تراکم در چاپ سه بعدی
- علمی و تحقیقاتی
فاطمه کلانکی
- 0
- 9 دقیقه خوانده شده
“تراکم داخلی چاپ سه بعدی نقش مهمی در قدرت، ساختار و وزن ایفا می‌کند. برای آشنایی بیشتر با آن به ادامه این مقاله بپردازید.
چاپ سه بعدی بر خلاف بسیاری دیگر از تکنیک‌های تولید به شما این امکان را می‌دهد که با دقت کامل دو جنبه منحصر به فرد و در عین حال جامع یک قطعه را کنترل کنید؛ دیواره‌های بیرونی (محیط) و تراکم داخلی. دیواره‌ها، هر چند ضخیم، بیرونی‌ترین قسمت هر لایه را تشکیل می‌دهند در حالیکه تراکم داخلی شامل هر چیزی است که داخل آن وجود دارد.”
تراکم داخلی چیست؟
دو جنبه مهم تراکم حجم و الگو می‌باشد.
با اینکه کنترل خاصی روی دیواره‌ها وجود دارد اما تراکم داخلی به مراتب پویاتر است و نقش مهمی در استحکام، وزن، ساختار، شناوری و… قطعه دارد. در چاپ سه بعدی شما می‌توانید چندین پارامتر برای تعیین نوع تراکم داخلی قطعه تعریف کنید. این پارامترها هنگامی که مدل سه بعدی به G-Code تبدیل می‌شود در برنامه اسلایسر بارگذاری می‌شوند.
مهم‌ترین این پارامترها تحت دو عنوان اساسی قرار می‌گیرند؛ حجم تراکم داخلی و الگوی تراکم داخلی. در این مقاله به بررسی اصول اولیه این جنبه‌ها و همچنین برخی از متداول‌ترین حجم و الگوهای تراکم داخلی می‌پردازیم. اما بیایید در ابتدا نگاهی به تراکم داخلی در چند روش مختلف تولید بیندازیم تا نحوه عملکرد آن در چاپ سه بعدی را بهتر درک کنیم.
مقایسه چاپ سه بعدی با روش‌های سنتی تولید
عدم وجود تراکم
تراکم داخلی در چاپ سه بعدی در مقایسه با سایر روش‌های سنتی‌تر بسیار متفاوت‌تر است. به عنوان مثال قالب‌گیری تزریقی و ساخت کاهشی را در نظر بگیرید.
قالب‌گیری تزریقی شامل قرار دادن مواد در قالب جهت شکل دادن به قطعه سه بعدی می‌باشد. همانطور که می‌توانید تصور کنید بنا به ماهیت این روش، کنترل سارختارهای داخلی به سادگی امکان‌پذیر نیست. در نتیجه قطعات تولید شده یا جامد هستند یا توخالی (با قالب‌گیری تزریقی گازی) و حد وسطی وجود ندارد.
ساخت کاهشی، همانند ماشینکاری CNC، شامل برش مواد از یک قطعه بزرگ‌تر می‌باشد. در ساخت کاهشی درست مثل قالب‌گیری تزریقی نمی‌توان تراکم را تنظیم کرد چرا که قسمت داخلی آن کاملا جامد و پر شده است.
در همین حال، چاپ سه بعدی قابلیت اکستروژن انتخابی تقریبا در هر الگویی را دارد. بیایید نگاهی دقیق‌تر به گزینه‌های مختلف حجم و الگوی تراکم داخلی بیندازیم.
حجم
حجم تراکم تاثیر به سزای بر میزان مصرف مواد دارد.
حجم تراکم داخلی میزان “پر بودن” یک قطعه می‌باشد. این عامل در اسلایسرها معمولا با درصدی بین 0 تا 100 تعریف می‌شود که 0% قطعه را توخالی و 100% آن را کاملا جامد می‌کند. همانطور که می‌توانید تصور کنید این امر تاثیر زیادی بر وزن یک قطعه می‌گذارد؛ هر چه فضای داخلی یک قطعه پرتر باشد، آن قطعه سنگین‌تر است.
علاوه بر وزن، زمان چاپ، میزان مصرف مواد و شناوری نیز روی حجم چگالی تاثیر دارند. این موارد با ترکیب سایر عوامل، از جمله مواد و ارتفاع لایه‌ها، روی استحکام نیز تاثیرگذارند.
برخی از اسلایسرها نیز امکان پیاده کردن چندین حجم تراکم مختلف در یک قسمت را فراهم می‌کنند. این امر تحت عنوان حجم تراکم متغیر نیز شناخته می‌شود و تنظیمات خاص برنامه اسلایسر امکان مشخص کردن هر گونه تغییر در قسمت‌های مختلف قطعه را می‌دهد. کمی بعد مجددا به این موضوع می‌پردازیم.
چه درصدی را باید انتخاب کنم؟
برای اکثر چاپ‌های سه بعدی “استاندارد” که نیازی به فوق‌العاده قوی بودن ندارند پیشنهاد می‌کنیم از حجم تراکم 50-15% استفاده کنید. این مقدار زمان چاپ را پایین نگه داشته، مواد را حفظ کرده و استحکام مناسبی را ایجاد می‌کند.
چاپ‌های کاربردی باید قوی باشند. توصیه می‌کنیم از حجم تراکم بالاتر استفاده کنید؛ بالاتر از 50% (از بالا بردن آن تا 100% نترسید.) از آنجا که عدد بسیار بالا می‌باشد باید انتظار مدت زمان چاپ طولانی‌تر و مصرف فیلامنت بیشتر را داشته باشید. بازده قطعه بالاتر رفته و وزن آن نیز سنگین‌تر خواهد بود.
برای مدل‌های کوچک مجسمه‌ای که فقط جنبه نمایشی دارند باید از حجم تراکم 15-0% استفاده کنید. این مقدار سرعت چاپ را بالا برده و فیلامنت زیادی مصرف نمی‌کند. مدل‌هایی که در این محدوده تراکم چاپ می‌شوند سبک بوده و از استحکام بالایی برخوردار نخواهند بود.
در نهایت، هر مقدار حجم تراکمی که انتخاب می‌کنید می‌بایست برای قطعاتی با مواد انعطاف‌پذیر، مانند TPU، چاپ می‌شوند نیز کار کند. با این حال به خاطر داشته باشید که هرچه حجم تراکم بیشتر باشد قسمت‌های انعطاف‌پذیر کمتری خواهید داشت.
تنظیمات پیشنهادی:
- چاپ‌های استاندارد: 50-15%
- چاپ‌های عملکردی: 100-50%
- چاپ مجسمه و مدل: 15-0%
- چاپ‌های انعطاف‌پذیر: 100-1%
مجموعه ثمین به افراد علاقه مند، پرینتر سه بعدی صنعتی S5050 صنعتی را پیشنهاد می کند.
الگو
برخی الگوهای تراکم استحکام دو و سه بعدی ایجاد می‌کنند.
الگوی تراکم ، ساختار و شکل مواد داخل یک قطعه می‌باشد. الگوهای تراکم، از خطوط ساده گرفته تا اشکال هندسی پیچیده‌تر، می‌توانند بر استحکام، وزن، زمان چاپ و حتی انعطاف پذیری قطعه تاثیر بگذارد.
الگوهای تراکم زیادی در برنامه‌های مختلف اسلایسر وجود دارد. به عنوان مثال Cura (4.7) دارای 13 الگوی تراکم مختلف است. PrusaSlicer (2.2) نیز همین مقدار الگو را شامل می‌شود. با این حال Simplify3D فقط 6 عدد دارد.
برخی از الگوها، درست مثل حجم تراکم، برای بعضی کاربردهای خاص مناسب‌تر هستند. الگوهای مختلف تراکم دارای ویژگی‌های متفاوتی از جمله پیچیدگی، مصرف مواد و تعداد سطوح نیروهای متصل کننده (2D و 3D)، هستند. به عنوان مثال الگوی ژیروئید دیواره‌ها را به صورت سه بعدی بهم متصل می‌کند و استحکام کلی بهتری ارائه می‌دهد. در نتیجه این الگو در مقایسه با الگوهای دیگری، مانند خطی، مواد بیشتری مصرف می‌کند.
چه تراکمی را باید انتخاب کنم؟
مطمئن شوید که تراکمی را که انتخاب می‌کنید متناسب با قطعه شما باشد. در ادامه به بررسی 10 الگوی رایج می‌پردازیم.
- خطی: الگوی تراکم خطی شامل چاپ خطوط در یک جهت (در محور X یا Y) و در تمامی لایه‌ها می‌باشد. این الگو فقط در دو بعد استحکام ایجاد می‌بخشد و برای چاپ سریع خوب است. الگوی خطی از مواد زیادی استفاده نمی‌کند و وزن را بسیار سبک نگه می‌دارد.
- لانه زنبوری: این الگو همانطور که از نامش مشخص است ساختاری لانه زنبوری ایجاد کرده و تصویری جذاب می‌سازد. این الگوی تراکم برای چاپ‌های نیمه سریع که به استحکامی متوسط نیاز دارند مناسب است و مواد زیادی مصرف نمی‌کند.
- شبکه‌ای: الگوی تراکم شبکه‌ای از نظر ظاهری مشابه الگوی خطی است اما به جای خطوط یک جهته، خطوط دو بعدی با دو برابر فاصله ایجاد می‌شوند. این الگو استحکام دو بعدی ایجاد می‌کند و تا حدودی قوی است. الگوی شبکه‌ای مقدار مواد متوسطی مصرف کرده و تکمیل آن نیز به زمان متوسطی نیاز دارد.
- مثلثی: الگوی مثلثی مانند مثلث‌های هم‌پوشانی شده هستند و خطوط در صفحه XY در سه جهت حرکت می‌کنند. این الگو استحکام دو بعدی ایجاد می‌کند اما همچنان برای چاپ‌های قوی عملکرد خوبی دارد.
- شش ضلعی: الگوی تراکم شش ضلعی شامل مجموعه‌ای از خطوط است که در سه جهت در صفحه XY حرکت می‌کنند و طرحی شش ضلعی با استفاده از چندین مثلث ایجاد می‌کنند. این الگو استحکام دو بعدی ایجاد کرده و مناسب چاپ‌های قوی است.
- مکعبی: این الگو تعداد زیادی مکعب تولید می‌کند اما به علت قرارگیری آن‌ها در زاویه 45 درجه محور X و Y، در نگاه اول مثلث به نظر می‌رسند. این الگو استحکام فوق‌العاده‌ای را در سه بعد ارائه می‌دهد اما نسبت به سایرین مواد بیشتری مصرف کرده و زمان بیشتری می‌برد.
- هشتگانه: الگوی تراکم هشتگانه مشابه الگوی مکعبی است اما به جای افزایش مثلث‌های مایل از مربع استفاده می‌کند. این الگوی تراکم یک الگوی سه بعدی است که نه تنها واقعا عالی به نظر می‌رسد بلکه برای قطعاتی که به استحکام بالایی نیاز دارند نیز مناسب است.
- ژیروئید: الگوی تراکم ژیروئید احتمالا جالب‌ترین و در عین حال عجیب‌ترین الگوی تراکم است. این الگو شامل منحنی‌های نامنظم مقعر است که مسیرهای مشخصی را قطع می‌کنند. این امر به معنای ایجاد تعادل بین استحکام، مواد و زمان چاپ می‌باشد.
- متحدالمرکز: الگوی تراکم متحدالمرکز یک ساختار داخلی متشکل از خطوط متحدالمرکز است که با طرح کلی یک قطعه (یعنی محیط آن) مطابقت دارد. این الگو سریع چاپ شده، برای قطعات انعطاف پذیر مناسب است و نسبت به اکثر الگوها مواد بسیار کمتری مصرف می‌کند.
تنظیمات پیشنهادی:
- چاپ‌های استاندارد: شبکه‌ای یا مثلثی
- چاپ‌های عملکردی: مکعبی، ژیروئید یا هشتگانه
- چاپ مجسمه و مدل: خطی
- چاپ‌های انعطاف‌پذیر: متحدالمرکز
ملاحظات دیگر
الگوهای تراکم می‌توانند یکی از عوامل زیبایی چاپ شما باشند.
علاوه بر الگو و حجم دو مورد قابل توجه دیگری در تنظیمات تراکم وجود دارد؛ تنظیمات متغیر و الگوهای هنری. هر دو به شما این امکان را می‌دهند که در تراکم داخلی خلاق‌تر باشید. شرح کوتاهی از هر کدام را در ادامه خواهید دید.
تنظیمات متغیر
تنظیمات متغیر به شما این اجازه را می‌دهد تا حین پیشرفت و پردازش لایه‌ها حجم تراکم داخلی را تنظیم کنید. به عنوان مثال اگر می‌خواهید تراکم قطعه تا لایه 30، 10% و بعد از آن 50% باشد با استفاده از تنظیمات متغیر می‌توانید این کار را انجام دهید.
تراکم هنری
تراکم هنری راهی برای تبدیل الگوهای مختلف تراکم به آثار هنری است. این کار روی گوشواره، آویز و سایر قطعات هنری بسیار زیبا به نظر می‌رسد.
برای جلوه دادن الگوهای تراکم می‌توانید لایه‌های بالا و پایین را حذف کنید.
ترجمه و جمع آوری : واحد تحقیق و توسعه خدمات پرینتر های سه بعدی ثمین samin3d
