مقایسه مواد چاپ سه بعدی FDM
علم مواد
مواد معمولاً در 3 دسته عملکرد مکانیکی ، کیفیت بصری و فرآیند طبقه بندی می شوند. در این مورد ، ما این دسته ها را بیشتر تجزیه می کنیم تا تصویر واضح تری از خواص پلیمر ایجاد شود. انتخاب مواد واقعاً به آنچه کاربر می خواهد چاپ کند بستگی دارد ، بنابراین ما معیارهای تصمیم گیری کلیدی مورد نیاز برای انتخاب یک ماده (غیر از هزینه و سرعت) را ذکر می کنیم:
نمودار تار عنکبوت که خواص مواد مورد مقایسه را نشان می دهد
سهولت چاپ (Ease of printing):
چاپ یک ماده چقدر آسان است: چسبندگی به صفحه ساخت ، حداکثر سرعت چاپ ، دفعات چاپ های ناموفق ، دقت جریان ، سهولت وارد شدن به چاپگر سه بعدی و غیره.
کیفیت بصری (Visual quality):
شیء تمام شده چقدر خوب به نظر می رسد.
حداکثر تنش (Max stress):
حداکثر تنشی که جسم می تواند قبل از شکستن هنگام کشیدن آهسته روی خود تحمل کند.
افزایش طول در شکستن (Elongation at break):
حداکثر طول جسم کشیده شده قبل از شکستن.
مقاومت در برابر ضربه (Impact resistance):
انرژی مورد نیاز برای شکستن یک جسم با برخورد ناگهانی.
چسبندگی لایه (ایزوتروپی) (Layer adhesion (isotropy)):
چسبندگی بین لایه های مواد چقدر خوب است. با "ایزوتروپی" (= یکنواختی در همه جهات) مرتبط است: هرچه چسبندگی لایه بهتر باشد ، شیء ایزوتروپ بیشتر خواهد بود.
مقاومت در برابر حرارت (Heat resistance):
حداکثر دمایی که جسم می تواند قبل از نرم شدن و تغییر شکل حفظ کند.
ما همچنین اطلاعات دیگری را ارائه می دهیم که در نمودار ضبط نشده است ، به یکی از دو دلیل:
- آنها در اصل نه "خوب" هستند و نه "بد". آنها فقط ویژگی هایی هستند که برای برخی از طرح ها مناسب هستند و برای برخی دیگر مناسب نیستند ، مانند سختی.
- ما ارزیابی مناسبی از آن نداریم ، اما می دانیم که عامل مهمی مانند مقاومت در برابر رطوبت یا سمیت است.
پیشنهاد ما به علاقه مندان پرینترهای سه بعدی ، پرینتر سه بعدی صنعتی S5050 می باشد
نتایج
هر ماده در معیارهای زیر در مقیاس 1 (پایین) تا 5 (بالا) رتبه بندی شده است. اینها نمرات نسبی برای فرایند FDM هستند - اگر سایر فناوریهای تولید در نظر گرفته شوند ، کاملاً متفاوت به نظر می رسند. با استفاده از داده های Optimatter ، پلیمرها بر اساس معیارهای مختلف در نظر گرفته شده اند:
نتایج تحقیقات برای هر شش پلیمر در یک نمودار نشان داده شده است
PLA
PLA ساده ترین پلیمر برای چاپ است و کیفیت بصری خوبی را ارائه می دهد. بسیار سفت و در واقع کاملاً قوی است ، اما بسیار شکننده است.
معایب | مزایا |
مقاومت در برابر رطوبت کم | منابع زیستی ، زیست تخریب پذیر |
نمی توان به راحتی چسباند | بدون بو |
- | قابل پردازش مجدد با کاغذ سنباده و رنگ آمیزی با اکریلیک |
- | مقاومت خوب در برابر اشعه ماوراء بنفش |
ABS
ABS معمولاً هنگامی که مقاومت دمایی بالاتر و چقرمگی بیشتری مورد نیاز است ، به جای PLA انتخاب می شود.
معایب | مزایا |
حساس به اشعه ماوراء بنفش | از طریق پردازش با استون می تواند یک سطح براق داشته باشد |
داشتن بو هنگام چاپ | قابل پردازش مجدد با کاغذ سنباده و رنگ آمیزی با اکریلیک |
انتشار گازهای گلخانه ای به طور بالقوه بالا | استون همچنین می تواند به عنوان چسب قوی استفاده شود |
- | مقاومت در برابر سایش خوب |
PET
PET یک پلیمر کمی نرمتر است که به خوبی گرد شده و دارای ویژگیهای اضافی جالب با چند اشکال عمده است.
معایب | مزایا |
سنگین تر از PLA و ABS | می تواند با غذا تماس داشته باشد |
- | مقاومت در برابر رطوبت بالا |
- | مقاومت شیمیایی بالا |
- | قابل بازیافت |
- | سنگین تر از PLA و ABS |
- | می تواند پس از پردازش با کاغذ سنباده و با اکریلیک رنگ آمیزی شود |
NYLON
نایلون دارای خواص مکانیکی عالی است ، و به ویژه ، بهترین مقاومت در برابر ضربه برای یک فیلامنت غیر قابل انعطاف را دارد . با این حال ، چسبندگی لایه می تواند یک مشکل باشد.
معایب | مزایا |
رطوبت را جذب می کند | مقاومت شیمیایی خوب |
انتشار گازهای گلخانه ای به طور بالقوه بالا | استحکام بالا |
TPU
TPU بیشتر برای طرح های انعطاف پذیر استفاده می شود ، اما مقاومت بسیار بالا در برابر ضربه می تواند برای سایر طرح ها مناسب باشد.
معایب | مزایا |
پردازش پس از تولید مشکل است | مقاومت خوب در برابر سایش |
نمی توان به راحتی چسباند | مقاومت خوب در برابر روغن و گریس |
PC
PC قوی ترین ماده بین همه است و می تواند جایگزین جالبی برای ABS باشد زیرا خواص آن کاملاً مشابه است.
معایب | مزایا |
حساس به اشعه ماوراء بنفش | قابل استریل شدن |
- | آسان برای پردازش (سنباده زنی) |
نتیجه
انتخاب پلیمر مناسب برای به دست آوردن خواص مناسب برای قطعه چاپ سه بعدی بسیار مهم است ، به خصوص اگر این قطعه کاربرد داشته باشد. این مقاله به کاربران کمک می کند تا بسته به خواص مورد نیاز ، مواد مناسب را پیدا کنند. با این حال ، تأمین کنندگان مواد اغلب مخلوط یا افزودنی هایی را برای اصلاح خواص پلیمر خالص ارائه می دهند (به عنوان مثال افزودن فیبر کربن برای سفت شدن مواد).
سلب مسئولیت
- نمرات داده شده در این مقاله برای پلیمرهایی است که در شیمی عمومی نشان داده شده اند . اما عملکرد ، بسته به محصول واقعی یا تأمین کننده ای که کاربر از آن خرید می کند متفاوت خواهد بود.
- تمام داده ها و نمرات ما در این مطالعه با استفاده از ماده 3D اندازه گیری شد ، به استثنای مقاومت در برابر حرارت ، که برای آن از دمای شیشه ای که توسط تامین کنندگان ، فیلامنت های متعدد ارائه شده است استفاده کردیم.
- نوع نایلونی که در این مقاله مورد بحث قرار می دهیم نایلون 6 است ، نه نایلون 11 یا 12.
- کیفیت بصری بدون هیچگونه پردازش قابل توجهی آزمایش می شود. راه هایی وجود دارد که می توان چاپ ها را صاف کرد و کیفیت بصری یک پلیمر مشخص را به طور قابل توجهی بهبود بخشید (به عنوان مثال استفاده از بخار استون در ABS).
- سمیت پلیمرهای چاپ سه بعدی هنوز به خوبی شناخته نشده است و عاملی است که ممکن است نقش بیشتری در آینده ایفا کند. ما نظرات خود را در مورد سمیت بر اساس یک مطالعه توسط عظیمی و همکاران پایه گذاری کرده ایم.
ترجمه و جمع آوری : واحد تحقیق و توسعه خدمات پرینتر های سه بعدی ثمین samin3d