تنظیمات retraction

یکی از روش های موثر در جلو گیری از stringing است. با فعال بودن این تنظیمات در پرینتر سه بعدی ، هنگامی که نازل از فضای خالی عبور می کند فیلامنت، جمع می شود تا از چکه کردن آن و stringing در پرینت جلو گیری شود.

1. فاصله retraction

فاصله retraction از مهم ترین تنظیمات است. زیرا مشخص می کند فیلامنت به چه میزان جا به جا شود. به طور کلی، هرچه فیلامنت بیشتر جمع شود احتمال وقوع stringing در پرینتر سه بعدی کمتر است. اما اگر بیش از اندازه فیلامنت را عقب بکشیم، ممکن است هنگام از سرگیری پرینت به هات اند ( hot end ) دسترسی نداشته باشد.

از سوی دیگر، این فاصله به نوع اکسترودراستفاده شده در پرینتر نیز بستگی دارد. اگرچه یک اکسترودر Bowden  نیاز به فاصله بیشتری دارد، زیرا فاصله بین نازل و چرخ دنده محرک بیشتر است. در آخر برای تعیین فاصله صحیح برای retraction نیاز است چند پرینت آزمایشی انجام دهید.

2. سرعت retraction

این مورد مشخص می کند که فیلامنت با چه سرعتی عقب کشیده می شود. پیشنهاد می کنیم سرعت retraction بالا باشد زیرا فیلامنت، قبل از اینکه فرصت چکیدن پیدا کند، جمع می شود. لازم به ذکر است که اگر فیلامنت با سرعتی بیش از اندازه منقبض شود امکان قطعی اتصالش با دیگر بخش های نازل وجود دارد.

بنابراین باید یک نقطه مطبوع ( بین آهسته و سریع )، جایی که retraction مطلوب است پیدا کنید. این نقطه مطبوع تا حد زیادی به متریال مورد استفاده بستگی دارد و طبیعتا برای پیدا کردن این نقطه باید چند پرینت آزمایشی انجام دهید.

برای تعیین مقادیر بهینه retraction اپتدا باید نوع اکسترودر و همچنین مواد مورد استفاده در پرینت سه بعدی را بشناسید.

برای مثال: موادی مثل PLAو ABSبا سرعت 40 تا 60 mm/s و با فاصله 0.5 تا 1.0 mm بر روی اکسترودر داریو مستقیم خوب عمل خواهند کرد. از طرف دیگر، برای اکسترودر   Bowden نیاز به سرعت 30 تا 50 mm/s و فاصله حدودا 2 mm دارید. این ارقام ثابت نیستند و بر اساس متغیر های زیادی می توانند تغییر کنند.

در آخر وقتی که این  تنظیمات به درستی اعمال بشوند تاثیر به سزایی بر جلوگیری از stringing دارند و شما یک کنترل نسبی بر پرینتر سه بعدی خود خواهید داشت.

انواع فیلامنت

فیلامنت ها مدل های مختلفی دارند که بسته به جنس و خاصیتشان در زمینه های مختلف مورد استفاده قرار میگیرند .

ABS : از پرمصرف ترین فیلامنت ها در صنعت پرینت سه بعدی می باشد که بیشتر برای ساخت قطعات بادوام و متحرک یا قطعاتی

که باید در برابر حرارت مقاوم باشند استفاده می گردد .

ABS دارای دوام بالا , مقاومت و استحکام طولانی هستند اما متاسفانه هنگام ذوب شدن بخار شدیدی تولید میکنند

که برای افرادی که نزدیکی دستگاه باشند خطرناک است. از جمله قطعاتی که با این فیلامنت ها ساخته می شوند :

لگوها , تجهیزات ورزشی , قطعات خودرو ، قطعات لوازم خانگی ، اداری و اسباب بازی ها و...

PLA : این فیلامنت سازگاری خوبی با محیط زیست دارد و بسیار پر کاربرد است و میتواندر تولید مدل های سه بعدی بسیاری

در زمینه های مختلف براحتی از آن استفاده نمود . میزان انقباض این فیلامت از ABS کمتر است و این خاصیت از نقاط قوت PLA

می باشد و کار پرینت سه بعدی را بسیار ساده کرده است اما انعطاف پذیری کمتری نسبت به سایر فیلامنت ها دارد .

از جمله قطعاتی که با این فیلامنت ها ساخته میشود : ظروف مواد غذایی , مدل ها و نمونه های اولیه قطعات , ماکت سازی معماری ,

ایمپلنت ها و بسیاری از وسایل پزشکی , محصولات بهداشتی و...

PETG : این فیلامنت PETG بسیار با دوام است و بیشتر در تولید قطعات مکانیکی که نیاز به انعطاف پذیری دارند استفاده می شود.

PVA :این فیلامنت غیرسمی و غیر مضر است و به راحتی درآب در دمای معمولی حل می شود . موارد مصرفی : به عنوان فیلامنت ساپورت گذاری و...

PET :برای ساخت قطعات ماشین آلات مورد استفاده در صنعت ظروف غذایی کاریرد دارد و هنگام تولید دود و بو  ندارد .

PETT :این فیلامنت بی رنگ و شفاف و قابل بازیافت است و در عین داشتن مقاومت از انعطاف پذیری خوبی نیز برخوردار است

که با توجه به این ویژگی ها در صنعت بطری سازی مورد استفاده قرار میگیرد .

HIPS :فیلامنت HIPS با توجه به هزینه تولید کم و خاصیت زیست تخریب پذیری بیشتر در ساخت مدل ها و نمونه های اولیه بکار می رود.

NYLON : نایلون ها قوی , سبک , انعطاف پذیر , آنتی باکتریال بادوام و در برابر سایش مقاوم هستند به همین منظور در ساخت

قطعات مکانیکی , ابزارها , اسباب بازی و چرخ دنده ها و قطعات متحرک و... بکار می روند.

WOOD : این رشته ها ترکیبی از پلیمرهای ترمو پلاستیک و ذرات چوب هستند که بسیار مشابه الیاف واقعی چوبی میشوند

و برای ساخت وسایل چوبی بکار می روند.

SANDSTONE:  فیلامنت پرینتر سه بعدی که از ترکیب ماسه و سنگ تولید میشود به شما این امکان را می دهد که پس از

ساخت قطعه پرداخت سطح بهتری انجام دهیدو قابلیت رنگ آمیزی بیشتر داشته باشید . کاربرد : تولید مدل های معماری و هنری و...

METAL : این نوع  فیلامنت ترکیب پودر فلز و پلیمر هست. با توجه به خواص اولیه و ظاهری منحصر به فردی که دارند

برای ساخت تندیس ها و لوازم لوکس و تزئینی استفاده میشوند.

MAGNETIC IRON PLA : فیلامنت مغناطیسی که دارای دوام بالا و خواص مغناطیسی است که در ساخت  آهنربای یخچال و

سنسور ها و... کاربرد دارند.

CONDUCTIVE PLA : فلامینتی با خاصیت رسانایی در مدارات چاپی و بیشتر برای پروژه های حسگر های لمسی

و مدارهای کم ولتاژ کارآمد است.

CARBON FIBER : ترکیبات این فیلامنت شامل  ذرات کربن و پلیمرهایی مثل PLA , ABS , PA ,... است . این نوع فیلامنت

بخاطر دوام بالایی که دارند در ساخت قطعات مکانیکی و قطعاتی که باید بسیار مقاوم باشند بکار می روند.

پرینت سه بعدی سرامیک

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

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

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

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

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

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  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 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.

ویژگی های فلامینت خوب چیست ؟

1- در صورتی که تحت حرارت قرار بگیرید از خود بویی متصاعد نکند.

2- داخل رشته های آن حباب هوا وجود نداشته باشد زیرا هنگام قرارگیری لایه های خروجی روی هم از ظرافت و دقت کار نهایی می کاهد.

3- با کیفیت و دقت بسته بندی شده باشد.

4- بدون هیچگونه گرد و غباری باشد.

5- به نسبت نوع جنس و کاربرد انعطاف پذیری خوبی داشته باشد.

6- بافت رنگی فیلامنت یکدست باشد کمرنگ و پررنگ نباشد.

7- سراسر فیلامنت دارای ضخامت یکسان باشد.