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.

پرینت سه بعدی raft

بسیاری از کاربران پرینتر سه بعدی با مشکل پرینت صحیح لایه اول رو به رو هستند. ممکن است این لایه به بستر چاپ نچسبد، ناصاف باشد یا هنگام کار با موادی مثل ABS تاب بخورد.

ممکن است تمام این مشکلات شما را بی انگیزه کند، اما می توان این مشکل را با یک راه حل ساده یعنی یک Raft ( که با رنگ آبی در تصویر زیر می بینید ) رفع کرد. Raft پرینت سه بعدی، یک الگوی شبکه ای است که به صورت افقی و مستقیما بر روی بستر چاپ رسوب می شود. این در دسترس ترین روش برای پرینت صحیح لایه اول و نگه داشتن قطعه بر روی بستر چاپ است.

 Raft غالبا هنگام پرینت فیلامنت ABS به دلیل تمایل بالای این فیلامت به تاب برداشتن و پرینت پای فیل (elephant’s foot) استفاده می شود. (raft تنها در پرینتر FDM استفاده می شود و در پرینتر رزینی وجود ندارد). پرینت raft تنها به منظور جلو گیری از تاب برداشتن استفاده نمی شود بلکه چسبندگی خوبی نیز ایجاد می کند.استفاده از  Raft ممکن است دلایل زیادی داشته باشد که در ادامه به مهم ترین های آن اشاره می کنیم.

موارد استفاده از raft

تاب برداشتن (warping): ABS بیشتر از سایر فیلامنت ها با مشکل تاب برداشتن مواجه است. روش هایی مانند استفاده از بستر چاپ حرارتی و چسب، برای کاهش این مشکل وجود دارد. در بعضی مواقع حتی با اعمال این نکات، بازهم شاهد تاب برداشتن قطعه پرینت سه بعدی هستیم. اضافه کردن یک raft به مدل خود می تواند به صورت کامل این مشکل را رفع کند.

چسبندگی ضعیف بستر چاپ: از آن جایی که ممکن است قطعه پایه ی کاملا صافی نداشته باشد تا به بستر بچسبد اضافه کردن یک raft مساحت سطح را افزایش می دهد، قطعه را روی بستر نگه می دارد و از خراب شدن آن جلوگیری می کند.

پایه های کوچک: بعضی از مدل های پرینت سه بعدی، جزئیات کوچکی در پایه ی خود دارند. در این موارد ممکن است این پایه ها توانایی تحمل بار بقیه قطعه را نداشته باشند.برای کمک به تحمل بار توسط پایه ها می توان سطح تماس بین پایه کوچک مدل و بستر چاپ را افزایش داد. در چنین مواردی پیشنهاد می شود از یک رفت برای افزایش سطح تماس استفاده کرد.

مانند هر تکنیک دیگری، raft پرینت سه بعدی نیز معایب و مزایایی دارد.

مزایا:

• کم شدن مشکل تاب برداشتن برای پرینت فیلامنت هایی مثل ABS
• بهبود چسبندگی بستر چاپ که منجر به پرینت با کیفیت تر می شود
• لایه اول محکم
• خروجی پرینت ثابت

معایب:

•  سطحی سخت و ناصاف در لایه ی پایینی مدل
• جدا کردن آن از مدل ممکن است دشوار باشد مخصوصا در raft های متراکم تر
• مصرف متریال بیشتر و افزایش ضایعات
• امکان شکستن مدل هنگام جدا کردن raft مخصوصا در مدل هایی با جزئیات کوچک

پرینت سه بعدی فیلامنت های انعطاف پذیر

بیشتر مردم وقتی به متریال پرینت سه بعدی فکر می کنند پلاستیک های مانند PLA ، ABS یا نایلون اولین موادی هستند که به ذهنشان خطور می کند. تمام این مواد یک ویژگی مشترک دارند، سخت و انعطاف ناپذیر هستند. در حالی که گاهی اوقات قطعه ای را می خواهید که انعطاف پذیر باشد که بتواند در مقابل فشار، خم یا فشرده شود. خوشبختانه فیلامنت های انعطاف پذیر نیز در بازار وجود دارند. از نظر طراحی این فیلامنت ها لاستیک قابل پرینت سه بعدی هستند و به شما این امکان را می دهند تا طرح ها پیچیده ی و اشکال خاص خود را بسازید. برای داشتن پرینت سه بعدی موفقیت آمیز با این فیلامنت ها به رعایت نکاتی نیاز دارید که در ادامه به آن ها اشاره شده است.

محدود کردن Retraction

مقدار Retraction کاملا به نوع اکسترودر پرینتر شما بستگی دارد. جدیدترین اکسترودرهایی که می‌توانید بخرید به وضوح نشان می‌دهند که آنها یک "مسیر فیلامنت محدود" دارند. در مدل های قدیمی اکسترودر، پس از چرخ دنده اکسترودر، فضای باز برای حرکت فیلامنت وجود دارد.  هنگامی که فیلامنت های سخت به سمت لوله bowden یا نازل هدایت می شوند، بدون مشکل به اکسترود می رسند، اما فیلامنت های انعطاف پذیر تقریباً بلافاصله از کناره اکسترودر بیرون می ریزند و در اطراف چرخ دنده اکسترودر سیم پیچ می شوند. اما در مدل های جدیدتر، پس از اولین پرینت و کالیبره کردن پرینتر احتملا می توانید فیلامنت های انعطاف پذیر را با استفاده از تنظیمات retraction برای فیلامنت های سخت، پرینت کنید. در اکسترودر های قدیمی نیاز است که retraction را غیرفعال کنید تا بتوانید فیلامنت های انعطاف پذیر را با کیفیت مناسب پرینت کنید.

خشک نگه داشتن فیلامنت

اکثر فیلامنت های منعطف، جاذب رطوبت هستند و اگر قبل از خشک شدن اکسترود شوند می ترکند و صدای هیس می دهند. این صدا بخاطر وجود آب در فیلامنت است که به محض برخورد با نازل حفره هایی در قطعه پرینت سه بعدی شما به جای می گذارد که این نه تنها زیبای بصری قطعه را کاهش می دهد بلکه باعث کاهش استحکام و در کل افت کیفیت قطعه می شود.

کاهش سرعت پرینت

همانطور که در مورد تنظیمات retraction ذکر شد، PLA یا ABS را می‌توانید سریع چاپ کنید زیرا مواد سختی هستند، بنابراین گرفتن و فشار دادن فیلامنت از طریق نازل بسیار آسان است. پرینت فیلامنت منعطف مانند تلاش برای هدایت یک سر طناب با فشار دادن سر دیگر است. با کاهش سرعت آن، فشار داخل نازل را کاهش می‌دهید و باعث می‌شود فیلامنت کمتر به هم یا حتی به دور چرخ دنده اکسترودر شما بپیچد. مانند هر فیلامنت دیگری، تنظیمات سرعت دقیق از چاپگری به چاپگر دیگر متفاوت است، بنابراین ممکن است لازم باشد آزمایش کنید تا حداکثر سرعتی که پرینتر سه بعدی خاص شما قادر به انجام آن است را تعیین کنید. برای برخی پرینتر ها ممکن است به معنای 10 میلی‌متر بر ثانیه باشد و سایر پرینتر های سه بعدی پیشرفته‌تر ممکن است اصلاً نیازی به تغییر نداشته باشند و به راحتی با سرعت 60 میلی‌متر بر ثانیه چاپ کنند.

پرینت صحیح لایه اول

لایه اول مهم ترین بخش هر پرینت است. برای چسباندن لایه اول به بستر چاپ لازم است بستر چاپ را تراز کنید. همچنین Z-offset خود را روی ارتفاع مناسب تنظیم کنید. این بستگی به موادی دارد که سطح تخت چاپگر سه بعدی شما از آن ساخته شده است، زیرا برخی از مواد خیلی خوب و به طور دائم به فیلامنت های انعطاف پذیر می چسبند. علاوه بر این برای لایه اول شما به سطحی که به اندازه کافی صاف باشد نیاز دارید. و در آخر برای چسبیدن فیلامنت انعطاف پذیر به بستر لازم است پایه مواد مناسب و با کیفیتی داشته باشید.

تنظیم دما

اگر دما بیش از اندازه بالا باشد درحین پرینت شما شاهد تارهای پلاستیکی مانند تارعنکبوت در بین فضاهای خالی قطعه خود هستید. در چنین مواقعی لازم است دمای نازل را کاهش دهید تا از نازل هیچ ماده ای چکه نکند. اما اگر دمای نازل پایین باشد لایه ها به یکدیگر نمی چسبند و با کمترین فشار می شکنند. بنابراین تنظیم دمای صحیح برای هر فیلامنت امری ضروری است که در کیفیت قطعه پرینت شده تأثیر به سزایی می گذارد.

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.

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