مقایسه فیلامنت PLA و ABS

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

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

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

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

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

ABS و PETG

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

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

سهولت در استفاده

 تاب برداشتن، چسبندگی و ترک خوردن

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

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

دمای مورد نیاز

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

بو و انتشار ذرات

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

پرداخت

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

 نگهداری و نمگیر بودن

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

دوام و استحکام

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

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

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

مقاومت دمایی

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

قیمت و در دسترس بودن

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

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

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

الگوهای ساختار درونی (infill pattern)

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

1. خطیline

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

2. لانه زنبوری honeycomb

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

3. شبکه ای grid

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

4. مثلثیTriangles

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

5. الگوTri-hexagon

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

6. مکعبیcubic

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

7. الگوOctet  

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

8. موجیGyroid

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

9. الگوی متحدالمرکزConcentric

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

پرینت سه بعدی ABS

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

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

1. پرینتر را در یک محفظه قرار دهید :

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

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

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

2. چسباندن:

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

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

3. خشک نگه داشتن فیلامنت:

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

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

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

4. تنظیم دما:

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

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

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

5. کاهش سرعت:

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

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

6. خاموش کردن فن:

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

ساخت یک تصفیه کننده هوا برای کاهش بخارهای خطرناک ABS

دلایل زیادی وجود دارد که شما از ABS برای پرینت سه بعدی استفاده کنید. از خواص مکانیکی بالا گرفته تا پرداخت آسان قطعات ABS و البته قیمت پایین آن. اما متاسفانه ABS نقاط ضعفی دارد که موجب می شود کاربران خانگی کمتر جذب این متریال شوند.

همان طور که اکثر کاربران پرینتر سه بعدی می دانند، ABS هنگام اکسترود شدن از نازل بخارهای سمی که به عنوان VOC ها شناخته می شوند، از خود متصاعد می کند. ایجاد یک سیستم تهویه مناسب برای خانه یا کارگاه می تواند کاری مشکل و هزینه بر باشد، اما ما اینجا این کار را برای شما آسان کرده ایم.

در این مقاله پروژه ای به شما معرفی می کنیم که می توانید فیلتر تصفیه هوای خودتان را بسازید. نه تنها سرهم کردن این پروژه بسیار آسان است بلکه تهیه تمام ابزار مورد نیاز نیز کم هزینه و ارزان تمام می شود. همچنین شما به یک محفظه برای پرینتر سه بعدی خود نیاز دارید (اگر تا کنون آن را تهیه نکرده باشید). قیمت این محفظه نیز کاملا به سایز پرینتر شما بستگی دارد.

این پروژه می تواند برای دوستداران ABS جالب و مفید باشد. پس بیاید نگاهی به این پروژه بیندازیم.

چه چیزی نیاز دارید و چگونه آن را بسازید

فایل های STL مربوط به این پروژه را می توانید از سایت Thingiverse دانلود کنید. علاوه بر فیلامنت PLA و یک پرینتر سه بعدی FDM به موارد زیر برای تکمیل پروژه نیاز دارید.

1. دمنده شعاعی 120 میلیمتر

UTUO Brushless Radial Blower Dual Ball Bearing High Speed 12V DC Centrifugal Fan with XH-2.5 Plug 120mm by 120mm by 32mm

4.72x4.72x1.26 inch

2. آداپتور دیواری 12 ولت

LE Power Adapter, 2A, AC 100-240V to DC 12V Transformer, 24W Switching Power Supply, US Plug Power Converter for LED Strip

Light and More

3. فیلتر (2 بسته)

3M P100 Respirator Cartridge/Filter 60925, 1 Pair, Helps Protect Against Formaldehyde, Organic vapors and Particulates

صاحب ایده این پروژه، برای پرینت سه بعدی قطعات این پروژه پیشنهاد می کند از ساختار ساپورت برای پرینت فیلتر استفاده کنید. به جز آن، خود مدل به راحتی و سریع پرینت می شود.

زمانی که فیلتر را پرینت کردید ادامه کار آسان است. ابتدا حلقه ای چسب حرارتی را دور فن قرار دهید و سپس آداپتور را روی آن فشار دهید تا بچسبد. همچنین سازنده پیشنهاد می کند آداپتور را روی فن پیچ کنید.

در مرحله بعد، کارتریج ماسک تنفسی را بچرخانید و محصول نهایی را در داخل محفظه پرینتر سه بعدی نصب کنید. و تمام! اکنون می‌توانید ABS خود را بدون نگرانی از بوی بد یا VOCهای مزاحم پرینت کنید.

اگر سوالی درباره پروژه داشتید می توانید سازنده این پروژه را در سایت Thingiverse پیدا کنید. (نام سازنده: Happy Mad Scientist) و ویدیو های ساخت این فیلتر هوا را تماشا کنید.

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.

فیلامنت ABS

Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) یکی دیگر از فیلامنت های پرمصرف و معروف پرینت سه بعدی است. با توجه به خواص مواد، ABS نسبتا از PLA برتر است اما پرینت آن مشکل است و بدون بستر چاپ گرم شونده و چسب نمی توان ABS را پرینت کرد.

ABS معمولا در قالب گیری تزریقی کاربرد دارد و در طیف گسترده ای کالا های خانگی و صنعتی و... استفاده می شود.

ABS به عنوان یک ماده پرمصرف پرینت سه بعدی مزایا و معایبی دارد که برخی از آن ها را در زیر فهرست کردیم.

مزایا:

• ABS ارزان و در دسترس است.
• استحکام و مقاومت در برابر ضربه بالایی دارد.
• از پایداری بسیار بالایی برخوردار است و برای کاربردهای طولانی مدت مناسب است.
• در برابر گرما بسیار مقاوم است.

معایب:

• ABS سمی است و هنگام پرینت بخار های سمی تولید می کند که در صورت تنفس سرطان زا هستند. (بخارهای سمی ABSاگر دمای نازل نرمال باشد بسیار بسیار کم ایجاد می شوند)
• در هنگام پرینت بعضی قسمت های قطعه به بالا تاب می خورند که باعث جدا شدن قطعه از صفحه چاپ و خراب شدن قطعه پرینت سه بعدی می شود ( Warping ) .
• برای پرینت به بستر چاپ گرم شونده و محفظه نیاز دارد.
• قطعات تمایل به انقباض دارند که باعث عدم دقت در ابعاد می شود ( Shrinkage ) .
• برای پرینت ABS به نازل با دمای بالا نیاز است

در کل محصولاتی که از ABS ساخته می شوند دارای ظرفیت تحمل دمای بالایی هستند و از دوام بالا برخوردار می باشند ولی در هنگام پرینت سه بعدی این فیلامنت لازم است از تاب خوردن قطعات و نچسبیدن لایه اول به بستر چاپ جلوگیری کنید تا پرینت با کیفیت و موفقیت آمیز داشته باشید.

ABS سخت است. در برابر تنش و دما مقاومت بالایی دارد. تمام این ویژگی ها ABS را به ماده ای مناسب برای ساخت قطعات صنعتی تبدیل کرده است اما در مواردی که قطعات در معرض ضربه های مداوم یا دمای زیاد هستند ABS گزینه ی مناسب تری است. به عنوان مثال می‌توان قاب‌های تلفن، اسباب‌بازی‌های پرکاربرد، دسته ابزار، قطعات تزئینی خودرو و محفظه‌های الکتریکی و... را نام برد.

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 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.

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.