معرفی انواع متریال ها در صنعت پرینت سه بعدی

معرفی انواع متریال ها در صنعت پرینت سه بعدی

آشنایی با انواع فیلامنت ها , رزین و انواع متریال های متنوع مورد استفاده در صنایع مختلف ایران

 

 

همانطور که در بخش انواع پرینتر های سه بعدی گفتیم , پرینت سه بعدی به شما این امکان را می دهد که قطعات اولیه را برای طیف وسیعی از کاربردها به سرعت و مقرون به صرفه بسازید و بسازید. اما انتخاب فرآیند چاپ سه بعدی مناسب تنها یک روی سکه است. در نهایت، تا حد زیادی به مواد بستگی دارد که شما را قادر می سازد قطعاتی با خواص مکانیکی، ویژگی های عملکردی یا ظاهر دلخواه بسازید.

 

مواد و فرآیندهای چاپ سه بعدی پلاستیکی

 

ده‌ها ماده پلاستیکی برای پرینت سه بعدی وجود دارد که هر کدام دارای ویژگی‌های منحصر به فرد خود هستند که آن را برای موارد استفاده خاص مناسب‌تر می‌سازد. برای ساده کردن فرآیند یافتن مواد مناسب برای یک قطعه یا محصول خاص، ابتدا به انواع اصلی پلاستیک و فرآیندهای مختلف چاپ سه بعدی نگاهی بیندازیم.

 

انواع مواد پلاستیکی

 

• ترموپلاستیک ها رایج ترین نوع پلاستیک هستند. ویژگی اصلی که آنها را از گرماسخت ها متمایز می کند، توانایی آنها در طی چرخه های مذاب و انجماد متعدد است. ترموپلاستیک ها را می توان گرم کرد و به شکل دلخواه در آورد. این فرآیند برگشت پذیر است، زیرا هیچ پیوند شیمیایی صورت نمی گیرد، که بازیافت یا ذوب و استفاده مجدد از ترموپلاستیک ها را امکان پذیر می کند.
   
• پلاستیک های ترموست (که به آنها ترموست نیز گفته می شود) پس از پخت در حالت جامد دائمی باقی می مانند. پلیمرهای موجود در مواد ترموست در طول یک فرآیند پخت که توسط گرما، نور یا تشعشع مناسب ایجاد می شود، به هم متصل می شوند. پلاستیک های ترموست هنگام گرم شدن به جای ذوب شدن تجزیه می شوند و با سرد شدن اصلاح نمی شوند. بازیافت ترموست یا بازگرداندن مواد به مواد اولیه آن امکان پذیر نیست.

 

فرآیندهای چاپ سه بعدی پلاستیکی

سه فرآیند پرینت سه بعدی پلاستیکی که امروزه به کار گرفته شده اند عبارتند از:

پرینترهای سه بعدی مدل‌سازی رسوب ذوب شده (FDM) رشته‌های ترموپلاستیک را ذوب و اکسترود می‌کنند، که نازل چاپگر لایه به لایه در ناحیه ساخت رسوب می‌کند.

چاپگرهای سه بعدی استریولیتوگرافی (SLA) از لیزر برای تبدیل رزین های مایع ترموست به پلاستیک سخت شده در فرآیندی به نام فوتوپلیمریزاسیون استفاده می کنند.

چاپگرهای سه بعدی  (SLS) از یک لیزر پرقدرت برای همجوشی ذرات کوچک پودر ترموپلاستیک استفاده می کنند.

 

پرینت سه بعدی FDM

مدل‌سازی رسوب ذوب شده (FDM) که به عنوان ساخت رشته‌ای ذوب شده (FFF) نیز شناخته می‌شود، پرکاربردترین شکل پرینت سه بعدی در سطح مصرف‌کننده است که با ظهور چاپگرهای سه‌بعدی علاقه‌مند تقویت می‌شود.

این تکنیک برای مدل‌های اولیه اثبات مفهوم، و همچنین نمونه‌سازی سریع و کم هزینه قطعات ساده، مانند قطعاتی که معمولاً ماشین‌کاری می‌شوند، مناسب است.

 

مواد محبوب پرینت سه بعدی FDM

رایج ترین مواد پرینت سه بعدی ABS، PLA و ترکیبات مختلف آنها هستند. چاپگرهای پیشرفته‌تر FDM همچنین می‌توانند با سایر مواد تخصصی چاپ کنند که خواصی مانند مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر ضربه، مقاومت شیمیایی و استحکام را ارائه می‌دهند.

در زیر به پرکاربردترین متریال هایی که در پرینت FDM استفاده می شوند می پردازیم :

• ABS (اکریلونیتریل بوتادین استایرن) محکم و بادوام
  مقاوم در برابر حرارت و ضربه
  برای چاپ به تخت گرمایشی نیاز دارد
  نیاز به تهویه دارد
• PLA (اسید پلی لاکتیک) ساده ترین مواد FDM برای چاپ
  سفت، قوی، اما شکننده
  مقاومت کمتری در برابر حرارت و مواد شیمیایی دارد
  قابل تجزیه زیستی
  بی بو
• PETG (پلی اتیلن ترفتالات گلیکول) سازگار با دمای چاپ پایین برای تولید سریعتر
  مقاوم در برابر رطوبت و مواد شیمیایی
  شفافیت بالا
  می تواند غذای ایمن باشد
• NYLON ، بادوام و سبک وزن
  سخت و تا حدی انعطاف پذیر
  مقاوم در برابر حرارت و ضربه
  بسیار پیچیده برای چاپ در FDM
• TPU (پلی اورتان ترموپلاستیک) انعطاف پذیر و قابل کشش
  مقاوم در برابر ضربه
  میرایی عالی ارتعاش

 

 

چاپ سه بعدی SLA

استریولیتوگرافی اولین فناوری چاپ سه بعدی در جهان بود که در دهه 1980 اختراع شد و هنوز هم یکی از محبوب ترین فناوری ها برای حرفه ای ها است.

قطعات SLA بالاترین وضوح و دقت، شفاف‌ترین جزئیات و صاف‌ترین سطح را در میان تمام فناوری‌های چاپ سه بعدی پلاستیکی دارند. پرینت سه بعدی رزین یک گزینه عالی برای نمونه های اولیه بسیار دقیق است که به تلرانس های محکم و سطوح صاف و همچنین قطعات کاربردی مانند قالب ها، الگوها و قطعات استفاده نهایی نیاز دارند. قطعات پرینت سه بعدی SLA همچنین می توانند پس از چاپ با پرداخت، رنگ آمیزی، پوشش و موارد دیگر پس پردازش شوند و در نتیجه قطعات آماده مشتری با پرداخت های با کیفیت بالا تولید شوند.

مواد محبوب در پرینت سه بعدی SLA

چاپ سه بعدی SLA بسیار کاربردی است و فرمولاسیون های رزینی را با طیف وسیعی از خواص نوری، مکانیکی و حرارتی برای مطابقت با ترموپلاستیک های استاندارد، مهندسی و صنعتی ارائه می دهد. پرینت سه بعدی رزین همچنین گسترده ترین طیف مواد زیست سازگار را ارائه می دهد.

مورد استفاده ترین متریال در چاپ SLA در زیر آورده شده :

• رزین استاندارد رزولوشن بالا سطح صاف و مات
• رزین شفاف تنها ماده واقعا شفاف برای چاپ سه بعدی پلاستیکی که تا حدودی شفافیت نوری جلا می دهد
• رزین های سخت و بادوام مواد قوی، مستحکم، کاربردی , می تواند فشار، کشش، خم شدن و ضربه را بدون شکستگی تحمل کند
• رزین های انعطاف پذیر و الاستیک انعطاف پذیری لاستیک، TPU یا سیلیکون می تواند خم شدن، خم شدن و فشار را تحمل کند
• رزین های پزشکی و دندانپزشکی طیف گسترده ای از رزین های زیست سازگار برای تولید لوازم پزشکی و دندانپزشکی

 

چاپ سه بعدی SLS

 

پرینت سه بعدی SLS به دلیل توانایی آن در تولید قطعات قوی و کاربردی مورد اعتماد مهندسان و سازندگان در صنایع مختلف است. هزینه کم برای هر قطعه، بهره‌وری بالا و مواد ثابت، این فناوری را برای طیف وسیعی از کاربردها از نمونه‌سازی سریع تا کمک‌های ساخت، و حجم کم  ایده‌آل می‌سازد.

از آنجایی که پودر ذوب نشده از قطعه در حین چاپ پشتیبانی می کند، نیازی به ساختارهای پشتیبانی اختصاصی نیست. این باعث می شود SLS برای هندسه های پیچیده، از جمله ویژگی های داخلی، برش های زیرین، دیوارهای نازک و ویژگی های منفی ایده آل باشد.

درست مانند SLA، چاپ های سه بعدی SLS نیز عموماً ایزوتروپیک یا همسانگرد هستند. قطعات SLS به دلیل ذرات پودر، سطح کمی خشن دارند، اما تقریباً هیچ خط لایه قابل مشاهده ای وجود ندارد. چاپ های سه بعدی SLS را می توان به راحتی پس از پردازش برای بهبود عملکرد مکانیکی و ظاهر مورد استفاده قرار داد.

 

مواد محبوب پرینت سه بعدی SLS

انتخاب مواد برای SLS در مقایسه با FDM و SLA محدود است، اما مواد موجود دارای ویژگی‌های مکانیکی عالی هستند، با استحکامی شبیه به قطعات قالب‌گیری تزریقی. متداول ترین ماده برای SLS, نایلون است، یک ترموپلاستیک مهندسی محبوب با خواص مکانیکی عالی. نایلون سبک، قوی و انعطاف پذیر است و همچنین در برابر ضربه، مواد شیمیایی، گرما، نور UV، آب و خاک پایدار است. سایر مواد پرطرفدار پرینت سه بعدی SLS شامل پلی پروپیلن (PP) و TPU انعطاف پذیر است.

 

پرینت سه بعدی فلزی

 

فراتر از پلاستیک، چندین فرآیند چاپ سه بعدی برای چاپ سه بعدی فلزی وجود دارد.

FDM فلزی

پرینترهای فلزی FDM مشابه پرینترهای FDM سنتی کار می کنند، اما از میله های فلزی اکسترود استفاده می کنند که توسط بایندرهای پلیمری به هم متصل می شوند. سپس قطعات "سبز" تمام شده در یک کوره پخته می شوند تا چسب را جدا کنند.

ذوب لیزری انتخابی (SLM) و  (DMLS)

پرینترهای سه بعدی فلزی SLM و DMLS مشابه پرینترهای SLS عمل می کنند، اما به جای ذوب پودرهای پلیمری، ذرات پودر فلز را لایه به لایه با استفاده از لیزر به هم جوش می دهند. چاپگرهای سه بعدی SLM و DMLS می توانند محصولات فلزی قوی، دقیق و پیچیده ایجاد کنند که این فرآیند را برای کاربردهای هوافضا، خودرو و پزشکی ایده آل می کند.

 

 

مواد پرطرفدار پرینت سه بعدی فلزی

 

•  تیتانیوم سبک وزن است و ویژگی های مکانیکی عالی دارد. قوی، سخت و در برابر حرارت، اکسیداسیون و اسید بسیار مقاوم است.

           فولاد ضد زنگ دارای استحکام بالا، شکل پذیری بالا و مقاوم در برابر خوردگی است.

           آلومینیوم سبک وزن، بادوام، قوی و دارای خواص حرارتی خوبی است.

•  فولاد ابزار یک ماده سخت و مقاوم در برابر خش است که می توانید برای چاپ ابزارهای مصرفی نهایی و سایر قطعات با استحکام بالا استفاده کنید. آلیاژهای نیکل استحکام کششی، خزشی و گسیختگی بالایی دارند و در برابر حرارت و خوردگی مقاوم هستند.

 

 

خلاصه مطلب :

در سال های اخیر صنعت پرینتر سه بعدی در صنعت ایران رو به رشد است و رفته رفته هرروز متریال های جدید وارد عرصه چاپ سه بعدی می شود . با این حال پرینتر سه بعدی های FDM,SLA فعلا بیشترین محبوبیت را نسبت به سایر تکنولوژی های نمونه سازی دارند که اقشار مختلف از دانشجویان تا پزشکان و طلاسازان هر روزه با آن سر و کار دارند .
از محبوب ترین متریال ها در صنعت چاپ SLA , FDM مورد استفاده بیشتری قرار میگیرد , برای FDM می توان به فیلامنت های PETG وPLA و برای SLA , رزین های استاندارد , رزین های سرعت بالا و رزین های طلاجواهرات اشاره کرد که خوشبختانه در مجموعه فونیکس تری دی با به کار گیری هر دو تکنولوژی و متریال های گوناگون می توان گفت که اکثر محدودیت های جدی برای ساخت قطعات که در گذشته وجود داشت برطرف شده .