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.

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.

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.

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

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 PLA

اگر با پرینتر سه بعدی کار می کنید حتما با PLA آشنا هستید. PLA رایج ترین فیلامنت موجود در دنیای پرینت سه بعدی است. فیلامنت  PLA به استفاده آسان معروف است. گاهی اوقات بعضی از مشکلات هنگام پرینت باعث افت کیفیت می شود.

لایه اول می تواند برای شما بسیار چالش برانگیز باشد. زیرا برای پرینت صحیح لایه های متوالی بعدی و پرینت بی عیب نقص ساختار قطعه مورد نظر، لازم است لایه اول به خوبی به صفحه چاپ بچسبد.

نچسبیدن لایه اول به صفحه چاپ می تواند مشکلات زیادی را به وجود آورد. اما رفع این مشکل آسان است. در این مقاله چند راه حل آسان برای چسبیدن PLA به صفحه چاپ ارائه می دهیم. اگرچه تمام این راه حل ها فقط مختص PLA نیست و شما می توانید برای سایر فیلامنت ها نیز از آن استفاده کنید.

1. تسطیح صفحه چاپ:

تراز کردن صفحه چاپ، درست مانند اکثر مشکلات پرینت سه بعدی اولین کاری است که باید انجام دهید. تسطیح صفحه چاپ فرآیندی است که تمام قسمت های سطح صفحه را طوری تنظیم می کند که صاف و مسطح باشد. اگر صفحه چاپ تسطیح نشده باشد ممکن است فیلامنت فقط در بعضی نقاط به صفحه بچسبد.

دو روش برای تسطیح صفحه وجود دارد: تسطیح دستی و تسطیح خودکار. تسطیح دستی شامل استفاده از ابزارهای قابل تنظیم ( معمولا پیچ های صفحه ) برای تضمین صاف و مسطح بودن صفحه چاپ است. برای تنظیم دستی نازل را به موقعیت اصلی خودش ببرید و از ابزارهای قابل تنظیم برای تسطیح استفاده کنید تا فاصله نازل از تمام نقاط روی صفحه به یک اندازه باشد.

تسطیح خودکار شامل یک سنسور یا نوعی پایانه است که مقادیر جبرانی برای پرینت سه بعدی را محاسبه می کند تا نازل از تمام قسمت های صفحه چاپ فاصله ای یکسان داشته باشد. تسطیح خودکار صفحه چاپ بسیار آسان است؛ فقط لازم است دستور تسطیح صفحه را روشن کنید. اگر از سنسور تسطیح خودکار صفحه چاپ استفاده می کنید مطمئن شوید که Z-offset را به درستی تنظیم کرده اید. که به این مورد در بخش بعدی اشاره خواهیم کرد.

2. تغییر Z-offset

اگر صفحه چاپ شما تسطیح شده باشد اما هنوز هم مشکل عدم چسبندگی دارید دلیل آن می تواند Z-offset نادرست باشد.        Z-offset فاصله بین نازل و موقعیت اصلی محور z است. Z-offset ضعیف و بدون چرخش باعث می شود که نازل یا بسیار بالاتر یا پایین تر از صفحه باشد. هر دوی این موارد می تواند تأثیرات منفی بر اکسترود PLA بگذارد و به صفحه پرینت شما آسیب بزند.

برای پیدا کردن Z-offset مناسبی که چسبندگی خوبی ایجاد کند لازم است مقادیر Z-offset را تنظیم کنید و بارها امتحان کنید تا مقدار صحیح آن را به دست آورید.

3. تمیز کردن صفحه چاپ:

یک صفحه پرینت کثیف می تواند دلیل چسبندگی ضعیف لایه اول باشد زیرا مواد به جا مانده روی آن باعث ناهمواری شده و فیلامنت به آن نمی چسبد. اگرچه ممکن است از نظری بصری مشخص نباشد اما وجود گردو غبار، کثیفی، چسب ها و ذرات فیلامنت های باقی مانده می تواند سطحی ناهموار به وجود آورد که باعث عدم چسبندگی PLA می شود.

تمیز کردن صفحه چاپ آسان است. شما می توانید از یک دستمال نم دار برای پاک کردن صفحه استفاده کنید. اما قبل از شروع کار پرینتر سه بعدی مطمئن شوید که صفحه کاملا خشک شده باشد زیرا رطوبت می تواند موجب عدم چسبندگی شود. اگر مواد باقی مانده ای هنوز هم به صفحه چسبیده باشد می توانید با استفاده از استون آن ها را نیز از بین ببرید.

4. از چسب استفاده کنید:

استفاده از چسب برای چسباندن لایه اول به صفحه چاپ می تواند روشی مؤثر برای افزایش چسبندگی صفحه چاپ باشد. با این روش فیلامنت ذوب شده، برای تشکیل لایه اول مناسب به خوبی به صفحه می چسبد.

به یاد داشته باشید که تنها یک لایه نازک از چسب را روی صفحه چاپ استفاده کنید زیرا اگر بقایای چسب روی صفحه باقی بماند مشکلات را بدتر می کند.

5. تنظیمات اسلایسر:

دمای صفحه: دما می تواند چسبندگی خوبی ایجاد کند. دمای صفحه برای PLA از 55 درجه سلسیوس شروع می شود و تا 70 درجه نیز ادامه می یابد. توجه داشته باشید که دما را بیش از اندازه افزایش ندهید زیرا هنگام جدا سازی قطعه مشکل ایجاد می کند.

سرعت پرینت: برای پرینت سه بعدی  فیلامنت  PLA سرعت لایه اول مهم است بنابراین بیشتر بر تنظیم سرعت پرینت سه بعدی لایه اول تمرکز کنید. ابتدا با mm/s 25 شروع کنید و بعد از پرینت لایه اول، در صورت نیاز، سرعت را کاهش دهید.

برای مطالعه تنظیمات بیشتر اسلایسر به مطلب  warping رجوع کنید.

6. تعویض صفحه پرینت:

 برای اطلاعات بیشتر در این مورد می توانید به مطلب صفحه چاپ شیشه ای مراجعه کنید.

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 Delrin یا POM

Delrin به استال (acetal) یا POM نیز شناخته می شود، یک ماده ترموپلاستیکی منحصر به فرد است. اما قبل از شروع به صحبت درباره این ماده باید مواردی را بررسی کنیم.

هنگام ساخت فرمولاسیون جدید، معمولا تولیدکنندگان نامی جدید و خاص به ماده جدید می دهند. در این مورد، زمانی که شرکت آمریکایی DuPont این رزین پلاستیکی سختی ناپذیر را ساخت نام Delrin را به این ماده داد، امروزه این نام بین مردم جا افتاده است و بیشتر این نام را بکار می برند. از نظر علمی، نام مناسب تر برای دلرین، پلی اکسی متیلن (POM) است زیرا که از فرمول شیمیایی این ماده مشتق شده است. در حالی که دو نوع متداول POM وجود دارد، کوپلیمر استال (POM-C) و هموپلیمر استال (POM-H)  تنها نوع دوم آن چیزی است که به عنوان Delrin شناخته می شود. در این مقاله ما به بخشی از خواص و ویژگی های این ماده رسیدگی می کنیم.

خواص POM

در اصل POM یک پلاستیک مهندسی با کارایایی بالا و ترکیب منحصر به فردی از خواص است. این ماده مقاومت مکانیکی و استحکام بالایی دارد همچنین POM به دلیل داشتن ثبات ابعادی و هندسی فوق العاده، کار با آن از نظر ترشکاری و پرینت سه بعدی آسان است. از دیگر خواص POM می توان به مقاومت بالای این ماده در برابر خستگی و استحکام آن در برابر سایش اشاره کرد.

علاوه بر این ها POM مقاومت گرمایی و شیمیایی بالا، جذب رطوبت کم و ضریب اصطکاک پایینی دارد. زیبایی ظاهر قطعات POM تعریف چندانی ندارد اما با این حال یک سطح براق متمایل به رنگ سفید مات در شکل طبیعی خود دارد.

با این ترکیب منحصر به فرد از خواص در POM می تواند جایگزین مناسبی برای قطعات فلزی برای تعدادی از اهداف مختلف باشد. در عین حال خواص این ماده پرینت سه بعدی آن را چالش برانگیز می کند که در ادامه به آن اشاره می کنیم.

کاربرد های POM

خواص یک ماده تأثیر به سزایی در کابرد های آن دارد از این رو ویژگی های عملکردی POM آن را برای طیف گسترده ای از کاربرد های مکانیکی مناسب ساخته است از جمله: چرخدنده و بلبرینگ، قطعات در شرایطی که با مواد شیمایی در ارتباط باشد و یا دمایی بالایی داشته باشد.

پرینت سه بعدی POM

پرینت سه بعدی POM کمی مشکل است و چالش های بسیاری را برای اپراتور پرینت سه بعدی به همراه دارد. رایج ترین مشکل پرینت سه بعدی POM عدم چسبندگی به بستر چاپ است که به خصوص با توجه به ضریب اصطکاک پایین آن منجر به تاب برداشتن ( warping ) قطعه می شود علاوه بر این صاف و لغزنده بودن ماده دلیل دیگری برای عدم چسبندگی آن به بستر چاپ خواهد بود که پرینت سه بعدی را با مشکل مواجه خواهد کرد.

بسترهای چاپ معمولی و یا شیشه ای برای POM کارساز نیست. یک راه حل مناسب، یک سطح مقوایی یا چوبی بالای بستر چاپ گرم شده است که قطعه پرینت سه بعدی بر روی آن قرار بگیرد. استفاده از اسپری مو، چسب ماتیکی و امثال این ها ممکن است در چسبیدن قطعه به بستر مؤثر باشد اما تضمین کننده نیست.

به یاد داشته باشید که اگر POM بیش از اندازه گرم شود بخار فرمالدئیدی تولید می کند که استنشاق آن خطرناک است، به همین دلیل استفاده از محفظه برای پرینتر سه بعدی هنگام کار با POM به شدت توصیه می شود. و همچنین توجه داشته باشید که  فیلامنت POM یک ماده سخت است بنابراین به هات اند تمام فلزی و نازل از جنس فولاد سخت شده احتیاج خواهید داشت.

در ادامه برخی از تنظیمات پرینت سه بعدی که معمولا با POM کار می کنند ارائه شده است.

دمای نازل: بهتر است دمای هات اند را بین 210 تا 230 درجه سلسیوس تنظیم کنید. توجه داشته باشید که دمای نازل را بیش از 230 درجه افزایش ندهید زیرا باعث تولید بخارهای سمی می شود.

دمای بستر: این بستگی به فیلامنت و پرینتر شما دارد اما دمایی بین 120 تا 150 درجه سلسیوس می تواند مناسب باشد با این حال بهتر است قبل از پرینت اصلی چند تست انجام دهید تا دمای مناسب خود را پیدا کنید.

سرعت: پیشنهاد می شود که سرعت پرینتر را تا حدود mm/s 30 کاهش دهید. زیرا هد چاپ با سرعت پایین تری حرکت می کند که موجب می شود چنین ماده ی سفتی زمان بیشتری برای چسبیدن به لایه قبلی را داشته باشد، در این صورت لایه ها با اطمینان بیشتری به یکدیگر متصل شده و کیفیت قطعه پرینت سه بعدی بهتر می شود.

فیلامنت HDPE

HDPE مخفف پلی اتلین با چگالی بالا است اگرچه ممکن است که این نام برای شما آشنا نباشد اما تضمین می کنیم که شما می دانید درباره چه ماده ای صحبت می کنیم.آن یک پلاستیک قابل تجزیه است که بطری شیر، ظروف مواد شویند، کیسه های بسته بندی مواد غذایی و میلیون ها محصول رایج دیگر در اطراف ما از این ماده ساخته می شوند.

یکی از دلایلی که HDPE در همه جا استفاده می شود، نسبت مقاومت به چگالی بالای آن است. به عنوان ترمو پلاستیک ساخته شده از اتلین بسیار مستحکم و در این حال به قدری سبک است که بتواند شناور شود که همین موجب می شود کاربرد بسیاری داشته باشد.

علاوه بر نگهداری محصولات مصرفی، اغلب برای لوله های مقاوم در برابر خوردگی، غشاهای نفوذ پذیر مایع مورد استفاده در تنظیمات زیستی و الوارهای ساخته شده از پلاستیک بازیافتی مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده به وسیله بازیافت به آسانی به مواد جدیدی تبدیل می شود . این یکی از مزایای HDPE است که آن را به عنوان متریال پرینت سه بعدی محبوب می کند. شما می توانید با استفاده از این فیلامنت به پاکسازی زمین کمک کنید.

HDPE ماده ای مستحکم، با چگالی کم و غیر سمی است. تمام این ویژگی ها این ماده را برای طیف گسترده ای از قطعات پرینت سه بعدی ایده آل می کند.

پرینت سه بعدی اشیاء صاف و بزرگ که نیاز است شناور باشند با استفاده از این فیلامنت مناسب است. همچنین برای ظروف غذایی و تجهیزات پزشکی ایده آل است زیرا که غیر سمی بودن آن توسط سازمان FDA آمریکا تأیید شده است و در برابر جذب آب مقاوم است.

مزایا فیلامنت HDPE

ضد آب: یکی از دلایلی که HDPE به عنوان ظروف مایعات استفاده می شود، نامحلول بودن آن در آب است. فیلامنت پرینت سه بعدی آن نیز این ویژگی را دارد.

سبک و در عین حال قوی: فیلامنت HDPE از شاخه شدن و شکستن در سطح ملکولی جلوگیری می کند. استحکام بالای آن نسبت به جرم نیز از همین ناشی می شود. به عنوان متریال پرینت سه بعدی از طرح های گسترده ای پشتیبانی می کند بدون آنکه برای کار کردن بیش از حد سنگین شوند.

مورد تأیید FDA: این فیلامنت به عنوان فیلامنت ایمن برای مواد غذایی دسته بندی می شود که به معنای غیر سمی بودن آن است. تأییدیه FDA همچنین به این معنا است که می توان برای پرینت سه بعدی تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار گیرد بدون نگرانی از آلوده بودن فیلامنت به مواد بیولوژیکی.

قابل بازیافت: معروف ترین مزیت HDPE بازیافت آسان آن است. هنگام کار با این فیلامنت شما به آسانی می توانید فیلامنت های اضافی و قطعات خراب شده یا قدیمی را بازیافت کنید.

معایب فیلامنت HDPE

به راحتی تاب می خورد: وجود تمایل به تاب خوردن در این فیلامنت کار با آن را مشکل می کند. این یک عارضه جانبی ناخوشایند از چسبندگی کم آن است: لایه ها به خوبی به یکدیگر نمی چسبند. بدون نظارت دقیق بر فرآیند پرینت، این مشکل می تواند طرح را از بین ببرد.

چسبندگی ضعیف: چسبندگی پایین فیلامنت HDPE بر قطعات نهایی پرینت شده نیز تأثیر می گذارد. به این دلیل لایه ها روی یکدیگر به خوبی سایر متریال پرینت سه بعدی مانند ABS و PLA قرار نمی گیرند. ممکن است شما بخواهید با اضافه کردن چسب این مشکل را بر طرف کنید اما توجه داشته باشید که افزودن هر نوع ماده دیگر از غیر سمی بودن آن می کاهد. قبل از هرگونه پرداخت بر روی قطعات پرینت سه بعدی شده به کاربرد آن توجه کنید.

انقباض (shrinkage): فیلامنت پرینت سه بعدی هنگام خک شدن کمی منقبض می شود که می تواند مشکل بزرگی در قطعه نهایی شما به وجود بیاورد اگر آن را در نظر نگرفته باشید. یک قطعه کوچک را با این فیلامنت پرینت کنید سپس تغییرات را اندازه بگیرید و در پروژه های بعدی لحاظ کنید. این بهترین روش برای مقابله با شیرنکیج است.

پرینت سه بعدی فیلامنت HDPE

فیلامنت HDPE را می توان با هر پرینتر سه بعدی FDM پرینت کرد. اما متریال آسانی برای پرینت نیست. بسیاری از تنظیمات این فیلامنت شبیه به ABS است بنابراین دستگاه پرینت سه بعدی سازگار با ABS مناسب فیلامنت HDPE نیز هست.

دمای نازل مناسب برای این فیلامنت دمایی بین C° 230 تا C° 260 است. توجه داشته باشید که دما هات اند را بیش از اندازه بالا نبرید زیرا ممکن است موجب سمی شدن این ماده شود. همچنین برای پرینت این فیلامنت نیاز به بستر چاپ گرم شوند دارید زیرا همان طور که قبلا اشاره شد HDPE چسبندگی کمی دارد و بستر چاپ گرم، قطعه را بر روی خود نگه می دارد.

فیلامنت HIPS

فیلامنت High Impact Polystyrene ( HIPS ) ماده ای تأثیر گذار پرینت سه بعدی است که معمولا برای ساپورت گذاری به همراه فیلامنت ABS توسط پرینتر سه بعدی دارای چند نازل استفاده می شود. اگرچه فیلامنت HIPS فروش کمی دارد اما بخاطر خواص پرینت سه بعدی فوق العاده که دارد می توان به عنوان یک فیلامنت مستقل برای نمونه سازی سریع به کار برده شود. همچنین فیلامنت HIPS کاملا قابل بازیافت است. در این مقاله ما به شرح ویژگی های این فیلامنت می پردازیم.

با وجود اینکه فیلامنت HIPS خواصی مشابه با ABS دارد HIPS از چند جنبه برتر است: فیلامنت HIPS سبک تر است، در برابر ضربه مقاومت بهتری دارد و سطحی براق و شفاف به جا می گذارد که افراد زیادی آن را ترجیح می دهند. این امر HIPS را به ماده ای عالی برای نمونه سازی اولیه قبل از ساخت انبوه تبدیل می کند، البته تا زمانی که با limonene تماس نداشته باشد.

Limonene یک حلال ارزان و مقرون به صرفه است که HIPS در 24 ساعت کاملا در خود حل می کند و بر ABS تأثیری ندارد و آن را برای حذف ساپورت های قطعات ABS توسط پرینتر سه بعدی با اکسترودر دو گانه عالی می کند.  HIPS در دمای مشابه با ABS ذوب می شود و این HIPS را به بهترین فیلامنت قابل برای ساپورت گذاری همراه با ABS تبدیل می کند زیرا که سایر فیلامنت های قابل حل مانند PVA در دمای کمتری ذوب می شود و برای PLA استفاده می شود.

بسته به نوع فیلامنت HIPS ، این فیلامنت را در دمایی بین 220 تا 245 درجه سلسیوس پرینت کنید. اگر با چسبندگی لایه اول مشکل دارید دما را افزایش دهید، و اگر فیلامنت شروع به چکیدن کرد دما را پایین بیاورید و تنظیمات Retractionرا بررسی کنید.

فیلامنت HIPS کمتر از ABS به سمت بالا تاب می خورد ( Warping ) اما در صورت عدم استفاده از صفحه پرینت گرم یا محفظه ای برای گرم نگه داشتن دما warping در هنگام کار با این فیلامنت نیز رخ می دهد. پیشنهاد می کنیم صفحه چاپ برای پرینت سه بعدی فیلامنت HIPS بین 90 تا 115 درجه سلسیوس باشد. بهترین دما برای چسبندگی و جلو گیری از warping صد درجه سلسیوس است. با این حال فیلامنت HIPS نیز همانند ABS هنگام پرینت سه بعدی بخارهای سمی تولید می کند، از این رو لازم است که تهویه مناسب در محل پرینت سه بعدی فراهم باشد.

مزایای فیلامنتHIPS

1. مقرون به صرفه است؛ اگرچه به اندازه فیلامنت ABS ارزان نیست، اما با قیمتی نه چندان گران تر در بازار موجود است.

2. جاذب رطوبت نیست؛ بیشتر فیلامنت های موجود در بازار جاذب رطوبت هستند و اگر در فضای آزاد رها شوند بعد از مدتی خراب می شوند و باعث افت کیفیت قطعه پرینت سه بعدی می شوند.

3. قابل حل است؛ اگر HIPS را در limonene رها کنیم به سرعت در آن حل می شود و بر ABS تأثیری ندارد.

4. قطعات پرینت سه بعدی HIPS به راحتی پرینت ، پرداخت و ماشین کاری می شوند و این باعث می شود که ماده ای عالی برای ساخت نمونه اولیه باشد.

معایب فیلامنتHIPS

1. انتشار بخار سمی در حین پرینت سه بعدی؛ مانند ABS فیلامنت HIPS نیز هنگام پرینت سه بعدیبخار ساطع می کند بنابراین لازم است پرینتر خود را درون یک اتاق یا محفظه ای با تهویه مناسب نگهداری کنید.

2. تاب خوردن به سمت بالا ( warping )؛ برای کاهش warping و ترک خوردن لایه ها لازم است که از یک صفحه چاپ و محفظه گرم استفاده کنید.

کاربرد های فیلامنتHIPS

همان طور که اشاره شد، فیلامنت HIPS به علت محلول بودن در limonene به عنوان فیلامنت ساپورت گذاری به همراه ABS استفاده می شود. همچنین به علت ظاهر شیشه ای و شفاف این فیلامنت به طور مستقل برای ساخت قطعات زیبا و ظریف، پروژه هایی مثل کاسپلی و سایر لباس ها، ساخت اسباب بازی ها و سایر لوازم به کار برده می شود. وزن سبک، استحکام و سهولت رنگ آمیزی و پرداخت، HIPS را به فیلامنت عالی برای ساخت نمونه هایی برای آزمایش مدل ها قبل از ساخت تبدل کرده است.

علاوه بر کاربرد های پرینت سه بعدی، HIPS در در اسباب‌بازی‌ها، لپ‌تاپ، سی‌دی، دی‌وی‌دی و قاب‌های تلفن نیز استفاده می‌شود و همچنین به دلیل توانایی شکل گیری، خم شدن و قالب گیری به صورت گسترده در نشان ها و تابلو های فروشگاه ها و ساختمان ها استفاده می شود. از دیگر کاربرد های HIPS می توان به استفاده از آن برای بسته بندی مواد غذایی، کارد و چنگال یک بار مصرف و ظروف ماست به علت ایمن بودن آن برای مواد غذایی اشاره کرد.

فیلامنت PEEK

PEEk ( polyetheretherketone ) یکی از پرمصرف ترین ترموپلاستیک ها در صنعت است. این فیلامنتقطعات را سبک تر و محکم تر از فولا ضد زنگ و آلومینیوم، با مقاومت حرارتی، شیمیایی و سایشی بسیار بالا می سازد.پلیمرهای PEEK توسط پلیمریزاسیون مرحله ای بوسیله دی آلیکیه کردن نمک های بیسفنولات به دست می آیند.

PEEK برای تولید ایمپلنت های پزشکی و قطعات هوافضا به دلیل بالا بودن نسبت استحکام به وزن، مناسب است؛ از این رو این ماده ارزشمند است. همچنین به دلیل عایق الکتریکی بودن این ماده برای طراحی قطعات الکترونیکی ایده آل است. و همچنین برای قطعاتی که لازم است برای مدت طولانی در معرض فشار و سایش باشند مانند صنعت نفت و گاز کاربرد دارد.

با ترکیب کردن کیفیت این پلاستیک و تکنولوژی پرینت سه بعدی، قادر به تولید قطعات در هر شکلی با پیچیدگی های زیاد خواهیم بود که توانایی مقاومت در سخت ترین شرایط را دارد. که به سبب آن، استفاده از قطعات تولید شده از PEEK در فضاپیماها، به جای قطعات فلزی رواج پیدا کرده است. همین طور استفاده از آن در ایمپلنت های ارتوپدی و حتی قطعات موتور با کارایی بالا در مسابقات اتومبیل رانی.

در این حال که تقاضا برای پرینتر سه بعدی که بتواند با این مواد کار کند در حال رشد است، تولیدکنندگان مجبور به ساخت پرینتر های ارزان تر، بزرگتر و با کاربری آسان برای مشاغلی که مایل هستند تولید و نمونه سازی را خودشان انجام دهند، شده اند. اگرچه PEEk هنوز هم از گران ترین هاست ( اما ارزان تر از از بسیاری از فلز ها ) و کار با آن راحت نیست اما بیشتر از قبل در دسترس است.

شاید قرقره فیلامنتPEEK مانند سایر فیلامنت ها باشد، اما شما با قرار دادن آن در یک پرینتر سه بعدی متوجه می شوید که به چیزی بیشتری نیاز دارد، مخصوصا گرمای بیشتر.

برای بیرون راندن این فیلامنت به یک نازل فوق حرارتی ( بیشتر از 300 درجه سلسیوس ) نیاز است و همچنین لازم است به وسیله یک بستر حرارتی و یک محفظه حرارتی گرم نگه داشته شود. برای موفقیت آمیز بودن پرینت باید یک دمای ثابت و قابل کنترل داشته باشیم زیرا سرعت سرد شدن در قطعه نهایی تفاوت ایجاد می کند، ارتفاع هر لایه و سرعت پرینت نیز از عوامل مهم و تاثیر گذار است. خوشبختانه پرینتر های جدیدتر و بهتر این شرایط را به صورت خودکار اعمال می کنند تا بدون نگرانی قطعات چاپ شوند.

اگرچه اغلب فیلامنت های peek در پرینتر سه بعدی FDMمورد استفاده قرار می گیرند اما اخیرا می توان به صورت پودر در پرینتر سه بعدی SLSنیز به کار برده شوند.

در زیر برخی از برترین ویژگی های PEEK اشاره شده:

• مقاومت بالا در برابر دما و همچنین سیال ها و گازهای خورنده و فشار بالا
• بسیار سبک وزن نسبت به فولاد ضد زنگ و آلومینیوم 
• خواص عایق بندی بالا
• پایداری ابعادی
• مقاوم در برابر فرسایش
• اشتعال پذیری کم و انتشار کمتر دود در هنگام آتش سوزی
• سازگار با محیط زیست

برخی از این خواص را می توان با ترکیب کردن PEEK با مواد کامپوزیتی مثل فیبر، شیشه، گرافیت و تقویت کننده های کربنی افزایش داد.

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.

فیلامنت PLA قابل بازیافت

فیلامنت PLA به دلیل قیمت کم و سهولت در کارکرد یکی از پرکاربرد ترین پلیمر های مورد استفاده در صنعت پرینت سه بعدی است. این ماده اگرچه از نظر فنی  تجزیه پذیر است اما برای تخریب  به دمای 60 درجه سلسیوس،رطوبت خاص و محیط غنی از میکروب نیاز دارد که این شرایط در محیط چندان رایج نیست بنابراین نیاز به استفاده از یک کارخانه کمپوست صنعتی دارد با این حال تخریب این ماده بسیار طول می کشد و بعداز تجزیه میکرو پلاستیک هایی به جا می گذارد.

شرکت NonOilen filament با مخلوط کردن  PLA و PHB موفق به ساخت فیلامنتوم شده که کاملا زیست تخریب پذیر است و می تواند چندین بار بدون از دست دادن خواص مکانیکی خود تجزیه و دوباره مورد استفاده قرار بگیرد.

بر خلاف PLA معمولی، فیلامنتوم تنها 90 روز طول می کشد تا در واحدهای تولید کمپوست تجزیه شود و علاوه بر این هیچ میکروپلاستیکی باقی نمی ماند.

این ماده  می تواند چندین بار بازیافت شود و مجددا مورد استفاده قرار گیرد و خواص خود را حفظ کند.

فیلامنتوم مقاومت، چقرمگی و سختی بالاتری دارد و دما را تا 110 درجه سلسیوس تحمل می کند و همچنین به راحتی PLA  چاپ می شود. این ماده با ظاهر ابریشمی خود، برای کاربردهای تماس با مواد غذایی ایمن است حتی می توان آن را در ماشین ظرف شویی شست.

به دلیل مقاومت این ماده در دماهای  بالا می توان از این ماده در پرینت قطعات خودرو استفاده کرد.

با جایگزینی مواد زیست تخریب پذیری مانند این محصول مزایای پرینت سه بعدی ملموس تر می شود و اهمیت آن افزایش می یابد.

فیلامنت PVA

Polyvinyl alcohol یا PVA یک پلیمر محلول در آب است و نباید با PVAc یا polyvinyl acetate که چسب سفید محلول در آب است اشتباه گرفته شود. PVA یک پلیمر مصنوعی بدون رنگ، بدون بو و سازگار با محیط زیست است. علاوه بر این به علت سمی نبودن این ماده، می توان برای محصولات بهداشتی مانند محلول لنزهای تماسی نیز استفاده کرد.

برای پرینتر سه بعدی، PVA بهترین ماده برای ساپورت گذاری در پرینتر های سه بعدی داری چند نازل است. به طور معمول پرینتر سه بعدی FDM ، قطعه پرینت سه بعدی و ساختار ساپورت را با فیلامنت یکسان پرینت می کند. زیرا یک اکسترودر دارد. با توجه به محل اتصال این ساپورت ها جداسازی آن ها می تواند کار مشکلی باشد. لازم به ذکر است که این ساپورت ها اثر نامطلوبی بر ظاهر قطعه پرینت سه بعدی می گذارند.

از طرفی دیگر، پرینتر های سه بعدی با اکستروژن دوگانه این امکان را فراهم می کنند تا از فیلامنت های متفاوت برای قطعه پرینت سه بعدی و ساپورت استفاده کنیم. در اینجا فیلامنت PVA مورد استفاده قرار می گیرد. بزرگترین مزیت فیلامنت PVA محلول بودن آن در آب است. بنابراین می توان با قرار دادن قطعه برای چند ساعت در آب ساختار ساپورتی که با این فیلامنت پرینت شده باشد را بدون تلاش حذف کرد.

همچنین با این روش هیچ اثری بر روی قطعه پرینت سه بعدی باقی نمی ماند و نیاز به پرداخت بعد از اتمام پرینت را نیز کاهش می دهد (مانند سنباده زدن). اگر چه به آسانی آنچه به نظر می رسد نیست؛ پرینتر سه بعدی دارای چند نازل، به کالیبراسیون بیشتری نیاز دارد تا کیفیت مناسبی مانند پرینت سه بعدی معمولی داشته باشد.

PVA به عنوان فیلامنت ساپورت گذاری، با فیلامنت PLA، به دلیل داشتن شرایط پرینت یکسان بهتر کار می کند. فیلامنت PLA یک ماده آب گریز است بنابراین رطوبت را دوست ندارد. به همین دلیل هنگامی که یک قطعه PLA با ساپورت PVA پرینت سه بعدی شود، ساپورت ها در آب حل می شوند و قطعه پرینت سه بعدی در شرایط عالی قرار می گیرد.

دمای نازل برای فیلامنت PVA بسیار متفاوت است. اما به طور کلی بین 180 تا 200 درجه سلسیوس است. همیشه برای مقادیر بهینه به تنظیمات سازنده مراجعه کنید، اما بخاطر داشته باشید که دمای بالا، به سرعت PVA را تخریب می کند و باعث گرفتگی نازل می شود.

دمای بین 45 تا 60 درجه برای ایجاد چسبندگی در صفحه چاپ برای PVA و همچنین PLA مناسب است.برای پرینت فیلامنت PVA به فن خنک کننده نیاز است. اما باید مراقب باشید که بیش از حد سرد نشود زیرا ممکن است PVA مقداری شکننده شود.

از آن جایی که این فیلامنت آب دوست است لازم است زمانی که پرینت نمی شود در محفظه ای به دور از رطوبت نگهداری شود.

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

فیلامنتچوبی

اگر به پرینت سه بعدی اجسامی که شکل و حس چوب را داشته باشد علاقه مند باشید پیشنهاد می کنیم از فیلامنت های چوبی استفاده کنید. البته که این فیلامنت ها از جنس چوب نیستند. فیلامنت پرینتر سه بعدی چوب معمولا یک PLA هستند که با فیبر چوبی مخلوط می شود.

امروز تعداد زیادی فیلامنت چوبی در دسترس است که شامل انواع استاندار و رایج آن مانند: کاج، توس، سدر، آبنوس و بید می شود. اما انواع کمتر رایج نیز مانند: بامبو، گیلاس، نارگیل، چوب پنبه و زیتون نیز می توان به کار برد.

درست مانند دیگر فیلامنت های پرینتر سه بعدی، فیلامنت چوبی نیز معایبی دارد. اجسامی که با فیلامنت چوبی پرینت می شوند ظاهر زیبا و جذاب مانند چوب دارند اما انعطاف پذیری و استحکام کمتری دارند.

در هنگام پرینت سه بعدی فیلامنت چوبی مراقب دما باشید. زیرا که دمای بسیار زیاد می تواند منجر به ظاهری سوخته یا کاراملی شده می شود. با پرداخت پرینت سه بعدی خود می توانید ظاهر بسیار بهتری به دست آورید. قبل از استفاده از این ماده توجه داشته باشید که، فیلامنت چوبی همچنین می تواند به نازل پرینتر سه بعدی شما آسیب بزند و سرعت تخریب نازل را بالا ببرد. 

می توان گفت، از فیلامنت چوبی برای اجسامی که ظاهر زیبا تر اهمیت بیشتری نسبت به استحکام و قابیلت های کاربردی دارد؛ بیشتر رایج و محبوب است. برای پرینت اجسام دکوری مثل جام ها، مجسمه ها و جوایز می توان از فیلامنت چوبی پرینت سه بعدی استفاده کرد.

یکی از کاربرد های خلاقانه چوب به عنوان فیلامنت پرینتر سه بعدی، ساخت مدل های برای مقایسه مانند، مدل هایی که در معماری استفاده می شود است.

فیلامنت فلزی

مانند فیلامنت چوبی، فیلامنت فلزی نیز ترکیب پلاستیک با پودر فلز است. فیلامنت فلزی پایه ای پلاستیکی دارد و به همان اندازه پودر فلز درون آن تزریق می شود. فیلامنت فلزی کامپوزیتی منحصر به فرد است که اگر درست استفاده شود می تواند قطعاتی مقاوم در برابر ضربه و مواد شیمایی ایجاد کند. 

اگر می خواهید قطعه پرینت سه بعدی شما ظاهری شبیه به فلز داشته باشد می توانید از فیلامنت فلزی استفاده کنید.

قطعات پرینت سه بعدی با فیلامنت فلزی معمولا پس از دو مرحله پرداخت، بیشتر پلاستیک خود را از دست می دهند. و تنها فلز باقی می ماند ( یا حداقل بیشتر چیزی که به جا مانده فلز است ). به همین دلیل لازم است فیلامنت حاوی درصد بالایی از پودر فلز ( بالای 80 درصد ) باشد.

برای پرینت سه بعدی فیلامنت فلزی نیازی به دستگاه گران قیمت نیست هر پرینتر سه بعدی FDM که دارای نازل مقاوم در برابر فرسایش باشد امکان پرینت سه بعدی این فیلامنت را دارد. همچنین فیلامنت فلزی به آرامی پرینت می شود. بسته به نوع ماشین و طرح قطعه مانند فیلامنت نایلون، شما باید با سرعت 30 یا 40 میلیمتر بر ثانیه شروع کنید.

این فیلامنت پل ها و بیرون زدگی ها را به خوبی نمی تواند پرینت کند. در کل قطعات با عرض گسترده نسبت به قطعات با ارتفاع بیشتر بهتر پرینت می شوند و این موضوع قطعات قابل پرینت را محدود می کند. 

قطعات پرینت سه بعدی به وسیله فیلامنت فلزی بعد از پرینت مستقیما قابل استفاده نیستند. محصول خروجی از پرینتر را به عنوان "قطعه خام" می شناسند که شکننده است و مشخصات کمی شبیه به فلز دارد. این قطعات نیاز به پرداخت دارند تا مستحکم و قابل استفاده شوند.

توجه داشته باشید که قطعاتی که با فیلامنت فلزی پرینت سه بعدی شده اند پس از مرحله پردازش در معرض انقباض هستند ( از 18 تا 25 درصد حجم اولیه قطعه که البته به طراحی و برند فیلامنت نیز بستگی دارد ) زیرا که پلاستیک درون آن حذف شده و فلز باقی مانده منقبض می شود. و این باعث می شود که  پرینت سه بعدی قطعاتی که دقت ابعاد در آنها حائز اهمیت است، مشکل شود. اما خوشبختانه ضریب انقباض ثابت است و می توان در هنگام طراحی قطعات لحاظ کرد.

به علت وجود پودر فلز درون فیلامنت فلزی، این فیلامنت سنگین تر از فیلامنت های پلاستکی است و ظاهری زیبا و شبیه به فلز ایجاد می کند همچنین به اکسترودر با دمای بالا نیز نیاز ندارد. از دیگر مزیت های فیلامنت فلزی می توان به آسان پرینت شدن آن نیز اشاره کرد. اما برای پرینت این فیلامنت به نازل ضد سایش (نازل فولاد سخت شده) نیاز است و علاوه بر آن به مرور زمان باعث گرفتگی نازل می شود. همچنین قطعات پرینت شده بسیار شکننده هستند. قیمت بالای فیلامنتفلزی از دیگر معایب آن است.