بررسی انواع فیلامت های پرینتر سه بعدی FDM

خلاصه

اغلب دستگاه های جدید در حوزه چاپ سه بعدی قادرند که با رنج گسترده ای از متریال های تولید شده برای تولید افزایشی FDM کار کنند. بسته بندی وکیوم مناسب یکی دیگر از فاکتورهای ارزیابی فیلامنت ها می باشد. بهتر است که فیلامنت به خوبی وکیوم شده باشد تا ریسک خراب شدن ماده، به حداقل برسد.

فاکتورها و ملاک های ارزیابی سطح کیفی یک فیلانت:

مواد مصرفی مورد استفاده در چاپ سه بعدی FDM، باید محکم و مقاوم باشند. این مواد باید قطر خارجی پایا و ثابتی در طول فیلامنت داشته باشند تا از اضافه و کم شدن دبی ورودی جلوگیری شود.

مواد مصرفی مورد استفاده در این صنعت، باید فاقد هرگونه ناخالصی ناهمگن باشند. چرا که این ناخالصیی ها ممکن است سبب گرفتگی نازل و اضافه شدن حجم کار تعمیر و نگهداری شوند.

از دیگر ویژگی های یک فیلامنت مرغوب، قرقره های زیبا و با قطر مناسب می باشد که با اکثر دستگاه ها انطباق داشته باشد. همچنین قطر هاب اصلی باید از یک حدی بزرگتر باشد. دلیل این مسئله این است که در برخی فیلامنت ها، زمانی که 80 درصد ماده داخل قرقره (Spool) مصرف می شود، قطر خارجی بخش باقی مانده در داخل اسپول به حدی کم می شود که کشش فیلامنت با مقاومت بیشتری همراه خواهد شد. این مسئله منجر به ایجاد یک سری خطوط عمیق به صورت رندم بر روی قطعه می شود. شاید اگر در زمان ایجاد این گره های حرکتی در کنار دستگاه باشید، صدای باز شدن ناگهانی قرقره به گوشتان برخورد نماید. لذا قطر هاب اسپول یا قرقره نیز بسیار مهم است.

یکی از مهمترین فاکتورها و ملاک های سنجش سطح کیفی و استاندارد فیلامنت های چاپ سه بعدی FDM، میزان پایداری خواص ماده در اثر گذشت زمان می باشد. بسیار از فیلامنت ها به خصوص فیلامنت های حساس به رطوبت نظیر PLA، در اثر گذشت زمان، پس از خارج شدن از بسته بندی وکیوم، ترد و شکننده می شوند که این امر منجر به ایجاد اشکال در فرایند چاپ و ناتمام ماندن چاپ سه بعدی می شود. برخی از فیلامنت های PLA موجود در بازار می توانند تا یکسال بدون بسته بندی وکیوم وکیوم در دمای اتاق باقی بمانند. اما برخی دیگر ممکن است در عرض چند هفته خاصیت خود را از دست بدهند. برخی دیگر ممکن است حتی بعد از خروج از بسته حالت شکننده داشته باشند.

بسته بندی وکیوم مناسب یکی دیگر از فاکتورهای ارزیابی فیلامنت ها می باشد. بهتر است که فیلامنت به خوبی وکیوم شده باشد تا ریسک خراب شدن ماده، به حداقل برسد.

داشتن تنوع رنگ مناسب.

و بالاخره قیمت. شاید یکی از مهمترین فاکتورهای ارزیابی نسبی فیلامنت ها قیمت باشد. به عبارت دیگر، این نسبت کیفیت به قیمت است که برای ما اهمیت دارد.

بررسی تفاوت فیلامنت ها

با توجه به گستردگی انواع فیلامنت ها و تنوع مدل ها و شرکت های تولیدکننده آن، انتخاب درست فیلامنت مصرفی برای پرینتر FDM دشوار به نظر می‌آید. علاوه بر این، مدل‌های جدیدی از فیلامنت ها نیز روانه بازار می‌شود. در نتیجه آگاهی از ویژگی ها و تفاوت فیلامنت ها ضروریست، تا با مقایسه فیلامنت ها مورد کاربرد صحیح هر کدام را بدانیم. در این میان، فیلامنت ABS و فیلامنت PLA دو نوع پرکاربرد و با سابقه در پرینت سه بعدی FDM هستند. چندین سال است که اکثر تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان از این دو مدل بهره برده‌اند. اما با گذشت زمان، بخشی از کاربران به استفاده از مواد جدیدتر روی آورده‌اند.

در این مقاله قصد داریم تا به بررسی انواع فیلامنت های پرکاربرد در پرینتر های سه بعدی FDM بپردازیم. در نتیجه خواهیم توانست بهترین انتخاب را از نظر مشخصات فیزیکی و ظاهری برای پیاده سازی طرح خود داشته باشیم. فیلامنت هایی که مورد بررسی قرار خواهیم داد عبارت است از: PLA, ABS, PET, Nylon, TPU, PC

روش مقایسه فیلامنت ها

مهم‌ترین شاخصه‌ ها در تفاوت فیلامنت پرینتر سه بعدی را می‌توان عملکرد مکانیکی، کیفیت بصری و قابلیت پردازش آن دانست. در این مقاله ما این سه مورد را ریزتر کرده و با نمودار گرافیکی به مقایسه فیلامنت ها می‌پردازیم. البته به جز موارد زیر، عواملی مهمی همچون هزینه، مقاومت در برابر رطوبت، سمی بودن از نظر مجاورت در برابر مواد غذایی و … هستند که در نمودار ویژگی نیامده‌اند.

پرینت پذیری (Ease of Printing): اینکه چه مقدار پرینت ما از نظر چسبندگی به صفحه، سرعت پرینت، صحت در پرینت، دقت خروجی نازل و … ساده است و به درستی صورت می‌گیرد.

کیفیت بصری (Visual Quality): چه مقدار سطح خارجی پرینت ما چشم‌نواز تر و صیقلی‌تر است.

بیشترین تنش (Max Stress): بیشترین فشاری که قطعه تحت کشیدگی می‌تواند تحمل کند.

کشیدگی در شکستن (Elongation at Break): بیشترین طولی که قطعه در زمان شکستن کش می‌آید.

مقاومت ضربه‌ای (Impact resistance): انرژی که نیاز است تا قطعه توسط ضربه ناگهانی شکسته شود.

چسبندگی لایه‌ای (Layer adhesion): میزان چسبندگی لایه ها به یکدیگر در همه جهات.

مقاومت گرمایی (Heat resistance): بیشترین گرمایی که قطعه می‌تواند تحمل کند، قبل از اینکه نرم و دفرمه شود.