در دنیای پرینت سه بعدی، انتخاب مواد اولیه برای پرینتر سه بعدی تأثیر قابل‌توجهی بر کیفیت و دوام محصول نهایی دارد. هر پروژه‌ای به مواد خاصی نیاز دارد که بسته به هدف نهایی، عملکرد، و جزئیات موردنظر، متغیر است. با تنوع گسترده متریال‌های پرینت سه بعدی (از مواد فیلامنتی مانند فیلامنت PLA، ABS، PETG گرفته تا انواع رزین‌ها و آلیاژهای فلزی) انتخاب ماده اولیه مناسب برای پرینت سه بعدی در هر پروژه میتواند چالشی پیچیده باشد. بنابراین، داشتن اطلاعات دقیق در مورد مواد اولیه پرینتر سه بعدی و اینکه کدام نوع برای چه کاربردی مناسب است، یک قدم حیاتی برای رسیدن به بهترین نتیجه است.
در این مقاله، به طور جامع به ارائه راهنمای انتخاب مواد اولیه برای پرینتر سه بعدی میپردازیم و گزینه‌های مختلف موجود را بررسی می‌کنیم. این راهنما به شما کمک می‌کند تا با توجه به نیازها و پروژه‌های خود، مواد مناسبی را انتخاب کرده و به نتیجه‌ای با کیفیت دست پیدا کنید. با مطالعه این راهنمای انتخاب مواد اولیه پرینتر سه بعدی یاد می‌گیرید که ” هر کدام از مواد اولیه پرینت سه بعدی برای چه کاری مناسب اند” و ” چگونه بهترین متریال را برای پرینت سه بعدی خود پیدا کنید”
انواع مواد اولیه پرینتر سه بعدی و تکنولوژی مناسب برای هر کدام
برای انتخاب بهترین متریال برای پروژه پرینت سه بعدی تان، ابتدا لازم است با تکنولوژی های مختلف پرینت سه بعدی و مواد اولیه پرینت سه بعدی، آشنا شوید. هر کدام از مواد مصرفی پرینترهای سه بعدی ویژگی‌های خاص خود را دارند که آنها را برای کاربردهای مختلفی مناسب می‌سازد. به همین دلیل، درک فرآیندهای مناسب برای هر کدام از متریال های پرینت سه بعدی و اینکه کدام ماده اولیه پرینت سه بعدی برای پروژه شما مناسب تر است، میتواند به شما در دستیابی به نتایج بهتر کمک کند.
در ادامه این “راهنمای انتخاب مواد اولیه برای پرینتر سه بعدی”، به بررسی انواع مواد اولیه برای پرینتر سه بعدی و فرآیندهای مناسب برای هر کدام از آنها میپردازیم. با مطالعه این بخش‌ها، شما قادر خواهید بود بهترین متریال برای پرینت سه بعدی خود را شناسایی کرده و انتخاب کنید تا در نهایت به نتایج مطلوب و کارآمدی دست یابید.
انواع مواد اولیه پرینتر سه بعدی – بخش اول: پلاستیک‌ها و فرآیندهای مناسب آنها
در حقیقت پلاستیک ها یکی از پرکاربردترین و رایج ترین مواد اولیه پرینت سه بعدی اند. ده‌ها نوع مواد پلاستیکی برای پرینت سه بعدی وجود دارد. هر یک از مواد، ویژگی‌های خاص خود را دارد که آن را برای کاربردهای مشخصی مناسب می‌سازد. با نگاهی به انواع اصلی پلاستیک‌ها و فرآیندهای پرینت سه بعدی، انتخاب مواد برای ساخت یک محصول یا قطعه ساده‌تر خواهد شد.
انواع مواد پلاستیکی مورد استفاده در پرینت سه بعدی
دو نوع اصلی پلاستیک‌ها عبارت هستند از:
-
ترموپلاستیک‌ها
ترموپلاستیک ها رایج‌ترین پلاستیک‌هایی هستند که استفاده می‌شوند. این مواد میتوانند چرخه‌های ذوب و انجماد فراوانی را تحمل کنند که این ویژگی آنها را از پلاستیک‌های ترموست متمایز می‌سازد. این پلاستیک ها را می‌توان حرارت داد و به شکل دلخواه درآورد. از آنجایی که هیچ پیوند شیمیایی در این مواد تشکیل نمی‌شود، فرآیند حرارت‌دهی و شکل‌دهی برگشت‌پذیر می‌شود که به سبب آن بازیافت، ذوب و استفاده دوباره از ترموپلاستیک‌ها را امکان‌پذیر می‌سازد. ترموپلاستیک‌ها را می‌توان به کَره تشبیه کرد؛ کره میتواند ذوب شود، منجمد شود و دوباره ذوب شود. با هر چرخه ذوب، خواص اندکی تغییر می‌کند.
-
پلاستیک‌های ترموست یا به اختصار ترموست‌ها
ترموست ها پس از عملیات حرارتی به طور دائم در حالت جامد باقی می‌مانند. در طول عملیات حرارتی پلیمرهای ترموست، وجود گرما، نور یا امواج باعث تشکیل نوعی پیوند به نام کراس لینک می‌شود. پلاستیک‌های ترموست در دمای بالای نقطعه ذوب خود تجزیه می‌شوند و بعد از خنک شدن نیز ترمیم نمی‌شوند. بازیافت ترموست‌ها در عمل غیرممکن است و نمی‌توان اجزای سازنده اصلی این مواد را بازیابی کرد. یک ماده ترموست مانند خمیر کیک است، پس از آنکه بپزد و به کیک تبدیل شود دیگر به خمیر تبدیل نخواهد شد.
فرآیندهای پرینت سه بعدی پلاستیک
در ادامه به سه فرآیند پرینت سه بعدی پلاستیک که در دنیا بسیار مطرح اند، میپردازیم:
- پرینترهای سه بعدی مدل‌سازی لایه‌گذاری ذوب‌شونده (FDM) فیلامنت‌های ترموپلاستیک را ذوب و اکسترود می‌کنند، سپس نازل پرینتر مواد را لایه به لایه در فضای ساخت رسوب می‌دهد.
- پرینترهای سه بعدی استریولیتوگرافی (SLA) در فرآیندی به نام فوتوپلیمریزاسیون، رزین‌های مایع ترموست را با یک لیزر به عمل می‌آورند و به پلاستیک سخت تبدیل می‌کنند.
- پرینترهای سه بعدی زینترینگ لیزری انتخابی (SLS) با یک لیزر قدرتمند ذرات کوچک پودر ترموپلاستیک‌ها را ذوب می‌کنند.
1. پرینت سه بعدی FDM
مدل‌سازی لایه‌گذاری ذوب‌شونده (پرینت سه بعدی FDM) که با نام ساخت با ذوب فیلامنت (FFF) نیز شناخته می‌شود، بیشترین کاربرد را میان مصرف‌کنندگان دارد و ظهور پرینترهای سه بعدی سرگرمی نیز این امر را شدت بخشیده است.
فناوری FDM برای ساخت نمونه اولیه بسیار مناسب است؛ علاوه بر این، نمونه‌سازی قطعات ساده‌ای که به طور معمول ماشین‌کاری می‌شوند، با این روش بسیار سریع و کم هزینه انجام می‌شود.
انواع محصولات مصرفی که با FDM تولید می‌شوند، در مقایسه با دیگر فرآیندهای پرینت سه بعدی پلاستیک، از وضوح و دقت کمتری برخوردار هستند. از این رو، در تولید قطعاتی که با اشکال و ویژگی‌های پیچیده همراه هستند، استفاده از این روش گزینه خوبی نخواهد بود.
استفاده از فرآیندهای پرداخت شیمیایی و مکانیکی کیفیت سطح را بهبود می‌بخشد. در پرینترهای FDM صنعتی از سازه‌های تقویتی حل‌شدنی که ساپورت نام دارند استفاده می‌شود تا برخی از مشکلات این روش کاسته شوند؛ ما قبلا در مقاله ” ساپورت‌گذاری در پرینت سه بعدی؛ چه زمانی باید از ساپورت استفاده کنیم؟” به طور مفصل در اینباره توضیح دادیم.
به علاوه، این پرینترهای صنعتی با طیف گسترده‌تری از ترموپلاستیک‌های مهندسی و حتی کامپوزیت‌ها کار می‌کنند، اگرچه این نوع از مواد اولیه پرینتر سه بعدی FDM با قیمت‌های گزافی عرضه می‌شوند.
با ذوب فیلامنت، لایه‌ها تشکیل می‌شوند؛ گاهی لایه‌ها به طور کامل به هم نمی‌نچسبند و میان آنها حفره‌هایی باقی می‌ماند که در نهایت منجر به تولید یک قطعه ناهمسانگرد می‌شود. همانطور که در مقاله ” آموزش طراحی برای پرینت سه بعدی FFF یا FDM ” هم گفتیم در طراحی قطعاتی که تحت اثر بار یا کشش قرار میگیرند، باید به این امر توجه شود.
رایج ترین مواد اولیه پرینتر سه بعدی FDM
رایج‌ترین مواد اولیه برای پرینت سه بعدی FDM عبارت هستند از فیلامنت های ABS، PLA و انواع ترکیبات این دو. پرینترهای پیشرفته‌تر FDM نیز میتوانند مواد تخصصی‌تری را پرینت کنند، موادی که دارای خواصی همچون مقاومت حرارتی بالاتر، مقاومت ضربه‌ای، مقاومت شیمیایی و سختی هستند. در جدول زیر با متداول ترین مواد مصرفی پرینتر سه بعدی FDM آشنا میشویم:
| ماده | ویژگی | کاربرد |
| فیلامنت ABS (آکریلونیتریل بوتادین استایرن) | چقرمه و بادوام
مقاوم به حرارت و ضربه برای پرینت آن به بستر گرم نیاز است تهویه نیاز دارد |
نمونه‌های حرفه‌ای |
| فیلامنت PLA (پلی لاکتیک اسید) | پرینت آن از همه مواد FDM راحت‌تر است
صلب، محکم اما شکننده در برابر حرارت و مواد شیمیایی مقاومت کمتری دارد زیست تجزیه پذیر بی بو |
مدل‌های مفهومی
نمونه‌هایی با شباهت ظاهری |
| فیلامنت PETG (پلی اتیلن ترفتالات گلیکول) | سازگار با دمای پایین پرینت، برای تولید سریع‌تر
مقاوم به رطوبت و مواد شیمیایی شفافیت بالا قابلیت داشتن ایمنی غذایی |
کاربردهای ضد آب
اجزای چفت و بست‌ها |
| نایلون در پرینت سه بعدی FDM | قوی، بادوام و سبک
چقرمه و اندکی انعطاف پذیر مقاوم به حرارت و ضربه پرینت آن با فناوری FDM بسیار پیچیده است |
نمونه‌های حرفه‌ای
قطعات مقاوم به سایش |
| فیلامنت TPU (پلی اورتان ترموپلاستیک) | انعطاف پذیر و کشسان
مقاوم به ضربه فوق‌العاده در میراندن ارتعاشات |
نمونه‌های انعطاف‌پذیر |
| فیلامنت PVA (پلی وینیل الکل) | ماده تقویتی قابل حل
در آب حل می‌شود |
ماده تقویتی |
| HIPS (پلی استایرن با مقاومت ضربه‌ای بالا) | اغلب به عنوان ماده تقویتی قابل حل در کنار ABS به کار می‌رود
در لیمونن شیمیایی حل می‌شود
|
ماده تقویتی |
| کامپوزیت‌ها (فیبر کربن، کولار و فایبرگلاس) | صلب، محکم یا بسیار چقرمه
سازگاری محدود با برخی پرینترهای سه بعدی FDM صنعتی و گران‌قیمت
|
نمونه‌های حرفه‌ای
جیگ‌ها، فیکسچرها و ابزارآلات |
2.پرینت سه بعدی SLA
استریولیتوگرافی یا همان پرینت سه بعدی SLA، نخستین فناوری پرینت سه بعدی دنیا، در دهه هشتاد میلادی ابداع شد و هنوز هم یکی از فناوری‌های محبوب و پرطرفدار است که توسط افراد حرفه‌ای استفاده می‌شود.
در میان انواع فناوری‌های پرینت سه بعدی پلاستیک، فناوری SLA قطعاتی با بیشترین میزان دقت، واضح‌ترین جزئیات و صاف‌ترین پرداخت تولید می‌کند. پرینت سه بعدی با رزین روش بسیار خوبی برای ساخت نمونه‌های دقیق مانند قالب‌ها، الگوها و قطعات حرفه‌ای است که مستلزم داشتن حداقل مقدار تلرانس و یک سطح هموار هستند. همچنین، قطعاتی که با روش SLA ساخته می‌شوند، قابلیت صیقلی شدن و رنگ‌آمیزی دارند که در نتیجه این امر، امکان تولید قطعات دقیق و مورد پسند مشتری فراهم می‌شود.
به طور کلی قطعاتی که با روش SLA پرینت می‌شوند، همسانگرد هستند؛ این یعنی استحکام آنها، فارغ از نوع جهت‌گیری، کم و بیش ثابت است، زیرا بین لایه‌ها پیوندهای شیمیایی تشکیل می‌شود. بدین ترتیب عملکرد مکانیکی این قطعات قابل پیش‌بینی خواهد بود، چراکه در ساخت قطعاتی مثل جیگ‌ها و فیکسچرها، قطعات مصرفی و نمونه‌های حرفه‌ای، توانایی پیش‌بینی رفتار قطعه اهمیت ویژه‌ای دارد.
رایج ترین مواد اولیه برای پرینتر سه بعدی SLA
پرینت سه بعدی SLA یک فناوری فوق‌العاده تطبیق‌پذیر است، به همین خاطر طیف وسیعی از فرمول‌بندی رزین با انواع خواص نوری، مکانیکی و حرارتی به عنوان ماده اولیه پرینتر سه بعدی در آن یافت می‌شود تا با ترموپلاستیک‌های استاندارد، مهندسی و صعنتی انطباق پیدا کنند.
| ماده formlabs | ویژگی | کاربرد |
| رزین‌های استاندارد | رزولوشن بالا
پرداخت سطح هموار و مات |
مدل‌های مفهومی
نمونه‌های با شباهت ظاهری |
| رزین شفاف | تنها ماده کاملا شفاف در پرینت سه بعدی با پلاستیک
قابل پرداخت تا حدود شفافیت نوری |
قطعاتی که نیاز به شفافیت نوری دارند
میلی فلوئیدیک‌ها |
| رزین draft | یکی از سریع‌ترین مواد قابل استفاده در پرینت سه بعدی
4 برابر سریع‌تر از رزین‌های استاندارد، بیش از 10 برابر سریع‌تر از فناوری FDM |
نمونه‌های اولیه
بازنویسی‌های سریع |
| رزین‌های چقرمه و بادوام | موادی محکم، استوار، حرفه‌ای و پویا
توانایی تحمل فشار، کشش، خمش و ضربه بدون شکست دارای تنوع با خواصی مشابه ABS یا PE |
خانه سازی و محوطه سازی
جیگ‌ها و فیکسچرها اتصالات و بست‌ها نمونه‌سازی قطعات فرسوده |
| رزین‌های سخت | موادی فوق‌العاده توپر، قوی و سخت با قابلیت تحمل خمش
مقاومت حرارتی و شیمیایی پایداری ابعادی تحت اثر بار |
جیگ‌ها، فیکسچرها و ابزارآلات
توربین‌ها و پره‌های پنکه اجزای مربوط به سیال و جریان هوا پوشش‌های الکتریکی و بدنه خودروها |
| رزین‌های پلی اورتان | دوام فوق‌العاده و طولانی
پایدار در برابر اشعه فرابنفش، دما و رطوبت بازدارنده شعله، استریل‌پذیری و مقاومت شیمیایی و سایشی |
خودروهای حرفه‌ای، هوافضا و اجزای ماشین‌آلات
قطعات مصرفی سخت و محکم نمونه‌های چقرمه و حرفه‌ای با ماندگاری بالا |
| رزین دما بالا | مقاوم در دمای بالا
دقت بالا |
جریان‌های سیال، گاز و هوای گرم
پایه‌های مقاوم به حرارت، خانه سازی و فیکسچرها قالب‌ها و مغزی‌های قالب |
| رزین‌های انعطاف‌پذیر و کشسان | انعطاف‌پذیری در حد لاستیک، TPU یا سیلیکون
توانایی تحمل خمش، پیچش و فشار پایدار در برابر چرخه‌های مکرر بدون گسستن |
نمونه‌سازی کالاهای مشتریان
مشخصه‌های سازگار در رباتیک دستگاه‌های پزشکی و مدل‌های آناتومی وسایل و مدل‌های جلوه‌های ویژه نمایش |
| رزین‌های پزشکی و دندانی | دارای طیف گسترده‌ای از رزین‌های زیست‌سازگار برای تولید لوازم پزشکی و دندانپزشکی | لوازم دندانپزشکی و پزشکی، شامل مدل‌های راهنمای جراحی، دندان‌های مصنوعی و پروتزها |
| رزین‌های جواهرسازی | موادی برای استفاده در ریخته‌گری دقیق و قالب‌گیری لاستیک‌های ولکانیزه
ریخته‌گری آسان، قابلیت داشتن جزئیات پیچیده و توانایی حفظ شکل خود |
جواهراتی که برای تنها برای پرو تولید می‌شوند
مدل نمونه قالب‌هایی با قابلیت استفاده دوباره جواهرات سفارشی |
| رزین ESD | مواد ایمن ESD برای بهبود روند کاری تولید محصولات الکترونیک استفاده می‌شوند | ابزارآلات و فیکسچرهای تولید محصولات الکترونیک
نمونه‌های آنتی استاتیک و قطعات مصرفی سینی‌های سفارشی برای جابه‌جا کردن و ذخیره‌سازی قطعات |
| رزین سرامیکی | پرداختی شبیه به سنگ
قابل اشتعال برای ساخت یک قطعه کاملا سرامیکی |
پژوهش‌های مهندسی
قطعات هنری و طراحی |
3.پرینت سه بعدی SLS
چاپ سه بعدی زینترینگ لیزری انتخابی (پرینت سه بعدی SLS) میتواند قطعاتی محکم و حرفه‌ای تولید کند، به همین خاطر مورد اعتماد مهندسان و تولیدکنندگان صنایع مختلف است. هزینه کم به ازای تولید هر قطعه، بهره‌وری بالا و استفاده از مواد جا افتاده از جمله ویژگی‌های این فناوری است که آن را برای بسیاری از کاربردها مانند نمونه‌سازی سریع، تولید به مقدار کم و تولید سفارشی مناسب می‌سازد.
در طول پرینت، پودر ذوب‌نشده قطعه را تقویت می‌کند؛ از این رو، نیازی به استفاده از سازه‌های تقویتی یا همان ساپورت‌ها نیست. با وجود این ویژگی، برای طراحی هندسه‌های پیچیده مانند ویژگی‌های داخلی، بریدگی‌ها، دیواره‌های نازک و ویژگی‌های نگاتیو، استفاده از فناوری SLS بهترین روش ممکن خواهد بود.
به طور کلی قطعاتی که با SLS تولید می‌شوند، درست مانند SLA، نسبت به قطعات FDM همسانگردی بیشتری دارند. پرداخت سطح این قطعات به دلیل ذرات پودر اندکی زبر است اما خطوط لایه‌ها تقریبا دیده نمی‌شوند.
رایج ترین مواد اولیه برای پرینتر سه بعدی SLS
برخلاف FDM و SLA، انتخاب ماده اولیه پرینتر سه بعدی SLS محدودیت دارد، اما همین مواد موجود از مشخصات مکانیکی بسیار خوبی برخوردار هستند و استحکام قطعات تولید شده شبیه به قطعات تزریق پلاستیک است. رایج‌ترین متریال برای پرینت سه بعدی SLS، نایلون است. نایلون یک ترموپلاستیک مهندسی محبوب با خواص مکانیکی فوق‌العاده است که از ویژگی‌های آن می‌توان به سبکی، انعطاف‌پذیری، و همینطور پایداری در برابر ضربه، مواد شیمیایی، گرما، اشعه UV، آب و آلودگی اشاره کرد.
| ماده | شرح | کاربرد |
| نایلون 12 | قوی، سخت، محکم و بادوام
مقاوم به ضربه و توانایی تحمل ساییدگی و گسیختگی مکرر مقاوم به اشعه UV، نور، گرما، رطوبت، حلال‌ها، دما و آب |
نمونه‌های حرفه‌ای
قطعات مصرفی دستگاه‌های پزشکی
|
| نایلون 11 | خواص مشابه به نایلون 12 به همراه کشسانی بیشتر، ازدیاد طول در نقطه شکست، مقاوم به ضربه اما سختی کمتر | نمونه‌های حرفه‌ای
قطعات مصرفی دستگاه‌های پزشکی |
| TPU | انعطاف‌پذیر، کشسان و لاستیک مانند
مقاوم در برابر تغییر شکل پایداری UV بسیار بالا جاذب فوق‌العاده ضربه |
نمونه‌های حرفه‌ای
قطعات مصرفی دستگاه‌های پزشکی |
| کامپوزیت‌های نایلون | مواد نایلونی تقویت شده با فیبرهای شیشه، آلومینیم یا کربن با هدف افزایش استحکام و صلابت | نمونه‌های حرفه‌ای
قطعات سازه‌ای مصرفی |
مقایسه مواد و فرآیندهای پرینت سه بعدی پلاستیک
هریک از مواد و فرآیندهای پرینت سه بعدی نقاط قوت و ضعف خود را دارند که آنها را برای کاربردهای متفاوت مناسب می‌سازد. جدول پیش رو برخی مشخصات و ملاحظات مهم آنها را به صورت خیلی خلاصه بیان می‌کند. در مقاله ” مقایسه پرینت سه بعدی FDM و SLA و SLS ” به طور کامل به مقایسه این سه تکنولوژی پرداخته ایم که مطالعه‌ی آن میتواند برایتان سودمند باشد.
| FDM | SLA | SLS | |
| مزایا | قیمت پایین دستگاه‌ها و مواد موجود | سود بالا
دقت بالا پرداخت سطح هموار دارای طیف گسترده‌ای از مواد حرفه‌ای |
تولید قطعات حرفه‌ای قوی و محکم
آزادی در نوع طراحی بدون نیاز به سازه‌های تقویتی |
| معایب | دقت پایین
جزئیات کم سازگاری محدود با طراحی اگر دقت بالا و استفاده از مواد با عملکرد بالا مد نظر باشد، هزینه دستگاه‌های صنعتی بسیار بالا می‌رود |
نسبت به قرار گرفتن طولانی مدت در برابر اشعه UV حساس است | هزینه بالاتر سخت افزار
محدودیت در انتخاب مواد |
| کاربردها | نمونه‌سازی سریع و کم هزینه
مدل‌های آزمون ایده ابتدایی انتخاب قطعات کاربردی با مواد و دستگاه‌های صنعتی پیشرفته
|
نمونه‌سازی حرفه‌ای
الگوها، قالب‌ها و ابزارآلات کاربردهای دندانی نمونه‌سازی و ریخته‌گری جواهرات وسایل و مدل‌های صحنه نمایش |
نمونه‌سازی سریع
تولید کوتاه مدت، پل یا سفارشی |
| مواد | ترموپلاستیک‌های استاندارد، مانند ABS، PLA و انواع ترکیبات آنها برای دستگاه‌های شخصی. کامپوزیت‌های با عملکرد بالا برای دستگاه‌های صنعتی گران‌قیمت | انواع رزین (پلاستیک‌های ترموست). شامل رزین‌های استاندارد، مهندسی (رزین شبه ABS، رزین شبه نایلون PP، رزین انعطاف‌پذیر، رزین مقاوم به حرارت)، رزین قابل ریخته‌گری، رزین دندانی و پزشکی (زیست‌سازگار).
|
ترموپلاستیک‌های مهندسی.
نایلون 11، نایلون 12 و کامپوزیت‌های آنها، الاستومرهای ترموپلاستیک مانند TPU. |
انواع مواد اولیه پرینتر سه بعدی – بخش دوم: فلزها و فرآیندهای مناسب آنها
علاوه بر پلاستیک‌ها، فلزات نیز میتوانند به عنوان ماده اولیه برای پرینتر سه بعدی مورد استفاده قرار گیرند. برای پرینت سه بعدی فلزات نیز فرآیندهای پرینت سه بعدی متعددی وجود دارد که در ادامه‌ی این راهنمای انتخاب مواد اولیه برای پرینتر سه بعدی به آنها میپردازیم:
-
استفاده از فلزات به عنوان مواد اولیه برای پرینتر سه بعدی در فناوری FDM
پرینترهای FDM فلز، مشابه پرینترهای FDM معمولی عمل می‌کنند، با این تفاوت که در آنها میله‌های اکسترود فلز به کار می‌رود؛ این میله‌ها با استفاده از چسب‌های پلیمری نگه داشته می‌شوند و سپس بخش‌های کامل شده در یک کوره زینتر می‌شوند تا چسب از بین برود.
-
فلزات: مواد مصرفی پرینتر سه بعدی در چاپ سه بعدی SLM و DMLS
طرز کار پرینترهای SLM و DMLS شبیه به پرینترهای SLS است، اما در ” مقایسه دو فناوری پرینت سه بعدی SLS و SLM ” اصلی ترین تفاوتی که به چشم میخورد آن است که در پرینت سه بعدی SLM به جای ذوب پودرهای پلیمری، ذرات پودر فلز به عنوان مواد مصرفی پرینتر سه بعدی SLM مورد استفاده قرار میگیرند. در این فناوری لیزر ذرات پودر فلز را برای تشکیل هر لایه ذوب می‌کند. پرینترهای SLM و DMLS توانایی تولید محصولات فلزی محکم، دقیق و پیچیده را دارند که سبب می‌شود این فرآیند روش تولید خیلی خوبی در حوزه‌های هوافضا، خودروسازی و کاربردهای پزشکی به شمار بیاید.
رایج ترین مواد اولیه پرینت سه بعدی فلز
- پودر تیتانیوم: تیتانیوم سبک است و خواص مکانیکی فوق‌العاده‌ای دارد. این فلز قوی و محکم است و در برابر گرما، اکسیداسیون و اسید مقاومت بالایی دارد.
- فولاد ضد زنگ: استحکام و شکل‌پذیری بالایی دارد و در برابر خوردگی مقاوم است.
- پودر آلومینیوم: آلومینیوم یک فلز سبک، بادوام و است و خواص حرارتی خوبی دارد.
- فولاد: ابزار سخت و ضد خش است، بنابراین می‌توانید از پودر فولاد برای پرینت سه بعدی ابزارآلات کاربردی و قطعات با استحکام بالا استفاده کنید.
- آلیاژهای نیکل: آلیاژهای نیکل از استحکام کششی، خزشی و مقاومت گسیختگی بالایی برخوردارند و در برابر حرارت و خوردگی مقاوم هستند.
جایگزین‌های پرینت سه بعدی فلز
در حقیقت پرینت سه بعدی فلز در مقایسه با فناوری‌های پرینت سه بعدی پلاستیک هزینه بیشتری دارد و پیچیده‌تر است، به همین خاطر ممکن است بسیاری از کسب و کارها خود را در موقعیت استفاده از آن نیابند.
پرینت سه بعدی SLA میتواند جایگزین مناسبی برای کارهای ریخته‌گری باشد؛ تولید قطعات فلزی با این روش با هزینه کمتر، آزادی بیشتر در طراحی و در مدت زمانی کمتر از روش‌های سنتی انجام می‌شود.
جایگزین دیگر، روش آبکاری با SLA است که با استفاده از فرآیند الکترولیز یک لایه پوشش فلزی روی ماده پلاستیکی قرار می‌گیرد. در این روش برخی از ویژگی‌های مطلوب فلز مانند استحکام، رسانایی الکتریکی و مقاومت به خوردگی و سایش با خواص ویژه ماده اولیه ترکیب می‌شوند که این ماده اولیه معمولا پلاستیک است.
چارچوب انتخاب ماده پرینت سه بعدی مناسب
با وجود تنوع گسترده‌ای که در مواد اولیه پرینتر سه بعدی و فرآیندهای چاپ وجود دارد، ممکن است این سوال برای شما پیش بیاید: چگونه بهترین متریال برای پرینت سه بعدی خود را انتخاب کنیم؟ برای آنکه بتوانید بهترین تصمیم را در انتخاب مواد اولیه برای پرینتر سه بعدی بگیرید، باید به چندین فاکتور مهم توجه کنید. شناخت دقیق خواص مواد و درک صحیح از نیازهای پروژه میتواند چالش‌برانگیز باشد، به‌ویژه اگر با فناوری‌های مختلف پرینت آشنایی کافی نداشته باشید.
ما در این بخش از راهنمای انتخاب مواد اولیه برای پرینتر سه بعدی، یک چارچوب سه‌مرحله‌ای جامع را ارائه کرده‌ایم که به شما کمک می‌کند با در نظر گرفتن نیازهای پروژه خود، بهترین ماده و فرآیند چاپ را برای پرینت سه بعدی خود انتخاب کنید و از تصمیمات نادرست جلوگیری کنید. اگر بعد از مطالعه این بخش هنوز در انتخاب ماده اولیه مناسب پرینت سه بعدی خود تردید دارید یا پروژه‌تان نیاز به دقت و توجه بیشتری دارد، شاید بهتر باشد به استفاده از مشاوره تخصصی در زمینه پرینت سه بعدی و بهره‌گیری از خدمات پرینت سه بعدی حرفه‌ای نیز فکر کنید.
گام اول: مشخص کنید ماده اولیه پرینت سه بعدی مورد نظرتان چه ویژگی‌ها و خواصی باید داشته باشد
هر یک از پلاستیک‌هایی که برای پرینت سه بعدی استفاده می‌شود خواص شیمیایی، نوری، مکانیکی و حرارتی متفاوتی دارد که عملکرد قطعه را مشخص می‌کند. هرچقدر قطعه استفاده پررنگ‌تری در دنیای روزمره داشته باشد، پیش‌نیازهای عملکردی آن نیز بیشتر خواهد شد.
| نیازمندی | مشخصات | پیشنهاد |
| عملکرد پایین | قطعاتی که برای شکل‌دهی و نمونه‌سازی منطبق، مدل‌سازی مفهمومی و تحقیق و توسعه پرینت می‌شوند، فقط باید نیازهای عملکردی سطح پایین را برآورده سازند.
مثال: نمونه اولیه یک ملاقه سوپ برای انجام آزمایشات ارگونومی. به جز پرداخت سطح، هیچ الزام دیگری برای عملکرد آن وجود ندارد. |
FDM: PLA
SLA: رزین‌های استاندارد، رزین شفاف (برای قطعات شفاف)، رزین درافت (برای پرینت سریع) |
| عملکرد متوسط | برای اعتبارسنجی و استفاده‌های مربوط به پیش‌تولید، رفتار قطعات پرینتی باید تای جای ممکن به قطعه نهایی نزدیک باشد تا تحت آزمایشات کاربردی قرار بگیرد، اما نیازی نیست الزامات سختگیرانه‌ای برای مدت زمان عمر آنها وجود داشته باشد.
مثال: بدنه اجزای الکترونیکی که از آنها در برابر ضربه ناگهانی محافظت می‌کند. نیازمندی‌های عملکردی این مورد شامل توانایی جذب ضربه است، بنابراین بدنه باید بتواند شکل خود را حفظ کند و از هم گسیخته نشود. |
FDM: ABS
SLA: رزین‌های مهندسی SLS: نایلون 11، نایلون 12، TPU |
| عملکرد بالا | در پرینت قطعات اصلی که برای استفاده‌های کاربردی تولید می‌شوند، قطعات باید در یک مدت مشخص نسبت به سایش چشمگیری مقاوم باشند که ممکن است این مدت به اندازه یک روز، یک هفته یا چند سال باشد.
مثال: زیره کفش. از جمله نیازمندی‌های عملکردی زیره کفش، ماندگاری رنگ در طول مدت چند سال، مقاومت در برابر پارگی و عمر طولانی است که مورد آخر با تست بارگذاری و باربرداری دوره‌ای آزمایش می‌شود. |
FDM: کامپوزیت‌ها
SLA: رزین‌های مهندسی، پزشکی، دندانی یا جواهرسازی SLS: نایلون 11، نایلون 12، TPU، کامپوزیت‌های نایلون |
گام دوم: تطبیق نیازهای پروژه با ویژگی‌های مواد مصرفی در پرینت سه بعدی
زمانی که نیازهای پروژه خود را مشخص کردید، حالا باید این نیازها را با ویژگی‌های مختلف مواد اولیه پرینترهای سه بعدی تطبیق دهید و موادی را انتخاب کنید که این ویژگی‌ها را داشته باشند. معمولاً این اطلاعات در مشخصات فنی هر ماده موجود است و به شما کمک می‌کند تا بهترین متریال برای پرینت سه بعدی خود را انتخاب کنید.
| نیازمندی | مشخصات | پیشنهاد |
| استحکام کششی | مقاومت یک ماده در برابر شکست تحت اثر تنش. قطعات سازه‌ای، باربر، مکانیکی و استاتیک باید استحکام کششی بالایی داشته باشند. | FDM: PLA
SLA: رزین شفاف، رزین‌های سخت SLS: نایلون 12، کامپوزیت‌های نایلون
|
| مدول خمشی
|
مقاومت یک ماده در برابر خم شدن تحت اثر بار. شاخص خوبی برای نشان دادن میزان صلابت (مدول بالا) یا انعطاف‌پذیری (مدول پایین) ماده. | FDM: PLA (بالا)، ABS (متوسط)
SLA: رزین‌های سخت (بالا)، رزین‌های چقرمه و بادوام (متوسط)، رزین‌های انعطاف‌پذیر و کشسان (پایین) SLS: کامپوزیت‌های نایلون (بالا)، نایلون 12 (متوسط) |
| ازدیاد طول | مقاومت یک ماده تحت کشش در برابر شکست. این شاخص به شما کمک می‌کند مواد انعطاف‌پذیر را بر اساس مقداری که کشیده می‌شوند باهم مقایسه کنید. همچنین نشان می‌دهد که آیا ماده تحت اثر کشش ابتدا تغییر شکل خواهد داد، و یا اینکه به طور ناگهانی دچار شکست می‌شود. | FDM: ABS (متوسط)، TPU (بالا)
SLA: رزین‌های چقرمه و بادوام (متوسط)، رزین‌های پلی اورتان (متوسط)، رزین‌های انعطاف‌پذیر و کشسان (بالا) SLS: نایلون 12 (متوسط)، نایلون 11 (متوسط)، TPU (بالا) |
| استحکام ضربه‌ای | توانایی یک ماده در جذب شوک و انرژی ضربه بدون آنکه دچار شکست شود. این شاخص با تعیین میزان چقرمگی و دوام ماده به شما کمک می‌کند تشخیص بدهید کدام ماده به هنگام افتادن روی زمین یا برخورد با شی دیگری به راحتی می‌شکند. | FDM: ABS، نایلون
SLA: رزین چقرمه 2000، رزین چقرمه 1500، رزین خاکستری پرو، رزین بادوام، رزین‌های پلی اورتان SLS: نایلون 12، نایلون 11، کامپوزیت‌های نایلون |
| دمای خمش حرارتی | دمایی که در آن نمونه تحت اثر یک بار مشخص، تغییر شکل می‌دهد. دمای خمش حرارتی نشان می‌دهد که آیا ماده برای کاربردهای دما بالا مناسب است یا خیر. | SLA: رزین دما بالا، رزین‌های سخت
SLS: نایلون 12، نایلون 11، کامپوزیت‌های نایلون |
| سختی (اندازه‌گیری شده با سختی سنج) | مقاومت یک ماده در برابر تغییر شکلی که در سطح اتفاق می‌افتد. با کمک این شاخص می‌توانید به نرمی مناسبی در سطح پلاستیک‌هایی مانند لاستیک و الاستومرها دست یابید که برای کاربردهای خاص استفاده می‌شوند. | FDM: TPU
SLA: رزین انعطاف‌پذیر، رزین کشسان SLS: TPU |
| مقاومت پارگی | مقاومت یک ماده تحت تنش در برابر برش. برای تعیین دوام و مقاومت پلاستیک‌های نرم و مواد انعطاف‌پذیر مانند لاستیک، در برابر پارگی اهمیت زیادی دارد. | FDM: TPU
SLA: رزین انعطاف‌پذیر، رزین کشسان، رزین بادوام SLS: نایلون 11، TPU |
| خزش | خزش تمایل ماده برای تغییر شکل دائمی تحت اثر یک تنش ثابت است. تنش میتواند از نوع کششی، فشاری، برشی یا خمشی باشد. پلاستیک‌های سخت خزش کمی دارند، بنابراین طول عمر آنها زیاد است که در قطعات سازه‌ای اهمیت فوق‌العاده‌ای دارد. | FDM: ABS
SLA: رزین‌های پلی اورتان، رزین‌های سخت SLS: نایلون 12، نایلون 11، کامپوزیت‌های نایلون |
| مانایی فشار | تغییر شکل دائمی ماده بعد از فشرده شدن. در پلاستیک‌های نرم و کاربردهای کشسان شاخص مهمی به شمار می‌آید زیرا نشان می‌دهد که آیا بعد از برداشته شدن بار، ماده میتواند به شکل اولیه خود بازگردد یا خیر. | FDM: TPU
SLA: رزین انعطاف‌پذیر، رزین کشسان SLS: TPU |
گام سوم و آخر: از بین گزینه های موجود، مواد اولیه ای که با نیازهای پروژه پرینت سه بعدی شما مطابقت بیشتری دارند را انتخاب کنید
پس از آنکه دو گام قبلی را به پایان رساندید، به احتمال زیاد به یک ماده یا گروه کوچکی از مواد خواهد رسید که برای کاربرد شما مناسب باشند. در این مرحله، وقتی به گزینه‌های نهایی خود رسیده‌اید، انتخاب ماده مناسب میتواند گاهی پیچیده باشد.
اگر چندین ماده به نظر شما مناسب می‌آید، بهتر است مزایا و معایب هر کدام را با دقت بررسی کنید. اما اگر همچنان تردید دارید یا به اطلاعات بیشتری نیاز دارید، مشاوره تخصصی میتواند شما را از این تردید نجات دهد. با کمک گرفتن از افراد حرفه‌ای و کارشناس حوزه پرینت سه بعدی، می‌توانید بهترین مواد و فرآیندها را برای پروژه خود انتخاب کنید و به نتایج مطلوب‌تری دست یابید.
سخن آخر
در نهایت، انتخاب ماده مناسب برای پرینت سه بعدی یکی از کلیدی‌ترین مراحل برای موفقیت پروژه شماست. هر ماده ویژگی‌ها و قابلیت‌های منحصر به فرد خود را دارد که باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد تا با نیازهای پروژه شما همخوانی داشته باشد. با دنبال کردن مراحل مشخص‌شده در این راهنما و در نظر گرفتن عواملی نظیر استحکام، انعطاف‌پذیری، مقاومت حرارتی و سایر خصوصیات، احتمالا می‌توانید بهترین گزینه را انتخاب کنید.
اما اگر هنوز در انتخاب مواد اولیه برای پرینتر سه بعدی دچار تردید هستید یا پروژه شما نیازمند تحلیل و دقت بیشتری است، تیم مشاوره ما در ماداتکنولوژی آماده است تا به شما کمک کند. با تماس با ما، می‌توانید از مشاوره‌های تخصصی و راهنمایی‌های افراد با تجربه در حوزه پرینت سه بعدی بهره‌مند شوید و به انتخاب‌های هوشمندانه‌تری دست یابید. ما به شما کمک خواهیم کرد تا پروژه خود را با اطمینان بیشتر پیش ببرید و به نتایج موفقیت‌آمیز برسید. برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت مشاوره تخصصی، با ما در تماس باشید.
بدون دیدگاه