کدام فیلامنت را برای پرینتر سه بعدی خود انتخاب کنم؟

درک پتانسیل فیلامنت های چاپ سه بعدی: راهنمای جامع

در چشم انداز همیشه در حال تحول پرینت سه بعدی، یک تصمیم مهم می تواند به طور قابل توجهی بر نتیجه پروژه های شما تأثیر بگذارد: انتخاب فیلامنت. فیلامنت ها رگ حیاتی پرینترهای سه بعدی هستند و به عنوان مواد اولیه ای عمل می کنند که طرح های دیجیتال شما را زنده می کنند. از PLA معمولی گرفته تا PEEK با کارایی بالا، هر فیلامنت دارای ویژگی های متمایزی است که بر کیفیت چاپ، دوام و مناسب بودن کاربرد تأثیر می گذارد. در این راهنمای جامع، ما عمیقاً به دنیای بزرگ انواع فیلامنت های پرینتر سه بعدی می‌پردازیم و به شما کمک می‌کنیم تا با اطمینان در مسیر پیچیده انتخاب مواد حرکت کنید.

درک بنیاد: مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM)

مدل سازی رسوب ذوب شده، که معمولاً به عنوان چاپ FDM شناخته می شود، به عنوان یکی از رایج ترین فرآیندهای چاپ سه بعدی است. محبوبیت آن را می توان به کاربر پسند بودن، در دسترس بودن و عملکرد ثابت آن نسبت داد. یکی از ویژگی های برجسته FDM سازگاری قابل توجه آن با مجموعه گسترده ای از ترموپلاستیک ها است. این ترموپلاستیک ها موادی هستند که می توانند تحت گرما نرم شوند و پس از سرد شدن حالت اولیه خود را به دست آورند. برای تبدیل این ترموپلاستیک ها به مواد قابل چاپ سه بعدی، آنها تحت فرآیند تبدیل به فیلامنت ها قرار می گیرند. این فیلامنت‌ها سپس به چاپگر سه بعدی وارد می‌شوند، جایی که ذوب می‌شوند و لایه به لایه به طور دقیق اکسترود می‌شوند تا اجسام پیچیده سه‌بعدی ساخته شوند. در چشم‌انداز امروزی، اکثر پلاستیک‌های استاندارد صنعتی می‌توانند این فرآیند دگرگون‌کننده را پشت سر بگذارند و دنیایی از فرصت‌های خلاقانه را باز کنند. با این حال، با چنین گزینه‌های زیادی، این سوال اساسی مطرح می‌شود: چگونه فیلامنت ایده‌آل را برای چاپگر سه بعدی خود انتخاب می‌کنید و چه عوامل مهمی باید در نظر گرفته شود؟

مبانی طبقه بندی پلاستیک ها

قبل از ماجراجویی در انتخاب گسترده فیلامنت های موجود در بازار تولید مواد افزودنی، درک اصول طبقه بندی پلاستیک ضروری است. این دانش اساسی کلید باز کردن درک عمیق تر از مواد در اختیار شما و ویژگی های منحصر به فرد آنها است.

پلاستیک ها را می توان به طور کلی به دو نوع اصلی تقسیم کرد: آمورف و نیمه کریستالی. این طبقه بندی به رفتار زنجیره های پلیمری در طول فاز انجماد پس از همجوشی بستگی دارد. در مورد پلاستیک های آمورف، زنجیره های مولکولی در هم پیچیده می شوند و در طول انجماد آرایش نامنظم خود را حفظ می کنند. برعکس، پلاستیک های نیمه کریستالی دارای زنجیره های مولکولی هستند که در طول انجماد نسبت به یکدیگر سازماندهی و تراز می شوند. این نابرابری ساختاری باعث ایجاد طیفی از خواص می شود. به عنوان مثال، مواد آمورف تمایل به شفافیت بیشتری دارند اما پایداری ابعادی کمتری از خود نشان می دهند.

یکی دیگر از عوامل تعیین کننده در دنیای پلاستیک ها، دمای ذوب مربوطه آنها است، به طوری که پلاستیک های استاندارد معمولاً در مقایسه با مواد فنی با کارایی بالا، نقطه ذوب پایین تری دارند. در طرف دیگر طیف، پلیمرهای با کارایی بالا نیازمند مدیریت حرارتی پیشرفته هستند که با دمای ذوب بالا مشخص می شود که اغلب به 572 درجه فارنهایت (300 درجه سانتی گراد) نزدیک می شود.

راهنمای انتخاب فیلامنت مناسب برای چاپگر سه بعدی شما

آیا آماده هستید که با پرینتر سه بعدی خود یک سفر خلاقانه را آغاز کنید، اما با وجود بسیاری از گزینه های فیلامنت موجود، متحیر می شوید؟ انتخاب فیلامنت مناسب گامی حیاتی در حصول اطمینان از اینکه پرینت های سه بعدی شما مطابق انتظار می باشد، است. در این راهنما، فاکتورهایی را که باید هنگام انتخاب فیلامنت مناسب برای پرینتر سه بعدی خود در نظر بگیرید، به شما معرفی خواهیم کرد. (برای شناخت بهتر فیلامنت میتوانید مقاله فیلامنت چیست؟ را مطالعه نمایید.)

1. نیازهای پروژه خود را درک کنید

اولین قدم در انتخاب فیلامنت ایده آل، درک الزامات پروژه شما است. آیا قطعات کاربردی، خلاقیت های هنری، نمونه های اولیه یا چیزی کاملا متفاوت را چاپ می کنید؟ هر نوع پروژه ممکن است از فیلامنت متفاوتی بهره مند شود، بنابراین دانستن هدف پروژه شما بسیار مهم است.

2. انواع فیلامنت ها را بشناسید

طیف گسترده ای از فیلامنت ها در دسترس هستند که هر کدام خواص و موارد استفاده منحصر به فرد خود را دارند. در اینجا برخی از رایج ترین فیلامنت ها آورده شده است:

3. خواص مواد را در نظر بگیرید

هر فیلامنت دارای خواص منحصر به فردی مانند استحکام، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر حرارت است. اطمینان حاصل کنید که خواص مواد با الزامات پروژه شما مطابقت دارد. برای مثال، اگر قطعات کاربردی را چاپ می کنید، استحکام و دوام را در اولویت قرار دهید. اگر در حال ایجاد وسایل تزئینی هستید، زیبایی و سهولت چاپ ممکن است مهمتر باشد.

4. شرایط چاپ را مرور کنید

فیلامنت های مختلف به شرایط چاپ خاصی نیاز دارند. برخی ممکن است به یک تخت گرم شده نیاز داشته باشند، در حالی که برخی دیگر ممکن است به کنترل دقیق دما نیاز داشته باشند. مشخصات چاپگر سه بعدی خود را بررسی کنید تا مطمئن شوید که می تواند فیلامنت ای را که انتخاب می کنید کنترل کند. علاوه بر این، شرایط محیطی محل کار خود را در نظر بگیرید، زیرا برخی از فیلامنت ها به رطوبت حساس هستند.

5. بودجه و در دسترس بودن

در حالی که فیلامنت های با کارایی بالا خواص استثنایی دارند، اما می توانند گران باشند. هنگام انتخاب فیلامنت، بودجه خود را در نظر بگیرید. علاوه بر این، در دسترس بودن فیلامنت را بررسی کنید، زیرا ممکن است برخی از فیلامنت های تخصصی به راحتی در دسترس نباشند.

6. آزمایش کنید و یاد بگیرید

از آزمایش با فیلامنت ها و تنظیمات مختلف نترسید. پرینت سه بعدی یک فرآیند یادگیری است و آزمایش فیلامنت های مختلف می تواند به شما در کشف امکانات جدید و درک ویژگی های منحصر به فرد آنها کمک کند.

کاوش در فیلامنت های استاندارد چاپگر سه بعدی

اکنون که پایه‌های درک را گذاشته‌ایم، بیایید سفری را در میان انبوه فیلامنت‌های موجود برای تلاش‌های چاپ سه‌بعدی شما آغاز کنیم.

پلی لاکتیک اسید (PLA)

PLA، مشتق شده از منابع تجدیدپذیر مانند نشاسته ذرت، به دلیل زیست تخریب پذیری آن در شرایط خاص، به عنوان یک ماده نیمه کریستالی با اعتبار زیست محیطی قابل توجه ظاهر می شود. PLA که به عنوان یکی از کاربرپسندترین فیلامنت های چاپگر سه بعدی در نظر گرفته می شود، از پذیرش گسترده ای در جامعه چاپ سه بعدی برخوردار است. دمای اکستروژن آن معمولاً در حدود 180 درجه سانتیگراد است و به راحتی قابل کنترل است. PLA پایداری هندسی عالی ارائه می دهد و به طور کلی در برابر تاب خوردگی مقاوم است. این جایگاه خود را در کاربردهای مختلف از نمونه سازی گرفته تا ابزارآلات، اجزای تزئینی و حتی بخش پزشکی پیدا می کند. علاوه بر این، فیلامنت PLA در مجموعه‌ای از رنگ‌های خیره‌کننده موجود است و اغلب به عنوان پایه‌ای برای مواد کامپوزیت عمل می‌کند.

پلی پروپیلن (PP)

PP که به دلیل ماهیت سبک وزن، مقاومت شیمیایی، استقامت در برابر خستگی و عایق الکتریکی برتر مشهور است، یک بازیکن رایج در قالب‌گیری تزریق پلاستیک است. با این حال، حضور خود را در قلمرو چاپ سه بعدی به عنوان یک گزینه فیلامنت نیز احساس می کند. فیلامنت PP دارای مقاومت در برابر ضربه، نفوذ ناپذیری گاز و نیمه سختی است. با این وجود، توجه به این نکته مهم است که PP به دلیل چسبندگی محدود به بستر چاپ ممکن است در حین چاپ با چالش هایی مواجه شود. کنترل دقیق نقاط ذوب و توجه دقیق به مدیریت حرارتی پیش نیازهای موفقیت آمیز چاپ PP است. کاربردهای فیلامنت PP شامل بسته بندی، گیره، بست و ظروف مایع است.

اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)

ABS که با ساختار آمورف مشخص می شود، به دلیل انعطاف پذیری در برابر ضربه های دمای پایین و ویژگی های سبک وزن شناخته شده است. با این حال، طبقه بندی ABS گاهی اوقات می تواند تفاوت های ظریفی داشته باشد، زیرا گاهی اوقات طیف فنی را در بر می گیرد و چالش های پردازش بیشتری را در مقایسه با PLA ارائه می دهد. در قلمرو پرینت سه بعدی، فیلامنت ABS حساسیت به تاب خوردگی را نشان می‌دهد و استفاده از یک میز گرم را ضروری می‌کند. ویژگی‌های منحصر به فرد آن، فیلامنت ABS را به عنوان یک ماده ایده‌آل برای ساخت نمونه‌های اولیه کاربردی، اجزای ابزار و قالب‌هایی که به شدت مورد استفاده قرار می‌گیرند، قرار می‌دهد. علاوه بر این، ABS یک فیلامنت پرینتر سه بعدی اقتصادی با طیف گسترده ای از کاربردها باقی می ماند.

فیلامنت های زیست تخریب پذیر

ورودی نهایی ما در کاوش فیلامنت های استاندارد چاپ سه بعدی در دسته بندی قرار دارد که طبقه بندی آسان را به چالش می کشد. در سال‌های اخیر، فیلامنت‌های زیست تخریب‌پذیر محبوبیت زیادی پیدا کرده‌اند و به عنوان پاسخی پایدار به نگرانی‌های زیست‌محیطی در صنعت چاپ سه‌بعدی ظاهر شده‌اند. این فیلامنت‌ها اغلب به‌صورت ترکیب‌هایی با PLA (که در شرایط خاص تجزیه می‌شود) یا کاملاً از مواد طبیعی مانند جلبک تشکیل شده‌اند، ظاهر می‌شوند. نمونه های قابل توجه عبارتند از NonOilen Fillamentum، ترکیبی از اسید پلی اکتیک (PLA) و پلی هیدروکسی بوتیرات (PHB). NonOilen دارای خواصی مشابه PLA است و در پایان چرخه زندگی خود به آب و دی اکسید کربن تجزیه می شود. علاوه بر این، برای افرادی که به امکانات کمپوست دسترسی ندارند، Fillamentum یک برنامه بازیافت ارائه می دهد که به کاربران امکان می دهد فیلامنت را برای استفاده مجدد و استفاده مجدد برگردانند.

فیلامنت های فنی

اکتشاف ما اکنون وارد قلمرو فیلامنت های فنی می شود و ویژگی های عملکردی پیشرفته و کاربردهای گسترده تری را ارائه می دهد.

نایلون (پلی آمید)

فیلامنت نایلون که به آن پلی آمید (PA) نیز گفته می شود، عمدتاً در بخش تولید مواد افزودنی به صورت پودر برای فناوری زینترینگ لیزری انتخابی (SLS) ظاهر می شود. با این وجود، می توان آن را به صورت فیلامنتی نیز تهیه کرد که PA6 یک نوع قابل توجه است. PA6 شباهت‌های خاصی با ABS دارد و به دلیل چالش‌های چسبندگی نیاز به بستر گرم دارد. PA6 به دلیل مقاومت در برابر ضربه و سایش، همراه با انعطاف پذیری ذاتی، مورد تحسین قرار می گیرد. در ساخت قطعاتی مانند لولاها، قطعات ماشین آلات و ابزارآلات برتری دارد. علاوه بر این، می توان آن را با الیاف کربن یا شیشه تقویت کرد. توجه به این نکته ضروری است که نایلون تمایلات رطوبت سنجی را نشان می دهد و نیاز به نگهداری مناسب در محیط خشک دارد.

پلی اتیلن ترفتالات (PET یا PETG )

PET، یک بازیگر شناخته شده در صنعت پلاستیک، معمولا به عنوان ماده اصلی در بطری های پلاستیکی در همه جا استفاده می کند. در پرینت سه بعدی، PET اغلب شکل PETG را به خود می گیرد و از گلیکول برای کاهش شکنندگی استفاده می کند. فیلامنت PETG به دلیل شفافیت و سازگاری با تماس با مواد غذایی مورد تحسین قرار می گیرد و آن را به انتخابی مکرر برای تولید بسته ها و ظروف مختلف تبدیل می کند. این به عنوان یک جایگزین قابل ستایش برای PLA یا ABS عمل می کند.

پلی اکسی متیلن (POM)

پلی اکسی متیلن یا POM یک ماده نیمه کریستالی را نشان می دهد که به طور پیوسته در دایره های چاپ سه بعدی کشش پیدا می کند. دارای خواص شیمیایی استثنایی، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر ضربه و ویژگی های لغزشی قوی است. فیلامنت POM در زمینه‌های مختلفی مانند ساخت سگک‌های کوله‌پشتی، قطعاتی که در معرض حرارت طولانی‌مدت قرار دارند یا چرخ دنده‌ها کاربرد دارد. با این حال، این یک فیلامنت باقی می ماند که نیاز به مدیریت حرارتی دقیق دارد و نیاز به کنترل دمای میز گرم، اکسترودر و محفظه دارد. علاوه بر این، توجه به این نکته مهم است که در دسترس بودن فیلامنت POM از تولیدکنندگان ممکن است در مقایسه با موادی که در همه جا حاضر هستند مانند PLA یا ABS نسبتاً محدود باشد.

پلی کربنات (PC)

پلی کربنات (PC)، یک فیلامنت پرینتر سه بعدی آمورف، نقاط قوت خود را در حوزه های استحکام و شفافیت می یابد. با این حال، پیمایش پیچیدگی‌های چاپ با رایانه شخصی می‌تواند یک کار بزرگ باشد، در درجه اول به دلیل نیاز آن به دمای اکستروژن بالا و یک تخت گرم. کاربرد آن به ویژه در صنعت نوری برجسته است، جایی که چگالی کمتر آن در مقایسه با شیشه و استقامت دمایی چشمگیر از -238 درجه فارنهایت تا 284 درجه فارنهایت (150- تا 140 درجه سانتیگراد) آن را به گزینه ای ایده آل برای ساخت صفحه نمایش های محافظ تبدیل می کند. و قطعات نوری با پیشرفت فناوری پرینت سه بعدی، فیلامنت پلی کربنات PC به تدریج جایگاه خود را در سبد محصولات تولیدکنندگان پیدا می کند.
بیشتر بدانید: قوی ترین فیلامنت پرینتر سه بعدی را بشناسید.

ترموپلاستیک با کارایی بالا (HPP)

سفر ما اکنون ما را به قلمرو ترموپلاستیک‌های با کارایی بالا هدایت می‌کند، مقوله‌ای که با تقاضاهای بسیار زیاد و نیاز به دقت در فرآیندهای چاپ سه بعدی مشخص می‌شود. این فیلامنت‌ها به دمای اکستروژن فوق‌العاده بالا، میز گرم و محفظه‌های چاپ محصور نیاز دارند. هنگام درگیر شدن با این مواد، دستیابی به برتری بسیار مهم است.

نیروگاه های نیمه کریستالی Semi-Crystalline HPPs PEEK

پلی‌اتر اتر کتون (PEEK) به عنوان برجسته‌ترین فیلامنت پرینتر سه بعدی در این رده سخت ظاهر می‌شود. فیلامنت PEEK که متعلق به خانواده PAEK است، دمای اکستروژن تقریباً 752 درجه فارنهایت (400 درجه سانتیگراد)، بستری که می تواند به 446 درجه فارنهایت (230 درجه سانتیگراد) برسد و یک محفظه گرم شده در 248 درجه فارنهایت (120 درجه سانتیگراد) الزامی است. PEEK به عنوان نمونه ای از نسبت وزن به قدرت است که قادر به تحمل دماهای بالا است. استریل‌پذیری آن، آن را به ماده انتخابی برای ساخت ایمپلنت‌های سفارشی تبدیل می‌کند، اگرچه فیلامنت‌ای باقی می‌ماند که نیاز به درک عمیق فرآیندهای چاپ سه بعدی دارد و در نتیجه قیمت نسبتاً بالاتری دارد.

پلی فنیلن سولفید (PPS) یکی دیگر از ترموپلاستیک های نیمه کریستالی با کارایی بالا است. PPS که به دلیل مقاومت شیمیایی استثنایی و خواص مکانیکی خود مشهور است، کاربرد گسترده ای در بخش های خودرو، نفت و گاز و الکترونیک پیدا می کند. دمای اکستروژن برای PPS در حدود 572 درجه فارنهایت (300 درجه سانتیگراد) شناور است. مشابه PEEK، PPS به یک تخت گرم و یک محفظه محصور نیاز دارد.

فیلامنت های آمورف با دمای بالا

در این دسته، پلی‌تریمید (PEI) یا فیلامنت ULTEM توسط SABIC به بازار عرضه می‌شود، به عنوان یک گزینه قانع‌کننده ظاهر می‌شود. PEI که از قیمت مناسب‌تری نسبت به فیلامنت PEEK برخوردار است، با استانداردهای آتش و دود همسو می‌شود و آن را به یک کاندیدای اصلی برای بخش هوافضا تبدیل می‌کند. PEI همچنین در برابر مایعات خودرو، هیدروکربن ها، الکل ها و محلول های آبی مقاومت نشان می دهد. این قابل استریل شدن است و برای تماس با مواد غذایی تایید شده است.

علاوه بر این، ما نباید خانواده سولفون ها، به ویژه پلی فنیل سولفون (PPSU) و پلی سولفون (PSU) را نادیده بگیریم. این ترموپلاستیک ها خواص حرارتی قابل توجه، ویژگی های آتش و دود، در کنار عایق الکتریکی عالی و خواص دی الکتریک را نشان می دهند. آنها از استفاده گسترده در بخش حمل و نقل، از جمله صنایع ریلی، هوافضا و خودرو بهره می برند.

فیلامنت های چاپگر سه بعدی کامپوزیت و انعطاف پذیر

برای پایان دادن به سفر خود در قلمرو فیلامنت های پرینتر سه بعدی، توجه به فیلامنت های کامپوزیتی و مواد انعطاف پذیر ضروری است. مواد کامپوزیتی به طور پیچیده ای از یک ماتریس، اغلب PLA، نایلون یا پلی کربنات، تقویت شده با الیاف، معمولاً کربن، تشکیل شده اند. این الیاف ضمن بهینه سازی وزن، استحکام فیلامنت را افزایش می دهد و آنها را به گزینه ای ارجح برای کاربردهای هوافضا و خودرو سازی تبدیل می کند. روش‌های مختلفی برای قرار دادن الیاف وجود دارد که هر کدام به روش‌های متفاوتی بر خواص مواد تأثیر می‌گذارند.

علاوه بر این، فیلامنت‌های انعطاف‌پذیر مانند فیلامنت پلی‌اورتان ترموپلاستیک (TPU) نقشی محوری در چشم‌انداز مواد مدل‌سازی رسوب ذوب شده (FDM) دارند. این مواد که به دلیل مقاومت در برابر سایش و انعطاف پذیری ضربه مشهور هستند، در تولید گیره ها، کفی های ارتوپدی و مجموعه ای از کاربردهای دیگر می درخشند. با این حال، آنها نسبت به دماهای بالا حساسیت نشان می دهند، که در زمینه استفاده مورد نظر توجه دقیق را تضمین می کند.

نتیجه گیری کاوش در انواع فیلامنت ها

این کاوش جامع از فیلامنت های پرینتر سه بعدی بر تنوع خیره کننده ای که در حوزه مواد تولیدی افزودنی محصور شده است، تأکید می کند. هر گونه فیلامنت ملیله‌ای منحصر به فرد از ویژگی‌ها و قابلیت‌ها را می‌بافد و دنیایی از امکانات را برای سازندگان، مهندسان و تولیدکنندگان ارائه می‌کند. انتخاب فیلامنت بی نقص هنری است که به خواسته های خاص پروژه شما بستگی دارد، چه ساختن نمونه های اولیه پیچیده، چه اجزای عملکردی مهندسی، یا پیش بردن مرزهای طراحی خلاقانه. با داشتن درک نزدیک از خواص فیلامنت و کاربردهای متنوع آنها، آماده سفر پرینت سه بعدی خود هستید، مطمئن باشید که فیلامنت ایده آل در انتظار شاهکار بعدی شماست.

همچنین میتوانید از مقالات 3dRD مطلب بهترین فیلامنت ها برای قطعات مقاوم در برابر مواد شیمیایی را مطالعه نمایید.

در دنیای همیشه در حال تکامل پرینت سه بعدی، سفر بی حد و حصر است و امکانات بی حد و حصر. فیلامنت خود را عاقلانه انتخاب کنید، و اجازه دهید خلاقیت خود را به ارتفاعات جدید افزایش دهد.

انتخاب فیلامنت مناسب برای چاپگر سه بعدی یک تصمیم مهم است که بر موفقیت پروژه های شما تأثیر می گذارد. با درک نیازهای پروژه خود، آشنایی با انواع فیلامنت، در نظر گرفتن خواص مواد، بررسی شرایط چاپ، بودجه بندی عاقلانه و آزمایش، به خوبی در مسیر انتخاب فیلامنت مناسب برای تلاش های چاپ سه بعدی خود خواهید بود. از سفر خلاقانه خود لذت ببرید و اجازه دهید چاپگر سه بعدی شما ایده های شما را زنده کند!

3dRD

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