معرفی قوی ترین فیلامنت پرینتر سه بعدی

در این بخش از 3dRD قرار است به شما کاربران عزیز معرفی قوی ترین فیلامنت پرینتر سه بعدی را معرفی نماییم، پرینترهای سه بعدی انواع FDM/FFF (مدل سازی رسوب گذاری فیلامنت/ساخت فیلامنت فیوز) قطعات را با استفاده از رشته هایی از مواد اولیه پلاستیکی که به عنوان فیلامنت شناخته می شوند، می سازند. پلاستیک ذوب شده و برای ساخت مدل سه بعدی اکسترود می شود. انواع مختلفی از فیلامنت های چاپگر سه بعدی وجود دارد که به دلیل استحکام و دوام خود شناخته شده اند. با این حال، تعریف شما از قوی ترین، به کاربرد و الزامات خاص قسمت چاپ شده بستگی دارد.

دو تفسیر اساسی از “استحکام” وجود دارد که می تواند در مورد رفتار کششی فیلامنت های چاپگر سه بعدی اعمال شود. آنها به بارگذاری کششی نهایی قطعه نهایی بستگی دارند.

عناوین مقاله

• قدرت و استحکام در چاپ سه بعدی قطعات
  
• انواع فیلامنت قوی پرینتر سه بعدی
  
• منظور از استحکام کششی فیلامنت پرینتر سه بعدی چیست؟
  
• منظور از قدرت ضربه برای رشته فیلامنت پرینتر سه بعدی چیست؟
  
• سایر معیارهای قدرت مورد استفاده برای فیلامنت های پرینتر سه بعدی چیست؟
  
• فیلامنت برای پرینترهای سه بعدی چیست؟
  
• پلیمر با کارایی بالا چیست؟
  
• فیلامنت کامپوزیت چیست؟
  
• قوی ترین فیلامنت پرینتر سه بعدی که می توانم انتخاب کنم چیست؟
  
• قوی ترین فیلامنت چقدر دوام می آورد؟
  
• آیا قوی ترین فیلامنت پرینتر سه بعدی گران است؟
  
• آیا قوی ترین فیلامنت های چاپگر سه بعدی با همه برندهای چاپگر سه بعدی سازگار هستند؟
  
• سوالات و پاسخ های کوتاه
  

قدرت و استحکام در چاپ سه بعدی قطعات

در یک تعریف، قطعه در جهتی بارگذاری می شود که با فیلامنت ها هماهنگ باشد. در این حالت، استحکام کششی بالا در فیلامنت خام به استحکام کششی خوب در مورد نهایی نیز تبدیل می شود.

تعریف دیگر مربوط به زمانی است که قطعه عمود بر لایه های چاپ بارگذاری شود. در این مرحله، “قوی ترین فیلامنت پرینتر سه بعدی” به جای قدرت ذاتی فیلامنت، بیانگر قدرت چسبندگی بین فیلامنت های پیوندی مجاور می شود. این وضعیت منجر به تعریفی می‌شود که به موضوع استحکام اینگونه نگاه می‌کند که «چه فیلامنت‌ای امن‌تر به هم متصل می‌شوند».

اگر می‌خواهید مدل‌هایی با انعطاف‌پذیری بالا، مقاوم در برابر انعطاف‌پذیری و مقاوم در برابر سایش بسازید، هر دوی این ویژگی‌های فیلامنت (همراه با سایرین) حیاتی هستند. شما باید خواسته ها را در ساخت نهایی متعادل کنید، استحکام کششی، مقاومت خمشی، سختی در سایش، چقرمگی در ضربه و موارد دیگر را هدف قرار دهید.

هر نوع فیلامنت می تواند به مدل های شما مزایای متفاوتی بدهد، اما هیچ کس برای همه شرایط مناسب نیست. همچنین به یاد داشته باشید که چاپگر شما ممکن است تمام مواد ساختمانی ممکن را نپذیرد و برخی از فیلامنت ها محدودیت های طراحی بیشتری نسبت به بقیه دارند. و مهم نیست که کدام نوع را انتخاب می کنید، ویژگی های محصول نهایی به شدت به کیفیت طراحی و تفکری که در اصول طراحی برای ساخت (DFM) به کار می برید بستگی دارد.

بیشتر بدانید: خصوصیات انواع فیلامنت های پرینتر سه بعدی

این مقاله چندین فیلامنت پرینت سه بعدی را که در نظر گرفته می‌شوند و دارای تعادلی از خواص هستند، بررسی می‌کند و برخی از مفاهیمی را که باید هنگام طراحی برای آنها در نظر داشته باشید، مرور می‌کند.

انواع فیلامنت قوی پرینتر سه بعدی چیست؟

فیلامنت های FDM/FFF در مواد بسیاری با طیف وسیع تری از افزودنی ها وجود دارند که خواص خاصی مانند مقاومت در برابر سایش، استحکام کششی و چقرمگی خمشی را افزایش می دهند. در زیر مواد پایه فیلامنتی که به طور گسترده ای در نظر گرفته می شوند که بالاترین استحکام، چقرمگی و دوام را در مدل های چاپ سه بعدی ارائه می دهند، آورده شده است:

1. پلی کربنات

فیلامنت های پلی کربنات (PC) مدل هایی با استحکام، چقرمگی و مقاومت در برابر حرارت بالا تولید می کنند. در امتداد جهت محوری فیلامنت، استحکام کششی 66 مگاپاسکال دارد. مزایای آن عبارتند از: استحکام بالا، تحمل دما و وضوح نوری. از سوی دیگر، چاپ با PC ممکن است سخت باشد و تمایل بدی برای جذب رطوبت دارد. PC با قطر 1.75 میلی متر به ازای هر کیلوگرم 70-200 دلار هزینه دارد.

2. نایلون

مدل های ساخته شده با فیلامنت های نایلونی به دلیل استحکام و مقاومت در برابر سایش معروف هستند. این ماده دارای استحکام کششی 50-90 مگاپاسکال بسته به درجه است. نایلون یک ماده سخت و ارزان قیمت است. با این حال، چاپ مدل‌های باکیفیت ممکن است دشوار باشد، و زمانی که میزان رطوبت آن بسیار کم می‌شود، مواد به شدت ضعیف می‌شوند.

نایلون را می توان با 40 تا 100 دلار در هر کیلوگرم در قطر 1.75 میلی متر خریداری کرد.

3. TPU

پلی یورتان ترموپلاستیک (TPU) اقلام بسیار انعطاف پذیر و الاستیکی را می سازد که می توانند در برابر ضربه ها و سایش قابل توجه مقاومت کنند. خاصیت ارتجاعی ذاتی آن این ماده را از بسیاری جهات به یک ماده قوی تبدیل می کند. TPU دارای مقاومت کششی 50 مگاپاسکال است. مشکل این است که به راحتی می تواند نازل های چاپگر سه بعدی را مسدود کند و باید به آرامی چاپ شود. TPU با قطر 1.75 میلی متر به ازای هر کیلوگرم 30 تا 60 دلار است.

منظور از استحکام کششی فیلامنت پرینتر سه بعدی چیست؟

استحکام کششی یک فیلامنت پرینت سه بعدی حداکثر بار کششی را توصیف می کند که یک رشته قبل از شکستگی یا کشش دائمی (غیر الاستیک و غیرقابل جبران) می تواند تحمل کند. پلیمرهای ترموپلاستیک، مانند آنهایی که در چاپ FDM/FFF استفاده می‌شوند، دارای محدودیت بار کشسانی هستند. هنگامی که بار زیر حد الاستیک فیلامنت باشد، پس از برداشتن بار به ابعاد اولیه باز می گردد. هنگامی که تنش بار الاستیک آن بیش از حد شود، تغییر شکل یا شکست دائمی رخ می دهد.

منظور از قدرت ضربه برای رشته فیلامنت پرینتر سه بعدی چیست؟

انعطاف‌پذیری ضربه برای فیلامنت پرینت سه‌بعدی، اندازه‌گیری واکنش رشته به ضربه یا بار ضربه ناگهانی است. یک ماده قوی باید انرژی ضربه را جذب کند و بدون شکستگی تغییر شکل دهد. این یک ویژگی مهم برای مواد مورد استفاده در قطعات مکانیکی، اسباب بازی ها و تجهیزات محافظ است.

لازم به ذکر است که انعطاف پذیری ضربه یک قطعه پرینت سه بعدی صرفاً توسط فیلامنت مستقل تعیین نمی شود. عواملی مانند: جهت ساخت نسبت به ضربه، ساخت و تراکم پر شبکه داخلی، و همجوشی لایه رشته نیز بر عملکرد آن تأثیر می‌گذارند. در بسیاری از موارد، این عوامل در مجموع مهم‌تر از ویژگی‌های ضربه‌ای فیلامنت خام خواهند بود.

بیشتر بدانید: بهترین فیلامنت های مقاوم دربرابر مواد شیمیایی

سایر معیارهای قدرت مورد استفاده برای فیلامنت های پرینتر سه بعدی چیست؟

فیلامنت های چاپگر دارای ویژگی های مرتبط با قدرت دیگری هستند که ممکن است برای فرآیند طراحی شما حیاتی باشد. همچنین خواص حفظ استحکام وجود دارد که باید در این تجزیه و تحلیل در نظر گرفته شود. در حالی که اینها می توانند ویژگی های فیلامنت باشند، مفیدتر است که آنها را به عنوان ویژگی های یک مدل که با استفاده از یک نوع فیلامنت ساخته شده است در نظر بگیریم . این معیارهای قدرت در زیر ذکر شده است:

استحکام خمشی:

مقاومت یک فیلامنت یا مدل را در برابر شکستگی یا اعوجاج دائمی هنگام قرار گرفتن در معرض نیروی خمشی اندازه گیری می کند.

کشیدگی در هنگام گسست:

توانایی یک فیلامنت یا مدل را برای مقاومت در برابر شکست تحت بارهای کششی ثابت با تحمل اعوجاج دائمی (غیر الاستیک) با افزایش بار اندازه گیری می کند. هنگامی که در نهایت یک شکستگی رخ می دهد، تغییر شکل پلاستیک در هر دو طرف شکستگی قابل اندازه گیری خواهد بود.

مقاومت برشی:

توانایی یک ماده یا مدل را در مقاومت در برابر شکست یا تغییر شکل تحت بارگذاری برشی اندازه گیری می کند. مقاومت برشی مواد حجیم فقط اندکی با مقاومت برشی یک قطعه چاپ شده مرتبط است. موقعیت های بار برشی اغلب پیچیده هستند و نشان دهنده برش خالص مواد نیستند. این امر باعث می‌شود که نتایج آزمایش واقعی بیشتر به جهت چاپ، طراحی قطعه و سناریوهای بارگذاری وابسته باشد تا ویژگی اصلی فیلامنت.

مقاومت فشاری:

توانایی یک فیلامنت یا مدل را برای مقاومت در برابر نیروهایی که آن را فشرده یا خرد می کند، اندازه گیری می کند. این از تمایل مدل به خم شدن به عنوان یک کل تحت فشار متمایز است – وضعیتی که به جای آن بر انعطاف پذیری خمشی متکی است. در واقع، استحکام فشاری فیلامنت فقط اندکی با پرینت سه بعدی مرتبط است، مگر اینکه چاپ از نظر مقطعی جامد و بسیار ساده باشد.

مقاومت در برابر سایش:

مقاومت سطح یک مدل فیلامنت را در برابر شکست با ساییدگی یا ساییدگی زمانی که مکرراً توسط یک ماده سخت (یا سخت‌تر) مشابه ساییده می‌شود، اندازه‌گیری می‌کند.

مقاومت در برابر خستگی:

تحمل ماده را در برابر بارگذاری چرخه ای که به محدودیت های فیزیکی آن نزدیک می شود، تعریف می کند. نرخ کرنش، زمان بازیابی و تعداد چرخه کل برای چنین بارگیری می تواند بر روی ماده تأثیر منفی بگذارد. این می تواند تابعی از جهت ساخت و سایر پارامترهای ساخت به اندازه ویژگی های کلیدی خود ماده باشد.

قدرت پارگی:

توانایی یک فیلامنت و مدل را برای مقاومت در برابر پارگی اندازه گیری می کند. زمانی که پارگی در امتداد سطوح لایه باشد، این تابعی از پارامترهای چاپ خواهد بود. تنها زمانی که پارگی در جهت محوری فیلامنت اتفاق می‌افتد، این استحکام کاملاً بر اساس ویژگی‌های ذاتی ماده است. پارگی و برش حالت های نزدیک به هم هستند.

بیشتر بدانید: چه زمانی نیاز به CNC کردن قطعات هست؟

مقاومت در برابر حرارت:

توانایی مدل را برای حفظ سایر خواص خود با افزایش دما تعریف می کند. اگر پلیمر دمای انتقال شیشه ای بالایی داشته باشد، قبل از ضعیف شدن، دمای استفاده بالاتری را تحمل می کند.

مقاومت در برابر خزش:

توانایی مدل را برای حفظ ثبات ابعادی خود تحت یک بار ثابت که در دوره های طولانی ادامه می یابد، تعریف می کند.

مقاومت شیمیایی:

توانایی یک ماده برای حفظ خواص خود را هنگام قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی خشن مانند حلال ها، اسیدها و بازها یا شرایطی مانند قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش تعریف می کند.

برخی از پارامترهای فوق کاملاً با ویژگی‌های اصلی ماده فیلامنت همخوانی دارند، در حالی که برخی دیگر به شدت به طراحی و پیکربندی آیتم چاپ شده وابسته هستند.

فیلامنت برای پرینترهای سه بعدی چیست؟

فیلامنت چاپگر سه بعدی ماده اولیه پلیمری است که از طریق اکسترودر چاپگر تغذیه می شود و برای ساخت مدل های چاپی ذوب می شود. این ماده اولیه می تواند هر یک از طیف وسیعی از پلیمرها باشد و ممکن است حاوی مواد افزودنی دیگری باشد که خواص پلیمر را تغییر می دهد.

مواد اولیه فیلامنت بر روی رول های آماده نصب که مواد را از یک موقعیت ثابت به اکسترودر می رسانند، از طریق یک راهنما تحویل داده می شود. فیلامنت توسط مکانیزم تغذیه چرخ دنده ها یا چرخ های گیره ای گرفته می شود که آن را از قرقره می کشد و در صورت نیاز آن را از طریق نازل گرم شده اکسترودر فشار می دهد.

پلیمر با کارایی بالا چیست؟

پلیمرهای با کارایی بالا با تعدادی از ویژگی های احتمالی مواد از مواد عابر پیاده بیشتر متمایز می شوند. مواد با کارایی بالا معمولاً در حداقل یکی از این ویژگی ها برتر هستند:

• استحکام کششی
• مقاومت برشی
• قدرت خمشی
• محدودیت دما قبل از شروع تخریب خواص
• انعطاف پذیری شیمیایی
• ارتجاعی پوشش
• مقاومت در برابر خزش
• قابلیت ارتجاعی

فیلامنت کامپوزیت چیست؟

رشته های کامپوزیتی برای FDM/FFF فیلامنت های پرینت سه بعدی هستند که شامل مواد افزودنی در پلیمر فیلامنت پایه هستند. افزودنی هایی مانند الیاف چوب، پودرهای فلزی، کربن یا فیبر Kevlar® و بسیاری از مواد دیگر برای افزایش خواص خاص پلیمرهای چاپ پایه و با کارایی بالا استفاده می شوند. منظور از کامپوزیت ها بهبود خواص یا عملکرد نسبت به پلیمرهای خالص است.

الیاف چوب با سطح مقطع گرد و سطوح صاف استحکام، سفتی و تراکم قطعات چاپ شده را بهبود می بخشد. رشته های کولار®، فیبر کربن یا گرافن دارای استحکام، چقرمگی و سفتی برتر هستند. گرافن در نسبت های بزرگ حتی می تواند مواد را رسانای الکتریکی کند. رشته هایی که حاوی پودرهای برنز، مس و فولاد ضد زنگ هستند، استحکام بیشتری ندارند اما می توانند ظاهری شبیه به فلز ایجاد کنند. رشته های کامپوزیت به شما امکان می دهند یک یا چند ویژگی قطعات پرینت سه بعدی را تغییر دهید، اما مشکلات چاپی وجود دارد که ممکن است استفاده از چنین موادی را در ماشین های ساده تر سخت کند.

قوی ترین فیلامنت پرینتر سه بعدی که می توانم انتخاب کنم چیست؟

قوی ترین فیلامنت چاپگر سه بعدی به ویژگی هایی مانند: نوع بارگذاری مورد انتظار، شدت بارگذاری، جهت طراحی-ساخت و تراکم پر شدن قطعه چاپ شده بستگی دارد. با این حال، قوی ترین رشته های چاپگر سه بعدی در حال حاضر موجود است:

نایلون تقویت‌شده با فیبر کربن:

این نایلون تقویت‌کننده استحکام افزودنی‌های فیبر کربن را با چقرمگی و دوام نایلون ترکیب می‌کند و آن را به طور کلی قوی‌ترین ماده چاپ سه بعدی می‌کند.

پلی کربنات:

PC یک فیلامنت سخت و بادوام است که می تواند دمای بالا را تحمل کند. این مقاومت در برابر ضربه عالی، در میان سایر ویژگی های عملکرد سطح بالا، ارائه می دهد.

پلی اتیلن ایمین (Ultem):

یک ترموپلاستیک با استحکام عالی، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت شیمیایی، Ultem به طور گسترده در نمونه سازی قطعات هوافضا استفاده می شود.

توجه به این نکته مهم است که این فیلامنت ها اغلب به تنظیمات چاپگر تخصصی نیاز دارند و ممکن است با پرینترهای ساده تر FDM/FFF سازگار نباشند. چاپ آنها بسیار دشوارتر است، بنابراین تمرین با این مواد با کارایی بالا قبل از تلاش برای ساخت مدل های کاربردی تحت محدودیت های زمانی مهم است.

قوی ترین فیلامنت چقدر دوام می آورد؟

طول عمر مواد رشته ای (و در نتیجه مدل ها) می تواند به عوامل مختلفی بستگی داشته باشد. اگر از پارامترهای سرویس مواد فراتر نرود و قطعه به گونه ای استفاده نشود که سایش زیادی ایجاد کند، دوام بیشتری خواهند داشت. شرایطی که می تواند برای مواد مختلف مشکل ایجاد کند عبارتند از:

1. قرار گرفتن در معرض آب برای مواد رطوبت سنجی و محلول.
2. دمای بیش از حد به دمای انتقال شیشه ای نزدیک می شود.
3. یو وی یا حمله شیمیایی که مواد نمی توانند آن را تحمل کنند.
4. اضافه بار در کشش، فشار، برش یا خمش.
5. خستگی – بسیاری از مواد فیلامنت و مدل های چاپی می توانند در اثر آسیب بارگذاری چرخه ای قند ایجاد کنند.
6. شرایط بیش از حد خشک – برخی از رشته ها نیاز دارند که رطوبت آنها بالاتر از سطوح مشخصی باقی بماند (برای مثال نایلون حداقل به 8٪ نیاز دارد). خشک شدن باعث ضعیف شدن این مواد می شود.

آیا قوی ترین فیلامنت پرینتر سه بعدی گران است؟

بستگی دارد. قیمت فیلامنت های FDM/FFF به طور قابل توجهی متفاوت است. با این حال، سفارشات با حجم کمتر و مواد پیچیده تر، گران تر هستند. حداکثر قیمت به ندرت بیش از دو برابر حداقل قیمت است. به عنوان مثال، فیلامنت PETG معمولاً حدود 40-50 دلار در هر کیلوگرم است، فیلامنت Ultem 50-70 دلار در هر کیلوگرم است، و نایلون فیبر کربنی معمولاً 60-100 دلار در هر کیلوگرم است.

در ایران این قیمت بالاتر از 2 میلیون تومان برای هر کیلوگرم میباشد. (مرداد 1402)

آیا قوی ترین فیلامنت های چاپگر سه بعدی با همه برندهای چاپگر سه بعدی سازگار هستند؟

خیر، محدودیت‌های دما، ویژگی‌های چسبندگی میز و انواع تنظیمات دیگر دستگاه می‌تواند توانایی دستگاه را برای چاپ با مواد پیشرفته محدود کند. اغلب ممکن است از اصلاحات چاپگر پس از فروش برای گسترش دامنه سازگاری چاپگر خود استفاده کنید. با این حال، ایده خوبی است که قبل از انجام تغییرات با گروه های کاربر و تامین کنندگان قطعات تخصصی مشورت کنید. برای اطلاعات بیشتر، راهنمای خرید بهترین پرینتر سه بعدی ارزان را ببینید .

سوالات و پاسخ های کوتاه

چه نوع فیلامنت های چاپگر سه بعدی بالاترین استحکام، چقرمگی و دوام را دارند؟

پلی کربنات (PC)، نایلون و پلی یورتان ترموپلاستیک (TPU) به طور گسترده ای برای ارائه استحکام، چقرمگی و دوام بالا در مدل های چاپ سه بعدی در نظر گرفته می شوند.

منظور از استحکام کششی فیلامنت پرینتر سه بعدی چیست؟

استحکام کششی به حداکثر باری اطلاق می شود که یک رشته قبل از شکستگی یا کشش دائمی می تواند تحمل کند. مقاومت رشته را در برابر شکستن تحت کشش اندازه گیری می کند.

منظور از قدرت ضربه برای فیلامنت پرینتر سه بعدی چیست؟

استحکام ضربه توانایی فیلامنت را برای جذب انرژی از ضربه های ناگهانی بدون شکستگی اندازه گیری می کند. این یک ویژگی مهم برای مواد مورد استفاده در قطعات مکانیکی، اسباب بازی ها و تجهیزات محافظ است.

برخی دیگر از معیارهای قدرت مورد استفاده برای رشته های چاپگر سه بعدی کدامند؟

استحکام خمشی، ازدیاد طول در هنگام شکست، استحکام برشی، مقاومت فشاری، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خستگی، استحکام پارگی، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر خزش و مقاومت شیمیایی دیگر معیارهای استحکام مورد استفاده برای رشته‌های چاپگر سه بعدی هستند.

آیا قوی ترین فیلامنت پرینتر سه بعدی گران است؟

قیمت فیلامنت های چاپگر سه بعدی بسته به مواد متفاوت است. در حالی که برخی از رشته ها می توانند مقرون به صرفه باشند، برخی دیگر با ویژگی های عملکرد بالاتر، مانند نایلون تقویت شده با فیبر کربن یا Ultem، گران تر هستند.

3dRD

شرکت صنعت سامه با نام تجاری 3dRD بزرگترین و تخصصی ترین تولیدکننده پرینترهای سه بعدی در ایران

images: clevercreations.org – np3dp.com – elecrow.com and xometry.com