قرقره فیلامنت پرینت سه بعدی

دو نوع معروف فیلامنت پرینت سه بعدی

دو نوع فیلامنت ABS و PLA بیشترین مصرف را در پرینتر های سه بعدی دارند. شاید اسم هر دو نوع به گوش شما خورده باشد و پرینتر سه بعدی داشته باشید که قابلیت چاپ با یک یا هر دوی آنها را داشته باشد. اما تفاوت این دو چیست؟

فیلامنت ABS

ABS مخفف Acrylonitrile Butadiene Styren است، بطور گسترده موجود بوده و از ابتدای ظهور این تکنولوژی، پلاستیک پر مصرفی برای چاپ سه بعدی بوده است. این ماده در دمای تقریبی 225 درجه سانتیگراد ذوب می شود که به راحتی می توان با تجهیزات الکترونیکی کوچک به آن دست یافت. نسبتا محکم، مقداری ارتجاع پذیر و دمای شیشه آن حدود 100 درجه سانتیگراد است. این مقدار دما، بالاتر از دمایی است که یک پلاستیک از حالت جامد به حالت دفرمگی می رود. این ویژگی ها PLA را برای چاپ سه بعدی قطعاتی نظیر لوازم جانبی تجهیزاتی که با دمای بالا سر و کار دارند مانند نور خورشید و آب داغ مناسب می کند.

ABS غیر قابل حل در استون است و گاهی اوقات این قابلیت برای صاف کردن سطح قطعه پرینت سه بعدی شده مناسب است. سمباده کاری قطعه پرینت سه بعدی و سپس تمیز کاری آن با استون، لایه بیرونی قطعه را حل می کند. اساسا با این کار، نمود لایه های پرینت کاهش می یابد. جهت دریافت نتیجه حداکثری از این روش، پرینت سه بعدی با بخار استون انجام می گیرد. نتیجه کار، پرینت سه بعدی قطعه به صورت شفاف است.

از معایب ABS، بوی تولید شده هنگام گرم شدن قطعه است که نه مطبوع و نه مناسب برای سلامت محیط زندگی و کار در نزدیک آن است، و همچنین انبساط و انقباض آن در پروسه گرم شدن و خنک شدن می باشد. انقباض از مسائل پرینت سه بعدی است که باعث اعوجاج در قطعه می شود. برای مقابله با این مسئله، پرینت سه بعدی باید بر روی صفحه حرارتی انجام شده و ترجیحا در مخزن حرارتی بسته انجام گیرد تا قطعه هنگام پرینت گرم مانده و بتواند به آرامی خنک شود.

صفحه و مخزن حرارتی، قیمت پرینتر سه بعدی را بالا برده و توان مصرفی بیشتر قابل توجهی خواهد داشت. لذا بیشتر فیلامنت های ABS (نه همه آنها) به شکل اصطلاحا سبز (سازگار با محیط زیست) به بازار می آیند.

بعضی از انواع ABS ها برای سلامتی و محیط زیست مشکلاتی را ایجاد می کنند.

ABS زیستی برای پر کردن خلا بین مزیت پرینت با ABS و سازگاری زیست محیطی PLA ساخته شده است.

فیلامنت PLA

PLA یا Polylactic Acid یک نوع پلاستیک کاملا متفاوت است. این نوع ماده از پوسته ذرت یا نیشکر بوده و قابل تجزیه می باشد، بنابراین نسب به ABS با محیط زیست سازگار تر است. این ماده در دمای بین 190 تا 210 درجه سانتیگراد ذوب شده و بوی نامطبوعی تولید نمی کند. در واقع خیلی از افراد از بوی آن خوششان می آید.

چون PLA مقداری بهتر از ABS جاری می شود، می توان اشیاء با جزئیات بیشتری را در سرعت های بالاتر پرینت کرد. این ماده مخصوصا برای پرینت گوشه های تیز مناسب است. همچنین کمتر دچار اعوجاج شیء پرینت شده می شود و بنابراین الزاما به صفحه حرارتی برای پرینت سه بعدی PLA نیاز نیست. اگر می خواهید اجسام با سطح زیرین بزرگ بدون اعوجاج کم در گوشه ها چاپ کنید، یک مقدار دما (حدود 60 درجه) در سطح (بِد) پرینت می تواند شما را به هدفتان برساند. پرینت های PLA نسبت به ABS سطح شفاف تری دارند، اما مقدار صافی به سازنده دستگاه، رنگ و دمای پرینت بستگی دارد.

PLA بر خلاف ABS غیر قابل حل در استون نیست. این ماده می تواند در سدیم هیدروکسید حل شود. این همان ماده ای است که در محلول های چاه باز کن موجود بوده و اگر تا به حال با آن سر و کار داشته اید، آگاه هستید که ماده ای خطرناک است. برخی افراد از PLA به عنوان ساپورت حل شونده در ABS در پرینتر های دو اکسترودر (دو نازله) استفاده می کنند، اما پیشنهاد می شود برای تمیز کردن نازلی که PLA در آن مانده است، فقط از سدیم هیدروکسید استفاده کنید. همچنین باید مراقب باشید که ظرف مناسب را انتخاب کنید، چراکه سدیم هیدروکسید می تواند بعضی از انواع شیشه ها را نیز در خود حل کند. اگر از این مسئله واهمه دارید، یک نازل دیگر خریداری کنید.
صفحه حرارتی (هیت بد، هات بد) آپشنال باید در حدود 60 درجه سانتیگراد تنظیم شود، چراکه این دما، دمای شیشه (glass temperature؛ دمای ورود به حالت ویسکوالاستیک) PLA است. یعنی در دمای بالاتر از این، شروع به نرم شدن می کند. بنابراین خیلی مناسب قطعاتی که در معرض دمای بالا هستند، نیست. این ماده همچنین نسبتا صلب است، بنابراین مناسب رویه های صنعتی است. PLA همچنین خوش پرینت تر از ABS است و می تواند با سرعت بالاتر انجام شود.
PLA برای کاربردهای تزئینی و دکوراسیون نیز بهترین انتخاب است.

فیلامنت جلوه های ویژه

PLA جلوه های ویژه

چون PLA بطور گسترده ای برای اهداف دکوراسیون بکار می رود، در رنگ های مختلف و همچنین جلوه های ویژه ارائه می شود. در اینجا چند نمونه آمده است:

• PLA شب نما

با یک منبع نور، قطعه پرینت شده با این نوع PLA را شارژ کنید و در تاریکی درخشندگی آن را مشاهده کنید.

• PLA فوتوکرومیک

تغییر رنگ با تابش اشعه UV

• PLA حساس به دما

تغییر رنگ با تغییر دما

فیلامنت ABS با جلوه های ویژه

معمولا ABS نسبت به PLA از تنوع رنگ کمتری برخوردار است.

• ABS حساس به دما

PLA آلیاژی

PLA می تواند با بسیاری از مواد ترکیب شود. بعضی آلیاژ ها می توانند ظاهر و بعضی خواص آنها را تغییر دهند.

• PLA+PHA

همانطور که گفته شد، PLA راحت ترین ماده برای پرینت سه بعدی گرفتن اما سخت و صلب و شکننده است. آلیاژ PLA و PHA باعث می شود که PLA غیر شکننده تر شود. PHA (polyhydroxyalkanoate) مانند PLA یک پلی استر زیستی است، بنابراین ترکیب فوق 100% سازگار با طبیعت است.

• PLA+چوب

شامل فیبر های چوب است. هنگام پرینت، بوی کارگاه چوب در فضا پخش می شود!

• PLA+بامبو

شامل 20% فیبر بامبو است. نسبت به سایر فیلامنت ها (بجر Laywood-D3) بسته به دما، روشن تر و یا تیره تر پرینت می گیرند. با تغییر در مراحل پرینت – که می توان توسط نرم افزار Simplify3D انجام داد – می توانید جلوه های جالبی بسازید. تصویر زیر، نمونه ای از پرینت با فیلامنت های بامبوفیل (BamboFill) است.

• PLA+آجر

شامل املاح دریایی بوده و قطعه پرینت شده شبیه به سنگ شنی می شود.

• PLA+برنز

این نوع فیلامنت را چون دارای ذرات برنز است، می توان پولیش کاری کرد.

• PLA+مس

• PLA+برنج

• PLA+فولاد ضد زنگ

PLA فولاد ضد زنگ بهترین ماده برای پرینت جمجمه ترمیناتور معروف است.

• PLA+آهن

ویژگی خوبی که آهن دارد، خاصیت مغناطیسی آن است.

فیلامنت ABS اصلاح شده

• فیلامنت ABS هوشمند

تنوع زیادی در انواع ABS وجود ندارد، اما ABS هوشمند (که با Pro ABS نیز شناخته می شود) دارای چسبندگی بهتر و با 30% از هم گسیختگی کمتر است. چون ABS در اصل برای کاربرد های عملکردی استفاده می شود، ABS هوشمند با رنگ های زیادی ارئه نمی شود.

• فیلامنت ABS ارتجاعی

این ماده در زمینه ارتجاع پذیری، بین ABS و فیلامنت ارتجاع پذیر است. Bendlay همانطور که از نامش مشخص است، به نظر می رسد یک نوع ABS اصلاح شده است که شفاف و بسیار منعطف است. گفته می شود که 200% بیشتر از ABS منعطف بوده و هنگام خم شدن، رد سفید در آن ایجاد نمی شود.

مواد فیلامنت با استحکام بالا

PET (PolyEthylene Terephthalate) به طور خالص، ماده ای بی رنگ و شفاف است، اما در رنگ ها مختلف نیز موجود است. PET ماده ای نسبتا صلب و بسیار سبک بوده که بسیار مستحکم و مقاوم است.

• PETT

Poly ethylene-co-trimethylene terephthalate یا PETT یک کوپلیمر PET است. این نوع ماده در دمای بالاتری پرینت شده و پرینت های خیلی قوی خروجی می دهد. یک مثال خوب از این ماده، T-Glass است که در تصویر زیر آمده است.

• PETG

PETGE یا poly ethylen Terephthalateco-1, 4-cylclohexylenedimethylene terephthalate یک کوپلیمر PET است. این ماده استحکام ABS را داشته و در حالیکه مانند PLA به آسانی پرینت می شود.

• Nylon

اگر قطعه پرینت سه بعدی نیاز به استحکام بالا داشته باشد، Nylon گزینه خوبی است. این ماده معمولا به رنگ سفید پرینت شده و در فرمول های مختلفی موجود است (مثلا Nylon 618). Nylon در دمای نسبتا بالا (245-250 درجه سانتیگراد) پرینت می شود، اما بر خلاف آنچه فکر می کنید، بدون بو پرینت می شود.

• کو پلی استر XT

این ماده یک نوع پلیمر است که بطور خاص برای پرینت سه بعدی طراحی شده است: ماده ای سخت، پرینت بدون بو، بدون بیسفنول ای (BPA) و مطابق با استاندارد سازمان غذا و دارو است. در انواع بدون رنگ و رنگی موجود است.

• XT+Carbon

آلیاژی از XT و 20% فیبر کربن که این ماده را قوی و ارتجاع پذیر ساخته و فینیشینگ خوبی را پس از پرینت ارائه می دهد.

فیلامنت های ارتجاع پذیر

فیلامنت های ارتجاع پذیر فراتر از خم شدن می روند. تقریبا مثل یک لاستیک هستند. در پرینت سه یعدی وقتی از ارتجاع پذیری (نرمی) صحبت می شود، تعادل بین ارتجاع پذیری و قابلیت پرینت مطرح می شود. این نرمی گاهی اوقات با مقدار Shore بیان می شود. هرچه مقدار Shore بیشتر باشد، ارتجاع پذیری کمتر است. پرینت سه بعدی با فیلامنت های سخت تر (صلب تر) آسان تر از پرینت با فیلامنت های نرم تر و ارتجاع پذیر تر است. پرینتر های سه بعدی با اکسترودر های دایرکت درایو می توانند مواد نرم تر را بهتر از نوع اکسترودر های باودن (Bowden) پرینت کنند.

در پایین، یک ویدیو آمده است که پرینت سه بعدی با فیلامنت سبز ارتجاع پذیر گرفته شده است.

در ذیل، چند نوع فیلامنت ارتجاع پذیر آمده است:

• TPE

الاستومر ترموپلاستیک (TPE) – لاستیک ترموپلاستیک نیز نتمیده می شود – یک پلاستیک بسیار قابل ارتجاع است. بسیاری از پرینتر های سه بعدی با پرینت این ماده مشکل دارند، چراکه نرمی آن باعث گرفتگی اکسترودر می شود.

• فیلامت ارتجاع پذیر

نام دیگر آن Soft PLA است. این نوع ماده، پلاستیک PLA اصلاح شده و نرم تر است که از TPE صلب تر است.

• TPU

TPU مخفف thermoplastic polyurethane, است و ویژگی های مفید بسیاری دارد از جمله الاستیسیته، شفافیت، و مقاوم در برابر نفت، گریس و خراشیدگی است.

• TPC

نرمی نسبی Thermoplastic Co-Polyester

• FPE

Flexible PolyEster معمولا با Soft PLA مقایسه می شود، اما FPE مقاومت حرارتی بسیار بالاتری دارد (دمای شیشه 95 درجه سلسیوس).

فیلامنت حل شدنی

فیلامنت های حل شدنی معمولا برای ساپورت پرینت سه بعدی با پرینتر های سه بعدی دو اکسترودره به کار می روند.

• PVA

Polyvinyl acetate بخشی از انواع چسبی است که بطور گسترده استفاده می شود، مانند چسب های مایع یا چسب چوب. در آب قابل حل است که این امر، انجام آزمایش با آن را ایمن می سازد. این ماده معمولا به عنوان ساپورت PLA در پرینت سه بعدی استفاده می شود. پرینت گرفتن با این ماده مشکل است، چراکه به خوبی به لایه های یکدیگر نمی چسبند. در نظر داشته باشید که با PVA با دمای خیلی بالا پرینت نکنید، چراکه می تواند به صمغ تبدیل شده و اکسترودر را مسدود کند.

• HIPS

High Impact Polystyrene در لیمونن (C10H16) که یک ماده شیمیایی قوی است، حل می شود. این ماده برای ساپورت پرینت سه بعدی ABS استفاده می شود.

فیلامنت متخلخل

این نوع از فیلامنت ها شامل فیلامنت های فومی و نمدی با ساختار متخلخل است. با این فیلامنت می توان اجسام متخلخل ارتجاع پذیر ساخت.

• فیلامنت ژله ای

این ماده از یک پلیمر لاستیکی-الاستومری و یک بخش PVA ساخته می شود. این یعنی بخشی از این فیلامنت در آب حل می شود. وقتی این ماده را در آب شستشو می دهید، بخش PVA حل شده و پلیمر لاستیکی بعنوان جسم ریز-متخلخل باقی می ماند.

• فیلامنت فومی

این نوع، شبیه لاستیک نرم سوراخ دار است و بنابراین برای پرینت سه بعدی اشیاء شبیه لاستیک نرم مناسب است، مانند لباس های خم شدنی و اشیاء شبیه اسفنج، لیقه، سلول های زیستی، میکرو فوم ها و اسیاء منعطف.

• فیلامنت نمدی

این نوع مواد در فیلتر ها، کاغذ مصنوعی و لباس های آینده به کار می روند.

فیلامنت نسل نو

در حالیکه ABS و PLA همچنان رایج ترین انواع فیلامنت برای نیاز روزمره هستند، سازندگان فیلامنت در حال تلاش برای ساخت یک نمونه جایگزین هستند تا بهترین های هر دو گروه – قدرت ABS و قابلیت پرینت PLA – را در خود جمع کند.

انتخاب صحیح فیلامنت

پس از خواندن متن بالا، برای شما مشخص می شود که جهت انتخاب نوع فیلامنت لیستی از ویژگی ها را پیش رو دارید. چند چیز دیگر را می بایست هنگام انتخاب فیلامنت در نظر گرفت:

  • دمای ذوب پلاستیک، برای اینکه مطمئن شوید آیا اکسترودر تان به آن دما می رسد یا خیر.
  • دمای شیشه پلاستیک، تا مطمئن شوید که آیا برای دمای محیط کار شیء مناسب است یا خیر.
  • محیط پرینت سه بعدی، تا تعیین شود که آیا بو و دود مشکل زا هستند یا خیر.
  • الزامات هیت بد جهت جلوگیری از اعوجاج
  • سختی یا انعطاف پلاستیک، تا از نیرو های قابل تحمل آن آگاه شوید
  • سرعت پرینت پیشنهادی: بعضی از آنها باید بسیار کند باشد تا به خوبی پرینت شود
  • فینیشینگ های قابل اعمال. اینکه آیا ماده مورد نظر می تواند سمباده کاری، پولیش، صافکاری با بخار، رنگ آمیزی یا فینیشینگ شود
  • در دسترس بودن رنگ مورد نیاز شما: ABS و PLS تقریبا در هر رنگی موجود هستند، اما سایر پلاستیک ها ممکن است در این مورد محدود تر باشند. بعضی مواد حتی جلوه های خاصی را می توانند داشته باشند، مثل درخشندگی، شب نمایی یا تغییر رنگ با دما یا نور
  • سازگاری بین یک ماده و پرینتر سه بعدی و اکسترودر شما. دفترچه راهنما و گارانتی پرینتر خود را قبل از اعمال این مواد بخوانید. بعضی از این مواد می توانند آسیب جدی به اکسترودر وارد کنند سازنده اجازه استفاده از این مواد را نداده است. نکته دیگری که باید در نظر گرفت، قطر فیلامنت مصرفی است. اکثر پرینتر های سه بعدی از فیلامنت 1.75mm استفاده می کنند، اما برخی از فیلامنت 2.85 mm استفاده می کنند که گاهی به آن “فیلامنت 3mm” گفته می شود.
  • اندازه قرقره. هر پرینتر سه بعدی، روش مربوط به خودش را برای حرکت قرقره هنگام پرینت داشته و معمولا می تواند بازه وسیعی از اندازه های قرقره را پشتیبانی کند. هرچند بعضی سازندگان پرینتر سه بعدی، پرینتر را طوری طراحی می کنند که تنها قرقره ساخت خودشان قابل استفاده باشد. بعضی پرینتر ها نیز از کارتریج به جای قرقره استفاده می کنند تا مجبور به استفاده از برند آنها باشید. برخی پرینتر ها نیز هستند که از فیلامنت قرقره شده استفاده نمی کنند، اما در عوض از فیلامنت لول شده استفاده می کنند. البته در زمان فعلی، بیشتر آنها از قرقره استفاده می کنند.
  • قیمت. در این باره در پاراگراف های بعد بحث شده است.

قیمت فیلامنت و تفاوت بین پرمیوم و غیر پرمیوم

انواع خاصی از فیلامنت ها گران قیمت تر از نوع معمولی است. و حتی فیلامنت با رنگ یا جلوه های خاص قیمت بالاتری دارند. پس از جستجو در بین فروشندگان، یک محدوده قیمتی را بدست می آورید. بعضی از آنها بیزینس خالص هستند و لذا قیمت بالاتری دارند که ناشی از نام برند است، اما بعضی دیگر واقعا به خاطر کیفیت بالا است. فیلامنت های خیلی ارزان بعضا از مواد کم کیفیت ساخته شده و معمولا کمتر تست می شوند.