فیلامنت PVA

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

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

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

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

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

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

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

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

فیلامنت با خواص مکانیکی تقویت شده Fluorodur ( PVDF )

فیلامنت Fluorodur ساخته شده از ماده پلی وینیلیدین فلوراید ( PVDF ) خواص مکانیکی، شیمیایی و حرارتی بالایی دارد.

فلورو پلاستیک‌هایی مانند فلورودور ( Fluorodur ) در زنجیره های پلیمری خود سختی بالایی دارند. در نتیجه ساختاری کاملا کریستالی تولید می کنند. همچنین این زنجیره ها با فاصله بین مولکولی بسیار کوچکی کنار هم جمع می شوند. این فاصله بین مولکولی کوچک، پیوند بین مولکولی را قوی تر می کند. در نتیجه فیلامنت، چقرمگی، سختی و استحکام در برابر ضربه بالایی خواهد داشت. با بررسی بعضی از خواص مکانیکی کلیدی، فیلامنتفلورودور دارای مقاومت کششی 34 مگا پاسکال، مقاومت خمشی 50 مگا پاسکال و 8 درصد ازدیاد طول در هنگام شکست است.

با توجه به پیوند هیدروژن و فلوئور این ماده مقاومت بسیار بالایی در برابر رطوبت و مواد شیمیایی نیز دارد. فهرست ناقص مواد سازگار شامل: مایعات خودرو، هبدروکربن های هالوژنه، اسیدها، بازها، الکل ها و اُزن است. لازم به ذکر است که فیلامنت مقاومت شیمیایی خود را در دماهای شدیدتر ( -40 تا 110 درجه سلسیوس ) نیز حفظ می کند.

پلیمر مقاومت حرارتی قابل توجهی، تقریبا تا 150 درجه سلسیوس دارد. با توجه به این که زنجیره های پلیمری بر پایه هالوژن هستند، این ماده ضد شعله نیز است. در هنگام آتش سوزی، فیلامنت فلورودور می سوزد اما با حذف منبع آتش، سریعا خودش خاموش می شود و از انتشار شعله های باقی مانده جلوگیری می کند.

فیلامنت فلورودور همچنین دربرابر  اشعه UV مقاوم و برای استفاده طولانی مدت در فضای باز مناسب است. در حقیقت مواد به کار رفته در این فیلامنتبرای بیش از 7 سال در محیط های بدون سقف پایدار می ماند و ساختار و عملکرد خود را بدون هیچ آسیب آشکاری حفظ می کند.

فیلامنت پرینتر سه بعدی

فیلامنت پرینت سه بعدی، رشته ای ترمو پلاستیکی که مواد اولیه پرینتر سه بعدی FDM محسوب می شود که طی فرآیند پرینت سه بعدی ذوب شده و جسم مورد نظر را به صورت لایه به لایه می سازد. فیلامنت ها در انواع و رنگ های مختلف موجود می باشند که هر کدام در دمای به خصوصی ذوب می شوند و ویژگی های متفاوتی دارند. فیلامنت ها معمولا در رول های یک کیلوگرمی و در قطرهای 1.75 و 2.85 در بازار موجود می باشند.

فیلامنت پرینت سه بعدی طی یک فرآیند گرمایش، خنک کردن و اکسترود پلاستیک تولید می شود. پلاستیک ذوب شده از میان نازل بیرون کشیده می شود تا شکل گیرد اگر سرعت و نیرو بیرون کشیدن پلاستیک زیاد باشد فیلامنت با قطر 1.75 تولید می شود. و اگر سرعت و نیرو کمتر باشد قطر فیلامنت 2.85 می شود. بنابراین قطر فیلامنت پس از مرحله حرارت دهی تعیین می شود و به قطر نازل بستگی ندارد. فیلامنت معمولا سفید است اما برای رنگی کردن آن می توان از رنگدانه ها و مواد افزودنی دیگر برای افزودن خواص منحصر به فرد، قبل از فرآیند حرارت دهی استفاده کرد.

از آنجایی که ترمو پلاستیک ها رطوبت را جذب می کنند هنگام اکسترود ممکن است تغییر شکل دهند. به این دلیل پیش از اکسترود باید تا 80 درجه سلسیوس حرارت ببیند تا رطوبت آن کاملا خارج شود. در طول فرآیند اکسترود قطر فیلامنت توسط لیزر کنترل می شود تا از صحیح و ثابت بودن آن اطمینان حاصل شود.

فیلامنت ساپورت گذاری

فیلامنت پرینتر سه بعدی  filament

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

فیلامنت پلی کربنات Polycarbonate ( PC )

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

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

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

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

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

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

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

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

2. دوام بالا

3. مقاومت در برابر ضربه و شکستگی

4. نسبتا انعطاف پذیر

5. نارسانای الکتریکی

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

فیلامنتچوبی

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

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

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

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

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

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

فیلامنت دو رنگ    Dual-Color/Dichromatic Filament

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

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

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

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

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

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

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

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

فیلامنت ساپورت گذاری

فیلامنت مناسب ساپورت گذاری برای چاپ قطعات پیچیده بسیار مهم می باشد. عموما فیلامنت های محلول در آب برای ساپورت گذاری در پرینترهای دارای دو نازل مورد استفاده قرار می گیرند. علاوه بر PVA که معمولا برای ساپورت گذاری قطعات ساخته شده از PLA کاربرد دارد؛ (BVOH (Butenediol Vinyl Alcohol برای ساپورت گذاری قطعات ABS و PP نیز به کار می رود.

فیلامنت سبک و فومی

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

چگونه مواد فومی را پرینت کنیم

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

شرایط قبل از پرینت

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

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

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

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

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

فیلامنت فلزی

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

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

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

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

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

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

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

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

فیلامنت فولاد ضد زنگ و سرامیکی   stainless steel

فیلامنتفولادی ضد زنگ  Nanovia Mt Inox 316L که برای پرینتر های سه بعدی بر پایه اکستروژن طراحی شده است همچنین فیلامنت سرامیکی Nanovia Cr SiC از چندین نوع فیلامنت شرکت Nanovia هستند که در زیر به معرفی آنها می پردازیم.

این فیلامنت ها برای قطعات فلزی و سرامیکی تراکم بالا در پرینترهای سه بعدی رایج مثل FDM در نظر گرفته شده اند. و از طریق مرحله  پخت نهایی برای تراکم بیشتر قطعه، قابل پرداخت هستند. همچنین کاربران می توانند قبل از استفاده، قطعه را ماشین کاری و دقت ابعاد را تنظیم کنند و کیفیت سطح را نیز بهبود بخشند.

فولاد ضد زنگ 316L یکی از متداول ترین فولادهای ضدزنگ امروزی است . این ماده با چقرمگی عالی، مقاومت دربرابر خوردگی و حرارت توصیف می شود. این فیلامنت در ایمپلنت های پزشکی، بست ها و در بخش نفت و گاز برای قطعات در تماس با مواد شیمایی، استفاده می شود.

می توان قطعات ضد زنگ را، توسط این فیلامنت در پرینتر سه بعدی FDM در دمای  210 تا 230 درجه سانتی گراد چاپ کرد. توصیه می شود از نازل های سخت شده استفاده کرد زیرا فیلامنت ها ساینده هستند. فیلامنت Mt با گذراندن مرحله پخت در پس پردازش، اجزای فولادی ضد زنگ را بدون نیاز به هیچ گونه جدا سازی شیمایی ایجاد می کند.

از سوی دیگر، کاربید سیلیکون یک محصولی نیمه هادی و بسیار سخت است که به صورت مصنوعی تولید می شود. از وقتی که به صورت تصادفی در اواخر قرن 19 اختراع شده، این ماده در سنباده ها، چرخ های آسیاب و ابزار برش استفاده می شد. کاربردهای جدیدتر سرامیک شامل: پوشش های نسوز، عناصر گرمایشی، اجزای مقاوم در برابر سایش برای پمپ ها و موتورهای هوافضا و دیودهای ساطع کننده نور است.

فیلامنت Cr که قرار است به زودی عرضه شود خیلی سخت خواهد بود و در برابر دمای 2000 درجه سانتی گراد مقاومت می کند. فیلامنت های فلزی پرینتر سه بعدی و دیگر موادی که حاوی افزودنی های دیگر هستند نیاز به پخت دارند تا چگالی قطعه افزایش یابد که به کاربران کمک می کند تا به خواص مکانیکی با کارایی بالا دست یابند. فیلامنت های Mt و Cr نیز از این قاعده مستثنی نیستند.

محصولات این شرکت معمولا در دو مرحله باید پخت ( sintered ) شوند. جداسازی در دمای پایین تر ( برای حذف ماتریکس پلیمری ) به دنبال آن پخت ( sintering ) در دمای بالاتر ( برای محکم کردن فلز و سرامیک افزوده شده ) گرمای داده شده معمولا قطعه را منقبض می کند. اما شرکت ادعا می کند انقباض بسته به قطعه در حدود 10 تا 15 درصد محدود می شود.

فیلامنت فیبر کربن

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

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

مزایای فیلامنت فیبر کربن:

1. افزایش استحکام و سختی

2. ثبات ابعادی خوب (به علت حذف shrinkage)

3. داری وزنی سبک تر نسبت به سایر فیلامنت ها

معایب فیلامنت فیبر کربن:

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

2. شکنندگی فیلامنت را افزایش می دهد.

3. بیشتر باعث گرفتگی نازل می شود.

فیلامنت نایلون PA

نایلون از محبوبت بالایی در صنعت پرینتر سه بعدی برخوردار است. نایلون هم به صورت فیلامنت و هم به صورت پودری برای انواع پرینتر سه بعدی کاربرد فراوانی دارد. امروزه فیلامنت نایلون انواع مختلفی دارد که هر کدام برای کاربردی مفید هستند.

نایلون یک پلیمر مصنوعی بر پایه پلی آمید است. فیلامنت نایلون دارای حالت فنری ، مستحکم، با دوام و مقدار بسیار کمی انعطاف پذیر است. از دیگر ویژگی های فیلامنت نایلون که می توان به آن اشاره کرد هیدروسکوپی ( hydroscopic ) بودن است. و این یعنی جذب کننده مایعات است. این ویژگی باعث می شود که نایلون گزینه خوبی باشد، هنگامی شما می خواهید قطعه پرینت سه بعدی خود را رنگ کنید. اگرچه این ویژگی باعث می شود فیلامنت نایلون ماندگاری کمی داشته و نگهداری آن دشوار باشد. از آنجایی که نایلون نسبت، پایداری به انعطاف پذیری منحصر به فردی دارد برای کاربردهای زیادی استفاده می شود. مانند: پروتز ها، تجهیزات پزشکی، اتصالات و لولا ها و...

تعداد کمی پرینتر سه بعدی وجود دارد که بتواند نایلون را پرینت کند. زیرا که نایلون بسیار جاذب رطوبت و به دما بسیار حساس است از این رو پیشنهاد می کنیم پرینتر سه بعدی شما حتما محفظه داشته باشد که در این صورت کنترل دما آسان تر است. و همچنین از یک صفحه چاپ گرم شده برای پرینت سه بعدی فیلامنت نایلون استفاده کنید. توجه داشته باشید که استفاده از چسب ماتیکی یا اسپری مو برای جلو گیری از تاب برداشتن ( warping ) قطعه ضروری است.

مزایای فیلامنت نایلون PA

1. نایلون دارای مقاومت بالا و دوام بسیار زیادی است.

2. دارای نسبت مقاومت به انعطاف پذیری خوبی است.

3. به راحتی رنگ می شود.

معایب

1. نایلون به رطوبت بسیار حساس است.

فیلامنت های نایلونی باید به دور از رطوبت و در محفظه خشک نگه داری شوند.

ممکن است لازم باشد آن ها را قبل از چاپ در فر خشک کنید.

فیلامنت نایلونی تمایل زیادی به تاب برداشتن ( warping ) دارد.

اکثر برند های فیلامنت نایلونی تا 12 ماه ماندگار هستند.

نایلون shrinkage بالایی دارد بنابراین ممکن است دقت قطعات پرینت سه بعدی افت کند.

فیلامنت های انعطاف پذیر

وقتی صحبت از کاربردهای انعطاف پذیری و الاستیک به میان می آید، لاستیک بهترین گزینه است. اما قابلیت پرینت شدن را ندارد. پس به دنبال جایگزینی برای آن می گردیم. که در عین حال که انعطاف پذیر است قابلیت پرینت شدن را داشته باشد. الاستومر ها و پلیمرها از دسته مواد انعطاف پذیر هستند. بنابراین با ترکیب مزایای ترموپلاستیک ها و الاستومرها به دسته جدیدی از مواد قابل چاپ می رسیم که نام آن ها الاستومرهای ترموپلاستیک (PTE) است.درجه الاستیسته در این مواد به نوع PTE و ساختار شیمیایی آن ها بستگی دارد.

ویژگی های فیلامنت PTE

• نرم و منعطف هستند
•  مقاومت عالی دربرابر خستگی
• خواص الکتریکی خوب
• میرای ارتعاش عالی
• استحکام ضربه بالا
•  مقاومت عالی در برابر مواد شیمیایی و هوازدگی
•  مقاومت خوب دربرابر پارگی و سایش
•  قابلیت بازیافت
• مقاوم در دماهای پایین و بالا
•  جذب شوک خوب

پیش نیازهای پرینت سه بعدی:

• دمای اکسترودر: 210-260 درجه سلسیوس ( متغیر )
• دمای صفحه چاپ: از دمای محیط تا 110 درجه سلسیوس
• سرعت پرینت: 5-30 mm/s ( بهتر است سرعت پایین نگه داشته شود مخصوصا در اپتدای کار )
• چسب صفحه پرینت: چسب های پرینتر، چسب های رولی یا اسپری مو پیشنهاد می شود
• سیستم اکسترودر: اکسترودر دایرک درایو ( Direct drive ) پیشنهاد می شود
• فن خنک کنند: استفاده از آن پیشنهاد می شود

چالش ها در پرینت سه بعدی فیلامنت منعطف :

• به دلیل نرم بودن TPE ها در کنترل اکسترودر ضعیف عمل می کنند.
•  PTE جاذب رطوبت است. اگر به درستی محافظت نشود، رطوبت را جذب می کند در نتیجه کیفیت جسم پرینت شده پایین می آید.
• فیلامنت PTE به حرکت های سریع حساس است و ممکن است فیلامنت هنگام فشار دادن در اکسترودرخم شود.

طبقه بندی:

فیلامنت PTE در 6 دسته بر اساس ساختار شیمیایی خود طبقه بندی می شوند. همچنین این فیلامنتها به دلیل مقادیر سختی shore نیز با یک دیگر تفاوت دارند.

• Thermoplastic polyurethane (TPU)
• Thermoplastic co-polyester (TPC)
• Thermoplastic polyamide (TPA)

متریال پرینت سه بعدی غیرمعمول

پرینت سه بعدی با مواد کلاسیک مانند: پلاستیک، فلز و سرامیک بسیار گسترس یافته است. با این حال، در این میان موادی وجود دارد که نه تنها غیر عادی هستند بلکه اجسام پرینت سه بعدی خارق العاده ای را پدید می آورند. در این مطلب ما به شما تعدادی از این مواد غیرمعمول را معرفی می کنیم. از شیشه گرفته تا نمک، کتان و خاکستر که می توان اجسام خاص و منحصربه فردی را ساخت. در برخی موارد، این مواد حتی ثابت می‌کنند که جایگزینی عالی برای پلاستیک هستند و مصرف بیش از حد و اثرات زیست ‌محیطی ناشی از آن را کاهش می‌دهند. امروز، ما نگاهی به این مواد شگفت‌انگیز برای چاپ سه‌بعدی می‌اندازیم که در نگاه اول ممکن است انتظار نداشته باشید.

پرینت متریال سه بعدی استخراج شده از دریا

فیلامنت یکی از پرمصرف ترین متریال پرینت سه بعدی است و عمدتاٌ به دلیل در دسترس بودن پرینتر س بعدی FDM است. آیا می دانید که برخی از فیلامنت ها از صدف های دریایی و سخت پوستان ساخته شده اند؟ شرکت فرانسوی Francofil فیلامنت هایی ارائه داده است که از PLA و پوست صدف، گوش ماهی و oyster ساخته شده اند. این مواد از ضایعات غذایی جمع آوری و خرد شده تا به فیلامنت تبدیل شوند. این فیلامنت در فرانسه تولید شده و می تواند مانند PLA معمولی پرینت شود.

پرینت سه بعدی نمک

Emerging Objects یک شرکت آمریکایی است که با استفاده از تکنولوژی جدید و اصلاح مواد اقدام به پدید آوردن پروژه های منحصر به فرد و تأثیر گذار می کند. یک از عالی ترین ابتکارات این کمپانی Saltygloo است. ساختاری که با پرینت سه بعدی نمک ساخته شده است و نمک مورد استفاده از منابع محلی در سنفرانسیکو جمع آوری شده است.

پرینت سه بعدی خاکستر

شرکت اسپانیایی Narbón تکنولوژی جدیدی را ارائه کرده است که می توان از پرینتر سه بعدی برای ساخت جواهرات سرامیکی منحصر به فردی از خاکستر، مو، DNA یا بقایای اسکلتی یکی از عزیزان استفاده کرد.برای انجام این کار، قبل از پرینت سه بعدی جواهرات، الگو باید پردازش شده و سپس خاکستر با پورسیلین ( porcelain ) ترکیب شود بعد از پرینت لعاب داده می شود تا قطعه ماندگار شود.

استفاده متفاوت از Linen

فیلامنت ترکیب شده با لنین یکی دیگر از جایگزین های فیلامنت های سنتی است. سازنده این فیلامنت شرکت فرانسوی  Nanovia است. این شرکت می گوید این فیلامنت نه تنها جایگزین مناسبی برای فیلامنت های سنتی است بلکه با اعمال پارامترهای پرینت مختلف می توان طیف وسیعی از سایه روشن های رنگ قهوه ای را به دست آورد ( با تغییر دمای در طول پرینت). همچنین این کمپانی پیشنهاد می دهد که قطعات پرینت شده را با نور فرابنفش آب بندی کنید تا قطعات زمان بیشتری سالم بمانند.

پرینت سه بعدی با شیشه

شیشه سال هاست که در صنایع متعددی رواج داشته و در تولید مواد افزودنی نیز استفاده می شود. چندین محقق، به عنوان مثال از MIT یا آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور (LLNL)، روش های پرینت سه بعدی، برای چاپ شیشه ای ارائه کرده اند. به عنوان مثال، تیم MIT دستگاه G3DP2 را توسعه داد که می تواند 5 کیلوگرم شیشه را در ساعت پردازش کند. محققان با این دستگاه موفق به ایجاد ستون های شیشه ای به ارتفاع 3 متر  شدند. اخیرا استارتاپ گلاسومر نیز فناوری خود را برای چاپ سه بعدی شیشه ارائه کرده است. این شرکت در حال توسعه ماده ای از پودر شیشه ریز و چسب پلاستیکی است که می تواند توسط پرینترهای SLA پردازش شود.

پرینت سه بعدی عاج

در میان انبوهی از مواد مورد استفاده برای پرینت سه بعدی، مواردی وجود دارند که به طور موقت برای برآوردن نیازهای خاص و حل مشکلات قدیمی به روشی نوآورانه توسعه یافته اند. یکی از این مواد Digory است که توسط دانشگاه وین با همکاری Cubicure GmbH برای رفع نیاز به بازسازی آثار باستانی و اشیاء ساخته شده از عاج مورد استفاده قرار می گیرد. این یک رزین مصنوعی حاوی ذرات فسفات کلسیم و پودر اکسید سیلیکون است. محققان این ماده جدید را با ویژگی هایی مانند عاج برای بازیابی اشیاء با استفاده از چاپ سه بعدی یا فناوری SLA ساخته اند. شباهت بین این دو ماده قابل توجه است تقریباً هیچ تفاوتی وجود ندارند!

فیلامنت پرینتر سه بعدی          پرینتر سه بعدی

فیلامنت

مطالبی درباره پرینتر سه بعدی و عملیات های قبل و بعد از پرینت سه بعدی که می توان برای بهبود کیفیت قطعه پرینت شده انجام داد. 

مقایسه ABS ،PLA و PETG

PLA و ABS و PETG از رایج ترین فیلامنت های موجود در بازار هستند. اما در دسترس بودن آن ها دلیل بر این نمی شود که برای تمام کاربرد ها مناسب باشند.

PLA آسان ترین پرینت را دارد اما محکم ترین نیست. فیلامنت ABS زمانی استفاده می شود که دوام قطعه مهم باشد اما ممکن است بد بو باشد. PETG زمانی که به قطعات ایمن در برابر مواد غذایی نیاز داریم بهترین انتخاب است و خواص مواد بسیار خوبی دارد اگرچه پرینت آن می تواند ماجرای پیچیده ای داشته باشد.

در این مقاله، مزایا و معایب هر سه ماده را بررسی خواهیم کرد. ما همچنین مقایسه سریعی از خواص چاپی و مواد مربوطه آنها انجام خواهیم داد.

 PLA

Polylactic acid (PLA) یک ماده پلاستیکی با پایه ی گیاهی است، که معمولا نشاسته ذرت مواد اولیه آن را تشکیل می دهد. می دانیم که تمام مواد پلیمر ترموپلاستیک از مواد اولیه تجزیه نشدنی ساخته می شوند، در حالی که این ماده کاملاٌ زیست تخریب پذیر است. PLA محبوب ترین ماده بین این سه متریال پرینت سه بعدی است.

فواید

PLA به راحتی پرینت می شود. این ماده بدون هیچ گرفتگی در نازل پرینت سه بعدی شما جریان می یابد و در مقایسه با سایر فیلامنت ها PLA به دمای کمتری برای پرینت نیاز دارد، با این وجود به نظر می رسد بزرگترین مزیت PLA ارزان بودن آن است.

نقاط ضعف

فیلامنت PLA تمایل به دفرمه یا ذوب شدن در شرایطی با دمای بالا دارد و همین باعث عدم کاربرد آن در قطعاتی که نیاز به مقاومت دمایی دارند می شود که حتی این برای موقعیت های در محیطی گرم مثل داشبورد ماشین در یک روز گرم تابستانی نیز صدق می کند.

شکنندگی یکی دیگر از نقاط ضعف فیلامنت PLA است. PLA در مواجه با ضربه می شکند بنابراین استحکام آن از ABS و PETG کمتر است به همین منظور بیشتر در مواردی که زیبایی مورد توجه است استفاده می شود تا در کاربردهای مکانیکی.

ABS

Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) یک ترموپلاستیک غیر شفاف است که رایج ترین فیلامنت بعد از PLA است. علاوه بر پرینت سه بعدی ABS برای قالب گیری تزریقی و ماشین کاری بسیار مناسب است.

مزایا

ABS مستحکم، سخت و با دوام است. همچنین مقاومت بالایی در برابر ضربه و گرما دارد. ABS قبل از شکستن خم شده و تغییر شکل می دهد. این ویژگی ABS را برای ابزار و لوازمی که هر روز به طور مدام از آن ها استفاده می کنیم مناسب می کند.

و در اخر، ABS کمی هم در برابر تابش اشعه UV مقاوم است بنابراین بهترین انتخاب برای پرینت قطعاتی که درفضای باز استفاده خواهند شد در بین این سه فیلامنت، ABS است.

نقاط ضعف

ABS هنگام پرینت از خود گازهای سمی متصاعد می کند بنابراین شما به یک محفظه با سیستم فیلتر و یا اتاق جدا و مجهز به سیستم تهویه برای پرینتر سه بعدی خود نیاز دارید. همچنین داشتن یک محفظه برای جلو گیری از تاب برداشتن لایه ها و ایجاد ترک ها بر روی بدنه قطعه نیز مفید خواهد بود. یک محفظه برای رسیدن به دمای هدف در طول پرینت نیز مناسب عمل خواهد کرد.

PETG

Polyethylene terephthalate glycol (PETG) ترمو پلاستیکی است که می تواند رقیب خوبی برای اجسام کاربردی باشد. PETG معمولا در ظروف غذایی و بطری های آب به چشم می خورد.

مزایا

PETG یک فیلامنت ایمن برای مواد غذایی است. شما می توانید از آن برای ساخت اجسامی که با غذا در ارتباط هستند استفاده کنید مانند: تجهیزات آشپزخانه، ظروف کمپینگ، مخزن ها و موارد بیشتر.

قطعات ساخته شده با PETG از مقاومت دمایی خوبی برخوردارند و قابل شست و شو در ماشین ظروفی هستند. همچنین این ماده با دوام است و مقاومت در برابر ضربه بالایی دارد.

مانند PETG، ABS نیز مختصر مقاومتی در برابر اشعه UV دارد که استفاده از این ماده را برای کاربردهای فضای باز مناسب می کند.

نقاط ضعف

فیلامنت PETG ممکن است در طول پرینت تار های پلاستیکی روی قطعه به جای می گذارد. این ناشی از دمای بالای مورد نیاز برای پرینت این ماده است و همین باعث می شود فیلامنت به راحتی در طول نازل حرکت کند اما تمایل داشته باشد هنگام حرکت از نقطه ای به نقطه ای دیگر تارهایی را به جا بگذارد.

یکی دیگر از ایرادات، اگرچه کمتر است، این است که PETG مستعد خراش است. این ممکن است برای برخی از کاربران اصلا مهم نباشد، اما برای برخی دیگر حائز اهمیت باشد.

مقایسه

در این قسمت این سه ماده را در کنار هم با توجه به چاپ و خواص عمومی آن ها مقایسه خواهیم کرد.

دما

PLA: دمایی بین 175 تا 200 درجه سلسیوس و بدون نیاز به بستر گرم شونده.

ABS: دمایی بین 230 تا 250 درجه سلسیوس و دمای bed بین 90 تا 110 درجه سلسیوس.

PETG: دمایی بین 230 تا 265 درجه سلسیوس و بدون نیاز به بستر گرم شونده.

محفظه پرینتر سه بعدی

PLA: به محفظه نیاز ندارد.

ABS: به علت بخارهای سمی که متصاعد می کند و همیچنین ثبات دمایی و بالا بردن کیفیت پرینت به محفظه نیاز دارد.

PETG: به محفظه نیاز ندارد.

پرداخت

PLA: پرکردن، سنباده زدن و بتونه کاری روش های اولیه پرداخت هستند. هیچ ماده شیمایی امنی برای پرداخت قطعات PLA وجود ندارد.

ABS: ABS یکی از موادی است که تقریبا به راحتی پرداخت می شود فقط کافی است از استون استفاده کنید.

PETG: طبق گزارشات می توان از اتیل استات (ethyl acetat) برای صاف کردن و پرداخت PETG استفاده کرد. همچنین سنباده زدن و بتونه کاری روش های تست شده ای برای پرداخت قطعات PETG هستند.

استحکام و دوام

PLA با توجه به مقاومت شیمیایی و حرارتی کم، فیلامنتی با استحکام کم تا متوسط در نظر گرفته می‌شود. همچنین تمایل به شکستن در اثر ضربه دارد.

ABS با توجه به مقاومت بالای شیمایی و حرارتی فیلامنتی با استحکام بالا در نظر گرفته می شود و همچنین در مواجه با ضربه خم می شود و نمی شکند.

PETG نیز یک فیلامنت با استحکام متوسط تا بالا در نظر گرفته می شود. در بیشتر موارد، شبیه ABS است، اما از نظر استحکام برتر است، به خصوص زمانی که بارهای اعمال شده در همان جهت خطوط لایه اثر می گذارد.

میزان متصاعد کردن بخارهای سمی و بو

PLA: بخار سمی و یا بو کمی دارد.

ABS: بوی قابل توجهی و مقداری بخار های سمی دارد. بنابراین، بهتر است در مکانی با تهویه مناسب چاپ شود.

PETG: بو و بخار سمی ندارد.

میزان نمگیر بودن

هر سه فیلامنت به صورت قابل توجهی نمگیر هستند. بنابراین بهتر است آن ها را در جعبه هایی به دور از رطوبت نگهداری کنید.

بهترین موارد استفاده

PLA در کاربردهایی که نیازهای عملکردی خاصی ندارند بهترین است.

ABS اغلب در موارد استفاده می‌شود که کاربرد زیادی دارند یا صرفاً باید بادوام باشند. برای مثال، قاب یک پهپاد.

PETG گزینه خوبی برای اقلامی است که با غذا یا نوشیدنی در تماس هستند. همچنین یک رقیب عالی برای قطعات کاربردی است.

مقایسه PLA و PETG

وقتی نوبت به انتخاب متریال پرینت سه بعدی می رسد فاکتورهای زیادی وجود دارد که باید به آن ها توجه کنید. مانند قابلیت پرینت آسان و استحکام. این فاکتور ها بسته به آن چیزی که می خواهید پرینت کنید متفاوت خواهند بود. برای مثال، اگر می خواهید یک پایه برای استند لپ تاپ خود پرینت کنید البته استحکام آن برای شما مهم تر است اما برای پرینت اسباب بازی ها، شما متریالی را انتخاب می کنید که به آسانی پرینت شود.

PLA و PETG دو نوع از فیلامنت های محبوب و رایج بین علاقه مندان پرینت سه بعدی هستند که هرکدام معایب و مزایای خود را دارند. در این مقاله به شرح تفاوت های آن ها می پردازیم.

قبل از اینکه به تفاوت‌های بین PLA و PETG نگاهی بیندازیم، مهم است که هر ماده فیلامنت را به تنهایی بررسی کنیم. بنابراین ابتدا به نحوه تهیه هر ماده و همچنین مزایا و معایب اصلی هر کدام خواهیم پرداخت.

PLA

اول از همه، PLA مخفف پلی لاکتیک اسید است. PLA محبوب ترین ماده فیلامنت پرینت سه بعدی است و همچنین به دلیل خواص ایمنی مواد غذایی که دارد در صنعت بسته بندی مواد غذایی استفاده می شود که بعداً در مورد آن صحبت خواهیم کرد. PLA از نشاسته محصولاتی مثل ذرت و نیشکر که با مواد شیمیایی خاصی مخلوط شده اند، تولید می شود. شکر تخمیر و همچنین تغلیظ و حتی پلیمریزه می شود تا مواد اولیه PLA به دست آید.

احتمالا بهترین جنبه PLA، پرینت آسان آن است. تمام پرینتر های FDM به خاطر دمای ذوب و دمای انتقال شیشه پایین این فیلامنت می توانند آن را پرینت کنند.

اساساً هر پرینتر سه بعدی FDM به دلیل دمای ذوب پایین و انتقال شیشه ای می تواند با PLA چاپ کند. علاوه بر این، PLA نسبت به محیط اطراف بسیار حساس نیست و با طیف وسیعی از تنظیمات اسلایسر کار می کند، بنابراین می توانید بدون کار زیاد به چاپ های مناسب برسید.

با این حال، هیچ ماده ای خوب نیست و نقطه ضعف اصلی PLA عدم استحکام آن است. قطعات چاپ شده در PLA به دلیل چسبندگی لایه به لایه پایین مدل های چاپ سه بعدی بسیار شکننده هستند. همچنین، دماهای بالا و اشعه‌های فرابنفش باعث تغییر رنگ و حتی تغییر شکل قطعات چاپ شده در PLA می‌شوند، که آن را به انتخاب مواد ضعیفی برای قطعاتی که در خارج و زیر نور خورشید قرار دارند تبدیل می‌کند.

PETG

پلی اتیلن ترفتالات گلیکول اصلاح شده (Polyethylene terephthalate glycol-modified) یا PETG یکی دیگر از مواد پرطرفدار پرینت سه بعدی است. PETG یک نسخه اصلاح شده از PET است، پلاستیکی که در تولید بطری های آب و سایر نوشیدنی ها و مواد خوراکی استفاده می شود. تفاوت اصلی بین PETG و PET در "G" نهفته است، که نشان دهنده تغییر گلیکول است که نقطه ذوب PETG را کاهش می دهد و چاپ سه بعدی را آسان می کند.

مانند دیگر متریال پرینت سه بعدی پایه ی PETG نیز از مشتقات نفت است. از آنجایی که نفت منبع سازگار با محیط زیست نیست بسیاری از مراکز بازیافت وجود دارد که PETG را بازیافت می کنند. بنابراین این ماده به محیط زیست ضرر زیادی نمی رساند.

PETG به پایداری و استحکام بالا شناخته می شود و پلاستیکی است که به دماهای بالاتر از PLA ، اشعه UV، آب و حلال های شیمایی مقاوم است. تمام این ویژگی ها PETG را تبدیل به فیلامنتی ایده آل برای پرینت سه بعدی قطعاتی که در شرایط سخت هستند و تنش زیادی را متحمل می شوند،می کند.

 فیلامنت PETG برای پرینت به دمای بالایی نیاز دارد که این اجسام قابل پرینت با این فیلامنت را محدود می کند. علاوه بر آن، مشکلات معمولی مثل عدم چسبندگی و رشته رشته شدن نیز در این فیلامنت وجود دارد که باعث می شود کار کردن با فیلامنت را سختتر کند. با این حال هنوز هم فیلامنت PETG کاربردهای زیادی دارد.

مقایسه

همان طور که اشاره کردیم، PLA برای پرینت نیاز به دمای کمتری دارد و با دمای نازل حدود 210 درجه سلسیوس و دمای بستر چاپ 60 درجه که انتخابی است و الزامی به آن نیست، قابل پرینت است. از سوی دیگر، فیلامنت PETG نیاز به دمای بالاتری بین 220 تا 260 درجه سلسیوس و دمای بستر چاپی حدود 75 درجه سلسیوس نیاز دارد. شاید تفاوت دمایی 15 درجه به نظر زیاد نباشد اما همین علت اصلی تنوع بیشتر در پرینت با فیلامنت PLA نسبت به فیلامنت PETG است. همچنین PLA کمتر نسبت به عوامل پرینت مانند، محیط پرینت و تنظیمات نادرست اسلایسر و... حساس است و شما به راحتی می توانید با تنظیمات صحیح به کیفت بالا دست یابید.

درحالی که کار با فیلامنت PETG کمی سخت است. مخصوصا اگر شما نازل خود را کالیبره نکرده باشید، میزان retraction را اصلاح نکرده باشید و همچنین با سرعت و دمای مناسب برای این فیلامنت آشنا نباشید در این صورت ممکن است با رشته رشته شدن فیلامنت بر روی قطعه مواجه شوید.

براساس خواص مکانیکی، PETG به استحکام بالا معروف است که نتیجه اسحکام بالای ماده اولیه آن است. چسبندگی لایه های در PLA کمتر است و قطعات پرینت سه بعدی با این فیلامنت شکننده تر هستند از این رو فیلامنت PLA برای پرینت قطعاتی که لازم است کشش زیادی را تحمل کنند مناسب نیست. در نتیجه، فیلامنت PETG هم از PLA محکم تر و همچنین منعطف تر است. قطعات پرینت شده با فیلامنت PETG را اگر با دست خم کنیم ممکن است شکسته نشوند (البته این بستگی به قطعه دارد).

علاوه بر استحکام، مقاومت در برابر بسیاری عوامل که ما آن را دوام می نامیم نیز در پرینت سه بعدی مهم است. اگر با فیلامنت PLA کار کرده باشید می دانید که اصلا با دوام نیست. برای مثال، اگر قطعه پرینت سه بعدی با PLA برای ساعاتی بیرون بماند دفرمه می شود. علت آن نیز مقاوم نبودن در برابر گرما و اشعه UV است.

اما فیلامنت PETG یکی از پایدار ترین مواد در دنیاست. این فیلامنت فهرست طولانی از چیزهایی که بر آن ها مقاوم است، دارد. مانند، اشعه UV، دمای بالا، آب و استون. همه این ها باعث می شوند PETG گزینه ای مناسب برای پرینت قطعاتی باشد که در فضای باز و یا شرایط سخت استفاده می شوند. هردو این فیلامنت ها برای مواد غذایی ایمن هستند.