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.

انواع فیلامنت TPE و PLA نرم برای پرینتر سه بعدی

1. فیلامنت TPU: 

رایج ترین نوع فیلامنت TPE که در پرینتر سه بعدی استفاده می شود ، فیلامنت TPU است. در مقایسه با دیگر فیلامنت های منعطف، TPU سخت تر است. و این باعث شده که راحت تر اکسترود شود. همچنین دارای استحکام مناسب و دوام بالایی است. بهتر است بدانید که در هنگام کار با فیلامنتTPU، اگر دما بیش از اندازه زیاد باشد، stringing رخ می دهد و اگر دما بیش از اندازه پایین باشد، چسبندگی لایه ها ضعیف می شود. همچنین کاربردهای این فیلامنت در صنعت شامل: استفاده در کفی کفش، تسمه های صنعتی و چکمه های اسکی است.

مشخصات:

• محدوده ارتجاعی بالا (معمولا بین 600-700 %)
• سختی shore  بین 60A و 55D
• قابلیت چاپ عالی
• نیمه شفاف
• مقاومت شیمایی در برابر روغن و گریس
• مقاومت بالا در برابر سایش

2. فیلامنت TPC

Thermoplastic copolyester (TPC) استرهای کوپلی اتری با توالی های متناوب و با طول تصادفی از گلیکول های با زنجیره بلند یا زنجیره کوتاه هستند. آنها هر دو بخش سخت و نرم دارند. بخش های سخت معمولاً واحدهای استری با زنجیره کوتاه هستند در حالی که بخش های نرم معمولاً پلی اترهای آلیفاتیک و پلی استر گلیکول هستند.

TPC در هنگام شکست افزایش طول کمتری نشان می دهد و نمی توان از آن برای کاربردهای بسیار انعطاف پذیر استفاده کرد.

مشخصات:

• چگالی پایین
•  محدوده ارتجاعی 300-500 %
• سختی Shore بین 40 و 72D 
• مقاومت شیمیایی خوب
• استحکام بالا
• پایداری حرارتی خوب
• مقاومت دمایی بالا

پیش نیازهای پرینت سه بعدی:

• دمای اکسترودر: 220 -260 درجه سلسیوس
• دمای صفحه چاپ: 90-110 درجه سانتی گراد
• سرعت پرینت: 5-30 mm/s

3. فیلامنت TPA

Thermoplastic polyamide (TPA) یک کوپلیمر شیمیایی است که از TPE و نایلون بسیار انعطاف پذیر تشکیل شده و در نتیجه یک ترکیب از بافت صاف و براق که از نایلون ناشی می شود و انعطاف پذیری که بخاطر TPE است.

از آنجایی که این نوع فیلامنت رطوبت را به خود جذب می کند، لازم است در محفظه در بسته به دور از رطوبت نگهداری شود. همچنین در قطعات پرینت شده به وسیله این فیلامنت، شانس پیچ خوردن به سمت بالای ( Warping ) بیشتری وجود دارد.

از جمله کاربردهای فیلامنت TPA می توان به ساخت تجهیزات ورزش های زمستانی مخصوصا اسکی، توپ گلف و محصولات دندان پزشکی مثل  catheters اشاره کرد.

مشخصات:

• انعطاف پذیری بالا
• محدوده ارتجاعی بین 370-497%
• سختی shore بین 75 و 63A
• دوام فوق العاده
• قابلیت چاپ خوب
• مقاومت حرارتی بالا
• چسبندگی لایه ای خوب

پیش نیازهای چاپ سه بعدی:

• دمای اکسترودر: 220-230 درجه سلسیوس
• دمای صفحه چاپ: 30-60درجه سلسیوس
• سرعت پرینت: 5-30 mm/s
• چسبندگی صفحه چاپ: چسب های مبتنی بر PVA پیشنهاد می شود.
• سیستم اکسترودر: Direct drive و Bowden 

4. PLA نرم

PLA نرم، یک اصطلاح کلی برای ترکیبات انعطاف پذیر تر PLA است. بخاطر این ویژگی، برخی آن را "لاستیک سخت" منتسب کردند. در مقایسه با دیگر مواد انعطاف پذیر، فیلامنت PLA نرم، به استحکام و دوام شناخته می شود. پرینت آن شبیه به PLA استاندارد است با این تفاوت که باید با سرعت کمتر و دمای بالاتر صفحه چاپ پرینت شود. همچنین به دلیل نرمی، بارگذاری فیلامنت مشکل است. 

برای کاربرد این فیلامنت می توان به مواد سازنده استاپرها ( stoppers )، تسمه ها و فنرها اشاره کرد.

مشخصات:

• قابل بازیافت
• سختی shore بین 90 تا 92A
• استحکام بالا
• دوام بالا

پیش نیاز های پرینت سه بعدی:

• دمای اکسترودر: 220-235 درجه سلسیوس
• دمای صفحه چاپ: 100 درجه سلسیوس
• سرعت پرینت: 10-30 mm/s
• سیستم اکسترودر: Direct drive و Bowden

بهترین فیلامنت ها برای حرفه ای ها

زمانی که شما از پرینتر سه بعدی FDM برای کار خود استفاده می کنید، نباید عدم چسبندگی لایه ها یا ناهمانگی در قطعات و مواد پرینت سه بعدی شما وجود داشته باشد. قطعات شما نباید بشکند، تاب بخورد، ذوب شود و یا لایه لایه شوند.

فیلامنت ها مانند کلوچه ها هستند، هزاران نوع از آن ها وجود دارد.

به عنوان مثال پلی کربنات (PC) را در نظر بگیرید. جاستین کاکرل، بنیانگذار 3D مستقر در آرکانزاس، توضیح می دهد: «آنچه ممکن است یک شرکت به عنوان پلی کربنات بفروشد ممکن است دارای مواد افزودنی بسیار بیشتری نسبت به شرکت دیگر باشد، که نه تنها بر نحوه چاپ آن تأثیر می گذارد، بلکه بر بسیاری از ویژگی های چاپ نهایی نیز تأثیر می گذارد.

در واقع، یک پلیمر تمیز یا خالص حتی آن چیزی نیست که شما در یک فیلامنت چاپ سه بعدی می خواهید. سیلویا منشایمر، رئیس فناوری‌های چاپ سه بعدی جدید در Evonik با کارایی بالا، می‌گوید: «همیشه باید چندین ماده دیگر در دستور پخت پلیمر وجود داشته باشد، مانند بسته‌های تثبیت‌کننده یا عوامل پردازش. آنها معمولاً فقط در درصد بسیار پایینی وجود دارند، اما کاملاً ضروری هستند و بعداً تفاوت چشمگیر در پردازش و عملکرد بخشی ایجاد می‌کنند.»

به توصیه های سازندگان فیلامنت گوش کنید

هر فیلامنت FDM متفاوت چاپ می شود، و هر یک نقطه منحصر به فردی در مورد دمای اکسترودر، دمای صفحه ساخت، زمان خنک شدن، سرعت چاپ و سایر متغیرها خواهد داشت. این متغیرها بسته به برند چاپگر شما می‌توانند اندکی یا به طور چشمگیری متفاوت باشند. تغییر هر یک از متغیرها، از نظر آزمایش ترکیب، تغییر تنظیمات، و چاپ مجدد قبل از یافتن نتایج قابل قبول، هزینه بر و زمان بر است.

این فرآیند می تواند مقدار زیادی از مواد را نیز هدر دهد. در واقع، شما می توانید انتظار داشته باشید که 1 تا 2 کیلو فیلامنت را چاپ کنید و مشخصات را تغییر دهید تا بتوانید به تنظیمات مطلوب دست پیدا کنید.

داگلاس کرون، مدیرعامل تامین کننده چاپگر و مواد Dynamism، خاطرنشان می کند: «سهولت استفاده و تکرارپذیری، عوامل محرک برای حرفه ای ها هستند. «حرفه‌ای‌ها با صرفه‌جویی در زمان، هدایت می‌شوند، بنابراین ترکیب‌های آزمایش‌شده سخت‌افزار، فیلامنت و تنظیمات برش را ترجیح می‌دهند.»

این ترکیبات آزمایشی برای کارخانه سازنده پرینتر سه بعدی شما یا گاها برای کارخانه سازنده فیلامنت مورد استفاده شما هستند.

به عنوان مثال Ultimaker پیشنهاد می کند از فیلامنت برند خود برای پرینتر سه بعدی FDMاستفاده کنید. زیرا این فیلامنت ها برای این دستگاه ها تست شده اند( البته که آن ها فیلامنت های دیگر را نیز آزمایش کرده اند) آن ها تنظیمات بهینه برای نرم افزار اسلایسر و متریال Ultimaker را منتشر کرده اند تا شما به راحتی به این تظیمات دسترسی داشته و از هدر رفتن وقت و مواد شما جلوگیری کنند.

سازندگان پرینتر های سه بعدی ، صدها ساعت را صرف آزمایش برندهای اصلی فیلامنت FDM بر روی دستگاه‌های خود کرده‌اند تا تنظیمات ایده‌آل را برای هر رشته‌ای که می‌خواهید استفاده کنید، به شما ارائه دهند.

سرعت پرینت بیشتر، استحکام کمتر

آیا تنظیمات چاپگری که انتخاب می‌کنید مهم‌تر از فیلامنتی است که برای پرینت قطعه مورد نظر خود انتخاب می کنید؟ این سوالی است که صنعت هنوز به طور کامل به آن پاسخ نداده است، اما احتمالاً می دانید که تنظیمات تفاوت زیادی ایجاد می کنند.

هرچه پرینتر شما گزینه های بیشتری برای کنترل دقیق متغیرها، مانند سرعت چاپ، دمای بستر، محفظه و نازل داشته باشد، چاپ های شما قابل اعتمادتر خواهند بود.

در پایان، این دلیل دیگری برای پیروی از راهنمایی های مبتنی بر تحقیق سازنده پرینترتان است.

تردید در انتخاب فیلامنت

کرون در Dynamism می‌گوید: «به طور کلی، Tough PLA متداول‌ترین ماده مورد استفاده برای کاربران حرفه‌ای است. "این ترکیبی عالی از استحکام، دوام و سهولت استفاده دارد."

Tough PLA، که در طیف گسترده‌ای از فرمول‌ها عرضه می‌شود، همچنین برای متخصصان MatterHackers، سازنده و تامین‌کننده مواد چاپ سه‌بعدی مستقر در ایالات متحده است. Dave Gaylord، معاون محصول و فناوری MatterHackers می‌گوید: «Tough PLA یک ارتقاء فوق‌العاده مفید PLA به استاندارد حرفه‌ای‌ها است، زیرا سختی بسیار بیشتری را بدون پیچیدگی چاپ اضافی ارائه می‌کند. PLA برای هر نمونه اولیه استفاده می شود و می تواند با موفقیت به فرم و اهداف مناسب برای هر طراحی دست یابد. تا زمانی که عملکرد موضوع اصلی شود، از مواد سطح بعدی استفاده نمی شود."

Gaylord می‌گوید وقتی صحبت از قطعات کاربردی می‌شود، متخصصان به سمت نایلون (PA) و سایر مواد خاص نایلون نیز می‌روند که برخی از آنها دارای افزودنی‌هایی برای استحکام و سفتی هستند. او می‌گوید: PETG همچنین به‌طور گسترده برای قطعات عملکردی استفاده می‌شود.

در Hudson Creative Group، کاکرل می‌گوید مشتریانش، PETG را بهترین رشته برای چاپ بیشتر مدل‌های کاربردی می‌دانند. او می‌گوید: «این بهترین در جهان بین PLA و