تاب برداشتن یکی از رایج‌ترین مشکلاتی است که کاربران پرینترهای سه بعدی با آن مواجه می‌شوند. این پدیده زمانی رخ می‌دهد که لایه‌های چاپ شده از بستر جدا شده و باعث ایجاد انحنا و تغییر شکل در قطعه نهایی شوند. فیلامنت‌های PLA، PETG و ABS از جمله پرکاربردترین مواد در پرینت سه بعدی هستند و هر کدام به دلایل مختلفی مستعد تاب برداشتن هستند. در این بخش از 3dRD، به بررسی علل اصلی تاب برداشتن در پرینت سه بعدی با این سه نوع فیلامنت و راهکارهای موثر برای جلوگیری از آن خواهیم پرداخت.
Warping یا تاب برداشتن چاپ سه بعدی چیست؟
هنگامی که یک قطعه از شکل مورد نظر خود منحرف شود، تاب خورده در نظر گرفته می شود. تاب برداشتن تقریباً در هر نوع پرینت سه بعدی رخ می دهد، اما این مقاله عمدتاً بر روی تاب خوردگی در چاپ سه بعدی (FDM) مدل سازی رسوب ذوب شده و چاپ های سه بعدی از نوع اکسترودر مشابه تمرکز دارد، زیرا این رایج ترین نوع فرآیند چاپ سه بعدی است و از مواد مستعد استفاده می کند. به تاب خوردگی مانند PLA، PETG، PP، ABS، و سایر ترموپلاستیک ها.
تاب برداشتن می تواند در هر مرحله از چاپ رخ دهد، کیفیت قطعه را از بین ببرد و زمان و مواد با ارزش را هدر دهد. تاب برداشتن به خصوص آزاردهنده است زیرا فقط پس از خنک شدن خود را نشان می دهد، یعنی زمانی که متوجه آن شوید خیلی دیر شده است.
مهم است که توجه داشته باشید که چاپ ها می توانند بدون تجربه تاب برداشتن واقعی، تاب دار به نظر برسند. هنگامی که از مواد پشتیبانی ناکافی استفاده می شود، پل ها یا حفره ها بیش از حد عریض هستند، یا معمولاً مدل برای پرینتر سه بعدی بهینه نشده است، چاپ از کار می افتد و به نظر آویزان، نامرتب، یا غیرعملکرد می رسد. این مقاله به طور خاص بر روی پدیده تاب خوردگی تمرکز دارد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این نوع عیوب و نحوه جلوگیری از آنها، مقاله ما را در مورد طراحی برای چاپ سه بعدی بخوانید.
چگونه پرینت سه بعدی تاب خورده را تعمیر کنم؟
متأسفانه، هیچ راه آسانی برای باز کردن تاب یک قطعه بدون ایجاد مشکلات بیشتر وجود ندارد، به خصوص در مورد چاپ هایی که به ابعاد دقیق نیاز دارند. تنها راه ممکن برای بازکردن پرینت سه بعدی گرم کردن مجدد آن با استفاده از تفنگ حرارتی/سشوار و تلاش برای برگرداندن آن به شکل است. این ممکن است امکان پذیر باشد، اما معمولاً صرفاً چاپ مجدد قطعه با استفاده از اقدامات پیشگیری از تاب برداشتن که در بخش های بعدی پوشش داده شده اند، منطقی تر است.
علت تاب برداشتن در پرینت سه بعدی چیست؟
تاب برداشتن منابع زیادی دارد، اما عموماً یک عارضه جانبی از مواد مورد استفاده در پرینت سه بعدی است – یعنی ترموپلاستیک ها. در شکل 1 زیر یک نمودار اساسی نشان می دهد که چگونه یک چاپگر از فیلامنت های ترموپلاستیک مانند PLA، ABS، PC، PETG و غیره برای چاپ قطعات در فرآیند لایه به لایه استفاده می کند:
همانطور که می بینید، فیلامنت از طریق نازل گرم شده، اکسترود می شود و متریال به مایع تبدیل می شود (یا ذوب می شود). سپس دوباره به یک جامد متراکم می شود (یا سرد می شود) تا یک لایه جزئی را تشکیل دهد، پس از اینکه روی سکوی ساخت قرار گرفت. ترموپلاستیک ها خواص مکانیکی خود را در طول تغییرات چند فاز حفظ می کنند و آنها را برای کاربردهای پرینت سه بعدی ایده آل می کند. با این حال، آنها از اثرات فیزیکی مانند انبساط و انقباض در طول این تغییرات فاز مستثنی نیستند. به عنوان مثال، پلاستیک ABS زمانی که از دمای 446 درجه فارنهایت تا دمای محیط خنک شود تا 1.5 درصد منقبض می شود. گرمایش و سرمایش ناهموار بین لایه‌ها منابع اصلی تاب برداشتن هستند، جایی که لایه‌های سردتر لایه‌های داغ‌تر را می‌کشند و باعث خم شدن آنها می‌شوند.
تاب خوردگی تمایل دارد خود را در پایه چاپ نشان دهد، زیرا لایه های پایینی زمان بیشتری برای خنک شدن دارند و بنابراین در معرض اثرات همه لایه های متوالی بالای آن قرار می گیرند. شکل 2 توالی اصلی رویدادهایی را نشان می دهد که منجر به تاب برداشتن می شوند:
همانطور که لایه‌های داغ‌تر روی لایه‌های از قبل سرد خنک می‌شوند، تمایل دارند لایه پایینی را بالا بکشند و باعث تاب خوردن شوند. این اثر به ویژه در رابط بین لایه اول و بستر چاپ مشهود است، زیرا اولین لایه روی آن ثابت است و نمی تواند منقبض شود، به این معنی که بیشترین نیروهای پیچش را از لایه بعدی تجربه می کند. این مشکل از نظر اندازه نیز مقیاس میشود – هر چه لایه‌ها بزرگ‌تر باشند، نیروهای قوی‌تر چاپ شما را منحرف می‌کنند.
منبع دوم تاب برداشتن می تواند ناشی از اثر فوق باشد، جایی که لایه اول چاپ به خوبی به پلت فرم ساخت می چسبد اما بستر چاپ واقعی را با آن تاب می دهد. این معمولاً با قطعات بزرگ روی صفحات فولادی فنری اتفاق می افتد و با تخت های چاپی ساخته شده از شیشه یا سایر مواد غیر قابل انعطاف کاهش می یابد. ناهماهنگی بستر چاپ نیز یکی از دلایل شایع تاب برداشتن است، جایی که نازل به اندازه کافی به پلت فرم نزدیک نیست و اتصال ضعیفی بین قطعه و صفحه ایجاد می کند. اینها اثرات نادری هستند، اما اگر نکات زیر تاب برداشتن را کاهش نمی دهد، باید بستر چاپ خود را از نظر انحنا و/یا سطح آن بررسی کنید.
چگونه از تاب برداشتن/بلند شدن در پرینت سه بعدی جلوگیری کنم؟
خبر خوب در مورد تاب برداشتن این است که با توجه به برخی اقدامات پیشگیرانه کلیدی، قابل رفع است.
در زیر چند روش برای به حداقل رساندن تاب برداشتن چاپ سه بعدی آورده شده است. استفاده از ترکیبی از نکات زیر بهترین شانس را برای کاهش (و امیدواریم از بین بردن) تاب برداشتن چاپ سه بعدی به شما می دهد.
کنترل دما
هر وسیله ای برای تنظیم دمای چاپ اثرات تاب برداشتن را کاهش می دهد. ساده ترین راه برای کنترل دما با صفحه ساختمانی گرم شده است. این مولفه امکان کنترل دقیق دمای میز گرم را در زیر قطعه فراهم می‌کند و چاپ را درست زیر دمای انتقال خود نگه می‌دارد، اما همچنان داغ است.
صفحه ساخت گرم شده اختلاف دما را از طریق چاپ سه بعدی برابر می کند و صفحه ساخت چسبندگی بستر را در سراسر چاپ بهبود می بخشد. بیشتر فیلامنت ها با دمای بستر توصیه شده عرضه می شوند، به عنوان مثال: دمای صفحه ساخت 60 درجه سانتی گراد معمولا برای چاپ فیلامنت PLA کافی است، در حالی که فیلامنت ABS به دمای بالاتر 80 یا 90 درجه سانتی گراد (بسته به چاپگر، اندازه نازل و نام تجاری) نیاز دارد.
یکی دیگر از ابزارهای کنترل دما، استفاده از یک فضای ساختمانی بسته است. یک فضای ساختمانی محصور، جریان هوا را از بین می برد در حالی که گرمای صفحه چاپ/ساخت را بهتر حفظ می کند. با این حال، همه چاپگرها دارای محفظه نیستند، بنابراین می توانید محفظه خود را بسازید یا یک محافظ پیش نویس در اطراف چاپ چاپ کنید.
یک محفظه می تواند یک چادر عکاسی، یک جعبه ذخیره سازی، یک محفظه شخص ثالث مهندسی شده، یا یک محفظه اکریلیک/فوم DIY باشد، اما همه آنها برای حفظ گرما در چاپ و کاهش جریان هوا در سراسر چاپ کار می کنند. در پرینترهای سه بعدی ساخته شده برند 3dRD سری پرینترهای نیمه صنعتی پلاس، صنعتی و صنعتی پلاس دارای محفظه پرینت هستند که اصطلاحاً به نام اتاقک پرینت شناخته میشود. میتوانید از طریق این صفحه مشخصات پرینترهای سه بعدی 3dRD را مشاهده نمایید.
سپر کششی نیز می تواند وسیله ای ارزان و موثر برای کنترل دما باشد. سپرهای کششی اساساً دیوارهایی هستند که به طور همزمان در اطراف یک پرینت سه بعدی چاپ می شوند که از سرد شدن بیش از حد قسمتی از پیش نویس ها و جریان هوا جلوگیری می کند. شکل 3 نمونه ای از سپر پیش نویس در مدل سازی را نشان می دهد:
آخرین وسیله کنترل دما از طریق دمای محیط اطراف چاپ است. وقتی پرینت سه بعدی روشن است، تمام درها و پنجره‌های اتاق را ببندید، و اگر هنوز خیلی سرد/خطرناک است، میتوانید چاپگر را در نزدیکی منبع گرما (پایه، رادیاتور، کانال‌های حرارتی، رایانه‌ها و غیره) قرار دهید. فقط مطمئن شوید که گرمای زیادی وجود ندارد – در غیر این صورت، می توانید به چاپگر خود آسیب برسانید و وضعیت بد را بدتر کنید!
چسب ها
استفاده از چسب های چسب بر روی صفحه ساخت قبل از چاپ احتمالاً ساده ترین (و یکی از بهترین) روش های جلوگیری از تاب برداشتن است. نوع چسب تا حد زیادی به مواد بستگی دارد، اما چسب های رایج عبارتند از اسپری مو، چسب PVA، نوار نقاش آبی، چسب های پلیمری یا نوار صفحه ساخت اختصاصی.
تنظیمات برش دهنده/مدل
استفاده از چسب های چسب بر روی صفحه ساخت قبل از چاپ احتمالاً ساده ترین (و یکی از بهترین) روش های جلوگیری از تاب برداشتن است. نوع چسب تا حد زیادی به مواد بستگی دارد، اما چسب های رایج عبارتند از اسپری مو، چسب PVA، نوار نقاش آبی، چسب های پلیمری یا نوار صفحه ساخت اختصاصی.
تنظیمات مدل و نرم افزار اسلایسر نیز می تواند به کاهش تاب برداشتن کمک کند. ضخیم‌تر کردن لایه‌های اول نه تنها به صفحه ساخت آسان‌تر می‌چسبد، بلکه مواد اضافی آن را در برابر تاب خوردن نیز مقاوم می‌کند. سرعت چاپ آهسته تر و دمای نازل پایین تر نیز می تواند تاب برداشتن را به سادگی با به حداقل رساندن اختلاف دما کاهش دهد. با این حال، چاپ به طور طبیعی طولانی تر خواهد بود.
افزودن ویژگی های خاص به مدل همچنین می تواند از تاب برداشتن لبه ها brims، قایق ها rafts، دامن ها skirts و گوش های موش mouse ears جلوگیری کند. برای نمونه‌های بصری این ویژگی‌ها، همراه با توضیحات اولیه، به شکل 4 و 5 زیر مراجعه کنید.
دامن Skirts: طرحی که در اطراف مدل قرار دارد (اما در واقع مدل را لمس نمی کند) به منظور پر کردن نازل و یکنواخت کردن جریان مواد (a در شکل 4).
لبه Brims: یک یا چند لایه از مواد متصل به لبه پایه چاپ سه بعدی به منظور مقابله با نیروهای کششی روی لایه های اولیه و افزایش چسبندگی بستر (b در شکل 4).
رفت ها (قایق ها) Raft: یک لایه ضخیم از مواد که به عنوان پایه ای برای چاپ عمل می کند، چسبندگی بهتری بر روی صفحه ساخت ایجاد می کند و اثرات تاب برداشتن لایه اولیه را از قسمت حذف می کند (ج در شکل 4).
گوش‌های موش Mouse ears: لایه‌های دایره‌ای نازکی که در نزدیکی گوشه‌های چاپ سه‌بعدی قرار می‌گیرند تا تاب برداشتن را کاهش دهند و در عین حال مواد را حفظ کنند (که گاهی به آن گوش‌های لبه نیز گفته میشود). گوش‌های موش ضایعات کمتری دارند، اضافه کردن آنها آسان‌تر است، اما هدفمندتر از ویژگی‌های شکل 4 است:
در نهایت، تغییر چگالی پر شدن حفره ها می تواند به تاب برداشتن کمک کند. پرکننده‌های متراکم‌تر (مانند a و d در شکل 6) نیروهای کششی قوی‌تری نسبت به پرکننده‌های با متراکم کمتر ایجاد می‌کنند (c و b در شکل 6).
تعمیر و نگهداری چاپگر
آخرین راه برای جلوگیری از تاب برداشتن این است که مطمئن شوید چاپگر شما تمیز و کالیبره شده است. قبل از هر چاپ، باید از یک پارچه میکروفیبر روی صفحه ساخت با مقداری پاک کننده مبتنی بر آمونیاک یا ایزوپروپیل الکل استفاده کنید. با این کار چسب، دود و شن قبلی که ممکن است چاپ را کمتر چسبنده کند، از بین می برد. با این 5 روش، میز پرینتر خود را تمیز کنید تا چاپ بهتری داشته باشید.
سرعت فن را در تنظیمات چاپگر بررسی کنید تا مطمئن شوید که در طول چند لایه اولیه یا برای کل چاپ در صورت استفاده از فیلامنت‌های با دمای بالا، خاموش/آهسته باقی می‌ماند. همانطور که قبلاً ذکر شد، همچنین مطمئن شوید که صفحه ساخت تراز و تاب نشده باشد. در نهایت، سر اکسترودر را طوری کالیبره کنید تا مختصات Z آن برای جلوگیری از خنک شدن غیرضروری لایه تنظیم شود—برخی پرینترهای سه بعدی جدیدتر دارای حسگرهای سطح هستند که خود تنظیم می شوند و این مرحله را بسیار ساده تر می کند. اگر اکسترودر شما مشکل دارد از ویدیوی رفع مشکلات اکسترودر میتوانید کمک بگیرید.
نتیجه‌گیری
تاب برداشتن در پرینت سه بعدی می‌تواند یک چالش آزاردهنده باشد، اما با شناخت دقیق علل آن و اعمال راهکارهای مناسب، می‌توان به راحتی از بروز این مشکل جلوگیری کرد. انتخاب فیلامنت مناسب، تنظیم دقیق پارامترهای پرینتر، استفاده از بستر مناسب و ایجاد محیطی با دما و رطوبت کنترل شده از جمله مهم‌ترین عواملی هستند که در کاهش تاب برداشتن موثر هستند. با کمی تجربه و آزمون و خطا، میتوانید به راحتی قطعاتی با کیفیت بالا و بدون نقص تولید کنید.
3dRD
شرکت صنعت سامه با نام تجاری 3dRD بزرگترین و تخصصی ترین تولیدکننده پرینترهای سه بعدی در ایران
