انواع فیلامنت های تجاری (قسمت اول)

فیلامنت های تجاری پرینترهای سه بعدی

همانطور که در مقاله قبلی توضیح دادیم، فیلامنت‏‏‏ ها مواد اولیه پرینترهای سه بعدی هستند و از پلیمرهای مختلف با خواص متفاوت تولید می شوند که باتوجه به حوزه کاربرد آن و خواص فیلامنت ها، فیلامنت مورد نظر انتخاب می شود. به همین خاطر شناخت خواص فیلامنت های مختلف به استفاده بهینه از پرینترهای سه بعدی کمک شایانی خواهد کرد. برای مثال زمانی که قصد دارید قطعه ای بسازید که در دمای خارج از خانه استفاده شود و از فیلامنت pla استفاده کنید قطعا بعداز مدتی با دفرمه شدن قطعه ساخته شده روبرو خواهید شد، پس همراه ما باشید تا با فیلامنت های مختلف و خواص آن ها آشنا شوید.

فیلامنت   PLA

PLA (پلی لاکتیک اسید) برای آماتورها و حرفه‌­ای‌­ها به یک اندازه محبوب است. PLA نوع خاصی از ترموپلاستیک ساخته‌­شده از مواد آلی (نشاسته‌­ی ذرت و نیشکر) است. مزایای اصلی PLA این است که استفاده از آن ایمن ­تر و آسان ­تر است و درهنگام پرینت سه بعدی هیچ دود سمی به وجود نمی‌آورد که درباره آن نگران باشیم. برخی کاربران حتی بوی مطبوع فیلامنتِ بر پایه­‌ی شکر را خوشایند می دانند. شاید اینطور به نظر برسد که فیلامنت PLA همه‌ی ویژگی‌های مطلوب برای استفاده در پرینترهای سه بعدی را داراست. ولی این ترموپلاستیک هم نقاط ضعف مختص به خود را دارد. اول اینکه نقطه ذوب PLA پایین­تر از ABS است، و این امر آن را ضعیف ­تر می­ سازد. این موضوع زمانی که شما در حال چاپ سه بعدی قطعات متحرک یا قرار دادن این قطعات در معرض دماهای بالا هستید اهمیت پیدا می­کند. هر دوی این مسائل می ­تواند منجر به ترک­‌خوردگی، تاب برداشتن یا حتی ذوب­‌شدن در اشیای سه ‌بعدی شود. اگر هیچ یک از موارد فوق در مورد شما و پروژه‌­های سه­ بعدی شما اعمال نمی‌­شود، پس PLA باید فیلامنت انتخابی شما باشد. این فیلامنت با جزئیات چاپ عالی به شما جایزه خواهد داد و همچنین کمتر مستعد خطاهای چاپ سه بعدی در طول فرایند ساخت است.

کاربردها:

PLA کاربرد گسترده­‌ای دارد. در سطح حرفه‌­ای، کاربردهای فیلامنت PLA شامل دوخت پزشکی(بخیه‌زنی) است. ما همچنین می­توانیم PLA مورد­استفاده برای ایمپلنت­‌های جراحی متنوع، شامل پین‌ها، میله‌­ها، پیچ­‌ها و مِش به‌صورت جراحی کاشته­‌شده را ببینیم. این کاربردها به لطف خواص تجزیه‌­پذیر بودن این ماده است. تمامی قطعات چاپ سه بعدی شده‌­ی فوق در بدن انسان تجزیه می­‌شوند. آن‌­ها می‌توانند در هر جایی بین شش ماه تا دو سال، بسته به قطعه مورد نظر و هدف آن، دوام بیاورند. در سطح آماتور، فیلامنت PLA برای تولید گستره­‌ی کاملی از اقلام مصرفی عالی است. مزیت‌­های دیگر PLA عبارتند از این که سریع­تر از ABS چاپ می­‌شوند و نیاز مبرمی به بستر صفحه‌ی ساخت داغ ندارند. محصولات نهایی از استحکام و دوام قابل قبولی برخوردارند و درجه­‌ای از مقاومت به ضربه را ارائه می­‌کنند. گذشته از چاپ سه بعدی، محصولات دیگری که از PLA استفاده می­‌کنند عبارتند از مدلسازی های مختلف، قالب های ریخته گری، قالب مادر شمع و مجسمه سازی، بسته‌­بندی مواد غذایی و لوازم سفر­ی یکبار مصرف که تنها چند مثال از کاربردهای متعدد این ماده هستند.     

محدوده دمایی چاپ فیلامنت پرینتر سه بعدی PLA:

180 درجه تا 230 درجه (پایین)

مزایا

عدم ­­­وجود دودهای سمی
سرعت بالا درچاپ

در مقایسه با ABS کار­ کردن با آن آسان­تر است(ماده‌­ی عالی برای مبتدی‌ها)

در مقایسه با ABS، کمتر مستعد ترک خوردن است

قابل دسترس به صورت‌های خاص مانند رنگ‌­های درخشان در تاریکی (شب­ تاب) و نیمه­ شفافی

فیلامنت ABS

ABS  بهترین و برترین انتخاب برای چاپ قطعات پلاستیکی خودرو، قطعات متحرک، ابزارهای موسیقایی، لوازم آشپزخانه، محفظه­‌های الکترونیکی، و اسباب­ بازی­‌های متنوع، مانند لگو است. این ماده کاربردهای دیگری غیر از چاپ سه ­بعدی نیز دارد. برای مثال، سازندگان سنتی از ABS برای ساخت پوشش پلاستیکی (نایلون بسته‌­بندی)، بطری­‌های آب، و فنجان­‌ها استفاده می‌­کنند، که این­‌ها تنها چند مورد از استفاده‌­های آن هستند. با وجود محبوبیت فیلامنت ABS برای چاپ سه‌­بعدی، ABS بهترین فیلامنت برای اکثر کاربرهای خانگی نیست. چرا که این ماده با انتشار گازهای آلاینده، نیاز به تهویه مناسب دارد. ABS دود­های ناخوشایندی را تولید می‌‌کند که می‌توانند موجب تحریک و سوزش چشم در برخی از افراد شوند. ABS از جمله موادی است که حرفه‌ای‌ها بیشتر از آماتورها به آن علاقه دارند.

محدوده دمایی چاپ فیلامنت پرینتر سه بعدی ABS:

210 تا 250 درجه (بالا)

مزایا

• بادوام و قوی
• تحمل دمایی بالاتر نسبت به pla
• ارزان­
• پر­طرفدارترین ماده در میان کاربران حرفه ای چاپگرهای سه­‌بعدی و آماتورهای حساس و دقیق

فیلامنت PETG

PETG از پلی اتیلن ترفتالات (PET) ساخته شده است، ماده ای که ممکن است از بطری های آب پلاستیکی بشناسید، اما مقداری اتیلن گلیکول با CHDM (سیکلوهگزان دی متانول) جایگزین می شود – از این رو حرف “G” بعد از PET به معنای “گلیکول اصلاح شده” است. نتیجه یک رشته شفاف تر و کمتر شکننده است که راحت تر از PET اکسترود می شود. با این حال، این اثر جانبی، محدودیت در بازیافت را به همراه دارد. اگرچه PET به طور گسترده بازیافت می شود اما PETG بازیافت نمی شود، تفاوت های ظریف بین این مواد یک آلاینده دردسرساز در تاسیسات بازیافت ایجاد می کند. با این حال، این یک انتخاب فیلامنت عالی برای چاپ اشیایی است که باید محکم، صاف و دارای انقباض کم باشند.

البته،PETG جذب رطوبت بیشتری نسبت به PLA دارد، بنابراین در صورت باز شدن بسته بندی و عدم استفاده در زمان مناسب، می تواند با جذب رطوبت هوا دچار مشکل شود. با این حال اگر به یک ماده با استحکام بالا نیاز دارید و PLA یا ABS پاسخگوی نیاز شما نیست، PETG استاندارد یک گزینه عالی است.

فیلامنت TPU

TPU (پلی اورتان ترموپلاستیک) نوعی فیلامنت پرینت سه بعدی انعطاف پذیر و الاستیک است. خاصیت ارتجاعی و دوام لاستیک مانند آن، آن را برای اجسامی که نیاز به جذب ضربه و سطح نرم دارند، مناسب می کند. نمونه‌هایی از قطعات پرینت سه بعدی TPU شامل لوله‌ها، مهر و موم‌ها، بوشینگ‌ها و لرزشگیرها هستند.

مزایا

TPU دارای مزایای مختلفی از جمله مقاومت در برابر سایش، قابلیت عملکرد در دمای پایین، خاصیت ارتجاعی و خواص مکانیکی به همراه خاصیت ارتجاعی لاستیک مانند است. به این فکر کنید که TPU، بین پلاستیک سخت و سیلیکون نرم است.

در فناوری پرینت سه بعدی، معمولا آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS) و پلی لاکتیک اسید (PLA) به عنوان فیلامنت های استاندارد برای پرینترهای سه بعدی در نظر گرفته می شوند، اما به دلیل انعطاف ناکافی، نمی توان از آنها در نمونه های اولیه خمشی استفاده کرد. از طرف دیگر، فیلامنت TPU ماهیت انعطاف پذیری دارد. این ماده می تواند به راحتی خم شود بدون هیچ تاثیری در طراحی، استحکام و دوام.

مشخصات چاپ برای فیلامنت TPU

سرعت چاپ برای فیلامنت TPU انعطاف پذیر باید در محدوده 30 تا 50 میلی متر بر ثانیه باشد. ضخامت لایه بهتر است بالای 0.1 میلی متر تنظیم شود. دمای اکستروژن می تواند از 220 تا 250 درجه سانتیگراد (البته دمای ذوب بستگی به شرکت تولید کننده دارد) و هیت بد می تواند در حدود 80 تا 100 درجه سانتیگراد تنظیم شود. برای نتایج بهینه، فیلامنت های TPU انعطاف پذیر را با استفاده از اکسترودرهای دایرکت درایو (یا همان تزریق مستقیم، مانند چاپگرهای سه بعدی F102 و F302) چاپ کنید. با این حال، امکان چاپ سه بعدی روی اکسترودرهای Bowden نیز وجود دارد (البته تجربه ما در سوبا میگه اگر قصد دارید این فیلامنت رو بدون دردسر چاپ کنید حتما از اکسترودرهای دایرکت درایو استفاده کنید، حتی اکسترودرهای دایرکت درایو هم نیاز به تنظیمات مکانیکی بر روی اکسترودر دارند که ما در تولیداتمون این تنظیمات رو از ابتدا انجام میدیم). فیلامنت های انعطاف پذیر TPU توانایی چسبندگی خوب به اکثر سطوح مانند شیشه، آلومینیوم، نوار کاپتون و نوار رنگ آبی را دارند. مهم است که همیشه در یک اتاق با تهویه مناسب بدون توجه به نوع فیلامنت چاپ کنید.