پرینترهای سه بعدی FDM | فیلامنت در پرینتر FDM

آشنایی با پرینتر سه بعدی FDM

پرینتر FDM از جمله پرینترهای سه بعدی پرکاربرد در صنعت است و به دلیل قیمت نسبتا پایین تر نسبت به سایر پرینترهای سه بعدی و هزینه مواد اولیه کمتر آن در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد. آشنایی با پرینتر FDM  برای علاقه مندان به حوزه چاپگرهای سه بعدی می تواند بسیار جذاب باشد. در ادامه با پرینترهای سه بعدی FDM بیشتر آشنا خواهیم شد و مزایا و معایب آن را بیان خواهیم کرد. با ما همراه باشید.

پرینتر سه بعدی FDM

FDM یا Fused Deposition Modeling یکی از فناوری‌های پرینت سه بعدی  به شمار می‌رود که از روش ساخت لایه افزایشی (Additive Manufacturing) استفاده می‌کند. این فرآیند به دسته اکسترودرها (Extruder) متعلق است. اکسترودر در اصل به ماشینی گفته می‌شود که ترکیب لاستیکی و پلاستیکی را ذوب می‌کند و با وارد کردن فشاری در انتهای دستگاه، از درون یک قالب عبور کرده و محصولی با یک سطح مقطع مشخص و به صورت پیوسته تولید می‌نماید.

پرینتر fdm در حال حاضر پرکاربردترین روش چاپ سه بعدی به شمار می رود که بزرگترین بستر پرینترهای سه بعدی جهان را در دست دارد. همچنین به دلیل هزینه نسبتا پایین و نیز امکان تهیه مواد اولیه با قیمت مناسب‌تر، در صنایع مختلفی کاربرد دارد. پرینتر اف دی ام نسبت به سایر پرینترهای سه بعدی دیگر ساختاری ساده‌تر دارد.

پرینتر سه بعدی fdm | Fdm مخفف چیست؟

روش کارکرد پرینت سه بعدی  FDM

 ماده مصرفی پرینتر FDM رشته‌های فیلامنت (Filament) هستند. فیلامنت از جنس ترموپلاستیک بوده و مانند رشته‌های نخ دور قرقره‌ای به صورت رول شده قرار گرفته است. برای انجام پرینت سه بعدی FDM، رشته‌های فیلامنت به داخل قسمتی به نام اکسترود کشیده می‌شود و پس از آنکه تحت حرارت قرار گرفت متناسب با دستور نرم افزاری که برای آن تهیه شده است، از نازل پرینتر خارج می‌گردد و بر روی سطح چاپ، پرینت می‌شود. مواد خارج شده به تدریج سرد می‌گردد و به حالت جامد تبدیل می‌گردند. این روند تا انتهای پرینت کامل جسم به صورت لایه به لایه ادامه خواهد داشت.

اکسترود به یک سیستم سه محوری متصل است که در جهت‌های طولی، عرضی و ارتفاعی اجازه حرکت دارد. این قابلیت به پرینتر fdm کمک می‌کند تا در تمامی جهت‌ها حرکت کرده و مدل از پیش تعیین شده را ایجاد کند.  لازم به ذکر است که گاهی لایه‌های تزریقی برای سرد شدن نیازمند وجود فن‌های خنک کننده در سر اکسترود هستند تا بتوانند سریع‌تر سرد شوند و به صورت جامد تبدیل گردند.

روش کارکرد پرینت سه بعدی fdm | آشنایی با تکنولوژی fdm

نکات مهم در مورد پرینترهای سه بعدی  FDM

در پرینتر FDM ویژگی‌ها و معایبی وجود دارد که برای کار با آن باید با این موارد به خوبی آشنا بود. از جمله موارد مهم پرینترهای سه بعدی fdm می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • امکان تنظیم پارامترهای پرینتر
  • تاب برداشتن قطعات
  • توجه به چسبندگی لایه ها
  • استفاده از ساپورت ها

در ادامه به توضیح بیشتر موارد اشاره شده در بالا خواهیم پرداخت:

امکان تنظیم پارامترهای پرینتر

برای تبدیل شدن پرینتر FDM به یک پرینتر دقیق و مناسب، امکان تنظیم پارامترهایی توسط اپراتور فراهم است. از جمله این تنظیمات می‌توان به تنظیم سرعت پرینت، سرعت اکسترود، ایجاد هماهنگی مناسب فیلامنت‌های خروجی، تنظیم دمای نازل و … اشاره کرد.

به صورت کلی، می‌توان گفت که ارتفاع لایه و قطر نازل تعیین کننده استحکام قطعه پرینت شده توسط پرینتر اف دی ام است. برای قطعاتی که لازم است جزییات بیشتری در آن رعایت شود و یا سطح صاف‌تری ارائه دهد، بایست قطر کوچکتری برای نازل و نیز ارتفاع کمتری برای لایه لحاظ گردد.

از جمله پارامترهای دیگری که در این نوع پرینترها باید به آن توجه شود، حجم در دسترس برای پرینت است. پرینترهای رومیزی معمولا دارای حجم محفظه چاپ 200*200*200 میلی متر هستند که این حجم برای پرینترهای صنعتی بزرگتر تا حدود 1000*1000*1000 میلی متر نیز می رسد. لازم به ذکر است که برای پرینت قطعات بزرگ‌تر، اغلب بهترین راهکار می‌تواند تقسیم‌بندی طرح کلی به قطعات کوچکتر باشد که پس از چاپ قابل مونتاژ در کنار یکدیگر باشند.

امکان تنظیم پارامترهای پرینتر FDM | پرینتر سه بعدی fdm چیست؟

تاب برداشتن قطعات

بحث تاب برداشتن یا Warping یکی از مشکلات شایع در پرینتر FDM است. دلیل این امر این است که مواد خروجی از نازل پرینترهای FDM هنگامی که بر روی صفحه چاپ، پرینت می گردند، سرد می شوند و به حالت جامد تبدیل می شوند. سرد شدن باعث انقباض لایه و کوچک شدن ابعاد آن می شود. همچنین لایه های مختلف با سرعت های مختلفی سرد و خنک می شود به همین دلیل میزان انقباض آنها می تواند متفاوت باشد. در انتها لایه ها به یکدیگر فشار وارد کرده و قطعه پرینت شده، تاب بر می دارد.

برای رفع مشکل تاب برداشتن قطعات چاپ شده می توان دمای پرینتر fdm را به صورت دقیق کنترل کرد و یا چسبندگی قطعه را به پلتفرم ساخت افزایش داد. معمولا پرینترهایی که دارای Heat Chamber هستند، می تواند باعث کاهش ریسک تاب برداشتن مدل های سه بعدی پرینت شده شوند.

برای پیشگیری از تاب برداشتن در مدل های سه بعدی پرینت شده می توان به صورت زیر عمل کرد:

  • در حد امکان از طراحی و تولید سطوح صاف بلند اجتناب گردد و در صورت نیاز، به صورت چند قطعه ای پرینت گردد.
  • در حد امکان از طراحی گوشه های تیز در مدل سه بعدی اجتناب گردد، چرا که در گوشه های تیز احتمال تاب برداشتن زیاد است و بهتر است به صورت نرم در نظر گرفته شوند.
  • بیرون زدگی هایی که دارای ضخامت کمی هستند بیشتر دستخوش تاب برداشتن قرار می گیرند به همین دلیل باید در طراحی آن به صورتی عمل شود که اتصال این بیرون زدگی ها با پلتفرم ساخت به صورت ضخیم انجام شود.

 کاربرد fdm | پرینت سه بعدی با تکنولوژی FDM

توجه به چسبندگی لایه ها

همانطور که می دانید پرینترهای سه بعدی fdm به صورت لایه به لایه مدل را چاپ می کنند. هنگامی که لایه جدید از نازل خارج می شود دارای دمای بالایی است که در زمان قرارگیری روی لایه قبلی بخشی از لایه زیرین خود را ذوب کرده و از این روش لایه ها به همدیگر متصل می شوند.

اتصال بین لایه ها دارای استحکام کمتری نسبت به استحکام ماده پرینت شده است. به صورت دیگر اگر مدل سه بعدی را در یک محور مختصات سه بعدی تصور کنیم، مقاومت در راستای محور Z نسبت به صفحه XY پایین تر است. نتایج تجربی تست های کششی روی قطعات پرینت شده نشان می دهد که مقاومت کششی در صفحه xy در حدود 4 برابر مقاومت در راستای محور Z است.

توجه به چسبندگی لایه ها در پرینترهای سه بعدی FDM

استفاده از ساپورت ها

در پرینترهای سه بعدی FDM هنگامی که فلایمنت داخل خروجی از نازل بر روی لایه پایینی قرار میگیرد ممکن است مطابق طرح دارای سطحی بیرون زده تر از لایه قبلی خود باشد. برای لایه بالایی با بیرون زدگی تا زاویه 45 درجه امکان پرینت به صورت عادی وجود دارد اما هنگامی که این زاویه افزایش پیدا کند نیاز است که از المانی به عنوان ساپورت استفاده شود. سازه های ساپورت هنگام جداسازی از سازه اصلی، بر روی آن می ماند و نیاز است که با فرآیند پست پروسس از قطعه محو گردد.

سطوحی که بر روی سازه های ساپورت چاپ می گردند کیفیت کمتری نسبت به سایر سطوج دارند. به همین دلیل باید این موضوع در طراحی مدنظر قرار گیرد به صورتی که میزان سازه های ساپورت به حداقل ممکن استفاده شود.

ساپورت در پرینت سه بعدی FDM

مزایا و معایب پرینتر FDM

از مزایا و معایب پرینتر FDM می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • استفاده از پرینترهای FDM را می توان اقتصادی ترین روش پرینت سه بعدی برای تولید قطعات سفارشی ترموپلاستیک دانست.
  • پرینترهای سه بعدی FDM در عین گستردگی قیمت مناسب تری نسبت به سایر روش های چاپ سه بعدی دارند از این رو می توان به محض سفارش، پرینت مدل سه بعدی انجام گیرد.
  • مواد اولیه پرینتر FDM دارای طیف گسترده ای هستند که می توان از آنها برای نمونه سازی و قطعات گسترده استفاده کرد.
  • از جمله معایب پرینت با پرینتر FDM می توان به دقت ابعادی کم آن و در نتیجه احتمال بیشترین خطا در مقایسه با سایر تکنیک های چاپ سه بعدی اشاره کرد.
  • لایه های ایجاد شده با استفاده از این پرینترها معمولا به صورت مشهودی قابل دیدن هستند که برای ایجاد سطوح نرم نیاز به پست پروسس و پرداخت پس از چاپ می باشد.
  • چسبندگی لایه های مدل سه بعدی چاپ شده با پرینترهای سه بعدی FDM دارای خواص انیستروپیک یا مقاومت کمتر در یک جهت هستند.

مزایا و معایب پرینتر FDM |فیلامنت در پرینتر FDM

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

به بالای صفحه بردن