چاپ سه بعدی ارزان تر با گرانول

مواد مصرفی پرینتر های سه بعدی با تکنولوژی FDM عمدتا به صورت فیلامنت می باشند، اما بعضی از پرینتر ها مستقیما از گرانول تغذیه می شوند. این روش مزیت ها و معایبی دارد که در این مقاله به آن پرداخته شده است.

مقدمه

با چاپ به کمک گرانول و پلاستیک های بازیافتی به جای فیلامنت، هزینه های مواد خود را بیش از 60 درصد کاهش دهید.

تمام فیلامنت های پرینت سه بعدی به شکل گرانول شروع می شوند ( دانه های کوچک پلاستیک پلت)، پس چرا رشته های بلند را نادیده نگیرید و مستقیماً با مواد خام چاپ نکنید؟

نه تنها در هزینه صرفه جویی می کنید (تخمین زده می شود 65٪ تا 90٪ کاهش در هزینه چاپ در هر کیلوگرم)، بلکه می توانید سریعتر چاپ کنید، و مهمتر از آن، می توانید مستقیماً با خرد کردن چاپ های شکست خورده، ساپورت ها و موارد دیگر دوباره چاپ کنید.

ممکن است در جزئیات دقیق، پیچیدگی قطعات، و برخی از اشکالات دیگر این عمل که در زیر به تفصیل توضیح می‌دهیم، معاوضه‌هایی داشته باشد، اما برای طیف گسترده‌ای از کاربردها، چاپ سه بعدی با گرانول و پلاستیک‌های بازیافتی خرد شده یک برد-برد مالی و زیست‌محیطی است.

بیایید نگاهی به نحوه چاپ با گرانول ها و بهترین چاپگرهای سه بعدی گرانولی که امروزه وجود دارد بیاندازیم.

پرینت سه بعدی گرانول چیست؟

چاپ با مواد به شکل گرانول که با عنوان FGM یا اکستروژن مستقیم نیز شناخته می‌شود، کاملاً جدید نیست، اما به دلیل تقاضای رو به رشد برای چاپگرهای سه بعدی بزرگ‌تر و علاقه به استفاده از زباله‌های پلاستیکی، محبوبیت مجددی را تجربه می‌کند. چاپگرهایی که در این دسته قرار دارند نه تنها می توانند با گرانول های صنعتی مقرون به صرفه بلکه تقریباً هر نوع زباله پلاستیکی تک منبعی را نیز پس از خرد کردن، چاپ کنند.

شما حتی می توانید زباله های پلاستیکی، یا گرانول های پلاستیکی بازیافتی و خرد شده، علاوه بر تقریباً هر نوع پلاستیک تولیدی دیگری خریداری کنید. در واقع، گرانول های موجود از PLA تا ترموپلاستیک‌های با دمای بالا و درجه مهندسی، مانند نایلون تقویت‌شده و PEEK را شامل می‌شود. چاپ گرانول، گزینه های مواد شما را محدود نمی کند، بلکه آنها را گسترش می دهد زیرا اکثر پلاستیک ها فقط به صورت گرانول در دسترس هستند.

گرانول ها ارزان‌تر از فیلامنت هستند، نه تنها به این دلیل که یک مرحله پردازش حذف می‌شود، بلکه به این دلیل که پلاستیک‌های گرانول که در قالب‌گیری تزریقی و سایر انواع تولید استفاده می‌شوند، بازار بزرگتری دارند که قیمت‌ها را پایین نگه می‌دارد.

مزایا و معایب چاپ با گرانول

چنین تغییر به ظاهر کوچکی در مواد می تواند مزایای قابل توجهی در پرینت سه بعدی همراه با برخی معایب داشته باشد. چاپگرهای پلت سرعت چاپ بسیار سریعتر و توان عملیاتی بسیار بالاتری را ارائه می دهند که هر دو مزیت قابل توجهی نسبت به FDM سنتی هنگام چاپ قطعات بسیار بزرگ دارند.

طبق تحقیقات شرکت های شیمیایی که گرانول ها را برای پرینت سه بعدی تولید می‌کند، پرینترهای فیلامنتی توان عملیاتی معمول 2.27 تا 113 گرم در ساعت را ارائه می‌دهند. از سوی دیگر، پرینترهای پلت دارای خروجی معمول 227 گرم تا 9 کیلو در ساعت هستند.

چاپ سه بعدی با مواد به شکل گرانول معمولاً بر خواص مکانیکی قطعات نهایی تأثیر نمی گذارد. آزمایش‌های ارزیابی نشان داده‌اند که چاپ گرانول نتایج قابل مقایسه با FDM ایجاد می‌کند. در برخی موارد، حتی ممکن است ویژگی های مکانیکی مانند استحکام کششی را بهبود بخشد.

همه پرینترهای پلت روش های چاپ یکسان ندارند، بنابراین توجه داشته باشید که گرانول ها می توانند منجر به ناهماهنگی مواد در چاپ نهایی و مسدود شدن اکسترودر شما شوند.

در نهایت، آیا مزایای چاپ با گرانول بیشتر از معایب آن خواهد بود؟ نگاهی به این لیست از مزایا و معایب بیندازید و خودتان تصمیم بگیرید.

مزایا

1. صرفه جویی در هزینه : قیمت گرانول ها بسته به حجم خرید شما، 65 تا 90 درصد کمتر از فیلامنت همان پلاستیک است.
2. سرعت چاپ سریعتر : به دلیل منطقه گرمایی بزرگ در اکسترودرهای گرانولی، در مقایسه با چاپگرهای FDM، تقریباً 100 برابر توان انتقال مواد بیشتر ممکن است. این باعث می شود اکسترودرهای گرانول تا 200 برابر سرعت چاپ بیشتری داشته باشند.
3. اندازه بزرگتر چاپ ها : مبلمان چاپ سه بعدی و اشیاء بزرگ اغلب فقط از نظر اقتصادی با مواد ارزان‌تر و زمان چاپ سریع‌تر امکان‌پذیر است. پرینترهای سه بعدی بازوی رباتیک همراه با اکسترودرهای تغذیه شده با گرانول همان چیزی است که سازندگان معمولاً برای چاپ های بسیار بزرگ، مانند مبلمانی که در تصویر زیر نشان داده شده است، استفاده می کنند.
4. کامپوزیت های سفارشی : با ترکیب گرانول های مختلف، ترکیبات مواد سفارشی خود را ایجاد کنید. می توانید به راحتی رنگ، مواد افزودنی و الیاف تقویت کننده را به مخلوط اضافه کنید تا پلاستیک های کامپوزیت سفارشی ایجاد کنید. پلاستیک زباله خود را با گرانول های نو خود دوباره استفاده کنید. 
5. مزایای زیست محیطی : روزی همه ی مردم، زباله های پلاستیکی خانگی خود را خرد می کنند تا در چاپگر سه بعدی خود استفاده کنند. امروزه، طرح‌هایی مانند Print Your City، با کمک به شهرها برای جمع‌آوری زباله‌های پلاستیکی برای چاپ سه‌بعدی نیمکت‌های پارک عمومی، این آگاهی را افزایش می‌دهند.

صندلی چاپ سه بعدی به عنوان یک محصول تجاری امکان پذیر است زیرا با مواد گرانول و با استفاده از چاپگر سه بعدی چاپ می شود.

معایب

1. جزئیات و هندسه محدود : با توجه به سرعت اکسترود شدن پلاستیک مذاب، این عمل معمولاً برای تولید جزئیات دقیق استفاده نمی شود. مسیر ابزار برای چاپ گرانول ساده تر است. ایجاد ساپورت نیز می‌تواند چالش برانگیز باشد، بنابراین طراحی‌ها برای اجتناب از نیاز به ساپورت و ویژگی‌هایی مانند برآمدگی محدود هستند.
2. پتانسیل نقص چاپ : بسته به کیفیت اکسترودر گرانول و مواد اصلی، ممکن است شما نقص چاپ ناشی از خروجی ناسازگار مواد را تجربه کنید. اینها می توانند از حفره ها و حباب های هوا گرفته تا تاب برداشتن و بیش از حد یا کمتر اکسترود شدن ایجاد شوند.
3. در دسترس بودن گرانول ها : برای پرینت سه بعدی صنعتی، بدست آوردن گرانول احتمالا آسان تر از فیلامنت است، اما برای مصرف کنندگانی که به دنبال 5 تا 10 کیلوگرم گرانول در یک زمان هستند، توزیع کنندگان کمی وجود دارند.
4. عدم ریترکشن : ریترکشن در چاپ FDM با معکوس کردن جهت چرخ دنده های تغذیه فیلامنت از تراوش مواد از نازل چاپ جلوگیری می کند. چاپگرهای پلت نمی توانند این کار را انجام دهند زیرا برای فشار دادن مواد به نازل و پیچ ها متکی هستند. تنها گزینه برای قطع جریان مواد، متوقف کردن یا کاهش سرعت پیچ یا مسدود کردن نازل است. برخی از چاپگرهای سه بعدی پلت صنعتی، دارای پمپ مذاب یکپارچه هستند که قابلیت ریترکشن کامل را دارد.

نحوه چاپ با گرانول

شما نمی توانید گرانول ها را از طریق یک مجموعه معمولی اکسترودر و ذوب FDM پردازش کنید. برای چاپ با گرانول و خرد کردن، باید یک چاپگر سه بعدی پلت بخرید، و از یک سیستم اکسترودر گرانول بر روی یک بازوی رباتیک استفاده کنید، یا چاپگر FDM فعلی خود را به چاپگر پلت تبدیل کنید. بیایید توضیح دهیم که چرا.

اکسترودرهای گرانول هدهای چاپ تخصصی هستند که به طور خاص برای چاپ سه بعدی با گرانول طراحی شده اند. قلب اکسترودر یک پیچ حلزونی است که گلوله ها را از خروجی قیف به سر چاپ منتقل می کند. در طول مسیر، گرانول ها از هیتر هایی عبور می کنند که پلاستیک را ذوب می کند.

اکثر اکسترودرهای گرانول دارای چندین ناحیه حرارتی هستند. اولین مورد معمولاً دارای دمای بالاتری برای اطمینان از ذوب یکنواخت مواد است. مناطق دیگر از نظر دما کمتر هستند، زیرا هدف آنها حفظ دمای ثابت و جریان در امتداد پیچ بلند است. توجه داشته باشید که این هیتر ها عموماً گرمتر از هیتر های FDM هستند و اپراتورها باید از توان ثابت برای جلوگیری از سوختن پلاستیک اطمینان حاصل کنند.

حرکت مارپیچ پیچ ، فشاری را در انتهای اکسترودر ایجاد می کند که پلاستیک ذوب شده را از طریق نازل چاپگر وارد می کند.

قیف در چاپگر گرانولی، یک ظرف بزرگ برای قرار دادن گرانول ها است. برخی از قیف ها به گرانول ها اجازه می دهند که تحت نیروی گرانش خود به پایین بیفتند، در حالی که برخی دیگر از نوار نقاله برای حرکت گلوله ها به جلو استفاده می کنند.

چاپگر پلت رومیزی

تبدیل چاپگر FDM فعلی به چاپگر پلت در صورت دستی امکان پذیر است، اما با مجموعه ای از چالش های بالقوه همراه است، مانند نیاز به اصلاح سیستم عامل چاپگر. راه اندازی یک اکسترودر گرانولی نیز ممکن است انرژی بیشتری نسبت به طرح اصلی چاپگر شما مصرف کند.

چاپ گرانول صنعتی

برای کاربران تجاری و صنعتی، چاپ سه بعدی با گرانول می تواند هزینه های زیادی را در سال در مواد صرفه جویی کند، به خصوص اگر با پلیمرهای مهندسی گران قیمت چاپ کنید. پرینترهای سه بعدی حرفه ای تا حد زیادی چاپ با گرانول را کامل کرده اند تا بالاترین کیفیت چاپ را از فناوری بدون نقصی که ممکن است در چاپگرهای رومیزی تبدیل شده تجربه کنید، به دست آورند.

البته، برای چاپ با گرانول ها حتی به چاپگر سه بعدی نیاز ندارید. تنها چیزی که نیاز دارید اکسترودر گرانول و یک قیف پلت است که به یک بازوی رباتیک متصل است. یک سازنده آلمانی، فناوری اکستروژن مستقیم را روی ربات های صنعتی 6 محوره دقیق برای صنایع بزرگ ارائه می دهد.

چندین دفتر خدمات چاپ سه بعدی که در چاپ های بزرگ تخصص دارند، مانند Caracol در ایتالیا، سیستم های اکستروژن بازوی رباتیک خود را ساخته اند.

بسیاری از پرینترهای سه بعدی که با چاپ گرانول هستند بیشتر در سال 2021 راه اندازی شده اند. همچنین طیف گسترده ای از چاپگرهای پلت را خواهید دید که از پیکربندی دلتا استفاده می کنند که فرآیند چاپ را حتی بیشتر سرعت می بخشد.

گرانول ها را از کجا بخریم

همانطور که در بالا ذکر کردیم، شرکت ها و تولیدکنندگان صنعتی نباید مشکلی برای تهیه کیسه های 50 کیلویی گرانول از پلیمرهای تجاری و توزیع کنندگان پلاستیک در سراسر جهان داشته باشند. یافتن مقادیر کمتر برای آزمایشگاه‌های نمونه اولیه و افراد غیرحرفه‌ای کمی سخت‌تر است اما غیرممکن نیست.

خرید عمده تنها در صورتی منطقی است که قصد استفاده از آن را داشته باشید. مانند فیلامنت پلاستیکی، گرانول ها باید در محیطی بدون رطوبت نگهداری شوند و ممکن است قبل از استفاده نیاز به خشک شدن داشته باشند.

بازیافت پلاستیک خود داستان دیگری است. شرکت‌ها شروع به بررسی جدی میزان زباله‌های پلاستیکی خود و نحوه رسیدگی به این مشکل کرده‌اند. به عنوان مثال، خودروسازی آئودی، امسال برنامه‌ای را برای خرد کردن بسته‌بندی‌های صنعتی و تغذیه آن به یک فیلامنت‌ساز برای استفاده در چاپگرهای سه بعدی خود و تولید ابزارهای کارخانه راه‌اندازی کرد.

خردکن های صنعتی می توانند زباله های پلاستیکی شما را مصرف کنند و مواد فراوانی را برای تغذیه پرینترهای سه بعدی گرسنه شما تولید کنند.

ترجمه و جمع آوری : واحد خدمات و تحقیق و توسعه پرینتر های سه بعدی ثمین samin3d