامنت را دارند. این فیلامنت برای پرینت به بستر چاپ گرم شونده نیاز ندارد. PLA نسبتا دمای کمتری در مقایسه با سایر فیلامنت ها نیاز دارد و همچنین تا حدودی سریع پرینت می شود ( حدود 60 میلیمتر بر ثانیه ) و به محفظه نیز نیاز ندارد.

ارزان است: PLA در مقایسه با سایر فیلامنت های خاص مانند نایلون و پلی کربنات بسیار ارزان است.

تنوع گسترده : PLA انواع مختلفی دارد و در انواع رنگ ها در بازار موجود است علاوه بر این ترکیبات ویژه از فیلامنت PLA، مانند فیلامنت PLA فیبر کربنی، فیلامنت PLA براق و حتی فیلامنت معطر وجود دارد.

زیست تخریب پذیر و سازگار با محیط زیست: از آن جایی که PLA از نشاسته گیاهی تولید می شود بر خلاف سایر فیلامنت ها (مانند ABS ) که از نفت خام ساخته می شوند با محیط زیست سازگار است.

غیر سمی: PLA زمانی غیر سمی است که بتوان آن را به دور از آلودگی نگه داشت و کاربرد های آن را در صنایع غذایی و دارویی گسترش داد.

بدون دود: خروج دود هنگام ذوب شدن ترموپلاستیک ها اجتناب ناپذیر است، بخصوص از مواد سمی مانند ABS که در صورت تنفس می توانند سرطان زا باشد. در حالی که بخار برخواسته از PLA بدون بو و کم خطر است.

معایب:

شکننده و ضعیف: بارزترین نقطه ضعف PLA پایین بودن مقاومت خمشی آن است. قطعات پرینت سه بعدی  PLA بسیار ضعیف تر از قطعات تزریق پلاستیک و حتی قطعات پرینت سه بعدی سایر مواد مثل PETG و ABS هستند. قطعات PLA معمولا خم نمی شوند و بعد از اعمال نیروی کافی می شکنند و این به معنای شکنندگی این ماده است.

مقاومت گرمایی و شیمایی پایین: PLA علاوه بر این که استحکام پایینی دارد مقاومت گرمایی و دمای انتقال شیشه نیز پایین است. بنابرین قطعات PLA سریع تغییر شکل می دهند و برای استفاده در فضای باز مناسب نیستند. علاوه بر این برخی مواد شیمایی باعث آزاد شدن مواد خام PLA که اسید لاکتیک نام دارد می شود و این بسیار مضر است.

تجزیه آهسته: اگرچه PLA زیست تخریب پذیر است اما مدت زیادی طول می کشد تا تجزیه شود (همان طور که از پلاستیک انتظار می رود) در شرایط ایده آل PLA سه ماه طول می کشد تا تجزیه شود که در مقایسه با سایر مواد تجزیه پذیر زیاد است.

موارد استفاده از PLA

بسته بندی غذایی: PLA کاملا طبیعی، و از نظر تئوری ایمن برای مواد غذایی است که آن را به پلاستیکی ایده آل برای بسته بندی مواد غذایی تبدیل کرده است زیرا مواد غذایی را آلوده نمی کند.

دارو سازی: و بازهم غیر سمی بودن ترکیبات PLA، آن را تبدیل به انتخاب مفید و مناسب برای صنعت داروسازی کرده است. برای مثال اجزای PLA در دستگاه تثبیت استخوان مانند پیچ ها و صفحات به کار برده می شود.

نمونه سازی: نمونه سازی با PLA معمولا توسط پرینتر سه بعدی انجام می گیرد و این برای افراد و کسب و کار ها، روشی عالی برای ساختن ایده خود است. زیرا که بسیار ارزان و پرینت آن آسان است و می تواند با هر پرینتر سه بعدی FDM چاپ شود.

کاربرد های ساختاری: با وجود شکنندگی و دوام کم، PLA معمولا در ساختمان ها از الیاف فرش گرفته تا فوم های عایق استفاده می شود. همچنین می تواند برای ابزاری که تحت فشار فیزیکی قرار نمی گیرند استفاده شود.

پرینتر سه بعدی : پرینتر سه بعدی FDM رایج ترین راه برای تولید قطعات PLA است. این مواد به آسانی پرینت می شوند و به دمای بالایی یا اکسترودر direct drive نیاز ندارند.

قالب سازی تزریقی: قالب سازی رایج ترین روش ساخت قطعات پلاستیکی است و بیشتر قطعات پلاستیکی روزمره اینگونه ساخته می شوند. قالب سازی تزریقی معمولاً با پلاستیک ABS برای ساخت قطعاتی مانند، لگو یا قطعات داخلی خودرو (مانند داشبورد) استفاده می‌شود، این روش می‌تواند با PLA نیز کار کند. با این حال، PLA به دلیل نرخ تبلور پایین آن معمولاً برای قالب سازی تزریقی استفاده نمی شود.

خواص PLA

اگرچه تا کنون به بعضی از خواص PLA مثل شکنندگی آن اشاره کردیم اما PLA خواص با ارزش دیگری نیز دارد که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم.

استحکام: PLA پلاستیکی نیست که به استحکامش شناخته شود (که می تواند نایلون و PC )، اما استحکام قطعات PLA بیشتر به نحوه ساخت آن بستگی دارد تا خود ماده. برای مثال، استفاده از ساختار درونی (infill) با چگالی بالا و لایه های مرتفع موجب تولید قطعه پرینت سه بعدی مستحکم می شود.

انعطاف: PLA یک پلاستیک سخت است. این به معنای داشتن استحکام خمشی پایین در مقایسه با سایر پلاستیک ها، بخصوص منعطف ترین آن ها TPU است. علاوه بر این، همان طور که قبلا اشاره کردیم PLA هنگام اعمال نیرو، خم نمی شود. معمولا می شکند یا ترک می خورد.

مقاومت دمایی: PLA برای پرینت نیاز به بستر چاپ گرم شونده ندارد بنابراین می توان از آن در پرینت های ارزان قیمت استفاده کرد. این به دلیل دمای انتقال شیشه پایین PLA است. دمای پایین انتقال شیشه به معنای دفرمه شدن سریع قطعات PLA در مقابل گرما است. به همین دلیل نباید از این قطعات در فضای باز یا در تماس مستقیم نور خورشید استفاده کرد.

مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش (UV resistance): PLA برخلاف ABS که مقاومت فوق العاده ای در برابر اشعه UV دارد، درصورت قرار گرفتن در مقابل اشعه UV دفرمه می شود.

مقاومت شیمایی: PLA در در حلال هایی مثل استون یا ایزوپروپیل الکل (isopropyl alcohol) حل نمی شود. در کل PLA مقاومت شیمایی بالایی دارد و از نظر شیمایی ماده ای پایدار است. با این حال، همچنان می‌توانید از حلال‌های قوی‌تر مانند دی کلرومتان و مخلوط‌هایی مانند XTC3D برای حل کردن یا صاف کردن لایه‌های قطعات PLA استفاده کنید.

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 PLA ابریشم    (Silk PLA)

فیلامنت PLA محبوب ترین فیلامنت پرینت سه بعدی است. به همین دلیل در انواع مختلف تولید می شود. در این مطلب به معرفی یکی از زیباترین فیلامنت های PLA یعنی فیلامنت ابریشم می پردازیم.

PLA ابریشم، اجسام پرینت سه بعدی بسیار زیبا و تحسین برانگیز که در ظاهر براق و نیمه شفاف به نظر می رسند تولید می کند. اجسام ساخته شده توسط فیلامنت PLA ابریشم ظاهری کاملا شبیه به ابریشم دارند و این حس را القا می کنند که جسم با ابریشم پوشانده شده است. با این فیلامنت دیگر نیازی به رنگ آمیزی قطعه نیست، زیرا که ظاهر طبیعی این فیلامنت براق و زیباست.

معمولا فیلامنت ابریشم همان فیلامنت PLA تقویت شده است که ظاهر براق آن به دلیل افزودنی های مختلف در فرمولاسیون آن است. لازم به ذکر است که فیلامنت ابریشم چون بر پایه PLA است همان معایب و مزایای PLA را دارد و اگر فیلامنت بر پایه ی مواد متفاوتی باشد طبیعتا خواص متفاوتی نیز دارد.

فیلامنت های PLA ابریشم مختلفی وجود دارد. برای تشخیص برترین آن ها ملاحظاتی وجود دارد که باید در نظر گرفت:

• محبوبیت بین کاربران، که از نظرات کاربران منعکس می شود.
• عرضه و اعتبار سازنده
• کیفیت چاپ
• ویژگی های منحصر به فرد

تمام این عوامل به این معنی است فیلامنت ها باید با کیفیت باشند و پرینت های سه بعدی زیبا تولید کنند. اما ممکن است هنگام پرینت این فیلامنت ها با مشکلی رو به رو شوید که در پرینت PLA معمولی با آن ها روبه رو نمی شوید.

به دلیل افزودنی های الاستیک به فیلامنت PLA ممکن است با مشکل نچسبیدن جسم به بستر پرینت و گرفتگی نازل رو به رو شوید. در واقع دمای بستر چاپ درست و مشخصی برای آن تعریف نشده است زیرا اکثر تولیدکنندگان بستر پرینت گرم نشده را پیشنهاد می کنند.

همچنین این نوع فیلامنت PLA می تواند مشکلاتی از قبیل اکسترود کم ماده و انقباض قطعه ( shrinkage ) داشته باشد. به نظر می رسد فیلامنت PLA ابریشم با دمای کمی بالاتر از دمای PLA معمولی بهتر کار می کند بنابراین قطعه پرینت شده با دوام تر است و شکنندگی کمتری دارد و همچنین موجب می شود الاستومر ها به درستی ذوب شده و ظاهر براق به پرینت سه بعدی بدهند. اما خوشبختانه تاب برداشتن ( Warping ) از مشکلات رایج برای فیلامنت PLA ابریشم نیست.

و در آخر در ادامه به لیستی برترین برند های فیلامنت PLA ابریشم اشاره می کنیم.

Eryone

Fibrerlogy

Hatchbox

eSun

Sunlu

MatterHachers

TT3D

Mika3D

Hello3D

CC3D

فیلامنت PLA ایمن برای مواد غذایی    Food-Safe PLA Filament

فیلامنت ایمن برای مواد غذایی ایده ای عالی برای لوازم آشپزخانه، بشقاب ها و هر وسیله ای که با مواد غذایی در ارتباط است، می باشد. در مورد مواد پرینتر سه بعدی نکاتی وجود دارد که لازم است درباره ایمنی غذا بدانید.

حتی وقتی که یک فیلامنت از مواد ایمن برای مواد غذایی تشکیل شده باشد، این ماده تنها عاملی نیست که قطعه پرینت سه بعدی را برای مواد غذایی ایمن می کند.لازم است دیگر عوامل همچون افزودنی ها و رنگدانه نیز در نظر گرفته شوند. به معنای دیگر، ماده PLA به تنهایی برای مواد غذایی ایمن است اما فیلامنت PLA  صد در صد خالص نیست و قطعا افزودنی هایی دارد.

در کل ترکیب مواد به تنهایی تعیین کننده ایمن بودن پرینت سه بعدی برای تماس با غذا نیست. سه عامل اصلی برای این موضوع وجود دارد:

پروسه پرینت سه بعدی: درجه ایمنی مواد زمانی تضمین می شود که هنوز فیلامنت بر روی قرقره است. چندین جنبه از پرینتر سه بعدی وجود دارد که باعث کاهش ایمنی قطعه نهایی در برابر مواد غذایی می شود. این ها می تواند شامل دماهای بالا باشد که بر ترکیبات شیمیایی فیلامنت تأثیر می گذارد و یا مواد سمی جا مانده در اکسترودر، هات اند یا نازل که ذوب شده و با فیلامنت ایمن در برابر مواد غذایی ترکیب می شوند و آن را نیز سمی می کنند.

مواد سازنده نازل: نازل آخرین قسمتی است که فیلامنت ذوب شده قبل از اینکه برای ساخت قطعه مورد نظر اکسترود شود با آن تماس دارد. بنابراین نیاز است که هنگام انتخاب نازل به ایمن بودن آن در برابر مواد غذایی توجه کنید. فقط برخی از نازل ها برای غذا ایمن هستند و برنج، یکی از محبوب ترین و مقرون به صرفه ترین نازل ها جز آن ها نیست. نازل استیل ضد زنگ در برابر چسبیدن مواد به سطح خود نسبتا مقاوم است و برای مواد غذایی ایمن هست.

شکاف ها: وجود درز ها و شکاف های کوچک و غیر قابل دید بر روی قطعه پرینت سه بعدی به علت لایه های خطی و دیگر تأثیرات پرینتر سه بعدی غیر معمول نیست. این درز ها محل مناسبی برای رشد باکتری ها است زیرا شستن آن ها تقریبا غیر ممکن است. در این صورت مهم نیست شما از فیلامنت ایمن برای مواد غذایی استفاده کرده باشید اگر قطعه شما درز و شکاف داشته باشد مملو از باکتری است.

دما: اگرچه احتمال کمی دارد اما غذاها و نوشیدنی های داغ تأثیرات منفی بر بعضی از مواد دارند. اگرچه این موضوع می تواند برای ایمنی مواد غذایی نگران کننده نباشد اما قطعا کیفت مواد غذایی را کاهش می دهد.

توجه داشته باشید که پردازش می‌تواند ایمنی چاپ را از نظر غذایی خنثی کند، به خصوص اگر از رنگ‌ها، حلال‌ها یا سایر مواد غیر غذایی استفاده شود. از سوی دیگر، تکنیک های مناسب پردازش، مانند آب بندی دهانه ها، می تواند برخی از عوامل فوق را جبران کند.

همان طور که دریافتید، اجسام پرینت سه بعدی ایمن برای غذا با در نظر گرفتن تمام عوامل مؤثر، می تواند چالش برانگیز باشد. روش دیگری که شما می توانید به پرینت سه بعدی ایمن برای غذا برسید استفاده از پوشش ایمن برای مواد غذایی بر روی پرینت سه بعدی کامل شده است.

به صورت ایده آل، این نوع پوشش ها هر قطعه ای را برای مواد غذایی ایمن می کنند حتی اگر از فیلامنت های سمی و غیر غذایی                ( مانند ABS ) ساخته شده باشند. همچنین این پوشش ها به شما در نحوه چاپ مانند انتخاب جنس نازل یا تنظیمات پرینت آزادی عمل بیشتری می دهند.

چند گزینه برای پوشش های ایمن برای مواد غذایی وجود دارد که معروف ترین آن ها Shellac باشد که توسط Rust-Oleum تولید کننده رنگ و پوشش، عرضه شده است. از سایر پوشش های ایمن برای مواد غذایی می توان به سیلیکون، رزین اپوسکی ( epoxy resin ) و پلی اورتان ( polyurethane ) اشاره کرد.

ما پیشنهاد می کنیم که ابتدا قطعه پرینت سه بعدی خود را با استفاده از سنباده یا حلال های ایمن برای مواد غذایی ( مانند رزین اپوسکی ) صاف کنید. سپس چند لایه از پوشش ایمن برای مواد غذایی روی قطعه ی خود  برای اطمینان از ایمن شدن قطعه ی خود برای مواد غذایی اعمال کنید. بعد از آن منتظر بمانید تا پوشش بر روی قطعه خشک شود در نهایت بعد از خشک شدن می توانید از آن استفاده کنید.  

فیلامنت PLA مرمر ( Marble PLA )

اگر علاقه مند به پرینت سه بعدی مجسمه ها و یا ماکت های ساختمانی هستید پرینت سه بعدی با فیلامنت مرمر بهترین راه برای دست یابی به ظاهری شبیه به مرمر است. فیلامنت مرمر همان فیلامنت PLA معمولی است که با پودر لطیف مرمر مخلوط شده یا در بعضی موارد به کمک رنگ های متفاوت خالدار می شود تا ظاهری شبیه به مرمر واقعی داشته باشد. فیلامنت مرمر در مقایسه با فیلامنت های استاندارد نیاز به پرداخت کمتری دارد زیرا ظاهر قطعات پرینت سه بعدی فیلامنت PLA مرمر بدون پرداخت نیز عالی به نظر می رسد.

PLA مرمر مانند PLA چوب است. هر دو مواد پلاستیکی هستند اما برای داشتن ظاهر مواد طبیعی مانند مرمر و چوب دستکاری می شوند به همین ترتیب PLA مرمر به دلیل مواد افزودنی در ترکیب فیلامنت، گاهی اوقات به عنوان فیلامنت کامپوزیت در نظر گرفته می شود.

بر خلاف اکثر فیلامنت های کامپوزیت، هنگام کار با فیلامنت PLA مرمر تعداد کمی تجربه ی خراب شدن نازل پرینتر سه بعدی خود را گزارش کرده اند اما برای اطمینان می توانید از نازل های با دوام مثل نازل از جنس فولاد سخت شده استفاده کنید.

فیلامنت PMMA

Polymethylmethacrylate ( PMMA ) ترموپلاستیکی است که به عنوان ماده اصلی ورقه های اکرلیک شناخته می شود به همین دلیل به آن فیلامنت اکرلیک نیز می گویند. فیلامنت PMMA کمتر به عنوان متریال پرینت سه بعدی شناخته می شود، سمی است و تمایل به تاب برداشتن دارد. با این حال مزایای خود را دارد. به عنوان مثال فیلامنت PMMA مستحکم، پایدار و ضد ضربه است.

فیلامنت PMMA معمولا شفاف است که موجب می شود برای پرینت قطعات نیمه شفافی که نور باید از آن ها عبور کند عالی باشد. می توانید از این فیلامنت برای پرینت قطعاتی مثل آباژورها، لیتوفان و دیگر قطعاتی که نیمه شفاف و شفاف هستند استفاده کنید.

به طور کلی، PMMA پایدار، مستحکم، ضد ضربه و ضد اشعه UV است که باعث می شود قطعات پرینت سه بعدی این فیلامنت در گذر زمان زرد نشوند. مانند ABS، خطوط لایه در قطعات پرینت سه بعدی PMMA نیز می توانند با حلالی مانند استون صاف شوند. همچنین قطعات PMMA نیز مانند ABS تمایل زیادی به تاب برداشتن دارند به همین دلیل استفاده از بستر چاپ گرم شونده و محفظه برای پرینتر هنگام کار با این فیلامنت به شدت پیشنهاد می شود.

لازم به ذکر است که این فیلامنت برای مواد غذایی ایمن نیست حتی در خالص ترین فرم خود. بنابراین از این فیلامنت هرگز برای پرینت قطعاتی که با مواد غذایی و نوشیدنی در ارتباط هستند استفاده نکنید.

این نوع از فیلامنت معمولا در رنگ های شفاف موجود می باشد زیرا که ماده اولیه آن به طور طبیعی PMMA را شفاف می کند اما ممکن است برند های مختلف در رنگ های متفاوت نیز این فیلامنت را تولید کنند.

فیلامنت PMMA برای پرینت سه بعدی معمولا به دمای نازل حدود 240 °C و دمای بد حدود 110 °C  نیاز دارد. همچنین استفاده از چسب که باعث چسبیدن قطعات روی بستر چاپ شود پیشنهاد می شود در این صورت کیفیت قطعات پرینت سه بعدی نیز افزایش می یابد. به طور خلاصه:

دمای نازل :240 °C

دمای بد چاپ :110 °C

سطح بستر چاپ : نیاز به چسب دارد

محفظه برای پرینتر : پیشنهاد می شود

فیلامنت PP

پلی پروپیلن (Polypropylene) یا به اختصار PP یک پلاستیک معمولی خانگی است که بخاطر خواص منحصر به فردش ارزشمند است. PP به صورت گسترده در دسترس، و مقرون به صرفه است. خواص این ماده آن را به ماده ای ایده آل برای محصولات مقاوم و مستحکم و کالاهای با دوام تبدیل کرده است که شامل لوازم خانگی، ظروف، لباس ورزشی، اسباب بازی ها، تجهیزات پزشکی و آزمایشگاهی و کاربرد های صنعتی می شود.

پلی پروپیلن دومین پلاستیک پرمصرف جهان است. این ماده یک رزین ترمو پلاستیک با ساختار نیمه کریستالی است که بخاطر دوام و ویژگی های برجسته اش در صنایع مختلف گسترش یافته است.

با توجه به امکان ذوب شدن و تبدیل شدن PP به pellet، برای تولید محصولات بسیاری قابل استفاده است همچنین این ماده قابل بازیافت و استفاده مجدد است که باعث محبوبیت دو چندان PP می شود.

مزیت های فیلامنت PP

PP به عنوان ترمو پلاستیکی همه کاره و با دوام شناخته می شود که سبک و ناصاف است. با توجه به پروسه پلیمریزاسیون برای ساخت آن،PP می تواند خواص و ساختارهای مختلفی داشته باشد. در ادامه به برخی از مزیت های آن اشاره می کنیم.

استحکام کششی: این ماده علیرغم سبک بودن تحمل بار زیادی دارد.

الاستیسیته و چقرمگی: PP به عنوان یک ماده سخت درجه بندی می شود زیرا می تواند بدون شکستن تغییر شکل دهد. همچنین بسیار انعطاف پذیر است، که قالب گیری آن را در اشکال مختلف آسان می کند.

مقاومت در برابر خستگی: این ویژگی دلیلی است که درپوش شامپو را از PP می سازند.PP ماده ای است که بعد از خم شدن و یا اعمال گشتاور پیچشی شکل خود را حفظ می کند. این ویژگی آن را ماده ای مناسب برای ساخت انواع لولا ها تبدیل می کند.

مقاومت در برابر آب: PP نشت نمی کند. این ویژگی برای تمام کاربردها در داروسازی و صنعت که با مایعات سروکار دارند بسیار مهم و حیاتی است.

قابلیت انتقال: هنگام جهت گیری دو محوره، قابلیت انتقال بالایی به دست می آید. برای زیبایی و انتقال نور به این ویژگی نیاز داریم.

ارزان: ارزان بودن PP آن را به ماده ای در دسترس تبدیل کرده است.

دمای ذوب بالا: در مقایسه با سایر پلاستیک های موجود در بازار، PP دمای ذوب بالایی دارد که این موجب شده در کاربردهای مرتبط با غذا (ظروف و وسایل آشپزخانه) که در آن دماهای بالا نیاز است و همچنین تجهیزات آزمایشگاه، گزینه ای مناسب باشد.

امکان افزودن رنگ ها: این پروسه، خواص پلاستیک را کاهش نمی دهد.

مقاومت بیولوژیکی: در اثر عوامل بیولوژیکی مثل باکتری ها و قارچ ها کپک نمی زند و از بین نمی رود.

عایق: با توجه به مقاومت بالای PP در برابر الکتریسیته، در وسایل الکتریکی بسیار کاربرد دارد.

 با این حال پرینت سه بعدی PP می تواند چالش برانگیز باشد. با تنظیم درست پرینتر سه بعدی می توانید شانس داشتن پرینت سه بعدی موفقیت آمیز خود را افزایش دهید. در ادامه به چند تنظیم اولیه پرینت اشاره می کنیم.

دمای نازل: بین 205 تا 275 درجه سلسیوس

دمای صفحه چاپ: 80 تا 100 درجه سلسیوس

سرعت فن: 50 تا 100 درصد

سرعت چاپ : 50 درصد یا کمتر (بدلیل انعطاف زیاد فیلامنت PP )

محفظه برای پرینتر سه بعدی: استفاده از محفظه هنگام پرینت فیلامنت PP پیشنهاد می شود.

مهم ترین عاملی که به شما در پرینت سه بعدی PP کمک می کند، سطح و دمای بستر چاپ است. PP به دلیل تمایل به کنده شدن از بستر چاپ پرینت چالش برانگیزی دارد بنابراین این عوامل، کلیدی برای چاپ موفق هستند.

به طور ویژه توصیه می کنیم برای ایجاد چسبندگی سطح بستر چاپ از چسب بسته بندی شفاف استفاده کنید. زیرا PP بیشتر تمایل دارد به خودش بچسبد و معمولا این چسب ها از PP ساخته می شوند.

توجه داشته باشید که تنظیمات پرینت با توجه به سازنده آن متفاوت است پیشنهاد می کنیم که راهنمای فیلامنت را قبل استفاده آن مطالعه کنید.

نگهداری PP

معمولا لازم است فیلامنت های پرینت سه بعدی در محیط خشک و بدون رطوبت نگهداری شوند اما فیلامنت PP نم گیر نیست و رطوبت را جذب نمی کند. بنابراین نیاز نیست که نگران افت کیفیت یا از بین رفتن فیلامنت PP در معرض رطوبت باشید اگرچه ممکن است افزودنی های که سازنده ها به آن اضافه می کنند تغییراتی ایجاد کند.

با این حال فیلامنت PP مستعد تخریب ناشی از نور UV است. به این ترتیب پیشنهاد می کنیم فیلامنت ها را به دور از نور خورشید نگهداری کنید.