مشکلات پرینتر سه بعدی: جدا شدن لایه ها ( Delamination )

جدا شدن لایه ها، که گاهی اوقات به نام Delaminatin نیز می شناسیم، یک مشکل پرینت سه بعدی است که علت به وجود آمدن آن چسبندگی ضعیف بین لایه ها است. این مشکل مشابه به عدم چسبندگی لایه اول است. و هنگامی رخ می دهد که چسبندگی کافی بین لایه اول و صفحه چاپ وجود نداشته باشد. اما جدا شدن لایه، به علت چسبندگی ضعیف بین لایه های بعد از آن رخ می دهد.

 جدا شدن لایه اول تاب خوردن ( Warping ) پایه جسم به سمت بالا را در پی خواهد داشت، اما جدا شدن لایه های بعد از آن باعث ایجاد ترک های قابل مشاهده و ناقص شدن پرینت سه بعدی می شود. Delamination زمانی اتفاق می افتد که لایه ها به لایه های زیر خود به درستی نچسبیده باشند. این اتفاق می تواند چند دلیل داشته باشد از جمله: پایین بودن بیش از حد دما، ارتفاع زیاد، هات اند تمیز نشده و غیره.

در این مقاله چند راه حل برای جلو گیری از رخ داد این اتفاقات بررسی خواهیم کرد.

1. هات اند را مرتبا تمیز کنید:

استفاده از هات اند برای مدت طولانی بدون تمیز کردن، منجر به گرفتگی و یا حتی مسدود شدن آن شود. این موضوع می تواند تا حد زیادی بر اکسترود مواد تاثیر بگذار و آن را کاهش دهد. کاهش مواد اکسترود شده سبب ضعیف شدن چسبندگی و جدا شدن لایه ها از یک دیگر می شود.

بنابراین اولین نکته ای که باید رعایت کنید، تمیز کردن هات اند به صورت منظم است. این کار باعث می شود که مطمئن شویم سیستم اکستروژن بدون عیب و نقص و عاری از هرگونه گرفتگی کار می کند.

برای تمیز کردن هات اند کافی است که دمای آن را تا دمایی که معمولا با آن پرینت می کنید، گرم کنید. و به وسیله هر نوع پینی مسیر مسدود شده را باز کنید.

اگر فکر می کید اقدامات بالا وقت گیر است، ارزان ترین و آسان ترین راه جایگزینی هات اند گرفته شده با هات اند جدید است ( اگر از وسیله ای خاص یا گران قیمت استفاده نمی کنید ). اما با انجام این اقدامات آسان حتی می توانید وقوع سایر مشکلات کیفیتی را نیز کاهش دهید.

2. کاهش سرعت پرینتر:

دومین نکته ای که برای جلوگیری از جدا شدن لایه ها باید انجام دهید کاهش سرعت پرینت است. که راه حل بسیاری از مشکلات پرینت سه بعدی است و همچنین به طور موثر اکستروژن را هنگام پرینت افزایش می دهد.

پرینت با سرعت بالا تر از سرعتی که سازنده فیلامنت معرفی کرده است موجب آسیب رساندن به سیستم اکسترودر می شود. بالا رفتن سرعت پرینت به معنای بالا رفتن سرعت جریان در نازل است. اگر هات اند نتواند به دمای مناسب برای ذوب فیلامنت و رسوب گذاری آن دست پیدا کند باعث اختلال در اکسترود و همچنین کاهش چسبندگی بین لایه ها و بروز مشکل جدا شدن لایه ها از یک دیگر می شود .

هنگام تنظیم کردن پرینتر سه بعدی باید سرعت پرینت را 10 یا 5 mm/s کاهش دهید. بسته به نوع فیلامنت مورد استفاده اگر سرعت پرینت را تا 50 درصد کمتر از سرعت پیشنهادی سازنده فیلامنت کم کردیم و بازم جدا شدن لایه ها اتفاق افتاد، علت آن سرعت نیست.

3. افزایش دمای هات اند:

سومین نکته برای حل مشکل جدا شدن لایه ها، افزایش دمای هات اند است. زیرا که دمای هات اند بر چسبندگی لایه ها در حین پرینت و همچنین بعد از آن تاثیر می گذارد. وقتی دمای هات اند بیش از اندازه کم باشد، فیلامنت وقت کافی برای ذوب شدن ندارد و این مسئله باعث کم شدن چسبندگی بین لایه ها می شود.

شکی نیست که دمای بالای نازل باعث تولید قطعات مستحکم تر می شود و دلیل این ادعا آن است که یک نازل داغ تر فیلامنت ذوب شده بیشتری تولید می کند و این متریال اضافی پیوند بین لایه ها را محکم تر می کنند. علاوه بر آن یک قطعه پرینت سه بعدی از لایه های فیلامنت تشکیل شده و برای ذوب شدن نیاز به گرما دارد. فراهم کردن گرما به انجام هرچه بهتر این پروسه کمک می کند.

بهتر است این افزایش دما تدریجی باشد و پیشنهاد می کنیم با افزایش دمای حدود 10 درجه شروع کنید. اگر همچنان مشکل ادامه داشت با افزایش دما در حدود 5 درجه ادامه دهید. این افزایش دما ادامه پیدا می کند تا مشکل رفع شود. اگر با رسیدن دما به حداقل ظرفیت دستگاه پرینتر سه بعدی و دمای پیشنهاد شده سازنده فیلامنت، بازهم مشکل رفع نشد علت آن پایین بودن دمای هات اند نیست.

4. افزایش نرخ جریان:

بعد از سه راهکار قبلی چهارمین نکته ای که پیشنهاد می کنیم رعایت کنید، افزایش نرخ جریان است.

نرخ جریان، سرعت تحویل فیلامنت از اکسترودر به هات اند را مشخص می کند. تغییر نرخ جریان یکی از رایج ترین راهکار ها برای حل مشکل جدا شدن لایه است. همان طور که اشاره کردم با افزایش نرخ جریان، مقدار فیلامنت تحویل داده شده به نازل افزایش می یابد که این به معنای متریال بیشتر در نتیجه شانس بیشتر برای چسبیدن لایه ها به یک دیگر است.

5. تنظیم خنک کننده:

در این جا شما باید میزان خنک کردن پرینت را کاهش دهید. وجود جریان هوای خنک بیش از اندازه هنگام پرینت باعث تاب خوردن لایه اول می شود ( Warping ) و همچنین باعث سرد شدن سریع لایه ها و نچسبیدن آن ها به دیگر را به دنبال خواهد داشت. زیرا که میدانیم برای پیوستن لایه ها به یک دیگر نیاز به گرما داریم اما با وجود هوای خنک بیش از اندازه در هنگام پرینت سه بعدی این امر میسر نیست.

برای آزمایش اینکه علت جدا شدن لایه ها وجود هوای خنک است یا خیر، پرینتر را در یک فضای بسته با شرایط کنترل شده قرار می دهیم طوری که جریان هوای اتاق روی آن تاثیری نگذارد. سپس قطعه ای را با سرعت کم پرینت می کنیم اگر باز هم جدا شدن را مشاهده کردیم این مشکل به خاطر جریان هوای سرد نیست.

6. کاهش ارتفاع لایه:

برخی منابع ادعا می کنند که ارتفاع زیاد برای لایه ها در پرینت سه بعدی منجر به جدا شدن لایه ها می شود. بنابراین کاهش ارتفاع لایه ها در تنظیمات اسلایسر نکته ی دیگری است که باید رعایت کنید.ارتفاع لایه ها، مقدار فاصله ای در راستای محور z است که هد چاپ هنگام پرینت لایه اول از صفحه چاپ دارد.

ارتفاع لایه معمولا بر اساس قطر نازل ها مشخص می شود برای یک نازل 0.4 میلیمتر نیاز به تنظیم ارتفاع به 0.2 میلیمتر خواهیم داشت. هرچه ارتفاع لایه کمتر باشد، جزئیات بیشتری را می توان پرینت کرد. اما اگر ارتفاع بسیار زیاد باشد لایه های مجزا به اندازه کافی به یک دیگر نزدیک نیستند تا بهم بچسبند و از یک دیگر جدا می شوند.

اگر با استفاده از یک نازل 0.4 میلیمتر و ارتفاع 0.2 میلیمتر بازهم مشکل پیش آمد با کاهش ارتفاع به 0.16 میلیمتر پرینت را ادامه می دهیم تا مشکل حذف شود در غیر این صورت مشکل به ارتفاع ربطی ندارد.

7. استفاده از نازل با قطر بیشتر:

در نهایت اگر تمام راهکارهای بالا شکست خورد از یک نازل پهن تر استفاده کنید.

استفاده از یک نازل با قطر بیشتر می تواند به مشکل لایه لایه شدن پرینت سه بعدی شما کمک کند. با اکسترود فیلامنت ذوب شده در سطح گسترده تری فرصت بیشتری نیز برای چسبیدن لایه ها به یکدیگر وجود خواهد داشت. 

در آخر لازم به ذکر است،بعد از انجام تمام مراحل بالا از نازل با قطر بیشتر استفاده کنید. زیرا هم هزینه بر است و هم در دقت چاپ تاثیر می گذارد. فراموش نکنید که اگر قطر نازل خود را افزایش دادید تنظیمات مربوط به دمای نازل و سرعت جریان و ... را نیز تغییر دهید.