انواع فیلامنت پرینتر سه بعدی: از پایه تا حرفه‌ای و خلاقانه!

دسترسی به پرینتر سه بعدی یعنی دروازه‌ای به دنیایی از امکان‌ها، از تولید لوازم کاربردی مانند پروتزها گرفته تا ابزارهای تفریحی مانند مینیاتورهای بازی‌های رومیزی. اما همه این‌ها یک نیاز مشترک دارند: فیلامنت پرینتر سه بعدی.

فیلامنت پرینتر سه بعدی در واقع ماده خامی است که به شما امکان چاپ می‌دهد. خبر خوب اینکه انتخاب‌های بسیار زیادی پیش رو دارید. ولی انواع مختلف فیلامنت پرینتر سه بعدی چیستند و چه زمانی باید از آن‌ها استفاده کنید؟

در ادامه این مطلب جامع، همه انواع رایج فیلامنت پرینتر سه بعدی، به‌علاوه مواد مهندسی‌ساز مقاوم‌تر و مواد خلاقانه‌ای که به شما امکان خلق آثار هنری می‌دهند (که اغلب به آن‌ها «مواد عجیب یا exotic» گفته می‌شود) را پوشش می‌دهیم. همچنین موادی مانند نایلون، پلی‌کربنات، تقویت‌شده با الیاف کربن و پلی‌پروپیلن، ترکیبات خاصی با ویژگی‌های غیرمعمول مانند رسانایی الکتریکی و درخشندگی را نیز خواهیم دید.

با چنین تنوعی، خلق پرینت‌های کاربردی، چشم‌نواز و با عملکرد بالا آسان‌تر از همیشه شده است.

بخش اول: پایه

دسته اول شش نوع رایج فیلامنت پرینتر سه بعدی مورد استفاده در پرینترهای سه بعدی رومیزی را معرفی می‌کند که همگی به دلیل سهولت استفاده و ویژگی‌های فیزیکی‌شان محبوب هستند.

PLA

در حوزه‌ی پرینت سه بعدی مصرفی، پلی‌لاکتیک اسید (PLA) پادشاه است. اگرچه اغلب با ABS مقایسه می‌شود — که به نوعی دومین گزینه محبوب است —  PLA محبوب‌ترین نوع فیلامنت پرینتر سه بعدی است و دلیل خوبی هم برای این موضوع وجود دارد.

ویژگی‌های فیلامنت پرینتر سه بعدی PLA

• استحکام: متوسط | انعطاف‌پذیری: کم | دوام: متوسط
• سختی استفاده: کم
• دمای چاپ: ۱۸۰ تا ۲۳۰ درجه سانتی‌گراد
• دمای بستر چاپ: ۲۰ تا ۷۰ درجه سانتی‌گراد (اما ضروری نیست)
• جمع‌شدگی/پیچ‌خوردگی: حداقل
• حلالیت: ندارد
• ایمنی مواد غذایی: به دستورالعمل‌های سازنده مراجعه کنید

اول از همه، PLA استفاده‌ی آسانی دارد. دمای چاپ آن پایین‌تر از ABS است و به راحتی پیچ‌خوردگی پیدا نمی‌کند، که یعنی نیازی به بستر چاپ گرم‌شده نیست (اگرچه کمک‌کننده است). مزیت دیگر استفاده از PLA این است که در حین چاپ بوی نامطبوع منتشر نمی‌کند (برخلاف ABS). در کل PLA یک فیلامنت بی‌بو در نظر گرفته می‌شود، اما بسیاری گزارش داده‌اند که بسته به نوع آن، بخارهای شیرین و آب‌نبات‌مانندی احساس می‌شود.

جنبه جذاب دیگر PLA این است که در تقریباً تعداد بی‌پایانی از رنگ‌ها و سبک‌ها در دسترس است. همان‌طور که در بخش مواد عجیب نیز خواهید دید، بسیاری از فیلامنت‌های پرینتر سه بعدی ویژه، به عنوان ماده پایه از PLA استفاده می‌کنند، مانند فیلامنت‌هایی که خاصیت رسانایی یا درخشندگی در تاریکی دارند یا فیلامنت‌هایی که با چوب یا فلز ترکیب شده‌اند.

PLA تا حدی نسبت به بسیاری از فیلامنت‌های پرینتر سه بعدی با محیط زیست سازگارتر است. این ماده تحت شرایط خاص تجاری تجزیه‌پذیر است. البته نمی‌توانید آن را در خانه کمپوست کنید، که باعث می‌شود در تعریف این ماده به عنوان ماده «سبز» تردید داشته باشیم، اما می‌توان استدلال کرد که از برخی مواد بهتر است.

چه زمانی باید از فیلامنت پرینتر سه بعدی PLA استفاده کنم؟

در خصوص این فیلامنت، شاید سوال بهتر این باشد که «چه زمانی نباید از PLA استفاده کنم؟». فیلامنت PLA در مقایسه با انواع فیلامنت‌های پرینتر سه بعدی دیگر شکننده است، بنابراین از استفاده آن برای ساخت وسایلی که ممکن است خم، پیچ‌خورده یا به‌طور مکرر افتاده شوند، مانند قاب گوشی، اسباب‌بازی‌های با سایش بالا یا دسته‌ی ابزار، خودداری کنید.

همچنین برای وسایلی که باید در برابر دمای بالاتر مقاومت کنند PLA مناسب نیست، زیرا PLA در دمای حدود ۶۰ درجه سانتی‌گراد یا بالاتر تغییر شکل می‌دهد. برای سایر کاربردها، PLA انتخاب خوبی برای پرینتر سه بعدی است.

چاپ‌های رایج عبارتند از: مدل‌ها، اسباب‌بازی‌های با سایش کم، قطعات نمونه‌سازی و ظروف.

ABS

آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS) برای پرینت سه بعدی روزمره کمتر از PLA محبوب است. ولی از نظر خواص مواد، ABS معمولاً از PLA برتر است، اگرچه چاپ سخت‌تری دارد – این ماده بدون بستر چاپ گرم و چسب بستر مستعد پیچ‌خوردگی است.

ABS که معمولاً در قالب‌گیری تزریقی استفاده می‌شود، در بسیاری از محصولات خانگی و مصرفی تولیدشده، از جمله آجرهای لگو و کلاه‌های دوچرخه‌سواری یافت می‌شود.

ویژگی‌های فیلامنت پرینتر سه بعدی  ABS

• استحکام: بالا | انعطاف‌پذیری: متوسط | دوام: بالا
• سختی استفاده: متوسط
• دمای چاپ: ۲۱۰ تا ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد
• دمای بستر چاپ: ۸۰ تا ۱۱۰ درجه سانتی‌گراد
• جمع‌شدگی/پیچ‌خوردگی: قابل توجه
• حلالیت: در استرها، کتون‌ها و استون
• ایمنی مواد غذایی: ایمن برای مواد غذایی نیست

محصولات ساخته‌شده از ABS از دوام بالا و توانایی مقاومت در برابر دمای بالا برخوردارند، اما علاقه‌مندان به پرینتر سه بعدی باید به دمای چاپ بالا، تمایل به پیچ‌خوردگی در حین خنک‌شدن و بخارات شدید و بالقوه خطرناک این فیلامنت توجه کنند. مطمئن شوید که با بستر گرم و در فضای دارای تهویه مناسب (یا با محفظه) چاپ کنید.

چه زمانی باید از فیلامنت پرینتر سه بعدی ABS استفاده کنم؟

ABS مقاوم است و می‌تواند فشار و دمای بالا را تحمل کند. همچنین انعطاف‌پذیری متوسطی دارد، اگرچه گزینه‌های بهتری برای این ویژگی در ادامه این لیست وجود دارد. این خواص در کنار هم، ABS را به یک فیلامنت پرینتر سه بعدی همه‌کاره تبدیل می‌کند. اما برتری این فیلامنت در وسایلی است که به‌طور مکرر در دست گرفته می‌شوند، افتاده یا گرم می‌شوند، از جمله قاب گوشی، اسباب‌بازی‌های با سایش بالا، دسته‌ی ابزار، قطعات تزئینی خودرو و محفظه‌های الکتریکی.

PETG, PET, PETT

پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) یکی از رایج‌ترین پلاستیک‌های مورد استفاده در جهان است. این ماده بیشتر به عنوان پلیمر در بطری‌های آب شناخته می‌شود و در الیاف لباس و ظروف غذا یافت می‌شود. البتهPET  خام به ندرت در پرینت سه بعدی استفاده می‌شود، ولی نوع تغییر یافت آن به نام PETG یکی از فیلامنت‌های پرینتر سه بعدی محسوب می‌شود.

ویژگی‌های فیلامنت پرینتر سه بعدی PETG, PET, PETT

• استحکام: بالا | انعطاف‌پذیری: متوسط | دوام: بالا
• سختی استفاده: کم
• دمای چاپ: ۲۲۰ تا ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد
• دمای بستر چاپ: ۵۰ تا ۷۵ درجه سانتی‌گراد
• جمع‌شدگی/پیچ‌خوردگی: حداقل
• حلالیت: ندارد
• ایمنی مواد غذایی: به دستورالعمل‌های سازنده مراجعه کنید

حرف “G” در PETG مخفف “گلیکول” است. این فیلامنت، به عنوان ماده‌ای برای پرینت سه بعدی، به طور طبیعی شفاف‌تر است، شکنندگی کمتری دارد، و مهم‌تر از همه، چاپ آن آسان‌تر از فرم پایه آن است. به همین دلیل، PETG اغلب به عنوان نقطه‌ی میانی خوبی بین ABS و PLA، دو نوع رایج دیگر فیلامنت پرینتر سه بعدی در نظر گرفته می‌شود – انعطاف‌پذیرتر و بادوام‌تر از PLA و چاپ آن آسان‌تر از ABS است.

پلی‌اتیلن تری‌متیلن ترفتالات (PETT) نوع دیگری از PET است. این فیلامنت پرینتر سه بعدی که کمی سفت‌تر از PETG است، به دلیل شفافیتش محبوب است.

سه نکته‌ای که علاقه‌مندان به پرینتر سه بعدی هنگام استفاده از PETG باید به خاطر داشته باشند:

• PETG هیگروسکوپیک است، به این معنی که رطوبت هوا را جذب می‌کند. این موضوع بر روی قابلیت چاپ ماده تأثیر منفی دارد، بنابراین مطمئن شوید که فیلامنت پرینتر سه بعدی را در جای خنک و خشک نگهداری کنید و در صورت لزوم قبل از استفاده آن را خشک کنید.
• PETG هنگام چاپ چسبنده است، که این موضوع آن را به انتخاب ضعیفی برای ساختارهای ساپورت تبدیل می‌کند، اما برای چسبندگی لایه‌ها مناسب است.
• اگرچه شکننده نیست، ولی PETG نسبت به ABS راحت‌تر خط و خش برمی‌دارد.

چه زمانی باید از فیلامنت پرینتر سه بعدی PETG, PET, PETT استفاده کنم؟

PETG یک انتخاب همه‌کاره است، اما به دلیل انعطاف‌پذیری، استحکام و مقاومت بالا در برابر دما و ضربه، از بسیاری از انواع دیگر فیلامنت‌های پرینتر سه بعدی متمایز است. همین موضوع باعث شده است این فیلامنت به فیلامنت ایده‌آلی برای استفاده در اشیاء کاربردی که ممکن است تحت فشار مداوم یا ناگهانی قرار بگیرند، مانند قطعات مکانیکی، قطعات پرینتر و اجزای محافظ تبدیل شود.

TPU، TPC، TPE (انعطاف‌پذیر)

همان‌طور که از نامش پیداست، ترموپلاستیک الاستومرها (TPE) اساساً پلاستیک‌هایی با کیفیت‌های لاستیک‌مانند هستند که آن‌ها را بسیار انعطاف‌پذیر و بادوام می‌کند. به همین دلیل، TPE معمولاً برای تولید قطعات خودرو، لوازم خانگی و تجهیزات پزشکی استفاده می‌شود.

ویژگی‌های فیلامنت پرینتر سه بعدی TPU، TPC، TPE (انعطاف‌پذیر)

• استحکام: متوسط | انعطاف‌پذیری: بسیار بالا | دوام: بسیار بالا
• سختی استفاده: متوسط (TPE، TCP)؛ کم (TPU)
• دمای چاپ: ۲۱۰ تا ۲۳۰ درجه سانتی‌گراد
• دمای بستر چاپ: ۳۰ تا ۶۰ درجه سانتی‌گراد (اما ضروری نیست)
• جمع‌شدگی/پیچ‌خوردگی: حداقل
• حلالیت: ندارد
• ایمنی مواد غذایی: ایمن برای مواد غذایی نیست

TPE نرم و کشسان است و می‌تواند در برابر فشارهای فیزیکی که ABS و PLA نمی‌توانند تحمل کنند، مقاومت کند. از طرف دیگر، چاپ آن همیشه آسان نیست، زیرا TPE می‌تواند اکسترود کردن را دشوار کند.

ترموپلاستیک پلی‌اورتان (TPU) نوع خاصی از TPE است و یک فیلامنت پرینتر سه بعدی محبوب است. در مقایسه با TPE عمومی، TPU کمی سفت‌تر است – که چاپ آن را آسان‌تر می‌کند. همچنین کمی بادوام‌تر است و می‌تواند خاصیت ارتجاعی خود را در سرما بهتر حفظ کند.

ترموپلاستیک کوپلی‌استر (TPC) نوع دیگری از TPE است، اگرچه به اندازه‌ی TPU رایج نیست.  TCP از نظر بیشتر ویژگی‌ها شبیه به TPE است، اما مزیت اصلی آن مقاومت بیشتر در برابر مواد شیمیایی، نور UV و همچنین گرما (تا ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد) است.

چه زمانی باید از فیلامنت پرینتر سه بعدی TPE، TPU یا TPC استفاده کنم؟

از TPE یا TPU زمانی استفاده کنید که می‌خواهید اشیایی ایجاد کنید که نیاز به تحمل سایش زیادی دارند. اگر قطعه‌ی پرینت سه بعدی شما خم می‌شود، کش می‌آید یا فشرده می‌شود، این فیلامنت‌ها باید از عهده‌ی این کار برآیند. چند نمونه چاپ می‌تواند اسباب‌بازی‌ها، قاب گوشی یا وسایل پوشیدنی (مانند بندهای مچی) باشد. TCP نیز می‌تواند برای کاربردهای مشابه استفاده شود، اما به ویژه در محیط‌های خشن‌تر، مانند فضای باز، یا هر جایی که در معرض گرمای بالا قرار بگیرد، مانند داخل خودرو، عملکرد خوبی دارد.

نایلون (PA)

نایلون، که به عنوان پلی‌آمید (PA) نیز شناخته می‌شود، خانواده‌ای محبوب از پلیمرهای مصنوعی است که در بسیاری از کاربردهای صنعتی استفاده می‌شود و به عنوان ماده‌ای اصلی در پرینت سه بعدی با فناوری پودری شناخته می‌شود. نایلون در جایی که استحکام، انعطاف‌پذیری و دوام از نیازهای کلیدی هستند، عملکردی عالی دارد.

ویژگی‌های فیلامنت پرینتر سه بعدی نایلون

• استحکام: بسیار بالا | انعطاف‌پذیری: بالا | دوام: بالا
• سختی استفاده: متوسط
• دمای چاپ: ۲۴۰ تا ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد
• دمای بستر چاپ: ۷۰ تا ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد
• جمع‌شدگی/پیچ‌خوردگی: قابل توجه
• حلالیت: ندارد
• ایمنی مواد غذایی: به دستورالعمل‌های سازنده مراجعه کنید

یکی دیگر از ویژگی‌های منحصر به فرد این فیلامنت پرینتر سه بعدی این است که می‌توانید آن را قبل یا بعد از فرآیند چاپ رنگ‌آمیزی کنید. جنبه‌ی منفی این موضوع این است که نایلون، مانند PETG، هیگروسکوپیک است، به این معنی که رطوبت را جذب می‌کند، بنابراین به یاد داشته باشید که آن را در جای خنک و خشک نگهداری کنید تا فیلامنت در بهترین شرایط باقی بماند و چاپ‌های با کیفیت‌تری داشته باشید.

چه زمانی باید از فیلامنت پرینتر سه بعدی نایلون استفاده کنم؟

با بهره‌گیری از استحکام، انعطاف‌پذیری و دوام نایلون، این نوع فیلامنت پرینتر سه بعدی می‌تواند برای ایجاد ابزارها، نمونه‌های اولیه‌ی کاربردی یا قطعات مکانیکی (مانند لولاها، قلاب‌ها یا چرخ‌دنده‌ها) استفاده شود.

پلی‌کربنات (PC)

پلی‌کربنات (PC)، علاوه بر اینکه یکی از قوی‌ترین فیلامنت‌های پرینتر سه بعدی در این لیست است، بسیار بادوام و مقاوم در برابر ضربه‌های فیزیکی و گرما است و می‌تواند تا دمای ۱۱۰ درجه سانتی‌گراد را تحمل کند. همچنین به طور طبیعی شفاف است، که دلیل استفاده‌ی آن در محصولات تجاری مانند شیشه‌های ضد گلوله، ماسک‌های غواصی و صفحه‌های نمایش الکترونیکی را توضیح می‌دهد.

ویژگی‌های فیلامنت پرینتر سه بعدی پلی‌کربنات (PC)

• استحکام: بسیار بالا | انعطاف‌پذیری: متوسط | دوام: بسیار بالا
• سختی استفاده: متوسط
• دمای چاپ: ۲۷۰ تا ۳۱۰ درجه سانتی‌گراد
• دمای بستر چاپ: ۹۰ تا ۱۱۰ درجه سانتی‌گراد
• جمع‌شدگی/پیچ‌خوردگی: قابل توجه
• حلالیت: ندارد
• ایمنی مواد غذایی: ایمن برای مواد غذایی نیست

اگرچه در کاربردهای مشابهی استفاده می‌شود، PC نباید با آکریلیک یا پلکسی‌گلاس اشتباه گرفته شود، که تمایل به خرد شدن یا ترک خوردن تحت فشار دارند. برخلاف این دو ماده، PC انعطاف‌پذیری متوسطی دارد (اگرچه به اندازه‌ی نایلون نیست)، که به آن اجازه می‌دهد تا خم شود و در نهایت تغییر شکل دهد.

فیلامنت پرینتر سه بعدی PC هیگروسکوپیک است و آب را از هوا جذب می‌کند، بنابراین به یاد داشته باشید که آن را در جای خنک و خشک نگهداری کنید تا چاپ‌های با کیفیت‌تری داشته باشید.

چه زمانی باید از فیلامنت پرینتر سه بعدی PC استفاده کنم؟

با توجه به خواص فیزیکی آن، PC یک فیلامنت ایده‌آل برای قطعاتی است که نیاز به حفظ استحکام، مقاومت و شکل خود در محیط‌های با دمای بالا دارند، مانند قطعات الکتریکی، مکانیکی یا خودرو. همچنین می‌توانید از شفافیت نوری آن برای پروژه‌های نورپردازی، صفحه‌های نمایش و سایر کاربردهایی که نیاز به شفافیت دارند، استفاده کنید.

انواع عجیب و جالب فیلامنت‌های پرینتر سه بعدی

حالا که به «شش‌گانه‌ی بزرگ» ادای احترام کردیم، خدایان پرینت سه بعدی باید راضی شده باشند. وقت آن است که به سراغ چیزهای جالب‌تر برویم!

در بخش‌های قبل، بیشتر روی ویژگی‌های فیزیکی مانند استحکام، انعطاف‌پذیری و دوام تمرکز کردیم؛ اما انواع بعدی فیلامنت‌های پرینتر سه بعدی به دلیل ظاهر، ترکیب و سایر ویژگی‌های خاصشان محبوب هستند.

به دلیل ماهیت عجیب و منحصر به فرد این فیلامنت‌ها، آن‌ها به‌ویژه در استفاده‌های تفریحی از پرینتر سه بعدی محبوبیت دارند. به عبارت دیگر، این بخش، بخش سرگرم‌کننده‌ی ماجراست!

فیلامنت پر شده با چوب

به چاپ اشیایی که ظاهر و احساس چوبی دارند علاقه‌مندید؟ خب، می‌توانید این کار را انجام دهید! البته، این ماده واقعاً چوب نیست – زیرا چوب خالص برای فیلامنت پرینتر سه بعدی مناسب نیست. فیلامنت پرینتر سه بعدی چوبی معمولاً نوعی PLA است که با الیاف چوب ترکیب شده است.

امروزه انواع مختلفی از فیلامنت‌های PLA چوبی در دسترس هستند. این فیلامنت‌ها شامل انواع استاندارد چوب مانند کاج، توس، سدر، آبنوس و بید می‌شوند، اما محدوده‌ی آن‌ها به انواع کمتر رایج مانند بامبو، گیلاس، نارگیل، چوب پنبه و زیتون نیز گسترش می‌یابد.

همانند سایر فیلامنت‌های پرینتر سه بعدی، استفاده از فیلامنت چوبی نیز با هزینه‌ای همراه است. در اینجا، جذابیت ظاهری و لمسی به قیمت کاهش انعطاف‌پذیری و استحکام تمام می‌شود.

مراقب دمایی که با آن چاپ می‌کنید باشید، زیرا گرمای بیش از حد می‌تواند باعث ایجاد ظاهری تقریباً سوخته یا کاراملی شود. از طرف دیگر، ظاهر پایه‌ی قطعات خلق شده چوبی شما می‌تواند با کمی پردازش پس از چاپ به‌طور قابل توجهی بهبود یابد! فیلامنت پر شده با چوب همچنین می‌تواند باعث تسریع فرسایش نازل پرینتر سه بعدی شود، زیرا الیاف چوبی که از آن تشکیل شده‌اند ساینده هستند و مواد نرم‌تر مانند برنج را از بین می‌برند.

چه زمانی باید از فیلامنت پر شده با چوب استفاده کنم؟

فیلامنت چوبی برای اشیایی محبوب است که بیشتر به دلیل ظاهر طبیعی‌شان مورد توجه قرار می‌گیرند تا قابلیت‌های عملکردی‌شان. هنگام چاپ اشیایی که روی میز، قفسه یا نمایشگاه‌ها قرار می‌گیرند، استفاده از فیلامنت پر شده با چوب گزینه مناسبی است. چند نمونه عبارتند از کاسه‌ها، مجسمه‌ها و انواع جوایز و هدایا. یک کاربرد بسیار خلاقانه فیلامنت چوبی، ایجاد مدل‌های مقیاس‌پذیر، مانند مدل‌های مورد استفاده در معماری است.

فیلامنت پر شده با فلز

شاید به دنبال ظاهری متفاوت در چاپ‌های خود هستید – چیزی حجیم‌تر و براق‌تر. خب، برای این کار می‌توانید از فلز استفاده کنید. مانند فیلامنت پر شده با چوب، فیلامنت پر شده با فلز نیز کاملاً از فلز ساخته نشده است. در واقع، این ماده ترکیبی از پودر فلز و PLA یا ABS است. اما این موضوع مانع از داشتن ظاهر و حس فلزی در نتایج نمی‌شود.

حتی وزن آن‌ها نیز شبیه به فلز است، زیرا ترکیبات آن‌ها چند برابر چگال‌تر از PLA یا ABS خالص هستند.

برنز، برنج، مس، آلومینیوم و فولاد ضد زنگ تنها تعدادی از انواع فیلامنت‌های فلزی موجود در بازار هستند. اگر به دنبال ظاهر خاصی هستید، از صیقل دادن، ایجاد اثرات آب‌وهوا یا لکه‌دار کردن قطعات فلزی خود پس از چاپ نترسید – کمی پردازش پس از چاپ می‌تواند تأثیر زیادی داشته باشد.

به خاطر داشته باشید که هنگام چاپ با فلز، باید نازل را کمی بیشتر تعویض کنید. مانند فیلامنت‌های حاوی الیاف، دانه‌های فلزی تا حدی ساینده هستند و باعث افزایش سایش نازل می‌شوند. این سایش به‌ویژه هنگام عبور از مواد نسبتاً نرم مانند برنج سریع‌تر اتفاق می‌افتد.

متداول‌ترین ترکیبات فیلامنت پرینتر سه بعدی معمولاً حدود ۵۰٪ پودر فلز و ۵۰٪ PLA یا ABS هستند، اما ترکیباتی تا ۸۵٪ فلز نیز وجود دارند.

چه زمانی باید از فیلامنت فلزی استفاده کنم؟

فیلامنت فلزی می‌تواند برای چاپ هم از نظر زیبایی و هم عملکردی استفاده شود. به عنوان مثال، مجسمه‌ها، مدل‌ها، اسباب‌بازی‌ها و نشان‌ها همگی می‌توانند با چاپ پرینت بعدی فلزی عالی به نظر برسند، و تا زمانی که تحت فشار زیادی قرار نگیرند، فیلامنت فلزی می‌تواند برای ایجاد قطعات کاربردی مانند ابزار، شبکه‌ها یا قطعات تکمیلی استفاده شود.

فیلامنت دوست‌دار محیط زیست

فیلامنت‌های دوست‌دار محیط زیست یک دسته‌ی منحصر به فرد را تشکیل می‌دهند، زیرا ارزشمندترین ویژگی آن‌ها در ماهیت فیزیکی‌شان نیست. همان‌طور که بیشتر علاقه‌مندان می‌دانند، خطاهای چاپ و ضایعات مواد، جزء جدایی ناپذیر پرینت سه بعدی هستند (که یعنی دور ریختن مقدار زیادی پلاستیک).

اگرچه بیشتر PLAها به صورت صنعتی تجزیه‌پذیر هستند، اما معمولاً توسط برنامه‌های کمپوست یا بازیافت پذیرفته نمی‌شوند، که منجر به هدایت بیشتر پلاستیک به محل‌های دفن زباله می‌شود. فیلامنت‌هایی که «دوست‌دار محیط زیست» در نظر گرفته می‌شوند (اگرچه بهتر است این موضوع را به عنوان یک معیار نسبی در نظر بگیرید)، تلاش می‌کنند تا تأثیرات زیست‌محیطی ضایعات پلاستیکی بر روی سیاره‌ی ما را از طریق روش‌های مختلف کاهش دهند.

تولیدکنندگان اساساً به دو روش از فیلامنت پرینتر سه بعدی برای سازگارتر کردن مواد با محیط زیست استفاده می‌کنند: تأمین مواد و بسته‌بندی.

منبع‌یابی مواد دو زیرمجموعه دارد، متداول‌ترین آن‌ها استفاده از مواد بازیافتی است که در آن فیلامنت از طریق بازیافت ضایعات تمیز تولیدی تولید می‌شود. روش دیگر استفاده از مواد مشکل‌ساز، مانند ضایعات طبیعی یا گاهی اوقات مواد مزاحم مانند جلبک برای جایگزینی مواد منبع معمولی است.

روش دیگر ساده‌تر است. تولیدکنندگان با استفاده از مواد بسته‌بندی تجزیه‌پذیر مانند مقوا یا جبران تأثیرات زیست‌محیطی تولید، محصولات را کمی کمتر مضر می‌کنند. به عنوان مثال، Polymaker ادعا می‌کند که به ازای هر قرقره‌ی خریداری‌شده از PolyTerra، یک درخت برای جبران کربن می‌کارند.

چه زمانی باید از فیلامنت دوست‌دار محیط زیست استفاده کنم؟

با وجود اینکه دلیل اصلی وجود این فیلامنت‌ها کاهش تأثیرات زیست‌محیطی مواد پرینت سه بعدی است، فیلامنت‌های دوست‌دار محیط زیست اغلب از کیفیت خوبی برخوردارند و قطعاتی با خواص مطلوب تولید می‌کنند. بهتر از همه، هیچ محدودیتی در نوع موادی که می‌توانند دوست‌دار محیط زیست باشند وجود ندارد – بنابراین گزینه‌های شما به اندازه‌ی فیلامنت‌های معمولی متنوع هستند. لازم به ذکر است که مواد بازیافتی معمولاً تلرانس قطر بیشتری دارند.

فیلامنت رسانا

با وجود انواع فیلامنت‌های قوی، انعطاف‌پذیر و بادوام، پروژه‌های ساختاری و مکانیکی بسیاری همه‌گیر شده‌اند. اینجا است که فیلامنت رسانای پرینتر سه بعدی وارد می‌شود – فیلامنتی که الکتریسیته را هدایت می‌کند.

با افزودن ذرات کربن رسانا به PLA یا ABS، می‌توان به راحتی پروژه‌های الکترونیکی ولتاژ پایین را چاپ کرد. فقط کافی است یک فیلامنت رسانا را با یک PLA یا ABS معمولی در یک دستگاه اکسترودر دوگانه ترکیب کنید.

چه زمانی باید از فیلامنت رسانای پرینتر سه بعدی استفاده کنم؟

اگرچه این نوع فیلامنت فقط از مدارهای ولتاژ پایین پشتیبانی می‌کند، اما برای پروژه‌های الکترونیکی سفارشی محدودیتی وجود ندارد. اگر در حال آزمایش هستید، سعی کنید یک برد مدار را با LEDها، سنسورها یا حتی یک Raspberry Pi ترکیب کنید. اگر به دنبال چیزی خاص‌تر هستید، ایده‌های محبوب شامل کنترل‌کننده‌های بازی، صفحه‌کلیدهای دیجیتال و تاچ‌پدها می‌شوند.

فیلامنت شب‌نما

این فیلامنت پرینتر سه بعدی شب‌نما است – توضیحش ساده است. چاپ خود را برای مدتی در معرض نور قرار دهید، سپس چراغ‌ها را خاموش کنید و از نور سبز آن لذت ببرید.

البته، این نور حتماً نباید سبز باشد. رنگ‌های دیگر فیلامنت شب‌نما شامل آبی، قرمز، صورتی، زرد یا نارنجی می‌شوند. اما سبز معمولاً محبوب‌ترین است و نور کلاسیک و ترسناکی را ایجاد می‌کند.

همه‌چیز به مواد فسفرسانس مخلوط‌شده با پایه‌ی PLA یا ABS برمی‌گردد. به لطف این مواد افزوده‌شده، فیلامنت شب‌نما قادر است فوتون‌ها (ذرات بنیادی نور) را جذب کرده و بعداً منتشر کند. به همین دلیل است که چاپ‌های شما فقط پس از قرار گرفتن در معرض نور می‌درخشند – آن‌ها باید انرژی را ذخیره کنند تا بتوانند آن را آزاد کنند. فیلامنت‌های شب‌نما معمولاً برای نازل‌های برنجی معمولی ساینده هستند، بنابراین اگر زیاد با آن‌ها پرینت انجام می‌دهید، ممکن است متوجه شوید که نازل به مرور زمان فرسوده می‌شود.

برای به دست آوردن بهترین نتیجه، سعی کنید با دیواره‌های ضخیم و پرکننده‌ی کم چاپ کنید. هرچه دیواره‌ها ضخیم‌تر باشند، نور قوی‌تر خواهد بود!

چه زمانی باید از فیلامنت شب‌نمای پرینتر سه بعدی استفاده کنم؟

با توجه به نور سبز ترسناک، شاید دیگر لازم نباشد که پیشنهاد کنیم از این فیلامنت برای پروژه‌های هالووین، مانند کدوهای هالووین یا تزئینات پنجره استفاده کنید. نمونه‌های دیگر شامل وسایل پوشیدنی (مانند جواهرات)، اسباب‌بازی‌ها و مجسمه‌ها می‌شوند.

فیلامنت مغناطیسی

چاپ‌های فلزی و رسانا به اندازه‌ی کافی برای شما هیجان‌انگیز نیستند؟ چاپ‌های مغناطیسی چطور؟ این فیلامنت عجیب و غریب پرینتر سه بعدی، که از پایه‌ی PLA یا ABS با پودر آهن ساخته شده است، دارای ظاهری دانه‌دار و فلزی است و البته، به آهن‌ربا می‌چسبد!

نکته: با وجود نامی که این فیلامنت دارد، در اصل «فرومغناطیسی» است، که یعنی اگرچه به میدان‌های مغناطیسی جذب می‌شود، اما خودش میدان مغناطیسی ایجاد نمی‌کند. به عبارت دیگر، اشیایی که چاپ می‌کنید ممکن است به آهن‌ربا جذب شوند، اما خودشان آهن‌ربا نخواهند بود.

چه زمانی باید از فیلامنت مغناطیسی پرینتر سه بعدی استفاده کنم؟

هر زمان که می‌خواهید چاپ‌های شما به چیزی مغناطیسی بچسبند، از این نوع فیلامنت استفاده کنید. تزئینات (به‌ویژه برای یخچال) واضح‌ترین مثال هستند، اما چرا کمی مغناطیس به اسباب‌بازی‌ها یا ابزارها اضافه نکنید؟

فیلامنت تغییر رنگ دهنده

تی‌شرت‌های دهه‌ی 1980 را به خاطر دارید، آن‌هایی که با تغییر دمای بدن تغییر رنگ می‌دادند؟ یا حلقه‌های حال‌سنج چطور؟ در اینجا هم همان ایده مطرح است؛ فیلامنت‌های تغییر رنگ دهنده‌ی پرینتر سه بعدی نیز با تغییر دما رنگ عوض می‌کنند.

فیلامنت‌های این دسته معمولاً بین دو رنگ گرادیان تغییر می‌کنند، مثلاً از بنفش به صورتی، آبی به سبز یا زرد به سبز.

مانند سایر انواع عجیب فیلامنت پرینتر سه بعدی، فیلامنت تغییر رنگ دهنده در ترکیبات PLA و ABS وجود دارد.

چه زمانی باید از فیلامنت تغییر رنگ دهنده‌ی پرینتر سه بعدی استفاده کنم؟

این نوع فیلامنت هیچ ویژگی فیزیکی، لمسی یا عملکردی خاصی ندارد و صرفاً برای کاربردهای زیبایی‌شناختی طراحی شده است. هر زمان که به‌طور معمول از PLA یا ABS استفاده می‌کنید، اما به دنبال جلوه‌ی بصری بیشتری هستید، از آن استفاده کنید. چند نمونه پروژه مربوط به این نوع فیلامنت عبارتند از: قاب گوشی، وسایل پوشیدنی، اسباب‌بازی‌ها و ظروف.

فیلامنت دو رنگ (دایکروماتیک)

این فیلامنت که به عنوان فیلامنت «دو رنگ» نیز شناخته می‌شود، در رشته خود دو رنگ دارد و در هر نقطه چند رنگ به نظر می‌رسد. این موضوع نتیجه‌ی چاپ جالبی ایجاد می‌کند که به نظر می‌رسد از زوایای مختلف رنگ آن تغییر می‌کند.

فیلامنت دایکروماتیک معمولاً از جنس PLA است و در رشته پلاستیکی خود فقط دو رنگ دارد، که باعث می‌شود تغییر رنگ در کل قطعه یکنواخت باشد.

اثر تولید شده فیلامنت دایکروماتیک به سادگی با استفاده از فیلامنت استاندارد امکان‌پذیر نیست. برای دستیابی به اثر مشابه با تغییر فیلامنت‌ها (مثلاً با استفاده از دستگاه‌هایی مانند MMU)، نیاز به طراحی پیچیده‌ای است، ولی فیلامنت دایکروماتیک به راحتی این اثر را روی هر مدلی اعمال می‌کند.

چه زمانی باید از فیلامنت دایکروماتیک پرینتر سه بعدی استفاده کنم؟

مانند سایر انواع رنگی مواد پایه، فیلامنت دایکروماتیک فقط برای اهداف زیبایی‌شناختی است. ویژگی خاص دیگری در این فیلامنت وجود ندارد که در انواع استاندارد مواد پایه‌ی آن یافت نشود. سعی کنید مدل‌هایی برای نمایش چاپ کنید، به‌ویژه اگر از زوایای مختلف قابل مشاهده باشد.

فیلامنت خاک رس/سرامیک

پلاستیک معمولاً ماده اولیه غالب در پرینت سه بعدی است. پیش از این چند گزینه غیرپلاستیکی را بررسی کردیم، ولی ماده جالبی دیگری هم وجود دارد: خاک رس. فیلامنت پرینتر سه بعدی خاک رس معمولاً حاوی مخلوطی از خاک رس و پلیمر است و ویژگی‌های سفال‌مانند دارد.

شرکت‌های زیادی فیلامنت‌های مبتنی بر مواد سنگی یا خاکی ارائه نمی‌دهند. خاک رس (که اغلب به عنوان سرامیک به بازار عرضه می‌شود) احتمالاً واضح‌ترین مورد استفاده را دارد – ساخت ظروف سفالی – و در برخی موارد، مقاومت در برابر حرارت نیز ارائه می‌دهد.

یک ویژگی مشترک بین این فیلامنت‌ها شکنندگی آن‌ها است و برای کار و چاپ صحیح آن‌ها باید دقت کرد.

LAYCeramic از Lay Filament یک نمونه‌ی برجسته از فیلامنت سرامیکی است که به نتایج تقریباً واقع‌گرایانه دست می‌یابد. این فیلامنت پس از چاپ قابل پخت در کوره است، جایی که پلیمری که ذرات سرامیکی را به هم متصل می‌کند، جدا شده و یک چاپ نهایی سخت‌شده اما کمی کوچک‌شده باقی می‌ماند که می‌توان آن را با لعاب سرامیکی و سایر اثرات پردازش پس از چاپ تزئین کرد. با از بین رفتن بخش پلیمری، قطعه‌ی نهایی مقاومت حرارتی شبیه به سرامیک پیدا می‌کند که با سایر مواد قابل چاپ سه بعدی قابل مقایسه نیست.

چه زمانی باید از فیلامنت خاک رس/سرامیک پرینتر سه بعدی استفاده کنم؟

وقتی به دنبال ظاهری دست‌ساز و سفال‌مانند هستید که با دقت و تکرارپذیری غیرممکن پرینت سه بعدی همراه باشد، استفاده از این فیلامنت گزینه ایده‌آل شماست. یا به‌عنوان مثال، با استفاده از برندهای خاص مانند LAYceramic، می‌توانید مقاومت در برابر دما را پس از پخت به دست آورید که بسیار فراتر از فیلامنت‌های استاندارد است.

انواع فیلامنت‌های پرینتر سه بعدی حرفه‌ای

به دلایل زیر به انواع زیر فیلامنت پرینتر سه بعدی برچسب «حرفه‌ای» داده می‌شود:

اولاً، در مقایسه با مواردی که قبلاً بحث شد، این فیلامنت‌ها کمتر در پرینت سه بعدی رومیزی دیده می‌شوند و بیشتر در بین علاقه‌مندان حرفه‌ای و در سناریوهای صنعتی و تجاری محبوب هستند.

ثانیاً، بسیاری از فیلامنت‌های زیر علاوه بر اینکه یک ماده چاپ هستند، عملکرد دیگری نیز دارند، مانند پشتیبانی ساختاری یا تمیز کردن اکسترودر.

البته این به این معنی نیست که این فیلامنت‌ها برای استفاده‌ی معمولی ممنوع هستند. بیشتر آن‌ها به روش‌های مشابه بالا چاپ می‌شوند، اگرچه با توجه بیشتر به تنظیمات چاپ یا نیازهای خاصی که می‌توانند روی یک پرینتر سه بعدی رومیزی استاندارد اصلاح شوند (مانند هات‌اند داغ‌تر).

فیلامنت الیاف کربن

وقتی فیلامنت پرینتر سه بعدی، مانند PLA، ABS، اما معمولاً نایلون، با الیاف کربن تقویت می‌شود، نتیجه یک ماده‌ی بسیار سفت و سخت با وزن نسبتاً کم است. چنین ترکیباتی در کاربردهای ساختاری که باید در برابر انواع مختلفی از شرایط استفاده مقاومت کنند، می‌درخشند.

هزینه این موضوع افزایش سایش و پارگی نازل پرینتر شماست، به‌ویژه اگر از فلز نرمی مانند برنج ساخته شده باشد. با استفاده از ۵۰۰ گرم از این فیلامنت عجیب و غریب، قطر نازل برنجی به‌طور محسوسی افزایش می‌یابد، بنابراین مگر اینکه از تعویض مکرر نازل لذت ببرید، بهتر است از نازلی ساخته‌شده از (یا پوشش‌دهی‌شده با) ماده‌ی سخت‌تری استفاده کنید.

چه زمانی باید از فیلامنت الیاف کربن پرینتر سه بعدی استفاده کنم؟

به‌دلیل استحکام ساختاری و چگالی کم، الیاف کربن یک گزینه‌ی عالی برای قطعات مکانیکی است. به دنبال جایگزینی یک قطعه در ماشین یا هواپیمای مدل خود هستید؟ این فیلامنت را امتحان کنید.

فیلامنت الیاف شیشه

فیلامنت پر شده با الیاف شیشه معمولاً از نایلون تقویت‌شده با الیاف شیشه‌ی خردشده تشکیل شده است، دقیقاً مانند فیلامنت پر شده با الیاف کربن که در بالا توضیح داده شد. مواد تقویت‌شده با الیاف شیشه به‌طور مشخص مقاومت بالایی در برابر ضربه و دما دارند، به‌علاوه استحکام کششی که به آن‌ها اجازه می‌دهد تا در برابر مقادیر زیادی انرژی مقاومت کنند و شکل و یکپارچگی ساختاری خود را حفظ کنند.

از آنجا که پایه‌ی ترموپلاستیک فیلامنت پر شده با الیاف شیشه نایلون است، پس به دمای مشابهی نیاز دارد. ممکن است از برندی به برند دیگر متفاوت باشد، اما معمولاً لازم است که هات‌اند به دمای ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد و بالاتر برسد. استفاده از نازل ضد سایش از جنس فولاد ضد زنگ به شدت توصیه می‌شود. فیلامنت پر شده با الیاف شیشه باید در جای خشک نگهداری شود و قبل از استفاده گرم شود تا بهترین نتایج حاصل شود (دوباره، ویژگی‌های کار و چاپ آن معمولاً توسط پایه‌ی ترموپلاستیک تعیین می‌شود).

چه زمانی باید از فیلامنت الیاف شیشه پرینتر سه بعدی استفاده کنم؟

این فیبر بادوام برای بسیاری از قطعات مکانیکی که نیاز به سفتی و استحکام ساختاری بالا دارند، مناسب است. مقاومت در برابر حرارت و خراش نیز از ملاحظات قوی برای استفاده از فیلامنت الیاف شیشه است.

فیلامنت فلزی

فیلامنت فلزی حرفه‌ای شامل درصد بالایی از پودر فلز به‌علاوه چسب‌های اتصال‌دهنده است که نتیجه‌ی آن یک فیلامنت قابل چاپ سه بعدی است که می‌تواند به قطعات فلزی کاملاً متراکم تبدیل شود. پس از چاپ، فرآیندهای جداسازی چسب و پخت اعمال می‌شوند تا چسب حذف شده و قطعه‌ی نهایی فلزی تولید شود. این فیلامنت یک ماده صنعتی است که به محیط رومیزی آورده شده است. در حال حاضر چند فیلامنت فلزی پرینتر سه بعدی از جمله فولاد ضد زنگ L316، فولاد ابزار، اینکونل، مس و آلومینیوم در دسترس هستند.

این فیلامنت‌ها را می‌توان روی بیشتر پرینترهای سه بعدی FDM چاپ کرد، به شرطی که مجهز به نازل ضد سایش با قطر بزرگ باشند. استفاده از محفظه‌ی گرم‌شده و بستر چاپ با دمای بالا مفید است.

پس از پرینت، شیء در حالت “سبز” خود قرار دارد. برای اینکه بدون نقص پخت شود، ماتریس پلیمری در فرآیند جداسازی چسب حذف می‌شود و قطعه‌ی “قهوه‌ای” ایجاد می‌شود. در این حالت، شیء دارای کانال‌های متخلخل باز است. قطعاتی که برای این فرآیند مناسب نباشند ممکن است دچار اعوجاج شوند یا حتی تحت وزن خود فرو بریزند.

در مرحله‌ی سوم و نهایی، قطعه‌ی قهوه‌ای پخت شده و به یک شیء فلزی تبدیل می‌شود. یک کوچک‌شدگی غیرهمسان‌گرد رخ می‌دهد که باید در هنگام طراحی یا آماده‌سازی شیء برای چاپ در نظر گرفته شود. بسته به ماده، درصد کوچک‌شدگی از ۵ تا ۲۰ درصد متغیر است (جزئیات خاص در برگه‌ی مشخصات فیلامنت ذکر شده است).

چه زمانی باید از فیلامنت فلزی استفاده کنم؟

به‌دلیل استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی، فیلامنت‌های فلزی برای ساخت قطعاتی مانند اتصالات، ابزارها و قطعات عملکردی و نهایی ایده‌آل هستند.

فیلامنت HIPS

در دنیای تجاری، پلی‌استایرن با مقاومت بالا (HIPS)، کوپلیمری است که سختی پلی‌استایرن و انعطاف‌پذیری لاستیک را ترکیب می‌کند و معمولاً در بسته‌بندی‌های محافظ و ظروف، مانند جعبه‌های CD استفاده می‌شود.

در دنیای پرینت سه بعدی، HIPS معمولاً نقش متفاوتی ایفا می‌کند. پرینترهای سه بعدی نمی‌توانند روی هوا چاپ کنند – اینجاست که ساختارهای ساپورت وارد کار می‌شوند. بخش‌های معلق نیاز به یک ساختار زیرین دارند، و اینجاست که HIPS واقعاً می‌درخشد. هنگامی که از یک پرینتر دو اکسترودری از این فیلامنت به همراه ABS استفاده شود، ماده ساپورت عالی به دست آید.

برای چاپ دو اکسترودری با HIPS، کافی است ساختارهای ساپورت را به حداکثر برسانید و هرگونه شکاف در طراحی خود را با فیلامنت HIPS پر کنید. غوطه‌ور کردن چاپ نهایی در لیمونن، HIPS را حل می‌کند و محصول نهایی شما را باقی می‌گذارد.

متأسفانه، استفاده از HIPS به عنوان ماده ساپورت، شما را محدود به چاپ قطعه‌ی اصلی با ABS می‌کند. لیمونن به سایر مواد فیلامنت پرینتر سه بعدی آسیب می‌زند. خوشبختانه، HIPS و ABS در هر صورت به خوبی با هم چاپ می‌شوند، زیرا از نظر استحکام، سفتی و دمای چاپ مشابه هستند.

علیرغم استفاده‌ی اصلی آن به عنوان ماده‌ی ساپورت، HIPS به خودی خود یک فیلامنت پرینتر سه بعدی مناسب است. این ماده از PLA و ABS قوی‌تر است، کمتر از ABS پیچ‌خوردگی دارد و به راحتی می‌توان آن را چسباند، سنباده زد و رنگ کرد.

چه زمانی باید از فیلامنت HIPS پرینتر سه بعدی استفاده کنم؟

با توجه به اشتراک بسیاری از ویژگی‌ها با ABS، فیلامنت HIPS یک انتخاب همه‌کاره برای قطعاتی است که نیاز به مقاومت در برابر سایش دارند یا برای پروژه‌هایی که نیاز به ماده‌ای مناسب برای پرداخت نهایی دارند.

فیلامنت PVA

پلی‌وینیل الکل (PVA) در آب حل می‌شود، و این دقیقاً همان چیزی است که کاربردهای تجاری از آن استفاده می‌کنند. استفاده‌های محبوب شامل بسته‌بندی قرص‌های ماشین ظرف‌شویی یا کیسه‌های پر از طعمه‌ی ماهیگیری است. (کیسه را در آب بیندازید تا حل شده و طعمه را آزاد کند.)

هنگامی که PVA در یک پرینتر دو اکسترودری همراه با فیلامنت دیگری استفاده شود، به یک ماده‌ی ساپورت عالی تبدیل می‌شود. مزیت استفاده از PVA نسبت به HIPS این است که می‌تواند از مواد بیشتری غیر از ABS پشتیبانی کند.

هزینه‌ای که این کار در بر دارد، فیلامنتی است که کمی مدیریت آن سخت‌تر است. همچنین باید در نگهداری آن دقت کرد، زیرا رطوبت موجود در هوا می‌تواند قبل از چاپ به فیلامنت آسیب برساند. اگر قصد دارید یک قرقره PVA را برای مدت طولانی قابل استفاده نگه دارید، استفاده از جعبه‌های خشک‌کن و کیسه‌های سیلیکاژل ضروری هستند.

چه زمانی باید از فیلامنت PVA پرینتر سه بعدی استفاده کنم؟

فیلامنت PVA یک انتخاب عالی به عنوان ماده‌ی ساپورت در چاپ‌های پیچیده با بخش‌های معلق است.

فیلامنت پرسرعت

فیلامنت پرسرعت پرینتر سه بعدی، که به آن فیلامنت «پیش‌نویس» نیز گفته می‌شود، ماده‌ای است (معمولاً PLA) که طوری فرموله شده است تا سرعت جریان بسیار بالاتری قبل از کم‌چاپی (under extruding) داشته باشد. این فیلامنت به شما کمک می‌کند تا چاپ‌ها را سریع‌تر انجام دهید و فیلامنت پیش‌نویس را برای اجرای سریع طرح‌های نمونه‌سازی یا تحویل چاپ‌های بزرگ ایده‌آل می‌کند.

فیلامنت‌های پیش‌نویس معمولاً با سرعت حدود ۲۰۰ میلی‌متر بر ثانیه قبل از کم‌چاپی چاپ می‌کنند. این افزایش نسبت به سرعت‌های چاپ معمولی ۶۰ تا ۸۰ میلی‌متر بر ثانیه قابل توجه است. البته ابتدا مطمئن شوید که پرینتر شما می‌تواند بدون لرزش‌های بیش از حد با این سرعت‌ها چاپ کند.

هرچه سرعت پرینتر شما بیشتر باشد، احتمال لرزش‌ها بیشتر است. پرینترهای سه بعدی رومیزی ارزان‌قیمت ممکن است پشتیبانی لازم برای محدود کردن لرزش‌ها در سرعت‌های بالا و ایجاد نتایج خوب را نداشته باشند. اما اگر سیستم شما کمی محکم‌تر است، مشکلی نخواهید داشت. اگر زیبایی ظاهری برای چاپ شما مهم نیست (و واقعاً نباید باشد وقتی با این سرعت چاپ می‌کنید)، سعی کنید با لایه‌های بزرگ‌تر چاپ کنید؛ این کار سرعت چاپ را بیشتر افزایش می‌دهد و ممکن است به پنهان کردن عیوب ناشی از لرزش‌ها کمک کند.

برای تطبیق با سرعت جریان بالاتر، فیلامنت پیش‌نویس مدول کششی بسیار کم‌تری نسبت به ماده‌ی پایه‌ی خود دارد. به عنوان مثال، در Gonzales High-Speed PLA از Treed Filament، این مقدار فقط ۶۵٫۵ مگاپاسکال است، در حالی که PLAهای معمولی بیش از ۲۰۰۰ مگاپاسکال هستند. بنابراین، مطمئن شوید که نیازهای مکانیکی را برآورده می‌کند.

چه زمانی باید از فیلامنت پرسرعت/ پیش‌نویس پرینتر سه بعدی استفاده کنم؟

وقتی می‌خواهید چاپ را سریع انجام دهید، باید از فیلامنت پرسرعت استفاده کنید. این فیلامنت برای نمونه‌سازی سریع عالی است و به شما امکان می‌دهد نمونه‌های واقعی را سریع تحویل دهید. همچنین برای مدل‌های بزرگ، وقتی که روزها وقت ندارید تا پرینتر با سرعت متوسط کار کند، این فیلامنت بهترین گزینه است. از آنجا که فیلامنت پیش‌نویس خواص مکانیکی بسیار ضعیف‌تری دارد و چاپ با سرعت بالا ممکن است باعث لرزش‌های زیادی برای یک چاپ زیبا شود، این ماده بهتر است برای چاپ‌های اثبات مفهوم، تست تناسب و نمایش‌ها استفاده شود؛ نه برای قطعاتی که به طور منظم استفاده می‌شوند.

فیلامنت تمیزکننده

برخلاف سایر فیلامنت‌های این لیست، فیلامنت تمیزکننده پرینتر سه بعدی برای چاپ اشیا استفاده نمی‌شود، بلکه برای تمیز کردن اکسترودرهای پرینتر سه بعدی به کار می‌رود. هدف آن حذف هرگونه ماده‌ی باقی‌مانده در هات‌اند از چاپ‌های قبلی است. اگرچه این یک روش کلی خوب است، اما استفاده از فیلامنت تمیزکننده به‌ویژه هنگام تغییر بین موادی که دمای چاپ یا رنگ‌های متفاوتی دارند، مفید است.

روش کلی شامل تغذیه دستی فیلامنت تمیزکننده به داخل هات‌اند گرم‌شده برای خارج کردن ماده‌ی قدیمی است، سپس کمی خنک کردن هات‌اند و کشیدن فیلامنت به بیرون. برای دستورالعمل‌های دقیق‌تر، به اطلاعات سازنده فیلامنت خاصی که استفاده می‌کنید مراجعه کنید.

چند نکته:

• دمای “چاپ” بستگی به نوع فیلامنت‌هایی دارد که قبلاً استفاده کرده‌اید و می‌خواهید بعداً استفاده کنید. (فیلامنت تمیزکننده در دمای بین ۱۵۰ تا ۲۸۰ درجه سانتی‌گراد پایدار است).
• معمولاً لازم نیست در هر بار بیش از ۱۰ سانتی‌متر فیلامنت استفاده کنید.
• روش‌های نظافت دیگری نیز وجود دارند، از جمله تکنیک محبوب “کشش سرد”، که شبیه به روش بالا است و نیازی به فیلامنت تمیزکننده ندارد.

چه زمانی باید از فیلامنت تمیزکننده‌ی پرینتر سه بعدی استفاده کنم؟

بین چاپ‌هایی که از ماده‌هایی با نیازهای دمایی یا رنگ‌های کاملاً متفاوت استفاده می‌کنید، بهتر است استفاده از فیلامنت تمیزکننده را در نظر بگیرید. به طور کلی، هر از گاهی باید به هات‌اند خود کمی توجه ویژه داشته باشید.

فیلامنت موم/قابل ریخته‌گری

می‌خواهید چیزی را با برنج واقعی، قلع یا فلز دیگری چاپ کنید؟ البته که می‌توانید! در اصل یک قالب را با استفاده از فیلامنت موم پرینتر سه بعدی چاپ خواهید کرد. اما پس از چند مرحله‌ی اضافی، طرح شما می‌تواند به شکل فلزی براق درآید.

این فرآیند «ریخته‌گری موم از دست رفته» یا «ریخته‌گری سرمایه‌گذاری» نامیده می‌شود و تقریباً به این شکل کار می‌کند:

1. یک قالب موم مثبت ایجاد کنید – یک نسخه‌ی مومی از آنچه می‌خواهید محصول فلزی نهایی به نظر برسد.
2. قالب را در گچ فرو برده و بگذارید خشک شود.
3. شیء موم-گچ را درون فر قرار دهید. در دمای کافی، موم ذوب شده و فضای منفی درون گچ باقی می‌گذارد که در آن می‌توان محصول فلزی را ریخت.

فیلامنت موم پرینتر سه بعدی مرحله‌ی اول را آسان می‌کند، زیرا معمولاً باید قالب را از یک بلوک موم تراشید.

MOLDLAY از Kai Parthy CC Products بر بازار فیلامنت‌های موم پرینتر سه بعدی تسلط دارد. هنگام استفاده از این ماده یا مواد مشابه موم‌مانند، به خاطر داشته باشید که آن‌ها بسیار نرم‌تر از اکثر انواع فیلامنت‌های پرینتر سه بعدی هستند. علاوه بر سایر اقدامات احتیاطی، بهتر است اکسترودر خود را اصلاح کنید و بستر چاپ را با یک چسب بپوشانید.

چه زمانی باید از فیلامنت موم/قابل ریخته‌گری پرینتر سه بعدی استفاده کنم؟

اگر قطعاتی از فلزات ریخته‌گری می‌کنید، فیلامنت‌های موم‌مانند مانند MOLDLAY می‌توانند انعطاف‌پذیری بیشتری به شما بدهند و امکان چاپ مستقیم سه بعدی طراحی‌های پیچیده و دقیق را فراهم کنند که با فرآیند ریخته‌گری موم از دست رفته سازگار هستند.

فیلامنت ASA

ABS عالی است، اما معایبی هم دارد. ABS به عنوان فیلامنت، معمولاً حاوی افزودنی‌هایی است که در وهله اول آن را قابل چاپ می‌کنند. ولی استفاده‌ی آن در قالب‌گیری تزریقی اینطور نیست و به همین دلیل جایگزین‌های مشابه ABS برای پرینت سه بعدی کم نیستند. یکی از این جایگزین‌ها آکریلونیتریل استایرن آکریلات (ASA) است که در ابتدا به عنوان یک ماده مقاوم در برابر شرایط جوی سخت توسعه یافت. این ماده معمولاً در صنعت خودروسازی استفاده می‌شود.

ASA علاوه بر اینکه یک فیلامنت پرینتر سه بعدی قوی، سفت و نسبتاً آسان برای چاپ است، همچنین به شدت در برابر مواد شیمیایی و گرما مقاوم است. به‌جز در شرایط شدید، معمولاً شکل یا رنگ آن تغییر نمی‌کند. به عنوان مثال، چاپ‌های ساخته‌شده از ABS اگر در فضای باز رها شوند، تمایل به تغییر شکل و زرد شدن دارند. اما برای ASA اینطور نیست.

یک مزیت جزئی دیگر استفاده از ASA نسبت به ABS این است که در حین چاپ کمتر پیچ‌خوردگی دارد. اما مراقب باشید که چگونه فن خنک‌کننده‌ی خود را تنظیم می‌کنید؛ ASA در صورت خنک شدن بیش از حد چاپ، لایه‌لایه می‌شود (لایه‌ها ترک بخورد).

چه زمانی باید از فیلامنت ASA پرینتر سه بعدی استفاده کنم؟

برای هر چیزی از خانه‌ی پرندگان تا گنوم‌های باغی سفارشی و پوشش‌های پریز برق، بهتر از این فیلامنت پرینتر سه بعدی پیدا نخواهید کرد.

فیلامنت پلی‌پروپیلن (PP)

پلی‌پروپیلن (PP) سخت، انعطاف‌پذیر، سبک، مقاوم در برابر مواد شیمیایی و ایمن برای مواد غذایی است، که دامنه کاربردهای آن وسیع است، از جمله پلاستیک‌های مهندسی، بسته‌بندی مواد غذایی، منسوجات و اسکناس‌ها.

PP به چاپ دشوار معروف است و اغلب پیچ‌خوردگی شدید و چسبندگی ضعیف لایه دارد. اگر این مشکلات نبودند، PP می‌توانست با توجه به خواص مکانیکی و شیمیایی قوی آن با PLA و ABS در مسیر محبوب‌ترین انواع فیلامنت پرینتر سه بعدی رقابت کند.

جالب اینکه بسیاری از اشیاء خانگی از PP ساخته شده‌اند و می‌توان زباله‌های قدیمی را بازیافت و به فیلامنت جدید تبدیل کرد.

چه زمانی باید از فیلامنت PP پرینتر سه بعدی استفاده کنم؟

اگر بتوانید پیچ‌خوردگی PP را کنترل کنید، اکثر چاپ‌هایی که نیاز به ماده‌ای سخت و سبک دارند، مناسب PP هستند. ولی به خاطر داشته باشید که اگرچه این ماده به دلیل خواص ایمنی مواد غذایی در بسته‌بندی مواد مصرفی و داروها استفاده می‌شود، اما فرآیند چاپ FDM این ویژگی را با صدها (اگر نه هزاران) خط لایه‌ای که باکتری‌ها می‌توانند در آن‌ها جمع شوند، از بین می‌برد – بهتر است امتحان نکنید.

فیلامنت PC/ABS

آلیاژ پلی‌کربناتABS (PC-ABS) یک ترموپلاستیک سخت است که استحکام و مقاومت در برابر حرارت پلی‌کربنات را با انعطاف‌پذیری ABS ترکیب می‌کند. این ماده که معمولاً در کاربردهای خودرو، الکترونیک و مخابرات یافت می‌شود، یکی از پرکاربردترین ترموپلاستیک‌های صنعتی در جهان است.

همین مزایا به عنوان فیلامنت پرینتر سه بعدی نیز صادق است، اما در مقابل، فرآیند چاپ آن کمی پیچیده‌تر است. اولاً، از آنجا که PC-ABS هیگروسکوپیک است، توصیه می‌شود قبل از چاپ آن را حرارت دهید (یا حداقل در محیط مناسب نگهداری کنید). ثانیاً، به دمای چاپ بالا (حداقل ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد) نیاز دارد. ثالثاً، تمایل به پیچ‌خوردگی دارد، بنابراین دمای بالای بستر چاپ نیز ضروری است (حداقل ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد و حتی تا ۱۴۰ درجه سانتی‌گراد).

چه زمانی باید از فیلامنت PC-ABS پرینتر سه بعدی استفاده کنم؟

نمونه‌سازی کارکردی، ابزارسازی و قطعات نهایی با تعداد کم که نیاز به مقاومت در برابر ضربه‌های کوچک دارند، برای PC/ABS مناسب هستند.

فیلامنت استال (POM)

پلی‌اکسی‌متیلن (POM)، که به نام‌های استال و دلرین نیز شناخته می‌شود، به‌دلیل استفاده‌اش به عنوان پلاستیک مهندسی، به‌ویژه در قطعات متحرک یا نیازمندی به دقت بالا، معروف است.

استال معمولاً در چرخ‌دنده‌ها، یاتاقان‌ها، مکانیزم‌های فوکوس دوربین و زیپ‌ها استفاده می‌شود.

POM در این نوع کاربردها به‌دلیل استحکام، سفتی، مقاومت در برابر سایش و مهم‌تر از همه، ضریب اصطکاک پایین آن عملکرد بسیار خوبی دارد. به‌دلیل ویژگی آخر POM یک فیلامنت پرینتر سه بعدی عالی محسوب می‌شود.

در اکثر فیلامنت‌های پرینتر سه بعدی این لیست، خلاء قابل توجهی بین آنچه در صنعت ساخته می‌شود و آنچه شما می‌توانید در خانه با پرینتر سه بعدی خود بسازید وجود دارد. برای POM، این خلاء تا حدی کمتر است؛ ماهیت لغزنده‌ی این ماده به این معنی است که چاپ‌ها می‌توانند تقریباً به اندازه‌ی قطعات تولید انبوه کارکردی باشند.

هنگام چاپ با فیلامنت POM حتماً از بستر چاپ گرم‌شده استفاده کنید، زیرا لایه‌ی اول همیشه نمی‌چسبد.

چه زمانی باید از فیلامنت استال (POM) پرینتر سه بعدی استفاده کنم؟

برای هر قطعه‌ی متحرکی که نیاز به اصطکاک کم و مقاومت بالا دارد می‌توانید از این فیلامنت استفاده کنید. مکانیزم‌های چرخ‌دنده‌ای در پروژه‌هایی که از موتور استفاده می‌کنند (مانند ماشین‌های RC) می‌توانند زمینه‌ی مناسبی برای POM باشند.

فیلامنت PMMA (آکریلیک)

تا به حال نام پلی‌متیل متاکریلات (PMMA) را شنیده‌اید؟ شاید نه. اما در مورد آکریلیک یا پلکسی‌گلاس چطور؟ درست است: ما در مورد همان ماده‌ای صحبت می‌کنیم که اغلب به عنوان جایگزین سبک‌وزن و مقاوم در برابر شکستن برای شیشه استفاده می‌شود.

چاپ سه بعدی با فیلامنت PMMA می‌تواند کمی دشوار باشد. برای جلوگیری از پیچ‌خوردگی و به حداکثر رساندن شفافیت، اکستروژن باید ثابت باشد که نیاز به دمای نازل بالایی دارد. همچنین پوشاندن محفظه چاپ برای خنک‌کردن بهتر توصیه می‌شود.

چه زمانی باید از فیلامنت PMMA پرینتر سه بعدی استفاده کنم؟

سفت، مقاوم در برابر ضربه و شفاف؛ از این فیلامنت برای هر چیزی که باید نور را پخش کند استفاده کنید، از جمله یک پنجره یا یک اسباب‌بازی رنگارنگ. فقط از آن برای ساخت چیزی که باید خم شود استفاده نکنید، زیرا PMMA انعطاف‌پذیری زیادی ندارد.

نتیجه‌گیری: انتخاب فیلامنت مناسب برای پرینتر سه بعدی — دنیایی از امکانات بی‌پایان

پرینت سه بعدی به عنوان یکی از فناوری‌های پیشرو در دنیای امروز، توانسته است تحولات بزرگی در صنایع مختلف ایجاد کند. از تولید قطعات صنعتی پیچیده تا ساخت ابزارهای روزمره و حتی آثار هنری، پرینت سه بعدی به یک ابزار قدرتمند برای خلاقیت و نوآوری تبدیل شده است. اما یکی از مهم‌ترین عوامل تعیین‌کننده در کیفیت و کاربرد چاپ‌های سه بعدی، فیلامنت است. فیلامنت‌ها به عنوان ماده خام پرینترهای سه بعدی، نقشی اساسی در تعیین ویژگی‌های فیزیکی، مکانیکی و حتی زیبایی‌شناختی قطعات چاپ‌شده دارند.

در این مقاله، به بررسی جامع انواع فیلامنت‌های پرینتر سه بعدی پرداختیم و تلاش کردیم تا شما را با ویژگی‌ها، مزایا و معایب هر کدام آشنا کنیم. از فیلامنت‌های پایه مانند PLA و ABS گرفته تا مواد مهندسی‌ساز مانند نایلون و پلی‌کربنات، و حتی فیلامنت‌های خلاقانه‌ای مانند فیلامنت‌های چوبی، فلزی و شب‌نما، هر کدام دنیایی از امکانات را پیش روی شما قرار می‌دهند.

چرا انتخاب فیلامنت مناسب مهم است؟

انتخاب فیلامنت مناسب نه تنها بر کیفیت چاپ تأثیر می‌گذارد، بلکه تعیین‌کننده‌ی کاربرد نهایی قطعه نیز هست. برای مثال، اگر به دنبال ساخت قطعاتی با مقاومت بالا در برابر حرارت و ضربه هستید، ABS یا پلی‌کربنات گزینه‌های مناسبی هستند. اما اگر به دنبال چاپ قطعاتی با ظاهر طبیعی و چوبی هستید، فیلامنت‌های چوبی می‌توانند نیاز شما را برطرف کنند. از طرفی، اگر به دنبال ایجاد قطعاتی با خاصیت رسانایی الکتریکی هستید، فیلامنت‌های رسانا بهترین انتخاب هستند.

فیلامنت‌های پایه: شروع ساده و کاربردی

برای کسانی که تازه وارد دنیای پرینت سه بعدی شده‌اند، PLA به عنوان یک فیلامنت پایه و ساده‌ترین گزینه برای شروع پیشنهاد می‌شود. این فیلامنت به دلیل سهولت استفاده، دمای چاپ پایین و عدم نیاز به بستر گرم‌شده، محبوبیت زیادی در بین کاربران خانگی دارد. با این حال، PLA برای کاربردهای حرفه‌ای‌تر و قطعاتی که نیاز به مقاومت بیشتری دارند، ممکن است گزینه مناسبی نباشد. در این موارد، ABS یا PETG می‌توانند جایگزین‌های بهتری باشند.

فیلامنت‌های مهندسی‌ساز: مقاومت و دوام بالا

برای کاربردهای صنعتی و حرفه‌ای، فیلامنت‌هایی مانند نایلون، پلی‌کربنات و الیاف کربن گزینه‌های ایده‌آلی هستند. این مواد به دلیل استحکام بالا، مقاومت در برابر حرارت و ضربه، و دوام طولانی‌مدت، در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، هواپیماسازی و تولید قطعات مکانیکی استفاده می‌شوند. البته، چاپ با این مواد نیازمند تجهیزات پیشرفته‌تر و تنظیمات دقیق‌تری است، اما نتیجه نهایی قطعاتی با کیفیت و مقاومت بالا خواهد بود.

فیلامنت‌های خلاقانه: هنر و زیبایی در پرینت سه بعدی

اگر به دنبال ایجاد قطعاتی با ظاهر منحصر به فرد و خاص هستید، فیلامنت‌های خلاقانه مانند فیلامنت‌های چوبی، فلزی، شب‌نما و تغییر رنگ دهنده می‌توانند دنیایی از امکانات را پیش روی شما قرار دهند. این فیلامنت‌ها نه تنها برای پروژه‌های هنری و تزئینی مناسب هستند، بلکه می‌توانند در ساخت ماکت‌ها، مدل‌های معماری و حتی اسباب‌بازی‌ها نیز استفاده شوند. با استفاده از این مواد، می‌توانید چاپ‌های خود را به سطح جدیدی از زیبایی و جذابیت برسانید.

فیلامنت‌های حرفه‌ای: فراتر از چاپ معمولی

برای کسانی که به دنبال چاپ قطعات با عملکردهای خاص هستند، فیلامنت‌های حرفه‌ای مانند الیاف کربن، الیاف شیشه و فیلامنت‌های فلزی گزینه‌های مناسبی هستند. این مواد به دلیل ترکیبات خاص خود، مقاومت بسیار بالایی در برابر فشار، حرارت و سایش دارند و برای کاربردهای صنعتی و حرفه‌ای طراحی شده‌اند. البته، چاپ با این مواد نیاز به تجهیزات پیشرفته و تنظیمات دقیق دارد، اما نتیجه نهایی قطعاتی با کیفیت و مقاومت بسیار بالا خواهد بود.

فیلامنت‌های سازگار با محیط زیست: چاپ سبز

با افزایش نگرانی‌ها درباره تأثیرات زیست‌محیطی پلاستیک‌ها، فیلامنت‌های سازگار با محیط زیست به عنوان یک گزینه جذاب مطرح شده‌اند. این فیلامنت‌ها از مواد بازیافتی یا منابع طبیعی مانند جلبک ساخته می‌شوند و تلاش می‌کنند تا تأثیرات منفی پرینت سه بعدی بر محیط زیست را کاهش دهند. اگر به دنبال کاهش ردپای کربن خود هستید، استفاده از این فیلامنت‌ها می‌تواند گامی در جهت حفظ محیط زیست باشد.

جمع‌بندی نهایی

در نهایت، انتخاب فیلامنت مناسب برای پرینتر سه بعدی به نیازها و اهداف شما بستگی دارد. آیا به دنبال چاپ قطعاتی با مقاومت بالا هستید؟ یا شاید به دنبال ایجاد آثار هنری و تزئینی هستید؟ در هر صورت، دنیای فیلامنت‌های پرینتر سه بعدی به اندازه‌ای گسترده است که می‌تواند نیازهای مختلف شما را برطرف کند.

با توجه به تنوع بالای فیلامنت‌ها، مهم است که قبل از شروع چاپ، ویژگی‌های هر ماده را به دقت بررسی کنید و مطمئن شوید که فیلامنت انتخابی شما با نیازهای پروژه‌تان سازگار است. همچنین، تنظیمات پرینتر و شرایط چاپ نیز نقش مهمی در کیفیت نهایی قطعات دارند. بنابراین، همیشه به دستورالعمل‌های سازنده فیلامنت و پرینتر خود توجه کنید.

امیدواریم این مقاله به شما کمک کرده باشد تا با انواع فیلامنت‌های پرینتر سه بعدی آشنا شوید و بتوانید بهترین انتخاب را برای پروژه‌های خود داشته باشید. به یاد داشته باشید که تجربه و آزمایش بهترین راه برای کشف قابلیت‌های این فناوری شگفت‌انگیز است. پس دست به کار شوید و شروع به چاپ کنید!