بهترین نوع، اندازه و جنس نازل پرینترهای سه بعدی

با استفاده از خواندن این مقاله به انواع، اندازه ها و جنس نازل ها، بهترین نازل چاپگر سه بعدی را برای نیازهای خود پیدا کنید.

مقدمه

هنگام پرینت سه بعدی، موارد زیادی باید در نظر گرفته شود. که تقریباً طاقت فرسا است.

یکی از این تنظیمات که اغلب نادیده گرفته می شود، نازل است. با این حال، به عنوان آخرین قسمتی که با فیلامنت در تماس است، تأثیر بسزایی در زمان و کیفیت چاپ دارد. بنابراین انتخاب نازل صحیح یک گام مهم در بهبود مهارت های چاپ سه بعدی شما است.

آگاهی از تاثیرات نازل های مختلف بر فرآیند کلی پرینت سه بعدی لازم است. در این مقاله، گزینه‌های مختلف نازل موجود در بازار را بررسی می‌کنیم و به شما کمک می‌کنیم تا بفهمید کدام گزینه برای شما بهترین است.

اهمیت نازل ها

نازل ها فیلامنت را ذوب و اکسترود می کنند که بر عملکرد و کیفیت یک قطعه تأثیر می گذارد

نازل قطعه مکانیکی چاپگر سه بعدی است که فیلامنت را اکسترود می کند. انرژی حرارتی ارائه شده توسط بلوک را به فیلامنت هدایت می کند و آن را ذوب می کند. بر اساس این اطلاعات، واضح است که سه ویژگی اصلی برای طراحی یک نازل ضروری است: اندازه، جنس و قطر داخلی آن.

هر چه نازل بزرگتر باشد، جرم و سطح بیشتری برای انتقال گرما به فیلامنت در دسترس است و این فرآیند را موثرتر می کند و می تواند سرعت اکستروژن بالاتری داشته باشد. رسانش حرارتی همچنین به مواد نازل مربوط می شود، زیرا هر ماده بر اساس خواص خود انرژی را به طور متفاوتی هدایت می کند.

در نهایت، قطر داخلی نازل بر مقدار پلاستیک اکسترود شده در هر ثانیه تأثیر می گذارد، خاصیتی که به عنوان جریان شناخته می شود، که حداکثر سرعت اکستروژن را نیز تعیین می کند. قطر داخلی نیز به دقت قطعه نهایی مربوط می شود؛ قطرهای کوچکتر امکان چاپ لایه ها و دیوارهای نازک تری را فراهم می کند.

به طور خلاصه، هر سه ویژگی نازل می توانند تأثیر زیادی بر مدت زمان چاپ قطعه شما و همچنین کیفیت جسم نهایی داشته باشند. معمولاً باید بین این دو نتیجه سازش حاصل شود. در بخش‌های بعدی، هر یک از این جنبه‌ها را به طور جداگانه شرح می‌دهیم و چند طرح موجود در بازار را ارائه می‌کنیم.

اندازه

طول نازل معمولاً با توجه به نوع و اندازه بلوک حرارتی تعیین می شود

اندازه کلی یک نازل تعیین می کند که چقدر می تواند فیلامنت را در طول اکستروژن گرم کند. منظور از اندازه نازل، جرم فیزیکی و طول قطعه است. این نباید با قطر سوراخ اشتباه گرفته شود، که معیاری از فضای داخلی است که فیلامنت از طریق آن تغذیه می شود.

1. استاندارد : اندازه نازل های مختلف زیادی در بازار موجود نیست، زیرا طول شفت نازل بر اساس نوع بلوک و اندازه آن تعیین می شود. ابعاد استاندارد فعلی برای این قطعات مطابق با هات اند V6 و اکسترودرهای MK8 با طول کلی 12 تا 13 میلی متر از نوک تا انتهای رزوه M6x1 است.
2. VOLCANO : هات اند آتشفشانی به طور خاص برای سرعت‌ها و دماهای بالاتر طراحی شده‌اند و ادعا می‌کنند که حداقل سه برابر بیشتر از حرارت معمولی V6 پردازش می‌شوند. به این دلایل، آتشفشان‌ها به نازل طولانی‌تری نیاز دارند، معمولاً 21 میلی‌متر از انتها به انتها برای ارتقای هدایت حرارتی بهتر.
3. SUPERVOLCANO : گزینه سایز سوم، اگرچه به ندرت در پرینترهای سه بعدی موجود دیده می شود، SuperVolcano است. همانطور که از نام آن پیداست، این یک نسخه طولانی تر از نازل Volcano است که طول آن تقریباً 50 میلی متر است. با چنین ابعاد عظیمی، می تواند به دمای 500 درجه سانتیگراد برسد.

جنس نازل

در ادامه، ویژگی بعدی نازل در لیست، جنس آن است. تمام نازل‌های تولید شده امروزه از نوعی فلز ساخته شده‌اند که به دلیل رسانایی حرارتی نسبتاً بالا و تحمل‌های ساخت بسیار زیاد است. با این اوصاف، فلزات مختلفی در ساخت نازل استفاده می شود. هر کدام دارای ویژگی های منحصر به فردی هستند که به روش های مختلفی بر فرآیند چاپ سه بعدی تأثیر می گذارد. بیایید در مورد برخی از محبوب ترین مواد صحبت کنیم.

برنج

برنج ماده استاندارد فعلی است که در نازل های چاپ سه بعدی استفاده می شود

برنج رایج ترین فلزی است که برای نازل های چاپگر سه بعدی استفاده می شود. این آلیاژ مس-روی انتقال حرارت عالی را با هزینه نسبتا کم ارائه می دهد. با این حال، در حالی که این نازل ها ارزان هستند، برنج مقاوم ترین ماده نیست و در برابر سایش بسیار آسیب پذیر است.

نازل‌های برنجی می‌توانند در اثر هر ضربه یا خراشی که ممکن است در طول فرآیند چاپ سه‌بعدی اتفاق بیفتد، خراب شوند. این خرابی فورا اتفاق نمی افتد، سایش به آرامی در طول زمان ایجاد می شود، که واقعاً می تواند ابعاد مهم نازل را به خطر بیندازد.

مواد ویژه چاپ سه بعدی مانند فیبر کربن و فیلامنت های پر شده با فلز، حاوی ذرات ساینده هستند که در صورت استفاده منظم می توانند سطوح داخلی نازل را خراب کنند. سوراخ داخلی آسیب دیده می تواند کیفیت چاپ را به خطر بیندازد، و نکته مهم این است که تشخیص این فرسایش عملاً غیرممکن است. به همین دلیل بهتر است از نازل های برنجی برای چاپ مواد غیر ساینده استفاده می شود.

1. حداکثر دما: 300 درجه سانتی گراد
2. بهترین استفاده برای: فیلامنت های غیر ساینده مانند PLA، ABS، PETG، نایلون و TPE

فولاد ضد زنگ

نازل های فولادی ضد زنگ کمی سخت تر از برنج هستند و از نظر تئوری برای مواد غذایی مناسب هستند.

فولاد ضد زنگ یکی دیگر از مواد محبوب مورد استفاده در نازل است، زیرا مقاومت در برابر سایش کمی بهتر از همتایان برنجی خود دارد. آنها همچنین تا حدی از چسبیدن پلاستیک ذوب شده به سطوح خود جلوگیری می کنند و مرتب تر نگه داشته می شوند.

این نازل ها، چاپ را با سرب آلوده نمی کنند، که ممکن است در نازل های برنجی رخ دهد. بنابراین نازل های فولادی ضد زنگ از نظر تئوری برای مواد غذایی مناسب هستند.

فولاد ضد زنگ امکان استفاده از فیلامنت های متنوع تری را می دهد اما هنوز برای استفاده زیاد از مواد ساینده توصیه نمی شود. همچنین در مقایسه با برنج رسانایی حرارتی کمتری دارد.

1. حداکثر دما: 500 درجه سانتی گراد
2. بهترین استفاده با: فیلامنت های غیر ساینده و استفاده سبک از مواد ساینده مانند نایلون الیاف دار، فیبر کربن، فیلامنت های درخشان در تاریکی، ترکیب فلز، ترکیب چوب و پر شده با سرامیک.

فولاد سخت شده

از آنجایی که آنها کاملاً مقاوم در برابر سایش هستند، نازل های فولادی سخت شده برای چاپ با فیلامنت های ساینده توصیه می شوند.

نازل های فولادی سخت شده یک ارتقاء اساسی هستند، زیرا برای استفاده مکرر از مواد ساینده به اندازه کافی سخت هستند و به معنای واقعی کلمه سال ها استفاده بدون تعویض را ارائه می دهند. با این حال، این ماده رسانایی حرارتی کمتری نسبت به دو ماده قبلی دارد و برای رسیدن به دمای مورد نظر زمان بیشتری نیاز دارد.

از آنجایی که فلز سختی است، ماشینکاری با سوراخ این نازل ها نیز مشکل ساز است. برخی ادعا می کنند که سطح داخلی آن به اندازه سایر مواد “نرم تر” صاف نیست و احتمالاً منجر به چاپ با کیفیت پایین تر می شود. لطفاً قبل از استفاده از این نازل ها همه موارد فوق را در نظر بگیرید، زیرا آنها نیز از نازل های معمولی گران تر هستند.

1. حداکثر دما: 500 درجه سانتی گراد
2. بهترین استفاده برای: همه مواد، از جمله استفاده زیاد از مواد ساینده

نازل های مونتاژ شده

نازل های مونتاژ شده، بهترین عملکرد را دارند اما بسیار گران هستند

نازل‌های مونتاژ شده از دو قطعه مجزا ساخته می‌شوند که به هم متصل شده‌اند، هر کدام از مواد متفاوتی ساخته شده‌اند تا از بهترین خواص هر کدام استفاده کنند. قبلاً دیده‌ایم که برخی از مواد ( برای مثال فولاد سخت شده)رسانایی حرارتی کمتری دارند، حتی اگر بسیار بادوام باشند.

نازل‌های مونتاژ شده معمولاً دارای مواد حجیم هستند که خواص انتقال حرارت عالی دارند در حالی که قسمت داخلی که با فیلامنت تماس برقرار می‌کند دارای خواص بادوام و مقاوم در برابر سایش است. ایده این است که بهترین های هر دو دنیا را در یک نازل واحد داشته باشید.

این نازل های ویژه به طور خاص برای کاربردها و مواد با دمای بالا مانند PEEK و فیلامنت فیبر کربن توصیه می شود. همانطور که بعدا خواهیم دید، برخی از این نازل ها شامل مواد درجه یک مانند یاقوت هستند. نیازی به گفتن نیست که نازل های مونتاژ شده بسیار گران تر از انواع برنجی معمولی و فولاد ضد زنگ هستند.

1. حداکثر دما: دماهای بالا، اما حداکثر دمای دقیق بین مدل ها متفاوت است
2. بهترین استفاده با: همه مواد، از جمله استفاده زیاد از مواد ساینده و پلاستیک های مهندسی مانند PEEK و Ultem

قطر سوراخ

اندازه قطر داخلی حداکثر نرخ پلاستیک اکسترود شده و دقت یک قطعه را تعیین می کند

آخرین و شاید ظریف ترین مشخصه نازل که باید در نظر گرفته شود، قطر سوراخ داخلی است. قطر نازل معمولاً از 0.1 میلی متر تا 1 میلی متر متغیر است. این به کاربر پرینتر سه بعدی انعطاف پذیری بالایی می دهد. با این همه گزینه، کدام یک را انتخاب کنید؟

در پایان، همه چیز در مورد متعادل کردن میزان اکسترود شدن فیلامنت و سرعت آن است. استاندارد مطلق در پرینترهای سه بعدی امروزه نازل 0.4 میلی متری است که تقریباً در همه ماشین های رایج یافت می شود. این قطر تعادل بسیار خوبی بین سرعت و دقت ایجاد می کند.

شایان ذکر است که محدوده توصیه شده ارتفاع لایه تا حدودی به قطر نازل بستگی دارد. به عنوان یک قاعده کلی، حداکثر مقادیر ارتفاع لایه نباید از 80 درصد قطر نازل تجاوز کند. به عنوان مثال، یک نازل 0.4 میلی متری دارای حداکثر ارتفاع لایه توصیه شده 0.32 میلی متر است.

ناگفته نماند که نازل های بزرگتر مواد بیشتری را از طریق ارتفاع و عرض لایه ضخیم تر بیرون می کشند. از سوی دیگر، نازل‌های کوچکتر (کمتر از 0.4 میلی‌متر) می‌توانند پرینت‌هایی با جزئیات شگفت‌انگیز دهند که حتی علائم لایه‌ای به سختی قابل مشاهده باشند. متأسفانه، با کاهش سرعت چاپ و افزایش احتمال گرفتگی همراه است زیرا قطر سوراخ بسیار کوچک است.

نازل های بزرگتر (> 0.4 میلی متر)

1. کاهش زمان چاپ
2. خطاهای چاپی مربوط به نازل کمتر
3. برای مواد ساینده توصیه می شود (کمتر مستعد مسدود شدن با ذرات)

نازل های کوچکتر (<0.4 میلی متر)

1. دقت بالاتر
2. وضوح بهتر قطعات با ویژگی کوچک
3. حذف راحت تر ساپورت ها

گزینه ها

Olsson Ruby یک نازل مونتاژ شده با نوک یاقوت فوق العاده سخت است

اکنون که مهم‌ترین جنبه‌های طراحی نازل را پوشش داده‌ایم، اجازه دهید کمی زمان بگذاریم تا برخی از مدل‌های شناخته شده موجود در بازار را بررسی کنیم.

E3D

E3D، یک تولید کننده بریتانیایی هات اند (و سایر قطعات چاپگر سه بعدی) به عنوان یک شرکت منبع باز سخت افزاری عمل می کند، که به نوبه خود بیشتر سازندگان دیگر را “الهام می بخشد” تا طرح های آنها، از جمله نازل های آن را دنبال کنند.

از امروز، E3D نازل‌های V6، Volcano و SuperVolcano را در مواد زیر ارائه می‌کند: برنج، فولاد ضد زنگ، فولاد سخت شده، مس آبکاری شده، و فولاد ابزار سخت‌شده با روکش نیکل. آخرین مورد به عنوان نازل X به بازار عرضه می شود. اندازه های قطر سوراخ داخلی متفاوت است اما اغلب از 0.25 تا 0.8 میلی متر متغیر است.

MatterHackers

یکی دیگر از شرکت های بزرگ در تجارت چاپ سه بعدی، MatterHackers، خط خود را از نازل های به اصطلاح CleanTip دارد. این نازل‌ها از جنس برنج و فولاد ضد زنگ هستند که هر دو با تنگستن دی سولفید برای تمیز کردن آسان‌تر و بدون اصطکاک پوشیده شده‌اند. اندازه‌ها متفاوت است و با گزینه‌های قطر داخلی از 0.25 تا 1.20 میلی‌متر پوشش می‌دهد.

Micro Swiss

Micro Swiss یکی دیگر از شرکت های پرطرفدار چاپ سه بعدی است که در ایالات متحده واقع شده است. چیزی که اکثر مردم نمی دانند این است که آنها به عنوان تولید کننده نازل های برنجی شروع به کار کردند.

این شرکت آمریکایی اکنون با سه ماده مختلف کار می کند: برنج و فولاد ابزار سخت شده( هر دو با پوشش ویژه مقاوم در برابر سایش) و یک نازل با روکش فولادی با سرعت بالا که برای مقاومت در برابر سایش در کاربردهای با دمای بالا طراحی شده است. اندازه ها بسته به جنس و مدل متفاوت است اما معمولاً در محدوده 0.2 تا 1.2 میلی متر است.

Slice Engineering

Slice Engineering بیشتر به دلیل طراحی‌های پیچیده‌ای مانند Mosquito و اخیراً Copperhead شناخته می‌شود. نازل وانادیوم آنها از فولاد پرسرعت آلیاژی وانادیوم برای مقاومت در برابر سایش بیشتر و چاپ در دمای بالا ساخته شده است. این نازل فقط در یک نسخه کوتاه (به عنوان مثال به سبک V6) در اندازه های قطر سوراخ از 0.2 میلی متر تا 1.8 میلی متر موجود است.

Olsson Ruby

آخرین اما قطعا نه کم اهمیت، در اینجا یک نازل شناخته شده است که می تواند یک جواهر در نظر گرفته شود. مواد عمده نازل برنجی است، اما دارای نوک یاقوتی برای مقاومت در برابر سایش بیشتر است. این شرکت همچنین نسخه ای با دمای بالا از این نازل را در آلیاژ مس ارائه می دهد که می تواند تا 500 درجه سانتیگراد را تحمل کند. این نازل در اندازه های مختلف و در قطرهای 0.4 میلی متر، 0.6 میلی متر و 0.8 میلی متر عرضه می شود. با قیمت هر عدد 90 دلار، که واقعا یک جواهر است.

بهترین نازل کدام است؟

بهترین نازل در واقع نازلی است که به بهترین وجه با نیازها و کاربردهای شما مطابقت دارد

همانطور که می بینید، بسیار مهم است که در مورد نازلی که استفاده می کنید فکر کنید. درک مزایا و معایب طرح ها و مواد مختلف نازل می تواند عملکرد دستگاه شما و کیفیت چاپ شما را تا حد زیادی بهبود بخشد.

بنابراین کدام نازل بهترین است؟ این به شما بستگی دارد که تصمیم بگیرید. این به تنظیمات خاص چاپ شما، مجموعه موادی که با آنها چاپ می کنید و اینکه آیا مایلید کیفیت یا سرعت را کمتر کنید، برمی گردد.

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