فیلامنت

ابزار و لوازم جانبی پرینتر سه بعدی

هنگام کار با پرینتر سه بعدی به ابزار و لوازم جانبی برای راحت تر شدن کار خود نیاز دارید. همچنین این ابزارآلات برای پرداخت و بهبود کیفت قطعه پرینت سه بعدی الزامی می باشند. در این مقاله به مهم ترین ابزارآلات مورد نیاز شما در هنگام کار با پرینتر سه بعدی اشاره شده است.

چسب ماتیکی

یکی از ابزاری که مداوم به آن نیاز پیدا می کنید. زیرا با استفاده از چسب می توان بسیاری از مشکلات پرینتر سه بعدی را برطرف کرد. توجه داشته باشید که انواع نامرغوب و ارزان آن مشکل را دو چندان می کند پس در انتخاب آن دقت کنید.

 کاردک و پنس

 پس از اتمام فرآیند چاپ، جداسازی قطعه چسبیده به صفحه چاپ با استفاده از دست مشکل خواهد بود. و انجام این کار منجر به زخمی شدن دست شما می گردد . بنابراین استفاده از ابزاری مثل کاردک، برای جدا کردن قطعه، کار را برای شما آسان تر می کند. پنس نیز برای جدا کردن فیلامنت اضافی اکسترود شده و تمیز کردن گرفتگی اکسترودر کاربرد دارد.

سیم چین و دم باریک

اگر با پرینتر سه بعدی آشنا باشید می دانید که برای پرینت بعضی از قطعات استفاده از ساختارهای ساپورت گذاری الزامی است. بعد از اتمام فرآیند پرینت سه بعدی برای جدا کردن این ساپورت ها از دم باریک یا سیم چین استفاده می شود.

فیلامنت

فیلامنت مواد اولیه برای کار با پرینتر سه بعدی است و در انواع مختلف وجود دارد.

سنباده

سنباده نیز برای پرداخت سطح قطعه پرینت سه بعدی و افزایش کیفیت بصری آن استفاده می شود.

حلال انواع فیلامنت

در بعضی مواقع برای پرینت قطعه ای بزرگ مجبور می شویم که آن را به چند قطعه تقسیم کرده و پرینت کنیم. در اینجا پس از اتمام پرینت سه بعدی با استفاده از حلال فیلامنت مورد استفاده می توان این قطعات را به یکدیگر جوش داد ( هر فیلامنت حلال مخصوص خود را دارد برای مثال حلال ABS، استون است ). همچنین می توان با استفاده از قلمو حلال را بر روی سطح قطعه کشید تا با این کار لایه ها ذوب شوند و سطح قطعه صاف و صیقلی شود.

SDکارت

برای انتقال اطلاعات از نرم افزار به پرینتر سه بعدی از SD کارت استفاده می شود. کافی است SD Card را در رایانه خود قرار داده و در نرم افزار اسلایسر خود روی Save to SD Card کلیک کنید تا اطلاعات در این کارت ذخیره شود.

نازل

 انواع نازل در جنس و قطر های مختلف وجود دارد. فیلامنت ذوب شده از طریق نازل اکسترود می شود بنابراین هرگونه گرفتگی یا خرابی در نازل منجر به ناموفق بودن پرینت سه بعدی و حتی توقف کار می شود. 

اکسترودر ( Extruder ): کلد اند ( Cold End )

اکسترودر پرینتر سه بعدی، از بخش هایی تشکیل شده است که حرکت و پروسه ذوب فیلامنت را کنترل می کند.

اغلب مردم فکر می کنند؛ اکسترودر "فقط" یک موتور و قطعات مرتبط با آن است که فیلامنت را نگه می دارد و حرکت می دهد. درحالی که برخی دیگر هات اند ( محل ذوب شدن و رسوب گذاری فیلامنت ) را اکسترودر می دانند. اکسترودر شامل سه بخش: کلد اند، هات اند و نازل است.

برای ساده سازی، ما کل مجموعه را اکسترودر در نظر می گیریم. توضیح اکسترودر نیاز به یک نگاه دقیق به دو اسمبلی مهم دارد؛ که به آن ها، کُلد اند ( cold end ) و هات اند ( hot end ) گفته می شود.

Cold end

همان طور که از اسمش مشخص است کُلد اند، سرد است. کُلد اند به قسمت های بالایی اکسترودر پرینتر سه بعدی گفته می شود، جایی که فیلامنت تغذیه می شود و به هات اند ( بخش پایینی سیستم اکسترودر پرینتر سه بعدی ) برای ذوب و اکسترود بر روی صفحه چاپ فرستاده می شود.

طراحی و موقعیت کُلد اند پرینتر سه بعدی شما به نوع اکسترودر ( مستقیم یا Bowden ) بستگی دارد. که  کُلد اند، فیلامنت را به مقدار مناسب داخل هد چاپ ( اصطلاحی برای کل اسمبلی که حرکت می کند تا فیلامنت را بر روی صفحه چاپ دیپوز کند ) می فرستد تا هات اند آن را ذوب کند و به صورت لایه های نازک برای ساخت قطعه بیرون بیاید.

کُلد اند، شامل یک موتور و چرخ دنده است که بسته به نوع اکسترودر، بر روی قاب پرینتر یا هد چاپ نصب شده است. علاوه بر این ممکن است یک لوله PTFE برای هدایت فیلامنت به هات اند نصب شده باشد ( این لوله در اکسترودر Bowden ضروری است ).

کُلد اند معمولا شامل: یک موتور استپر ( stepper motor ) برای حرکت دادن فیلامنت ( تصویر آن را در بالا مشاهده می کنید که با یک چرخ دنده فلزی اسمبل شده است )، چرخ دنده که روی شفت موتور برای انتقال حرکت نصب شده است، یک هرزگرد فنری ( معمولا نوعی یاتاقان ) برای کاهش فشار فیلامنت، یک بلبرینگ شیار دار، و یک لوله PTFE برای هدایت فیلامنت در مسیر.

در بالا مفصل ترین شرح از کُلد اند در اکسترودر پرینتر سه بعدی را مشاهده کردیم. اگرچه، تنوع زیادی در کارکرد اکسترودر و شرایط خاصی که می توان بر طرح های مختلف اعمال کرد، موقعیت پرینتر، و پیچیدگی انتقال قدرت از موتور استپر به فیلامنت وجود دارد.

موتور استپر ( ساده و کوچک اما موثر )، حرکت و اکسترود را در اکثر پرینتر های سه بعدی کنترل می کند به جز بعضی از پرینتر های سه بعدی مدرن رو میزی. موتور استپر یک موتور DC بدون جاروبک است که دقت بسیار بالای در انجام حرکت های کوچک و انتقال کامل گشتاور در سرعت های کم دارد. و این دقیقا چیزی است که برای تحویل مقدار دقیق فیلامنت به هات اند نیاز داریم.

اما تنها موتور استپر برای تغذیه فیلامنت به هات اند کافی نیست. قطعاتی به شفت محرک موتور استپر متصل شده اند و با آن کار می کنند لازم است فیلامنت را به صورت فیزیکی گرفته و در طول مسیرش به هات اند تحویل دهند.

ساده ترین و معمول ترین اکسترودر یک چرخ دنده دارد که مستقیما، روی شفت موتور برای گرفتن و تغذیه فیلامنت نصب شده است. که به عنوان direct drive شناخته می شود. همچنین استفاده از چرخ دنده برای تغییر گشتاور اعمال شده به فیلامنت غیر معمول نیست.

اینکه چقدر از مسیر فیلامنت در کُلد اند محدود شده باشد، بر نحوه پرینت تاثیر می گذارد. ( مخصوصا در مورد مواد انعطاف پذیر ) در حالی که فیلامنت از بین چندین جز سازنده کُلد اند و هات اندمی گذرد، وجود فاصبه هوایی در بین شکاف های مسیر محدود شده، باعث خم شدن یا برگشتن فیلامنت می شود. اگر قصد دارید که با مواد منعطف یا سرعت بالا پروسه پرینت را انجام دهید لازم است بدانید که مسیر حرکت فیلامنت شما در کل سیستم اکسترودر محدود است یا خیر. این بدان معناست که کانال ها و لوله ها را مستقیما بر روی چرخ دنده تغذیه فیلامنت قرار دهید. 

برای دیدن مطالب "هات اند" کلیک کنید.

پرینتر سه بعدی با صفحه چاپ استوانه ای ( 3D Rotoprinter )

پرینتر سه بعدی چرخشی ( 3D Rotoprinter ) نوع جدید پرینتر سه بعدی FDM است که با استفاده از محور های چرخشی رویکرد منحصر به فرد در تکنولوژی پرینت سه بعدی دارد. در کل پرینتر های سه بعدی ماشین های پیچیده ای هستند اما پرینتر سه بعدی روتوری پیچیدگی بیشتری دارد.

اگرچه پرینتر سه بعدی روتوری منحصر به فرد عمل می کند، اما همچنان بر پایه سیستم دکارتی ( محورهای x, y, z ) است. سبک حرکات پرینتر سه بعدی روتوری مشابه با دستگاه برش CNC است ( جسم در مقابل یک ابزار برشی می چرخد تا قطعه مورد نظر طراحی شود ) اما با این تفاوت که جسم درحال چرخش با کمک ساخت افزایشی ( Additive Manufacturing ) طراحی می شود.

پرینتر سه بعدی روتوری یک سیستم اکستروژن استاندارد FDM دارد که فیلامنت را ذوب و توسط نازل به استوانه درحال چرخش که همان صفحه چاپ پرینتر است اکسترود می کند تا قطعه موردنظر ساخته شود.

ممکن است حرکات پرینتر سه بعدی روتوری کمی غیر معمول و جدید باشد اما ساختار کلی آن (مثلا قاب) کاملا معمولی است و نکته جدید و خاصی ندارد به استثناء صفحه چاپ آن. همچنین پرینتر سه بعدی روتوری از یک اکسترودر  Bowden با هات اند استاندارد FDM استفاده می کند. هد چاپ در طول محور X حرکت می کند همچنین می تواند در امتداد محور Z نیز بالا و پایین برود. اما محورY حرکت چرخشی صفحه چاپ را مشخص می کند. که این همان ویژگی منحصر به فرد سبک حرکت پرینتر سه بعدی روتوری است.

با داشتن ویژگی صفحه چاپ استوانه ای، پرینتر سه بعدی روتوری قطعات استوانه ای، مانند پیچ های رزوه ای را در مقایسه با مدل های قدیمی تر با صفحه چاپ تخت، بهتر و با کیفت تر پرینت می کند. علاوه بر آن اثر پلکانی ( stair-stepping ) که معمولا در پرینتر های قدیمی تر دیده می شود با ویژگی چرخشی این پرینتر کاهش می یابد.

علاوه بر بهبود کیفت بصری قطعات پرینت شده، پرینتر سه بعدی روتوری نیاز به پرداخت پس از پرینت را در مقایسه با پرینتر های سه بعدی FDM معمولی کاهش می دهد. زیرا که در پرینتر روتوری به دلیل مدل خاص استوانه ای آن نیاز به ساپورت گذاری های معمول وجود ندارد و در نهایت باعث کاهش زمان مورد نیاز برای تمیز کردن، حذف ساپورت ها و سنباده زدن گوشه های برآمده و ناهموار می شود.

پرینتر سه بعدی با اکسترودر Bowden

در پرینتر سه بعدی FDM با سیستم Bowden، اکسترودر دور تر از هات اند بر روی قاب پرینتر سه بعدی نصب شده و توسط یک لوله Bowden به نازل وصل می شود. این فاصله زیاد از نازل موجب می شود که اکسترودر به یک موتور قوی تر برای هل دادن فیلامنت به داخل نازل نیاز داشته باشد. همچنین وجود اصطکاک در لوله Bowden موجب تاخیر قابل توجهی بین اکسترودر و نازل می شود. بنابراین نیاز به شتاب بیشتری در خروجی و retraction دارند تا از Stringing  جلوگیری کنند و رسوب گذاری مناسبی داشته باشند. علاوه بر این بعضی از فیلامنت های منعطف و ساینده ممکن است در لوله Bowden پیچ بخورند یا خم شوند؛ مخصوصا در ورژن قدیمی تر پرینتر های سه بعدی. 

 اما از آنجایی که اکسترودر به جای هد چاپ بر روی قاب پرینتر سه بعدی نصب شده است به همین دلیل وزن کمتری را تحمل می کند. این کاهش و