این مقاله مواد مورد استفاده برای پرینتر های سه بعدی را بر اساس عملکرد و هدف به چهار دسته تقسیم می کند و راهنمای بسیار خوبی است تا بتوانید درباره ی انتخاب متریالی که برای پروژه شما مورد نیاز است درست تصمیم بگیرید:
مواد استفاده برای پرینتر های سه بعدی
1- همه منظوره:
برای مثال شما کار مدلسازی سه بعدی انجام می دهید و یا ایده ای در ذهن دارید و میخواهید آن را به مدل سه بعدی تبدیل و از آن یک نمونه ی اولیه چاپ کنید،چه نسخه های دقیق بخواهید و یا صرفا برای سرگرمی چاپ با پرینتر سه بعدی را شروع کرده اید.
2- کاربردی:
در نمونه ی کاربردی شما به دنبال تولید نمونه های کاملا کاربردی هستید ومیزان زیبایی ظاهر در اولویت دوم و سوم قرار دارد و با استفاده از پرینترسه بعدی میخواهید نمونه ی اولیه ی شبیه سازی شده و بسیار نزدیک به محصول نهایی خود را ایجاد کنید.
3- هنری:
طراحی با زمینه های هنری ، خلق کننده ی کارکترهای شخصیی یا افراد علاقه مند به مباحث هنری و تولید اشکالی که بیشتر مسائل زیبایی شناختی ،فرم و شکل ظاهری اهمیت دارد تا کاربردی بودن قطعه
4- مصارف خاص:
دندانپزشکان، جواهر سازان، مهندسین و یا هنرمندانی که به دنبال مواد مخصوص برای اهداف خاص صنعتی از جمله دندانپزشکی، ریخته گری صنعتی، الکترونیک و سرامیک هستند.چه در زمینه ی کار با پرینتر های سه بعدی متخصص هستید و یا تازه کار این راهنما به شما کمک می کند تا مواد مختلف موجود و مورد استفاده ی پرینتر های سه بعدی ومواد مختلفی که پرینتر های سه بعدی می تواند با آن کار کند را کاملا بشناسید.
– همه منظوره:
FDM تکنولوژی
— متریال پلی لاکتیک اسیدPLA (Polylactic Acid)
PLA از بیومتریالهایی مانند نشاسته ی ذرت ، نیشکر و ریشه تاپیوکا ساخته شده است که دوستدار محیط زیست است و مانند پلاستیک نیست و از مواد تجزیه پذیر محسوب می شود. بر خلاف متریال ABS هنگام گرم شدن از خود گازهای سمی متصاعد نمی کند. بنابراین هنگام کار با این نوع فیلامنت ایجاد محفظه در اطراف پرینتر ضروری نیست. به طور کلی فیلامنتPLA نیاز به درجه حرارتی پایین تر از فیلامنت هایABS دارد و به سطح بِد با دمای بسیار بالا نیاز ندارد.درجه ی پیوند لایه ها به یکدیگر بسیار بالا است، با این حال، قطعه ی تولید شده به طور کلی استحکام خیلی زیادی ندارد و اگر شما آن را از فاصله ی خیلی زیاد رها کنید ممکن است کاملا بشکند و یا ترکبردارد. تولید برخی از قطعات با اهداف مهندسی نیازمند بکارگیری متریال هایی با استحکام بالاهستند، در این موارد انتخاب یک ماده ی جایگزین با استحکام بیشتر توصیه می شود.
FDM تکنولوژی
— پلی استایرن فشرده HIPS (High Impact Polystyrene)
این مواد عمدتا به عنوان ساپورت (نگهدارنده)هنگام استفاده از فیلامنت ABS استفاده می شود و زمانی که با پرینترهای دو نازله استفاده می شود به خوبی عمل می کند.
استفاده از این ماده به عنوان ساپورت در پرینت قطعه عالی است زیرا به راحتی در محلول لیمونین Limoneneحل می شود. همین امر باعث می شود که پس از اتمام پروسه ی پرینت ساپورت ها بدون اینکه اثری از خود بر روی قطعه بجای بگذارند از قطعه ی اصلی به راحتی جدا شوند.استفاده ازاین مواد به عنوان ساپورت برای قطعات و طرح های دارای پیچ و تاب و برآمدگی و قطعات پیچیده بسیار ایده ال است.همچنین از این ماده می توان مانند فیلامنت های PLA برای مصارف عمومی استفاده کرد.
FDM تکنولوژی
PET پلی اتیلن ترفتالاتPET (Polyethylene terephthalate)
متریال پت انعطاف پذیر و محکم است همین امر باعث می شود که برای قطعات کاربردی و اهداف مهندسی بسیار مناسب باشد چراکه از کیفیت بالایی برخوردار است.مقاومت شیمیایی بالایی دارد و مانند بسیاری از مواد دیگر آب را جذب نمی کند. پت دارای محدوده قیمت مشابهی با PLA و ABS است و به نوعی باویژگی های متریالABS مشابه است،هرچند که آن را می توان بدون گرم کردن بِد و در بین 220-250 درجه سانتی گراد استفاده کرد. اتصال بین لایه ای این ماده بسیار قوی است که اجازه می دهد تا آن را در قطعات مکانیکی ،هواپیماهای بدون سرنشین و فناوریهای پوشیدنی بکاربرد.
تکنولوژی SLA
رزین استاندارد(Standard Resin)
رزین استاندارد برای زمانی که بخواهید نمونه ی اولیه ای تولید کنید که قطعه ی تولید شده تحت فشار شدید نگیرد انتخاب بسیار مناسبی است. این ماده در رنگ های متنوع در دسترس است و در انتهای کار و اتمام پروسه ی پرینت شما یک سطح بسیار صاف و صیقلی خواهید داشت. از آنجایی که پرینترهای SLA قادر به تولید جزئیات دقیق تری در قطعات هستند، این رزین معمولا توسط مهندسین یا طراحانی که ظاهر و زیبایی قطعه برای آنها در اولویت است استفاده می شود.
– کاربردی:
FDM تکنولوژی
— ABS اکریلونیتریل بوتادین استایرن
ABS دارای نقطه ذوب بالاتر از دیگر فیلامنت ها است و زمانی که قطعه ی درحل پرینت نیازمند دمای بالای سطحی است که قطعه بر روی آن قرار درد (سطح بِد) استحکام این ماده نسبت به PLA کمی بالاتر است، بنابراین اگر قطعه ی مورد نظر شما باید استحکام بسیار بالایی داشته باشد بهتر است از این متریال استفاده کنید قطعات پرینت شده با این ماده استحکام و دوام بیشتری خواهند داشت و مدت زمان بیشتری می توان از آن استفاده کرد. البته این ماده در برابر اشعه ی UV آسیب پذیر است و اگر قطعه ی مورد نظر شما برای مصارف خارج از خانه و در فضاهای باز و آزاد و در معرض تماس با نور خورشید است استفاده از این متریال پیشنهاد نمی شود. این نکته قابل توجه است که هنگام گرم شدن فیلامنت ABS از آن گازهای سمی متصاعد می شود بنابراین هنگام کار با این ماده یک محفظه وتهویه ی مناسب توصیه می شود.
تکنولوژیSLA
— رزین سخت و با دوام Tough Resin
این رزین به طور خاص برای دوام و استحکام در مقابل ضربه ساخته شده است. رزین سخت برای استفاده در قطعات کاربردی و مهندسی بسیار مناسب است.رزین سخت می تواند مقادیر زیادی از فشار و خم شدن را قبل از شکست تحمل کند.این رزین می تواند قطعات محکم،غیرشکننده و نمونه های کاربردی را به خوبی تولید کند.
FDM تکنولوژی
— فیبر کربن PLA
فیبر کربن PLA به دلیل استحکام بالا و دوام آن بسیار قابل توجه است.فیبر کربن که Proto-Pasta ترکیبی از PLA با رشته های فیبر کربن 15٪ است. این فیلامنت ها قبل از مصرف و حرارت دیدن بسیار شکننده اند و برای پرینت باید احتیاط نصب و راه اندازی شود.از فیلامنت فیبر کربن برای پرینت هواپیماهای بدون سرنشین، ماشین های کنترل از راه دور، پره ها و فریم ها استفاده می شود.این فیلامنت ها با نازل های بزرگ مانند 0.4 میلیمتر و بالاتر کار می کنند.
FDM تکنولوژی
— نایلون (پلی آمید)
نایلون ماده ای با اصطکاک کم واستحکام و دوام بسیار بالا است.استفاده از این متریال برای قطعاتی با ضخامت دیواره ی کم حالت انعطاف پذیری برای قطعه ایجاد خواهد کرد.
پیوند بین لایه های آن از تمامی فیلامنت های با تکنولوژی FDM قویتر است. از این فیلامنت در دستگاه های پزشکی و اسباب بازی ها استفاده می شود. این فیلامنت باید در محیط خشک و غیر مرطوب نگهداری شود.
FDM تکنولوژی
فیلامنت انعطاف پذیرFlexible Filament (TPE and TPU)
این فیلامنت ها معمولا از پلی اورتان یا پلی اتیلن ساخته می شوند. پرینت قطعات با این متریال کمی چالش برانگیز است چراکه معمولا هنگام خروج مواد از اکسترودر به دور آن پیچیده می شود و باعث خراب شدن پروسه ی پرینت خواهد شد.برای گرفتن نتایج بهتر،توصیه می شود پرینت قطعات فلکسی به صورت تک نازله و با درجه حرارت بالای نازل همراه باشد.کاهش سرعت پرینت نیز کمک می کند تا از تکرار پرینت های ناموفق جلوگیری شود.
تکنولوژیSLA
رزین انعطاف پذیرFlexible Resin
رزین انعطاف پذیر یکی از فناوری های SLA به شمار می آید که به شما امکان چاپ بخش های قابل انعطاف و دارای مکانیزم را می دهد.استفاده از این ماده به ویژه برای نمونه های ارگونومیک مانند دسته ها و دستگیره ها توصیه می شود.برخی از پرینترهای با تکنولوژیFDM اغلب به نصب نازل های خاصی برای پرینت با فیلامنت های فلکسی نیازدارند ولی پرینترهای رزینی نیازی به افزودن قطعه ی خاص برای پرینت با رزین انعطاف پذیر ندارند.
تکنولوژی SLA
رزین درجه حرارتبالا High Temperature Resin
شرکت Formlabs ماده ی جدیدی روانه ی بازار کرده است که در 289 درجه سانتیگراد در فشار 45 مگاپاسکال تغییر شکل می دهد که بالاترین مقاومت دمایی در این میزان فشار و نیروی وارده را در بازار داراست.همین ویژگی باعث می شود که برای پرینت قطعات نیازمند به دمای بالا مانند نمونه سازی اولیه قالب و صنایع قالب سازی انتخاب شود.
تکنولوژی SLA
Durable Resinرزین بادوام (شبه -PP یا پلی پروپیلن)
این رزین مقاومت بالایی در برابر اصطکاک دارد که به نوعی جنس پلی پروپیلن را شبیه سازی می کند.
این مواد برای نمونه سازی محصولات مصرفی، قطعات مکانیکی با اصطکاک و سایش کم مانند اتصالات جوینت، اسنپ فیت و بلبرینگ مورد استفاده قرار می گیرد.
• مصارف هنری:
FDM تکنولوژی
Wood Filament فیلامنت چوب
نوارچوبی که با ترکیبی از پلاستیک،فیبر چوب و دیگر مواد پلیمری ساخته شده است و این امکان را فراهم می آورد فیلامنت های چوبی با تنظیمات مشابه به PLA از نازل خارج شود و تزریق انجام دهد میتوان گفت ظاهرقطعات پرینت گرفته شده بسیار مشابه چوب واقعی است. از آنجا که فیلامنت های چوب بر اساس تکنولوژی PLA هستند، آنها نیازی به حرارت بالای سطح بِد ندارند. با تغییر درجه حرارت این نوع فیلامنت،میتوان رنگ فیلامنت را تغییر داد. از این مواد می توان برای خلق اثری بسیار صیقلی و صاف مانند چوب واقعی استفاده کرد.
FDM تکنولوژی
تغییر رنگ بر اساس درجه حرارت Thermo Temperature Changing PLA
این فیلامنت ها هنگامی که در معرض دمای بالاتر هستند تغییر رنگ می دهند. انواع مختلفی از این نوع فیلامنت در بازار وجود دارد که رنگ های مختلفی را ارائه می دهند بعضی از آنها از آبی به سبز و برخی دیگر از خاکستری به سفید تغییر می کنند. از آنجا که بر اساس تکنولوژی PLA هستند این فیلامنت ها نیز نیازی به حرارت بالای سطح بِد ندارند. انواع دیگری از فیلامنتهای نوع PLA وجود دارند که رنگشان براساس میزان نوری که به آنها می تابد تغییر می کند. از قاب های تلفن همراه تا محصولات مصرفی را می توان با فیلامنت های حرارتی پرینت گرفت.
FDM تکنولوژی
فیلامنت فلزMetal Filled PLA
فیلامنت های فلزی از ترکیب پی اال ای با پودر فلز ساخته شده است. چهار نوع رایج این نوع فیلامنت برنز، مس،فولاد و آهن است. پودر فلز آن را حدودا چهار برابر سنگین تر از PLA معمولی می کند. اگر چه زمانی که پرینت قطعه تمام می شود مانند فلز واقعی به نظر می رسد ولی برای رساندن قطعه به سطح مورد نظر، نیازمند پست پروسسینگ است تا کاملا مانند قطعه ی مدلسازی شده شود .به طور معمول فیلامنت برنز قبل از پردازش، ظاهر خشن و زبری دارد و هدف این است که سطح قطعه ی برنزی را به جسم مورد نظرمان نزدیک کنیم.
• مصارف خاص:
Conductive PLA فیلامنت رسانا و یا کانداکتیو
فیلامنت های رسانا گزینه های مختلفی را برای پروژه های ساده و ولتاژ پایین ماندد روشن کردن LED ها ارائه می دهد.به عنوان یک قاعده کلی، با هر بردی که 1000 اهم مقاومت بخواهدکار خواهد کرد.اگر چه این مواد محکم است، اما نباید برای کاربردهای مکانیکی سنگین استفاده شود.هنگامی که در پرینتر سه بعدی دو نازله متریال کانداکتیو را با فیلامنت های PLA ترکیب کنید،امکان چاپ بردهای مداری ساده را برای شما فراهم می کند.البته برای فیلامنتهای ABS نیز بتازگی این امکان فراهم شده است.
تکنولوژی SLA
Castable Resin رزین ریختگری
این رزین برای ساخت قالب های ریختگری دقیق مورد استفاده قرار می گیرد. پس از طراحی مدل سه بعدی قطعه ی مورد نظر خود را با استفاده از رزین ریختگری دقیق بسازید.این تکنولوژی جایگزین بسیار مناسب ودقیقی برای ریختگری با موم محسوب می شود. رزین های ریخته گری و قالب گیری پس از سوختن به طور کامل بخار می شوند و اثری از آنها به جای نمی ماند که همین امر آنها را برای بخشهایی مانند جواهرات، قطعات مینیاتوری و یا ساخت اجزای کوچک مکانیکی ایده آل می سازد.
تکنولوژیSLA
Ceramic Resin رزین سرامیکی
انتخاب این ماده به عنوان ماده ی اولیه ی پرینت سه بعدی برای کارهای هنری مقاومت بسیار بالای در برابر گرما دارد و ترک بر نمیدارد.در برابر سایش سختی ومقاومت بالایی دارد وفرایند پرینت آن مانند رزین های دیگر است ولی بعد از اتمام پرینت این امکان برای شما فراهم است که آن را داخل کوره گذاشته و به آن لعاب اضافه کنید.
تکنولوژیSLA
Biocompatible Resin رزین زیست سازگار رزین های پزشکی و دندانپزشکی
رزین های بیوکامپتیبل یا زیست سازگار می توانند برای ساخت ابزار پزشکی سفارشی مثل راهنماهای جراحی برای افزایش دقت در طول عمل جراحی استفاده شوند.(سرجیکال گاید)قطعاتی که با رزین بیوکامپتیبل پرینت سه بعدی می شوند می توانند برای استفاده مستقیم در اتاق جراحی با استفاده از بخار استرلیزه شوند. استفاده از این قطعات برای ابزارهای کمکی در بخش جراحی رواج یافته است.منبعFormlabs
