فیلامنت پرینتر سه بعدی چیست؟

فیلامنت پرینتر سه بعدی یا Filament به رشته‌های پلیمری (پلاستیکی) گفته می‌شود که به عنوان مواد مصرفی پرینترهای سه بعدی FDM مورد استفاده قرار می‌گیرند. کیفیت فیلامنت در کیفیت شکل نهایی مدل پرینت شده بسیار اثرگذار است. همه پرینترهای سه بعدی نیازمند فیلامنتی هستند که از نظر دما، سرعت و دامنه عملکردی با هم همخوانی داشته باشند. انواع مختلفی از فیلامنت پرینتر سه بعدی وجود دارد که آشنایی با آن‌ها برای عملکرد بهتر بسیار مهم است. در ادامه با ژئومارس همراه باشید تا با این مواد اولیه پرینترهای سه بعدی آشنا شوید. همچنین برای خرید محصولات پرینتر سه بعدی می‌توانید از فروشگاه ژئومارس دیدن کنید.

انواع فیلامنت پرینتر سه بعدی

فیلامنت به عنوان یکی از انواع مواد اولیه پرینترهای سه بعدی برای تولید افزایشی است که در پرینترهای سه بعدی FDM مورد استفاده قرار می‌گیرد. فیلامنت پرینتر سه بعدی در اصل یک پلاستیک گرمانرم است که در زمان پرینت سه بعدی ذوب شده و پس از سرد شدن، مدل سه بعدی طراحی شده تولید می‌شود.

فیلامنت‌ها با استفاده از فرآیند گرمایش، اکسترود و خنک شدن پلاستیک تولید می‌شوند. به صورت معمول قطر استاندارد فیلامنت پرینتر سه بعدی 1.75 و 2.85 میلی متر (یا به اشتباه 3 میلی‌متر) است. البته در برخی موارد اندازه فیلامنت با اندازه نازل پرینتر سه بعدی اشتباه گرفته می‌شود. متداول‌ترین اندازه قطر نازل پرینتر سه بعدی 0.4 میلی‌متر است. البته اندازه‌های دیگری از قطر نازل مانند 0.8، 0.5، 0.3 و 0.2 میلی‌متر نیز وجود دارد که کم‌تر استفاده می‌شوند.

رنگ فیلامنت‌ها معمولا سفید روشن است که برای ساخت فیلامنت‌های رنگی از رنگدانه یا پیگمنت و دیگر مواد افزودنی استفاده می‌شود. این مواد باید پیش از فرآیند ذوب به گرانول‌ها افزوده شود تا بتوان خاصیت‌های مهمی هم‌چون رنگ یا استحکام فیلامنت را تعیین کرد.گرانول‌ها باید حتما خشک شوند چرا که رطوبت می‌تواند موجب تغییر ابعادی در فلامنت پرینتر سه بعدی شود؛ به همین دلیل گرانول‌ها را پیش از ذوب شدن و اکسترود شدن تا دمای 80 درجه گرم می کنند تا خشک شده و رطوبت آن به طور کامل از بین برود.

از انواع فیلامنت پرینتر سه بعدی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

فیلامنت ABS پرکاربردترین فیلامنت پرینتر سه بعدی

فیلامنت Abs از پرکاربردترین انواع فیلامنت‌های پرینتر سه بعدی است که برای چاپ قطعات پلاستیکی خودرو، لوازم آشپزخانه، محفظه‌های الکترونیکی، اسباب بازی‌های جذاب مانند لگو و … مورد استفاده قرار می گیرد. با وجود این که فیلامنت ABS پرینتر سه بعدی محبوبیت بالایی دارد اما برای کاربرهای خانگی بهترین انتخاب نیست. به دلیل این که این مواد نقطه ذوب بالایی دارد و نیازمند چاپ بر روی سطوح حرارت داده شده است، نمی‌توان آن را جز فیلامنت‌های مناسب برای پرینترهای خانگی دانست. علاوه بر این در زمان پرینت به فیلامت ای بی اس دود ناخوشایندی تولید می‌شود که موجب تحریک و سوزش چشم خواهد شد.

مزایا و معایب فیلامنت پرینتر سه بعدی ABS

از مزایا این نوع فیلامنت پرطرفدار می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• دوام و استحکام بالا
• وزن سبک
• انعطاف پذیری بالا
• ارزان قیمت
• حساس و دقیق

همچنین فیلامنت ABS دارای معایبی است که عبارتند از:

• از آن جایی که ABS بر پایه نفت ساخته می‌شود، یک ماده غیر زیست تخریب پذیر است.
• برای رسیدن به نقطه ذوب نیاز به دمای بالا در حدود 210 تا 250 درجه سانتی‌گراد دارد.
• به دلیل ایجاد دودهای ناخوشایند در فضاهای بسته و با تهویه ضعیف برای سلامتی انسان ضرر دارد.
• برای پرینت نیازمند صفحه بستر حرارت دیده است.

فیلامنت PLA ایمن ترین فیلامنت های پرینتر سه بعدی

فیلامنت PLA یا فیلامنت پلی لاکتیک اسید از نوع خاصی ترموپلاستیک ساخته شده است که از مواد آلی نظیر نشاسته ذرت یا نیشکر به دست می‌آید. به دلیل این که دود سمی در زمان پرینت کردن به وجود نمی‌آید، استفاده از این نوع فیلامنت ایمن‌تر و آسان‌تر است. فیلامنت Pla در مقایسه با فیلامنت Abs با سرعت بیشتری قابل استفاده است و نیازی به بستر صفحه ساخت داغ نخواهد داشت. محصول پرینت شده با استفاده از فیلامنت پرینتر سه بعدی PLA دارای استحکام و دوام قابل قبولی است که برای تولید ظروف بسته بندی مواد غذایی و مواردی از این دست کاربرد دارد.

مزایا و معایب فیلامنت PLA

همان‌طور که گفته شد در زمان به کار بردن فیلامنت PLA به عنوان فیلامنت دستگاه پرینتر سه بعدی دودهای سمی تولید نمی‌شود؛ اما این تنها مزیت این نوع فیلامنت نیست. از دیگر مزایای آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• کارکرد آسانتر در مقایسه با ABS
• تولید به صورت‌های خاص مانند رنگ‌های شب‌تاب و نیمه شفاف
• تاب برداری کم‌تر نسبت به ABS
• نقطه ذوب پایین در حدود 180 تا 230 درجه سانتی‌گراد

معایب فیلامنت PLA شامل موارد زیر هستند:

• مسدود نمودن نازل پرینتر سه بعدی
• جذب رطوبت و در پی آن ایجاد محصولی بالقوه ترد و چاپ دشوار
• استحکام پایین‌تر نسبت به ABS

فیلامنت PET در پرینتر سه بعدی

فیلامنت PET یکی دیگر از انواع فیلامنت پرینتر سه بعدی است که از ماده پلی اتیلن ترفتالات ساخته شده است؛ همان موادی که در ساخت بطری‌های پلاستیکی استفاده می‌شود. این پلاستیک پایدار بی ضرر در زمان چاپ بخار زیان آوری از خود ساطع نمی‌کند و قابل بازیافت است. این فیلامنت در حالت عادی بی رنگ است و وضوح کریستالی دارد اما در زمانی که در معرض سرما یا گرما قرار گیرد، حالت غیرشفاف می‌گیرد.

فیلامنت PETG نوع پیشرفته‌ای از فیلامنت PET است که در بازار عرضه می‌شود و مورد تایید سازمان غذا و داروی ایالات متحده است. بنابراین می‌توان آن را یک ماده کاملا ایمن برای مواد غذایی دانست و از آن در ساخت ظروف نگهداری مواد غذایی و لوازم آشپزخانه استفاده کرد.

مزایا و معایب فیلامنت PET

از مزایای فیلامنت PET در پرینتر سه بعدی می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• استحکام و انعطاف پذیری بالا به همراه سازگاری زیستی
• عدم ایجاد تاب برداشتگی
• عدم ایجاد انقباض
• عدم جذب رطوبت
• ایمن برای ساخت ظروف مواد غذایی
• ارزان قیمت

در کنار تمام مزایای گفته شده برای این نوع فیلامنت، عیب آن این است که معمولا پرینت با فیلامنت PET دشوار است و به آسانی نمی‌توان از آن استفاده کرد.

فیلامنت PVA متریالی برای ساپورت

در فرایند ساخت افزایشی با استفاده از پرینترهای سه بعدی برای اینکه عملیات پرینت به خوبی انجام شود، در برخی موارد نیاز به سازه ساپورت خواهیم داشت. ساپورت گذاری برای پرینت قطعات سه بعدی با برآمدگی‌ها یا پیش آمدگی‌های قابل توجه امری ضروری است؛ چرا که چاپ این قطعات عملا غیر ممکن یا ناقص خواهد بود. فیلامنت PVA در واقع متریال مناسبی برای استفاده به عنوان ساپورت در زمان چاپ با استفاده از فیلامنت‌های ABS یا PLA است. این ماده زیست تخریب پذیر و غیر سمی به آسانی در آب لوله کشی حل می‌شود و در اکسترودرهای دو گانه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

لازم به تذکر است برای اینکه بهترین نتیجه را از این ماده به عنوان ماده پشتیبان در پرینتر‌های سه بعدی دریافت کنید، دمای بستر چاپ نباید از 200 درجه سانتی‌گراد فراتر رود.

مزایا و معایب فیلامنت PVA

فیلامنت PVA علاوه بر موارد ذکر شده کاربردهای دیگری دارد و می‌تواند به عنوان ضخیم کننده در چسب کاغذی، رهاسازی محصول از قالب، خمیر بازی و … به کار برده شود. از مزایای فیلامنت PVA می‌توان به موارد آورده شده در زیر اشاره کرد:

• ماده زیست تخریب پذیر غیر سمی
• قابلیت محلول شدن در آب
• دوام بالا
• قابل استفاده به عنوان مواد سازه ساپورت و آسان نمودن فرآیند پرینت سه بعدی

همچنین فیلامنت PVA دارای معایب زیر است:

• جذب آسان رطوبت و آب
• تامین مشکل در مقایسه با دیگر فیلامنت‌ها
• هزینه بالا

انواع دیگر فیلامنت پرینتر سه بعدی

فیلامنت‌ها انواع گسترده‌ای دارند که شاید نتوان در این مقاله به توضیح تک تک آن‌ها پرداخت اما آشنایی با برخی از پرطرفدارترین و جدیدترین انواع فیلامنت پرینتر سه بعدی خالی از لطف نیست. از دیگر انواع فیلامنت‌ها می‌توان به فیلامنت‌های زیر اشاره کرد:

• فیلامنت فلز PLA/ABS
• فیلامنت چوب
• فیلامنت HIPS
• فیلامنت الیاف کربنی
• فیلامنت  PLA با آهن مغناطیسی
• فیلامنت PLA رسانا
• فیلامنت TPE
• فیلامنت فلورسنت و شب تاب
• فیلامنت ماسه سنگ
• فیلامنت آمفورا
•  و…

آخرین نکات در زمان انتخاب و خرید فیلامنت پرینتر سه بعدی

برای این که بتوانید یک فیلامنت مناسب را خریداری کنید و آن را در پرینتر سه بعدی خود استفاده کنید، پیشنهاد می‌کنیم به نکات زیر توجه داشته باشید:

• فیلامنتی را خریداری کنید که در زمان گرما دیدن از خود بو و بخارات سمی ساطع نکند.
• در طول فیلامنت تلرانس ضخامتی وجود نداشته باشد.
• وجود حباب هوای محبوس داخل فیلامنت پرینتر سه بعدی باعث بروز خرابی و کاهش ظرافت ساخت قطعه خروجی می‌شود؛ پس به این نکته نیز توجه داشته باشید.
• قطعی و شکستگی در طول فیلامنت باعث نرسیدن مواد به اکسترودر می‌شود و عملیات پرینت سه بعدی را ناقص می‌کند.
• چسبندگی خوبی بین لایه‌های پرینت شده وجود داشته باشد.
• رنگدانه به کار برده شده در داخل فیلامنت به صورت کامل پخش شده باشد.
• ابعاد و مشخصات قطعه پرینت شده پس از فرآیند پرینت سه بعدی تغییری نداشته باشد.

امروزه استفاده از پرینترهای سه بعدی در صنایع مختلف چندان زیاد شده است که می‌توان آن را به عنوان پله صعود به سمت پیشرفت ساخت و تولید دانست. فیلامنت‌ها تنها مواد اولیه پرینترهای سه بعدی نیستند و می‌توان مواد گوناگونی را برای چاپ با پرینتر سه بعدی مورد استفاده قرار داد.

شرکت ژئومارس یکی از پیشتازان پرینترهای سه بعدی در ایران است که خدمات متنوعی را در این حوزه ارائه می‌دهد. همچنین این شرکت جوان و خلاق اقدام به تولید محصولات جدیدی با استفاده از پرینترهای سه بعدی کرده است که برای دیدن آن می‌توانید به فروشگاه اینترنتی محصولات ژئومارس مراجعه کنید.