فیلامنت چوب (WOOD) در پرینت سه بعدی

در ارتباط با فیلامنت‌های چوب چالش‌های متعددی وجود دارد که برخی از آن‌ها به عبارت زیر هستند:

1. فیلامنت چوب در بحث پایداری و دوام، بیش از آنکه شبیه چوب واقعی باشد، صفات فیلامنت PLA را به ارث برده است. پرینت‌های چوب هیچ انعطافی ندارند و شکننده هستند؛ به همین خاطر، توصیه می‌شود که از آن برای تحمل بار استفاده نشود.
2. فیلامنت‌های چوب به قدری ترد و شکننده هستند که اگر مسیر قرقره تا اکسترودر هموار نباشد، احتمال شکستن آن‌ها زیاد می‌شود.
3. برخلاف فیلامنت‌های کامپوزیتی دیگر مانند فیلامنت‌های فلز یا فیبر کربن، فیلامنت‌های چوب اگر در معرض دماهای بالا قرار بگیرند ممکن است آتش بگیرند و بسوزند.
4. ماهیت فیلامنت‌های چوب به گونه‌ای است که ایجاد سایش می‌کنند و ممکن است به نازل‌های برنجی آسیب بزنند.

بی‌شک فیلامنت‌های چوب در کنار معایب خود، مزایای منحصربه‌فردی هم دارند که در پایین به مهم‌ترین آن‌ها اشاره کرده‌ایم.

1. پرینت‌های سه بعدی که با فیلامنت چوب گرفته می‌شوند پرداختی شبیه به چوب دارند و حتی لمس آن‌ها نیز حس چوب واقعی را القا می‌کند.
2. رگه‌های چوبی که در سطح قطعه پرینت سه بعدی شده به وجود می‌آیند، خطوط لایه‌های پرینت سه بعدی را از نظر پنهان می‌کنند.
3. ضخامت لایه‌ها در پرینت پلیمرهای معمولی مشخص بوده و از زیبایی پرینت کم می‌کند، اما ضخامت لایه‌ها در پرینت‌های چوب عملا به چشم نمی‌آیند.
4. پرینت‌های چوب با کاغذهای سنباده معمولی سنباده می‌شوند.

مهم‌ترین دلیل پرینت سه بعدی چوب را می‌توان زیبایی منحصربه‌فرد آن دانست، به ویژه در مقایسه با فیلامنت‌های پلاستیکی معمولی که مقایسه ظاهر آن‌ها خود گویای این امر است. پرداخت سطح در مدل‌هایی که با فیلامنت‌های چوب پرینت می‌شوند بسیار شبیه به سطح چوب واقعی است و مهم‌تر آنکه برای ساخت طرح‌های پیچیده یا ظریف می‌توان از پرینت سه بعدی استفاده کرد، در صورتی که ساخت آن‌ها با استفاده از فنون سنتی کار با چوب بسیار دشوار است، چه بسا که گاهی غیرممکن باشد. همچنین، سایش ناشی از فیلامنت‌های چوب نسبت به فیلامنت‌های کامپوزیتی دیگر که دارای فلز یا فیبر کربن هستند، بسیار کمتر است و علاوه بر این، تاب‌خوردگی و انقباض نیز در فیلامنت چوب کمتر اتفاق می‌افتد.

با رعایت نکات زیر به هنگام پرینت سه بعدی چوب می‌توانید نتیجه خیلی خوبی در کار خود رقم بزنید:

1. درجه چسبندگی فیلامنت چوب با PLA خالی متفاوت است. برای آنکه بتواند با صفحه ساختی که هنوز گرم نشده است اتصال برقرار کند، باید از یک چسب پرینت استفاده شود. چسب نواری پرینت، چسب ماتیکی و اسپری مو معمولا چسبندگی خوبی ایجاد می‌کنند.

2. جنس و قطر نازل باید مناسب پرینت فیلامنت چوب باشد. بهترین نوع نازل برای این کار، نازل‌های از جنس فولاد آبداده هستند. برای پرهیز از مسدود داشتن نازل، توصیه می‌شود که قطر آن کمتر از ۶ میلی‌متر نباشد تا همچنین توازن خوبی میان کیفیت و سرعت پرینت برقرار شود. اما اگر قطر نازل از این هم کوچک‌تر بود، بهتر است نرخ جریان را تغییر دهید.

3. فیلامنت چوب جاذب رطوبت است، یعنی می‌تواند رطوبت موجود در هوا را به سرعت در خود جذب کند. بنابراین، فیلامنت را در جعبه‌های هوابندی‌شده نگهداری کرده و پیش از شروع پرینت نیز آن را خشک کنید. اگر فیلامنت در حین اکسترود شدن شروع به حباب زدن کرد، بدان معناست که رطوبت به درون آن نفوذ کرده است.

4. از انجام عملیات پسا پردازش روی قطعه غافل نشوید؛ برای این کار از عمل سنباده‌زنی یا پولیش کردن استفاده کنید.

در جدول ۲، تنظیماتی ارائه شده است که می‌توانید آن‌ها را به هنگام پرینت چوب به کار ببرید.

جدول ۲. تنظیمات پرینتر سه بعدی برای پرینت چوب

سرعت پرینت سه بعدی فیلامنت‌های چوب باید از بین بازه ۴۰ تا ۷۵ میلی‌متر بر ثانیه انتخاب گردد. بهتر است فرآیند پرینت با سرعت کم آغاز شود و سپس به تدریج افزایش یابد. فیلامنت‌های چوب چسبندگی نسبتا خوبی دارند به همین خاطر هم امکان پرینت آن‌ها در سرعت‌های بالا وجود دارد. علاوه بر این، چسبندگی خوب به معنای ایجاد اتصال قوی در بین لایه‌ها است که به دنبال این امر، پرینت نهایی از استحکام مطلوبی برخوردار خواهد بود. از سوی دیگر، وجود ذرات چوب در این فیلامنت باعث شده که خطوط لایه‌ها تا حدی محو شوند. پرینت لایه‌هایی با ارتفاع بیشتر نیز چیزی از زیبایی یا استحکام قطعه کم نخواهد کرد.

دمای ذوب فیلامنت چوب از ۱۳۰ تا ۲۱۰ درجه سلسیوس متغیر است.

خیر؛ گرچه استفاده از یک بستر پرینت گرم می‌تواند به پرینت بهتر کمک کند، اما وجود آن ضروری نیست. با این حال اگر تولیدکننده فیلامنت در خصوص استفاده از یک بستر گرم توصیه کرده است، دمای مناسب برای آن معمولا ۴۰ تا ۶۰ درجه سلسیوس است.

ضخامت مناسب دیواره‌ها پیش از هر چیز، به کاربرد نهایی قطعه بستگی دارد. به طور کلی، فیلامنت‌های PLA دارای ذرات چوب، نسبت به فیلامنت‌های PLA معمولی ضعیف‌تر هستند، زیرا وجود همین ذرات باعث تضعیف برخی پیوندهای پلیمر می‌شود. به سبب وجود این مشکل، پیشنهاد می‌شود که ضخامت دیواره‌ها را به حداقل مقدار ممکن، یعنی ۱.۲ تا ۳ میلی‌متربرسانید (با فرض آنکه قطر نازل ۰.۴ میلی‌متر باشد).

در حالت عادی توصیه می‌شود که از کمترین مقدار چگالی پرکننده یعنی ۲۰% استفاده گردد، با این حال، ممکن است بنا به نوع کاربرد تغییر کند. به طور کلی، بهتر است این فیلامنت در جایی که باید متحمل بار شود به کار نرود، اما در صورتی که چنین موقعیتی پیش آمد، بسته به میزان بار اعمالی، چگالی پرکننده باید بین ۵۰ تا ۱۰۰% باشد.

بله؛ زمانی که این فیلامنت گرم شود گازهایی از آن منتشر می‌شود که ممکن است سمی باشند. سوختن فیلامنت نیز با انتشار کربن‌مونواکسید، کربن‌دی‌اکسید و برخی هیدروکربن‌های دیگر همراه است. از همین رو، محیطی که فیلامنت چوب در آن پرینت می‌شود باید از تجهیزات تهویه مناسب برخوردار باشد.

بله؛ فیلامنت تا چوب تا حد کمی ساینده به حساب می‌آید. به همین خاطر هم اکسترودرهایی که از جنس برنج هستند ممکن است با اکسترود کردن فیلامنت‌های چوب از بین بروند، چرا که سطح این دسته از اکسترودرها تقریبا نرم است. اکسترودرهای فولادی مقاومت بیشتری به سایش ناشی از فیلامنت‌های چوب نشان می‌دهند اما به طور کامل از آسیب آن‌ها مصون نیستند.

بله؛ فیلامنت چوب به طور صد در صدی در طبیعت تجزیه می‌شود. زیرا علاوه بر چوب که خود یک ماده طبیعی است، پلیمر PLA نیز بر پایه نشاسته ذرت است و اجزای این فیلامنت در طبیعت تا حداکثر دو سال تجزیه خواهند شد.

بله؛ در بیشتر موارد فیلامنت چوب قابل بازیافت است. حواستان باشد که از طریق تولیدکننده از این موضوع اطمینان حاصل کنید. بیشتر تولیدکنندگان خودشان به این موضوع اشاره می‌کنند که فیلامنت و پرینت‌های آن را می‌توان ذوب و دوباره در جای دیگری استفاده کرد. 

خیر؛ فیلامنت چوب از نظر غذایی ایمن نیست زیرا اول از همه، PLA به عنوان عامل چسبنده در فیلامنت وجود دارد و گذشته از این، ترکیب گرما و مواد شیمیایی در فرآیند تولید فیلامنت می‌تواند سلامت افراد را به خطر بیندازد. مورد دیگر آنکه این ماده پس پرینت شدن دارای تخلخل بوده و باکتری‌های مضر قادر خواهند بود در ترک‌های میکروسکوپی آن جمع شوند.

تفاوت فیلامنت‌های چوب و PLA در پرداخت محصول نهایی آن‌ها است. محصولاتی که با چوب پرینت می‌شوند سطحی شبیه به چوب واقعی پیدا می‌کنند، در صورتی که محصولات PLA سطحی مات، براق و گاهی نرم دارند. معمولا قطعات فیلامنت چوب خیلی راحت‌تر از قطعات PLA می‌شکنند. دمای اکستروژن این دو نیز باهم متفاوت است، به طوری که فیلامنت چوب باید در دماهای کمی بالاتر اکسترود شود.