علاقه‌مندان و پیشکسوتان فناوری پرینت سه بعدی به خوبی می‌دانند با وجود آنکه PLA (پلی لاکتیک اسید) و ABS (اکریلونیتریل بوتادین استایرن) فیلامنت‌های محبوبی هستند و کاربرد گسترده‌ای دارند، اما هردوی آن‌ها دوام چندانی ندارند. با وجود آنکه این مواد آنقدر قوی هستند که در کاربردهای اساسی استفاده می‌شوند، اما نباید انتظار داشته باشیم در برابر هر ضربه قوی یا نیروی دائمی تاب بیاورند.
بنابراین افرادی که به تازگی وارد دنیای پرینت سه بعدی شده‌اند ممکن است از خودشان بپرسند: قوی‌ترین فیلامنتی که می‌توان استفاده کرد چه ماده‌ای است؟ فیلامنت‌های پلی کربنات با همین هدف به کار می‌روند به گونه‌ای که دوام و ماندگاری طولانی‌مدت چاپ‌ها را تضمین می‌کنند. اما شاید برای افراد سوال پیش بیاید که چه چیزی باعث می‌شود این فیلامنت بسیار قوی و بادوام باشد؟ که در آخر نیز به این سوال منتهی می‌شود، فیلامنت پلی کربنات چیست؟
فیلامنت پلی کربنات (PC)، نام گروهی از پلاستیک‌ها (ترموپلاستیک‌ها) است که به خاطر داشتن مقاومت ضربه‌ای، چقرمگی، استحکام و مقاومت حرارتی شناخته می‌شوند. همچنین این ماده، پایه و اساس شیشه ضد گلوله است. به خاطر همه این‌ها، استفاده از فیلامنت‌های پلی کربنات در پرینت سه بعدی طی سال‌ها محبوبیت فراوانی پیدا کرده است.
پلی کربنات چیست؟
پلی کربنات (polycarbonate) استحکام فوق‌العاده‌ای دارد که هدف از طراحی چنین ماده‌ای، استفاده از آن در کاربردهای مهندسی و محیط‌های سخت است. خود ماده نیز به طور ذاتی دارای انحراف گرمایی بالا و مقاومت ضربه‌ای است.
چرا باید فیلامنت پلی کربنات را در یک محفظه هوابندی شده نگهداری کنیم؟
فیلامنت پلی کربنات جاذب رطوبت است، یعنی رطوبت موجود در هوا را بیشتر از حد معمول به خود جذب می‌کند؛ رطوبت جذب‌شده نیز می‌تواند بر استحکام کلی و عملکرد فیلامنت در طول چاپ اثر بگذارد. بعد از بازکردن فیلامنت‌ها، توصیه می‌شود آن‌ها را در یک محفظه هوابندی شده و بدون رطوبت قرار دهید.
پلی کربنات اغلب در ساخت و چاپ چه محصولاتی به کار می‌رود؟
به دلیل ویژگی‌های برجسته آن، یعنی مقاومت حرارتی، چقرمگی بالا و شفافیت نوری، معمولا در تولید چاپ‌هایی به کار می‌رود که چند نمونه از آن‌ها در زیر مشاهده می‌کنید:
- DVD ها
- سپر شورش
- عینک ایمنی
- شیشه ضدگلوله
ماده پلی کربنات تا چه اندازه قوی است؟
این ماده قابلیت خم شدن بدون هیچ آسیب یا شکستگی را دارد، که همین امر دلیل کاربرد گسترده آن در مواردی است که حداقل میزان انعطاف پذیری مد نظر است.
کدام پرینتر سه بعدی بهترین ابزار برای استفاده از فیلامنت پلی کربنات است؟
بهترین چاپ پلی کربنات با دستگاهی است که فضایی برای ساخت محصور داشته باشد و بتواند دماهای بالا را که از بستر پرینتر تا اکسترودر آن ادامه می‌یابد، تحمل کند.
هنگام استفاده از فیلامنت پلی کربنات، چه نکاتی را باید در نظر گرفت؟
- همیشه به یاد داشته باشید که ماده پلی کربنات برای آنکه به خوبی ذوب شود، به دمای بالایی نیاز دارد.
- توجه داشته باشید که پلی کربنات مستعد چروک خوردگی و تاب خوردگی است، بنابراین نباید بیش از اندازه سرد شود.
- پلی کربنات جاذب رطوبت است و همین سبب می‌شود رطوبت هوا را بیش از حد معمول جذب کند که با این کار می‌تواند به خودش آسیب بزند.
بیشترین دمایی که فیلامنت پای کربنات می‌تواند تحمل کند چه دمایی است؟
دمای انتقال شیشه‌ای این ماده 150 درجه سلسیوس (302 فارنهایت) است که مقدار بالایی به حساب می‌آید، از این رو فیلامنت پلی کربنات قادر است یکپارچگی ساختاری خود را تا دمای مشخص شده حفظ کند، در نتیجه برای استفاده در مواردی که دما باید بسیار بالا باشد، عالی است.
دلیل آنکه می‌تواند چنین دمایی را تحمل کند آن است که در هنگام چاپ به دمای فوق‌العاده بالایی نیاز دارد و اگر با دمای کمتری چاپ شود، لایه‌ها از هم جدا خواهند شد.
فیلامنت پلی کربنات در ترکیب با مواد دیگر به چه دمایی نیاز دارد؟
اما بیشتر فیلامنت‌های پلی کربنات که در بازار وجود دارند، با مواد افزودنی نواربندی شده‌اند که در این صورت فیلامنت می‌تواند در دمای پایین‌تری نیز چاپ و پردازش شود.
استفاده از فیلامنت‌های پلی کربنات چه مزایایی به همراه دارد؟
- مقاومت حرارتی بالایی دارد؛ این ماده می‌تواند تا دمای 135 درجه سلسیوس (275 فارنهایت) را تحمل کند در حالی که فیلامنت‌های استاندارد PLA که با پلی کربنات مقایسه می‌شوند، در دمای 60 درجه سلسیوس (140 فارنهایت) شروع به تغییر شکل می‌کنند.
- به خاطر دوام بالایی که دارد، در مواردی همچون شیشه ضدگلوله، سپرهای شوروش و از این قبیل بسیار استفاده می‌شود.
- از آنجایی که دوام بالایی دارد و به طور طبیعی محکم است، در برابر ضربات قوی و شکستن مقاوم است.
- نسبتا انعطاف پذیر است که به همین خاطر در حوزه مهندسی بسیار استفاده می‌شود.
- شفافیت این ماده، آن را از نظر زیبایی شناختی زیبا و چشم‌نواز می‌سازد و یکی از دلایلی که اغلب در ساخت شیشه‌ها به کار می‌رود، همین است.
- از نظر الکتریکی، نارسانا است.
استفاده از فیلامنت‌های پلی کربنات در پرینت سه بعدی چقدر می‌تواند سخت باشد؟
شاید برای افراد سوال پیش بیاید که اگر این فیلامنت برترین ویژگی‌ها را در خود دارد، پس چرا همه از این فیلامنت در پرینت سه بعدی استفاده نمی‌کنند؟ به این دلیل که کار کردن با فیلامنت پلی کربنات و چاپ موفقیت‌آمیز آن راحت نیست. برای انجام این کار، یک فیلامنت پلی کربنات باکیفیت و یک پرینتر سه بعدی رومیزی حرفه‌ای نیاز است که پرینتر سه بعدی نیز باید تحمل دماهای بالا را داشته باشد و بتواند در دماهای بسیار بالا چاپ کند.
چه دمایی در محیط برای ماده پلی کربنات مناسب است؟
از آنجایی که این ماده آمادگی تاب برداشتن و چروک خوردگی را دارد، دمای محیط باید در درجه مناسبی نگاه داشته شود. بستر چاپ نیز باید گرم باشد و به دمای 135 تا 150 درجه سلسیوس (275 تا 302 فارنهایت) برسد.
هنگام استفاده از فیلامنت پلی کربنات به چه سخت افزارهایی نیاز دارید؟
از آنجایی که استفاده از فیلامنت‌های پلی کربنات سخت‌تر است، افراد باید اطمینان حاصل کنند که پرینتر سه بعدی آن‌ها ابزار موردنیاز پلی کربنات را تامین می‌کند تا بهترین کیفیت چاپ حاصل شود.
- بستر پرینتر سه بعدی – فیلامنت‌های پلی کربنات در طول فرآیند چاپ خود به دمای بالایی نیاز دارند، به همین خاطر به یک بستر گرم نیاز دارید؛ بستر گرم باید بتواند دمای بین 80 درجه سلسیوس تا 120 درجه سلسیوس (176 فارنهایت تا 248 فارنهایت) را از خود بیرون بدهد. همچنین باید یک محفظه روی دستگاه چاپ قرار بگیرد.
- صفحه ساخت یا سطح ساخت – حتما چسب صنعتی پلی تریمید (PEI) و یک چسب ماتیکی تهیه کنید؛ پلی تریمید اغلب به عنوان سطح ساخت به کار می‌رود که در همه پرینترهای سه بعدی قابل استفاده است.
- اکسترودر (روزن‌ران) – برای تکمیل فرآیند ذوب به اکسترودر نیاز دارید. نوک آن باید داغ و تمام فلز باشد و باید توانایی تولید و تحمل دمای 260 تا 310 درجه سلسیوس (500 فارنهایت تا 590 فارنهایت) را داشته باشد.
- سرد کردن – فیلامنت پلی کربنات مستعد پیچ خوردگی و چروک خوردگی است و در دماهای پایین‌تر از دمای موردنیاز احتمال این موضوع بیشتر است، بنابراین این ماده به پنکه خنک کننده نیاز ندارد.
چه نوعی از سطح ساخت برای پلی کربنات مناسب است؟
بهترین صفحه یا سطح ساخت برای فیلامنت پلی کربنات، ماده پلی تریمید (PEI) است. صفحات ساخت استاندارد دارای چسبنده‌های صنعتی و چسب ماتیکی هستند که در دماهای بالا از بین می‌روند، چاپ پلی کربنات نیز در دماهای بالا انجام می‌گیرد. یک ورق PEI قادر است حتی در دمای 110 درجه سلسیوس (230 فارنهایت) همواره به پلی کربنات بچسبد.
در حین پرینت این ماده، از چه تعداد لایه بالایی باید استفاده کنید؟
به خاطر دمای بالا، اگر فیلامنت ذوب شده پشتیبانی نشود، به سمت پایین خواهد افتاد. برای آنکه لایه‌های بالایی با خیال راحت هموار شوند باید از 4 لایه استفاده کنید. توصیه می‌شود لایه‌های درون جسم را به آرامی چاپ کنید زیرا با این کار لایه‌ها موفق می‌شوند فاصله بین خطوط پرکننده را از بین ببرند.
فیلامنت پلی کربنات چه مزایا و معایبی دارد؟
مزایا
- این ماده در برابر ضربه و شکست مقاوم است.
- برای چاپ شدن به دمای بالایی نیاز دارد، پس بدیهی است که این ماده به خودی خود در برابر دماهای بالا بسیار مقاوم است.
- از آنجایی که به طور طبیعی شفاف است، بهترین ماده برای ساخت شیشه‌ها، سپرهای شورش و غیره است. این ویژگی به پلی کربنات زیبایی می‌بخشد.
- فیلامنت پلی کربنات قابلیت خم شدن دارد که سبب می‌شود برای کاربردهای مربوط به زمینه مهندسی ماده کاملی باشد.
معایب
- این ماده برای آنکه چاپ شود، به دمای فوق‌العاده زیادی نیاز دارد.
- مواد پلی کربنات اگر تحت اثر دماهای پایین قرار بگیرند یا بیش از اندازه سرد شوند، مستعد به چروک خوردگی و پیچ خوردگی می‌شوند.
- به دلیل دمای بالایی که در حین چاپ نیاز دارد، نمزدگی اتفاق می‌افتد و گریزی از آن نیست.
- پلی کربنات جاذب رطوبت است و به همین خاطر هم رطوبت موجود در هوا را بسیار جذب می‌کند که این امر می‌تواند مشکلاتی را در طول چاپ به وجود بیاورد.
آیا پیش از پرینت فیلامنت پلی کربنات باید تنظیمات پرینت را بازبینی کنیم؟
هنگام چاپ این ماده، احتمال نمزدگی و رشته شدن وجود دارد زیرا برای چاپ شدن به دمای بسیار بالایی نیاز دارد و سرعت پنکه خنک کننده نیز باید پایین باشد. برای جلوگیری از این دو اتفاق، فاصله و سرعت انقباض را در تنظیمات پرینت افزایش دهید.
آیا پیش از پرینت پلی کربنات، تنظیمات لایه اول را باید بازبینی کنیم؟
گفته شد که پلی کربنات آماده تاب برداشتن است، بنابراین لایه اول در چاپ این ماده اهمیت بسیاری دارد. اکستروژن آرام و ضخیم لایه اول، بهترین میزان چسبندگی را به وجود می‌آورد.
فیلامنت پلی کربنات در چه کاربردهای متفاوتی استفاده می‌شود؟
فیلامنت‌های پلی کربنات دوام فوق‌العاده‌ای دارند، در برابر حرارت مقاوم هستند، انعطاف پذیراند و در طیف وسیعی از زمینه‌ها بسیار کارآمد هستند.
برخی کاربردهای حرفه‌ای و متداول این ماده به شرح زیر است:
- این ماده اغلب در وسایل مخابراتی و الکتریکی به کار می‌رود، زیرا رسانایی الکتریکی ندارد و دست زدن به آن بی‌خطر است.
- معمولا از فیلامنت‌های پلی کربنات در صنایع ساختمانی، خودروسازی و حمل و نقل نیز بسیار استفاده می‌شود که به دلیل دوام بالا و استحکام فوق‌العاده آن است.
- از آنجایی که پلی کربنات شفاف و در عین حال محکم است، برای ساخت دیسک‌های ذخیره اطلاعات استفاده می‌شود که از جمله آن‌ها می‌توان به DVDها، CDها و دیسک‌های Blu-ray اشاره کرد.
- محصولات مصرف روزانه مانند تلفن‌های همراه، کیس کامپیوتر، بطری‌های آب، عینک‌های آفتابی و ظروف نگهداری مواد غذایی از پلی کربنات ساخته می‌شوند.
برای چاپ فیلامنت‌های پلی کربنات دمای نازل باید چقدر باشد؟
برای چاپ پلی کربنات، نوک نازل باید داغ باشد و بتواند دماهای 290 درجه تا 300 درجه سلسیوس (554 تا 572 فارنهایت) را تحمل کند. اما اگر از فیلامنت پلی کربنات کامپوزیتی استفاده می‌کنید که معمولا در بازار فروخته می‌شوند، می‌توانید در دمای پایین‌تری چاپ کنید، اما کیفیت این چاپ با پلی کربنات خالص یکسان نخواهد بود.
زمانی که بخش‌هایی از چاپ بیش از حد گرم شوند، چه باید کرد؟
هرگاه بخش‌هایی از پرینت دچار پیچ‌خوردگی، افتادگی و یا بیش از حد گرم شدند، پنکه را در حالتی تنظیم کنید که سهم لایه اول 0% باشد. بدین صورت چسبندگی خوبی در لایه اول حفظ می‌شود و پس از اضافه کردن 4 الی 5 لایه، سرعت پنکه را به اندازه 40% افزایش دهید.
در صورتی که ماده رطوبت زیادی به خود جذب کرده باشد چه باید کرد؟
مواد پلی کربناتی جاذب رطوبت هستند و به همین خاطر می‌توانند مقدار زیادی رطوبت به خود جذب کنند که چاپ این ماده را خراب می‌کند. در صورتی که این اتفاق افتاد، دمای چاپ را تا 280 درجه سلسیوس (536 فارنهایت) یا کمتر پایین بیارید. رطوبت جذب شده باعث ایجاد حباب و ناهنجاری در چاپ می‌شود که کاهش دما از این موضوع جلوگیری می‌کند.
آیا فیلامنت پلی کربنات می‌ارزد؟
فیلامنت پلی کربنات در مقایسه با مواد دیگر از جمله فیلامنت‌های فلزی، قیمت معقولی دارد. پلی کربنات به طرز شگفت انگیزی بادوام است و می‌تواند ضربات قوی و تنش‌های خمشی را تحمل کند. این ماده ارزش هر پنی را که برای آن پرداخت شده است، دارد زیرا می‌توانید از این ماده پرینت‌هایی محکم و بادوامی بسازید به طوری که ماندگاری آن‌ها نیز فوق‌العاده طولانی باشد.
