فیلامنت های انعطاف پذیر در چاپ سه بعدی

انعطاف پذیر ترین فیلامنت های موجود در چاپ سه بعدی کدامند؟

به نظر می رسد که شخصی سازی و توجه به نیازهای مشتری هر روز در دنیای اطراف ما از اهمیت بیشتری برخوردار می‌شود و تولید انواعی از محصولات تناسب زیادی با توقعات و خواسته های مشتری دارد و به عنوان نیاز اصلی بازار شناخته شده است. چاپ سه بعدی یکی از مثال های اصلی در این مورد به شمار می‌آید و باعث شده است تا راه حل های شخصی برای تمامی موارد در سطح جدیدی معرفی شود. زمانی که می‌خواهیم انواعی از محصولات انعطاف پذیر و دارای قابلیت ارتجاعی را تولید کنیم لاستیک اولین گزینه مورد نظر ما خواهد بود اما آیا واقعاً می توان لاستیک را با استفاده از پرینترهای سه بعدی چاپ نمود؟ مسلما پاسخ به این سوال خیر است. بنابراین باید انواعی از جایگزین ها را برای مواد لاستیکی پیدا کنیم که قابلیت چاپ با استفاده از پرینتر های سه بعدی را نیز دارد. همانطور که میدانید الاستومرها و پلیمرها در دو گروه مواد انعطاف پذیر قرار می‌گیرند و ترکیب ویژگی‌های مثبت ترموپلاستیک ها و الاستومرها باعث می‌شود تا به دسته ی جدیدی از مواد قابل چاپ با پرینتر سه بعدی دست پیدا کنیم که با نام الاستومرهای ترموپلاستیک شناخته می‌شود. در این مقاله به الاستومرهای ترموپلاستیک و علاوه بر آن تعدادی از فیلامنت های انعطاف پذیر همانند پلی لاکتیک اسید می پردازیم و امیدواریم شما با مطالعه این مقاله بتوانید اطلاعاتی را در خصوص تفاوت بین انواع یاد شده کسب نمایید و ایده ی بهتری درباره ی میزان تناسب آنها با محصول مورد نظر خود بیابید.

الاستومرهای ترموپلاستیک به چه موادی گفته میشود؟

الاستومرهای ترموپلاستیک از انعطاف پذیری مشابه با لاستیک های شبکه ای برخوردارند و میزان قابلیت ارتجاعی در این مواد وابستگی بسیار زیادی به نوع ماده و ساختار شیمیایی درجه موجود آن دارد و علاوه بر آن می‌توان عنوان کرد که این نوع از الاستومرها دارای مزیت های فرآوری پلاستیک ها نیز هستند که خود گزینه ای بسیار مثبت برای چاپ سه بعدی به شمار می‌آید. اگر شما در اینترنت واژه فیلامنت های الاستومرهای ترموپلاستیک را جستجو کنید ممکن است کمی گیج شوید و نتوانید به درستی انتخاب کنید زیرا این دسته از مواد خود گروه بسیار بزرگی را تشکیل می‌دهند که شامل زیرمجموعه زیادی می باشند همانند TPU که در این مقاله به صورت خلاصه به آن می پردازیم. بهتر است بدانید که تمامی انواع فیلامنت های انعطاف پذیر در دسته الاستومرهای ترموپلاستیک قرار نمی‌گیرند و ممکن است فقط یکی از زیرمجموعه های آن باشند و یا به عنوان یکی از گروه‌های این مواد به شمار آیند. در هر صورت این مواد به یکی از دسته هایی تعلق دارند که در این مقاله به آن می‌پردازیم.

الاستومرهای ترموپلاستیک از چه خواصی برخوردارند؟

• نرم و انعطاف پذیر
•  مقاومت بالا در برابر خستگی
• خواص خوب الکتریکی
•  استحکام بالا در برابر ضربه
•  مقاومت خوب در برابر مواد شیمیایی و تغییرات آب و هوایی
• مقاومت خوب در برابر سایش و پارگی
•  قابلیت بازیافت
• مقاومت در برابر دماهای بالا و پایین از منفی ۳۰ تا 140 درجه سانتیگراد و جذب بالای ضربه.

شرایط لازم برای چاپ الاستومرهای ترمو پلاستیک کدامند؟

• دمای روزنران از ۲۱۰ تا ۲۶۰ درجه سانتیگراد
• دمای زمینه ی چاپ حرارت داده نشده ۱۱۰ درجه سانتیگراد
• سرعت چاپ بین ۵ تا ۳۰ میلی متر بر ثانیه و بهتر است که در ابتدای کار سرعت را پایین حفظ کنید
• استفاده از دستگاه خنک کننده نیز توصیه می شود.         

چه چالش هایی در چاپ سه بعدی الاستومرهای ترموپلاستیک وجود دارد؟

از آنجایی که مواد یادشده بسیار نرم می باشند بنابراین ممکن است به کارگیری روزنرانها برای این مواد با دشواری های زیادی همراه باشد. الاستومرهای ترموپلاستیک موادی اب دوست می‌باشند و رطوبت را به خوبی به خود جذب می کنند و در نهایت ممکن است محصول مورد نظر شما به درستی تولید نشود و این درحالی است که فیلامنت اولیه به صورت صحیح ذخیره نشده باشد. به خاطر داشته باشید که این دسته از مواد حساسیت بسیار زیادی به حرکات سریع دارند و ممکن است گاهی اوقات حرکت این مواد در داخل روزان ها مشکلاتی را به وجود آورد.

انواع الاستومرهای ترموپلاستیک کدامند؟

الاستومرهای ترموپلاستیک را می‌توان با توجه به ساختار شیمیایی آنها در ۶ دسته متفاوت قرار داد و علاوه بر آن آنها با توجه به مقدار سختی نیز طبقه‌بندی می‌شوند. در این قسمت به درجات اصلی قابل چاپ الاستومرهای ترموپلاستیک می پردازیم که عبارتند از پلی اورتان های ترموپلاستیک (TPU)، کو پلی استر های ترموپلاستیک (TPC) و پلی آمید های ترمو پلاستیک (TPA). هم اکنون قصد داریم نگاهی دقیق تر به آنها بیندازیم:

• پلی اورتان های تمام پلاستیک رایج‌ترین نوع الاستومرهای ترموپلاستیک می باشند که در چاپ سه بعدی به کار برده می‌شود و در مقایسه با سایر فیلامنت های انعطاف پذیر از استحکام خوبی برخوردار هستند و به همین دلیل استفاده از روزنران برای آنها با سادگی بیشتری انجام می گیرد. علاوه بر آن می‌توان عنوان کرد که این مواد مستحکم تر بوده و از دوام بالایی نیز برخوردارند. از خواص این دسته از پلاستیک ها می توان به این موارد اشاره کرد: قابلیت ارتجاعی بالا، امکان بالای چاپ، نیمه شفاف، مقاومت بالای شیمیایی در برابر نفت و روغن و سایش.

شرایط لازم برای چاپ پلی اورتان های ترموپلاستیک کدامند؟

• دمای روزنران بین ۲۱۰ تا ۲۳۰ درجه سانتیگراد، سرعت چاپ بین ۵ تا ۳۰ میلی متر بر ثانیه و استفاده از دستگاه های خنک کننده نیز برای لایه های اولیه توصیه نمی شود.

چه چالش هایی در چاپ پلی اورتان های ترموپلاستیک وجود دارد؟

اگر دما بسیار بالا باشد امکان خرابی فیلامنت ها وجود دارد و اگر دما بسیار پایین باشد چسبندگی لایه ها بسیار ضعیف انجام خواهد شد و علاوه بر آن مقاومت در برابر اشعه فرابنفش نیز در این مواد کم می باشد.

• کو پلی استرهای ترموپلاستیک: این دسته از مواد نوعی کو پلی اتر استر با طول متفاوت و دارای زنجیره های بلند یا کوتاهی از گلیکول می‌باشند و علاوه بر آن می‌توان عنوان کرد که دارای بخش های نرم و سخت هستند که بخش های سخت آن را واحدهای استری با زنجیره های کوتاه تشکیل داده و بخش های نرم آن نیز معمولاً پلی استرها و یا پلی استر گلیکول های آلیفاتیک می باشد. از خواص این دسته از مواد می توان به چنین مواردی اشاره کرد: چگالی پایین، قابلیت ارتجاعی بین ۳۵۰ تا ۵۰۰ %، مقاومت خوب در برابر مواد شیمیایی، استحکام بالا، پایداری خوب گرمایی و مقاومت بالا در برابر حرارت.

شرایط لازم برای چاپ کو پلی استرهای ترموپلاستیک کدام است؟

دمای روزنران بین ۲۲۰ تا ۲۶۰ درجه سانتیگراد و دمای زمینه بین ۹۰ تا ۱۱۰ درجه سانتی گراد و سرعت چاپ نیز برابر با ۵ تا ۳۰ میلی متر بر ثانیه.

چه چالش هایی در چاپ سه بعدی کوپلی استرهای ترموپلاستیک وجود دارد؟

میزان ازدیاد طول تا پارگی در این مواد بسیار کمتر می‌باشد و نمی‌توان آن را برای تولید محصولاتی به کار برد که به انعطاف پذیری بسیار بالای نیاز دارد.

• پلی لاکتیک اسید های نرم نامی است که به دسته‌ای از ترکیبات پلی لاکتیک اسید داده می‌شود و این مواد به گونه‌ای ساخته شده‌اند که از انعطاف پذیری بیشتری برخوردارند و در خصوص عملکرد آنها نیز می‌توان عنوان کرد که در مواردی به آنها نام لاستیک های مستحکم داده می‌شود. پلی لاکتیک اسید های نرم در مقایسه با سایر مواد انعطاف پذیر به دلیل استحکام و دوام بالای خود شناخته شده می باشند و نحوه چاپ آن شباهت بسیار زیادی با پلی لاکتیک اسید های استاندارد دارد به جز آنکه شما فقط باید سرعت چاپگر خود را به مقدار پایین تری تنظیم کنید و دمای زمینه چاپ نیز باید بالاتر باشد. ویژگی های پلی لاکتیک اسید های نرم عبارتند از آن زیست تخریب پذیری، استحکام بالا و دوام مطلوب.

شرایط لازم برای چاپ سه بعدی پلی لاکتیک اسیدها کدامند؟

دمای روزنران بین ۲۲۰ تا ۲۳۵ درجه سانتیگراد، دمای زمینه چاپ حدود ۱۰۰ درجه سانتی گراد و سرعت چاپ بین ۱۰ تا ۳۰ میلیمتر بر ثانیه.

نکاتی کلی به منظور چاپ بهتر با استفاده از فیلامنت های انعطاف پذیر

• چاپ را با سرعت کمی انجام دهید: به طور کلی سرعت پیشنهادی برای فیلامنت های انعطاف پذیر بین ۳۰ تا ۴۰ میلی متر بر ثانیه می باشد تا بتوان در زمانی مناسب محصولی با کیفیت را تولید کرد. اگر محصول مورد نظر شما باید با دقت بسیار زیادی چاپ گردد بنابراین سرعتی به کمی ۵ میلی متر بر ثانیه برای آن مناسب خواهد بود که البته سرعت بسیار پایینی است. در هر صورت سرعت پایین به شما کمک می‌کند تا محصول بسیار بهتری را چاپ نمایید زیرا فشار وارده بر روزنران را بسیار کاهش خواهد داد و همین مورد نتایج بهتری را برای شما فراهم خواهد کرد.
• از دمای بالا استفاده کنید و نه خیلی بالا: افزایش دمای روزنران باعث می‌شود تا فیلامنت مورد نظر شما به راحتی از داخل افشانک عبور کند و عیب آن در این مورد خلاصه می شود که ممکن است فیلامنت‌ها کمی حالت نامتقارن و نامسطح پیدا کنند. هر نوع چاپگر و فیلامنت به تنظیمات دمایی متفاوتی نیاز دارد تا بتواند محصول مورد نظر شما را به بهترین حالت ممکن چاپ نماید.

مترجم: ف.آل احمد