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.

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.