پرینت سه بعدی با فیلامنت ABS

خدمات پرینت سه بعدی با استفاده از متریال ABS یکی از قدیمی ترین روش های ساخت قطعه با روش FDM می باشد که از گذشته تا حال محبوبیت زیادی داشته است .

در این مقاله، فیلامنت ABS را بررسی خواهیم کرد. مواد ABS، پلیمرهای مهندسی محبوبی هستند که کاربرد آن‌ها دامنه گسترده‌ای از صنایع سنتی را شامل می‌شود و همین امر، اهمیت آن‌ها را در حوزه پرینت سه بعدی برجسته می‌سازد. در ادامه، با جزئیات بیشتری به بررسی این مواد می‌پردازیم.

ABS چه ماده‌ای است؟

اکریلونیتریل بوتادین استایرن[1] (ABS) یک کوپلیمر ترموپلاستیک (گرمانرم) است که در طی فرآیند پلیمریزاسیون اکریلونیتریل و استایرن، و با حضور پلی‌بوتادین تشکیل می‌شود. بوتادین که خود یک ماده لاستیکی است، وجود آن حتی در دماهای پایین نیز به محصول نهایی ویژگی جهندگی می‌بخشد و در طرف دیگر استایرن، سطح پلاستیک را براق و ضد آب می‌سازد. با استفاده از انواع اصلاحات، می‌توان میزان چقرمگی، مقاومت ضربه‌ای و مقاومت حرارتی ماده را بهبود بخشید.

از آنجایی که ABS یک پلیمر گرمانرم است، می‌توانید آن را ذوب کنید تا به حالت مایع، و سرد کنید تا به حالت جامد درآید و مجدد به آن حرارت بدهید. این عمل را می‌توان بارها تکرار کرد بدون آنکه تخریب قابل ملاحظه‌ای در خواص پلیمر اتفاق بیوفتد. فرمول شیمیایی این پلیمر، (C₈H₈·C₄H₆·C₃H₃N)_n است.پ پس یک گزینه بسایر مناسب برای پرینت سه بعدی می باشد .

آنچه درباره ABS معروف است، این است که هنگام استفاده از آن هزینه تولید پایین و کار با دستگاه آسان است. چنین ویژگی‌هایی، از ABS یک ماده عالی برای تولید انبوه می‌سازد. به علاوه، میزان استحکام و سفتی ساختاری که این ماده در مقاومت به ضربه از خود نشان می‌دهد خیلی خوب است، مقاومت شیمیایی خوبی دارد، عملکرد آن در دماهای پایین و همینطور دماهای بالا فوق‌العاده است و همچنین دارای خواص عایق الکتریکی بی‌نظیری است.

گذشته از همه این‌ها، عملیات پسا پردازش این ماده به آسانی انجام می‌شود و رنگ‌آمیزی و چسب‌کاری آن نیز راحت است.

اما در کنار همه مزایای برجسته‌ای که مطرح شد، این ماده محدودیت‌هایی هم دارد؛ برای نمونه مقاومت آن در برابر حلال پایین است به طوری که اگر بسوزد بخارات سمی منتشر می‌کند، اشعه فرابنفش روی آن اثر می‌گذارد و غیره. در صنعت غذا استفاده محدودی دارد و برای استفاده در صنعت غذا متریال PETG که توشیحات آن در صفحه مخصوص به آن موجود است مناسب است .

برخی خواص عمومی ماده ABS

• HDT @0.46 Mpa (67 psi): 68-100°C
• HDT @1.8 Mpa (264 psi): 88-100°C
• ضریب انبساط حرارتی خطی: 7-1510-5 /°C
• انعطاف پذیری (مدول خمشی): 1.6-2.4GPa
• آزمون سختی شور D: 100
• سفتی (مدول خمشی): 1.6-2.4GPa
• استحکام تسلیم (کششی): 29.6-48MPa

لازم به ذکر است که اینها خواص ماده ABS هستند و قطعات ساخنه شده با پرینت سه بعدی ABS با توجه به اینکه به صورت لایه به لایه ساخته می شوند دارند خواص متفاوتی هستند .

فیلامنت ABS چقدر دوام دارد؟

برخلاف انواع فیلامنت‌های دیگر (مانند PLA)، پلیمر ABS به مدت فوق‌العاده طولانی‌تری دوام خود را حفظ می‌کند به گونه‌ای که بخشی از محبوبیت بسیار آن در پرینت سه بعدی ، به همین خاطر است. با این حال چنین امری مشکلاتی نیز به وجود می‌آورد چرا که تجزیه این ماده به زمان زیادی نیاز دارد و همین می‌تواند اثرات طولانی مدتی بر محیط زیست به جا بگذارد. در حقیقت فیلامنت ABS به قدری محکم و مقاوم است که اساسا می‌تواند برای همیشه باقی بماند.

در صورتی که راه حل هوشمندانه‌ای برای غلبه بر این محدودیت‌ها یافت شود، ABS ماده‌ای است که می‌توان از آن در زمینه‌های کاربردی فراوانی استفاده کرد؛ از جمله قطعات اتومبیل مانند سپر خودرو، تجهیزات محافظتی مانند کلاه ایمنی، وسایل آشپزخانه، روکش‌های مواد غذایی و انواع پوشش‌ها، کلیدهای صفحه کلید رایانه، اساب بازی‌ها و آلات موسیقی.

شناخت فیلامنت ABS

پیش‌تر بیان کردیم که ABS یک پلیمر مهندسی محبوب است. کارایی و شهرتی که در میان فرآیندهای سنتی تولید دارد، سبب شده است که در حوزه پرینت سه بعدی نیز کارآمد باشد. پلیمر ABS، ماده‌ای محکم، چقرمه و بادوام است. مقایسه میزان استحکام کششی ABS با PLA نشان می‌دهد که شکل پذیری فیلامنت ABS فوق‌العاده بیشتر است و در نتیجه، مقاومت ضربه‌ای بالاتری دارد. انجام عملیات پسا پردازش روی این ماده آسان است و اگر به خوبی پرینت سه بعدی شود، نتایج بسیار خوبی به دست خواهد آمد. و مشکل نیز دقیقا «به خوبی پرینت سه بعدی شدن» است.

پرینت سه بعدی ماده ABS بسیار دشوار است. تعداد زیادی از مصرف کنندگان، در حین چاپ کردن ABS با مشکلاتی از قبیل پیچ‌خوردگی، ایجاد ترک و خطای ابعادی مواجه می‌شوند.

اما می‌توان از بروز چنین مشکلاتی جلوگیری کرد و اگر تنظیمات و تدابیر احتیاطی مناسبی صورت بگیرد، می‌توان کاری کرد که ساخت با ABS هر بار با موفقیت کامل انجام بگیرد. منحنی یادگیری این کار طولانی است اما در ادامه به شما کمک می‌کنیم که این مسیر کوتاه‌تر شود.

تنظیمات عمومی پرینت سه بعدی با فیلامنت ABS

• دمای اکسترودر (روزن‌ران): تا
• دمای بستر: تا
• سرعت چاپ: 20-30mm/sec
• بستر گرم: ضروری
• محفظه: توصیه می‌شود

نکات پرینت سه بعدی با فیلامنت ABS

در ادامه به این می‌پردازیم که ما برای خدمات پرینت سه بعدی خود از چه روش هایی برای بالا بردن کیفیت پرینت سه بعدی و ساخت قطعه و همچنین ساخت قطعه با تلرانس مجاز استفاده می کنیم تا قطعات به بالاترین کیفیت ساخته شوند و در اختیار مشتریان ما قرار گیرند . چون ساخت با فیلامنت ABS به تجهیزات و ویژگی هایی نیازمند است که نیازمند هزینه زیاد است . در ادامه به چند مورد از این موارد می پردازیم .

پرینت سه بعدی در بازه دمایی

هنگامی که با فیلامنت ABS کار می‌کنید، همواره دما را در محدوده‌ای نگه دارید که توسط سازنده فیلامنت تعیین شده است: امکان دارد تولید کننده فیلامنت بر اساس ترکیب ماده، بازه دمایی متفاوتی تعریف کند و بنابراین پیروی از تنظیمات مناسب هرکدام، اهمیت زیادی دارد.

تهویه

• پلیمر ABS هنگام چاپ شدن، از خود گازهای سمی منتشر می‌کند، از این رو، تهویه بسیار مهم است و فرآیند پرینت سه بعدی باید در محیطی انجام شود که تهویه مناسبی دارد. کاربران نیز باید ماسک بزنند تا گازهای سمی را استنشاق نکنند.

حل مشکل چسبندگی بستر فیلامنت ABS

• علت اصلی شکست پرینت‌های ABS، عدم چسبندگی بستر است. شکست چاپ‌های ABS، بیشتر از هر عامل دیگری، به علت چسبندگی بستر است. بدین معنی که اولین لایه چاپ به بستر دستگاه نمی‌چسبد. عدم چسبندگی مشکل مهم و خطیری است و در ادامه می‌بینیم که راه حل این معضل به عوامل متعددی بستگی دارد.

استفاده از نوارچسب، چسب یا دوغاب ABS

• از میان رایج‌ترین راه‌حل‌هایی که چسبندگی لایه اول را افزایش می‌دهد، یک راه این است که در بستر پرینت از چسب نواری کپتون استفاده شود و سپس مقداری چسب (چسب سریش مانند) به آن اضافه گردد. افزودن چسب، به چسبندگی بهتر بین بستر کار و لایه اول کمک می‌کند. به غیر از چسب، از دوغاب ABS نیز می‌توان به جای چسب استفاده کرد. هیچ اتفاق نظری مبنی بر اینکه کدام روش بهتر است، وجود ندارد، بنابراین این مورد تنها به انتخاب استفاده کننده بستگی دارد.

(دوغاب ABS: دوغاب ABS مخلوط تکه‌های فیلامنت ABS و استون است. ترکیب ABS با استون دوغاب غلیظی تشکیل می‌دهد و می‌تواند مانند چسب عمل کند. استون ماده خطرناکی است پس هنگام ساخت این دوغاب اقدامات احتیاطی کافی را به کار بگیرید.)

• بستر گرم: روش معروف دیگری که برای رفع مشکل چسبندگی بستر به کار می‌رود، استفاده از یک بستر گرم است. چنین کاری به مجموع هزینه‌های سیستم اضافه می‌کند اما چسبندگی لایه اول را تضمین می‌کند. بستری که گرم شده باشد، لایه اول پرینت سه بعدی را نیز گرم و به حالت نیمه ذوب نگه می‌دارد. در اثر گرما میزان چسبندگی پلاستیک بیشتر، و به دنبال آن چسبندگی بستر نیز بهتر می‌شود.
• محفظه: در روش دیگری، عملیات پرینت درون یک محفظه انجام می‌گیرد تا دمای محیط بر فرآیند پرینت سه بعدی  تاثیر نداشته باشد و دمای درون محفظه ثابت باقی بماند. استفاده از پرینترهای سه بعدی پیشرفته که خود دارای محفظه گرم هستند، اثربخشی این روش را بیشتر می‌کند. همچنین، استفاده از محفظه به جلوگیری از وقوع ترک بین لایه‌ها نیز کمک می‌کند.  
• ابزار چسبندگی بستر: در کنار روش‌های بهبود چسبندگی بستر که قبل‌تر به آن‌ها اشاره شد، استفاده از نرم افزار اسلایس نیز به حل این مشکل کمک می‌کند، این نرم‌افزار با افزودن یک لایه محافظتی اضافه، سلامت پرینت سه بعدی را تضمین می‌کند. به کاربران توصیه می‌شود که از ابزارهای چسبندگی بستر، مانند لبه و شناژ استفاده کنند تا با بهبود میزان چسبندگی سطح بستر، از وقوع مشکلات مربوط به چسبندگی لایه‌ها جلوگیری شود.
• خاموش کردن پروانه: همچنین، کاربران می‌توانند زمان پرینت سه بعدی لایه‌های اولیه پروانه (پنکه) اکسترودر را خاموش کنند. با این کار لایه‌ها سرد نمی‌شوند و تاب برنمی‌دارند.

فیلامنت را خشک نگه دارید

همه مواد گرمانرم رطوبت را به خود جذب می‌کنند، و با توجه به اینکه پرینت کردن با فیلامنت ABS به خودی خود دشوار است، فیلامنت آن باید در یک محیط خشک نگه‌داری شود. در این راستا، کاربران نیز می‌توانند فیلامنت ABS را پیش از هر پرینت، در فر خشک کنند.

کاربردهای متداول فیلامنت ABS

نمونه سازی

پلیمر ABS، به دلیل خواص مکانیکی خوبی که دارد، بهترین ماده برای تولید نمونه‌های اولیه است. ABS پرینت شده در مقایسه با ABS تزریقی، از 80 الی 90 درصد خواص برخوردار است. در زمینه کاربردهای کاملا حرفه‌ای مانند اتصالات گیره‌ای و همچنین ساخت نمونه‌های اولیه با هدف تست شکل، تناسب و عملکرد، می‌توان از پرینت سه بعدی ABS بهره گرفت و به نتایج موفقیت‌آمیزی دست یافت.

کالاهای مصرفی بادوام

کالاهای مصرفی بادوام مانند مخلوط‌کن، یخچال، فر، ماشین لباسشویی و از این قبیل، همه نیازمند روکش‌‌های محافظ بدنه هستند و ماده‌ای که بیش از همه در ساخت روکش‌ها انتخاب می‌شود، ABS است. ماده ABS سبک، بادوام، صلب و همینطور ضد خش است. به خاطر داشتن این خواص، ABS به ماده‌ای تبدیل می‌شود که کاملا مناسب کاربردهای مربوط به لوازم خانگی است.

قطعات خودرو

ABS ماده‌ای سبک و بادوام است و علاوه بر این‌ها، در برابر خش خوردگی بسیار مقاوم است. در صنعت خودرو به چنین ویژگی‌هایی توجه بسیاری می‌شود. از این رو، ABS در کاربردهای مربوط به خودرو فوق‌العاده کارآمد است و اغلب در ساخت داشبورد، قالپاق، سپر و سایر بخش‌های بدنه به کار می‌رود. طیف گسترده ای از خدمات پرینت سه بعدی ارائه شده ما مربوط به شرکت های خودروسازی یا قطعات خودرو می باشد.

لوله کشی

ABS جایگزین مناسبی برای پلی وینیل الکل (PVA) است که در ساخت لوله و زانویی به کار می‌رود. دوام فیلامنت ABS بسیار بیشتر از PVA است. بنابراین با وجود مزیت‌های دیگر آن مانند استحکام، سبکی و مقاومت به ضربه و شکست، در حوزه‌هایی همانند لوله‌کشی، ABS انتخاب ایده‌آل‌تری خواهد بود.

مزایای فیلامنت ABS

• خواص مکانیکی: ABS خواص مکانیکی فوق‌العاده‌ای دارد که استحکام، شکل‌پذیری، مقاومت در برابر ضربه و سایش از جمله خواص آن هستند.
• پسا پردازی آسان: به کمک بخار استون، سطح ABS صاف و هموار می‌شود و با استفاده از رنگ‌های اکریلیک می‌توان سطح آن را چسب‌کاری یا رنگ‌آمیزی کرد.
• کاربرد گسترده: این ماده در زمینه نمونه سازی و ساخت قطعات مصرفی کاربرد وسیعی دارد.

معایب فیلامنت ABS

• پیچ خوردگی، تابیدگی و ترک خوردگی: ABS به شدت مستعد پیچ‌خوردگی، تابیدگی و ترک‌خوردگی است. اگر بخواهید پرینت با موفقیت کامل شود، باید از اقدامات امنیتی مناسب بهره بگیرید.
• گازهای سمی: ABS در طول پرینت گازهای سمی آزاد می‌کند، از این رو کاربران باید از اقدامات احتیاطی مناسبی پیروی کنند.
• نیازمند لوازم جانبی: برای پرینت سه بعدی ABS، به یک بستر گرم و یک محفظه نیاز دارید (اگر محفظه هم گرم باشد، نتیجه بهتری ارائه خواهد کرد). تهیه هر دوی این ملزومات قیمت پرینتر سه بعدی را افزایش می‌دهد. به علاوه، هنگام چاپ کاربران باید بینی و دهان خود را بپوشانند بنابراین یک وسیله دیگر به تجهیزات مورد نیاز اضافه می‌شود.
• تهویه: پرینت سه بعدی ABS باید در محیطی انجام شود که تهویه مناسبی داشته باشد.
• اشعه فرابنفش: ماده ABS به تابش فراوان اشعه فرابنفش حساس است و نمی‌توان از آن در مواردی استفاده کرد که در محیط باز بیرون و در معرض مستقیم نور خورشید قرار می‌گیرند.

به هیچ عنوان از فیلامنت ABS در تولید موارد زیر استفاده نکنید:

با ABS می‌توانید بی‌شمار محصولات ارزشمند بسازید، اما این ماده به هیچ وجه نباید در برخی موارد به کار برود. پیش از اشاره کردم که نور آفتاب به آن آسیب می‌زند، در ادامه نیز می‌گویم که استفاده از آن در چه مواردی می‌تواند بسیار خطرناک باشد.

در ABS سمومی وجود دارد که اگر حرارت ببیند، این سموم آزاد می‌شوند. سرد شدن پرینت سه بعدی بدین معنا نیست که این سموم منتشر شده و از بین رفته‌اند. اگرچه اشکالی ندارد آن را لمس کنید، اما نباید از ABS محصولی چاپ کرد که همراه با خوردن غذا و خوراکی استفاده می‌شود. اگر محصول چاپی شما با مواد غذایی تماس داشته باشد و سپس آن غذا خورده شود، ممکن است دیگران و یا حتی خودتان را بیمار کنید.

اگر می‌خواهید محصولی پرینت سه بعدی کنید که کاربرد آن در مصارف غذایی است، مانند کاسه یا ظروف آشپزخانه ، بهتر است از پلاستیک PLA استفاده کنید. اتفاق نظر بر این است که PLA کاملا بی‌خطر است، هرچند که صاحب‌نظران از این بابت صد در صد اطمینان ندارند بنابراین، بازهم امکان دارد این کار شما را به خطر بیندازد.

آیا ABS به این قیمت می‌ارزد؟

می‌تواند ارزشش را داشته باشد. تهیه ABS آسان و ارزان است و به همین خاطر، به ازای هر پرینت مقرون به صرفه است. اما یک استدلال مخالف نیز وجود دارد که به نوع تنظیمات پرینت و مدل پرینتر شما بستگی دارد.

ABS را در حین پرینت سه بعدی می‌توان دمدمی مزاج خواند، بنابراین این کار به تنظیم یک ساز و کار صحیحی نیاز دارد تا فرآیند پرینت هر بار به درستی پیش برود. بهترین کار، داشتن یک پرینتر خوب است که عملیات چاپ را در یک محفظه با اندازه مناسب انجام می‌دهد.

همچنین، باید محیط مناسبی برای پرینت سه بعدی در نظر داشته باشید. آیا هوای آن قابل کنترل است؟ آیا آلونکی در بیرون، یا فضای داخل خانه است؟ دمای مکانی که در آن پرینت می‌کنید باید قابلیت تنظیم دقیق داشته باشد، در غیر این صورت به احتمال زیاد تنظیمات مورد نیاز پرینت حاصل نمی‌شود و فقط قرقره فیلامنت را برای پرینتی که به درستی تنظیم نمی‌شود، هدر می‌دهید.

حرف آخر

در مادا تکنولوژی ما با استفاده از طیف گسترده ای از امکانات و ابزار ها و رعایت نکات ریز برای ساخت قطعه با فیلامنت ABS که دشواری های خاص خود را دارد تضمین می کنیم که خدمات پرینت سه بعدی ما با کیفیت بالا ، سریع ، دقیق و بی نقص باشد .

ABS اساسا یک فیلامنت حرفه‌ای مهندسی است. در صنایع، کاربردهای بسیاری دارد و به خوبی از پس اهداف تولید برمی‌آید. خواص مکانیکی آن با ظرفیت‌های فناوری پرینت سه بعدی در تولید محصولات پیچیده ادغام گشته و در نهایت، تناسب خوبی برای کاربرد گسترده آن در صنایع گوناگون به وجود آمده است.

افراد تازه‌کار به ندرت از ABS استفاده می‌کنند زیرا مشکلات برجسته‌ای در پرینت سه بعدی آن وجود دارد و از طرفی هم، به لوازم جانبی خاصی مانند بستر گرم، محفظه، محیطی با تهویه مناسب و غیره نیاز دارد.

ما در مادا تکنولوژی ارائه خدمات پرینت سه بعدی با فیلامنت ABS را با استفاده از برترین متریال های برند های مطرح دنیا انجام می دهیم که با کلیک بر روی این لینک می توانید با آنها بیشتر آشنا شوید .

[1] Acrylonitrile Butadiene Styrene