اختصاصی مرکز ساخت و خدمات پرینت سه بعدی اینوفب: پلاستیک ماده‌ای است که از ترکیبات مصنوعی یا نیمه مصنوعی ساخته شده است که خاصیت چکش خواری (قابلیت تغییر شکل) را دارد. اکثر پلاستیک‌های موجود در بازار کاملاً مصنوعی هستند (بیشتر از مواد پتروشیمی به دست می‌آیند). با این حال، با توجه به نگرانی‌های زیست محیطی فزاینده، پلاستیک های مشتق شده از مواد تجدیدپذیر مانند پلی لاکتیک اسید (PLA) نیز در بازار محبوب هستند. پلاستیک ها به دلیل هزینه‌ی کم، سهولت ساخت، تطبیق‌پذیری و مقاومت در برابر آب در محصولات و بخش‌های زیادی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
در راهنمای زیر نگاهی به رایج ترین متریال‌های پرینت سه بعدی پلاستیک خواهیم داشت. همانطور که می‌دانید، محبوب‌ترین و مقرون به صرفه‌ترین فرآیند چاپ سه بعدی، FDM، قطعات را از طریق اکستروژن رشته‌های پلاستیکی تولید می‌کند. با این حال، دقت در ماشین‌های FDM مانند سایر فرآیندهای AM مانند SLS یا SLA نیست. پلاستیک‌ها اغلب با این فناوری برای ایجاد نمونه‌های اولیه استفاده می‌شوند. بنابراین، برای قطعات صنعتی و نهایی، سازندگان ممکن است تصمیم بگیرند که فناوری‌های SLS (با استفاده از پودرهای پلاستیکی) یا SLA (با استفاده از رزین‌های پلاستیکی) را انتخاب کنند که دقت و کیفیت قطعات بیشتری را ارائه می‌دهند. دو فناوری دیگر که می‌توانند با پلاستیک چاپ کنند عبارتند از Material Jetting و Multi Jet Fusion. بیایید به سوال از چه پلاستیک هایی می توان در پرینت سه بعدی استفاده کرد، بپردازیم؟
پرینت سه بعدی پلاستیک: راهنمای جامع
اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)
فیلامنت ABS رایج ترین متریال مورد استفاده در پرینت سه بعدی پلاستیک است. در بدنه خودروها، لوازم خانگی و قاب گوشی موبایل استفاده می‌شود. این یک ترموپلاستیک است که حاوی پایه ی از الاستومرهای مبتنی بر پلی بوتادین است که باعث انعطاف‌پذیری بیشتر و مقاومت در برابر ضربه می‌شود. ABS را می‌توان به صورت پودر برای فرآیندهای بستر پودری مانند SLS و به صورت مایع برای فناوری‌های SLA و PolyJet یافت.
ABS هنگامی که بین 230 درجه سانتیگراد تا 260 درجه سانتیگراد گرم می‌شود در پرینت سه بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این یک ماده سخت است که می‌تواند به راحتی در دمای -20 درجه سانتیگراد تا 80 درجه سانتیگراد مقاومت کند. علاوه بر استحکام بالا، یک ماده قابل استفاده مجدد است و می‌توان آن را با فرآیندهای شیمیایی جوش داد. با این حال، ABS زیست تخریب پذیر نیست و در تماس با هوا منقبض می‌شود، بنابراین سکوی چاپ برای جلوگیری از تاب برداشتن باید گرم شود. علاوه بر این، استفاده از چاپگر سه بعدی محفظه بسته برای محدود کردن انتشار ذرات هنگام چاپ با ABS توصیه می‌شود.
مقاله پیشنهادی برای مطالعه: پرینت سه بعدی کفش و زیره
پلی لاکتیک اسید (PLA)
این ماده که با نام پلی لاکتیک اسید یا PLA شناخته می‌شود، بر خلاف ABS دارای مزیت زیست تخریب پذیری است. PLA با استفاده از مواد خام تجدید پذیر مانند نشاسته ذرت تولید می‌شود. PLA یکی از ساده‌ترین مواد برای چاپ است، اگرچه پس از چاپ سه بعدی تمایل به کوچک شدن کمی دارد. بر خلاف ABS، هنگام چاپ در PLA به سکوی گرمایشی نیاز ندارید. PLA همچنین در دمای پایین‌تر از ABS، بین 190 تا 230 درجه سانتیگراد چاپ می‌کند.
دستکاری PLA به دلیل سرعت خند‌کنندگی و انجماد بالای آن، سخت است. همچنین ذکر این نکته ضروری است که مدل‌ها در تماس با آب ممکن است خراب شوند. با این حال، این ماده سازگار، استفاده از آن ساده است و در رنگ‌های متنوعی عرضه می‌شود که آن را برای چاپ سه بعدی FDM مناسب می‌کند.
اکریلونیتریل استایرن اکریلات (ASA)
ASA یکی دیگر از متریال های پرینت سه بعدی پلاستیک است که خواص مشابه ABS دارد، اما مقاومت بیشتری در برابر اشعه UV دارد. مانند ABS، برای جلوگیری از تاب برداشتن، توصیه می‌شود که مواد را با یک بستر گرم‌کن چاپ کنید. هنگام چاپ با ASA، تنظیمات چاپ مشابه با ABS استفاده می‌شود، اما به دلیل انتشار استایرن باید دقت بیشتری برای چاپ با محفظه بسته داشت.
پلی اتیلن ترفتالات (PET)
پلی اتیلن ترفتالات یا PET معمولا در بطری‌های پلاستیکی یکبار مصرف دیده می‌شود. PET رشته‌ای ایده‌آل برای هر قطعه‌ای است که برای تماس با غذا در نظر گرفته شده است. علاوه بر این، این ماده نسبتاً سفت و سخت است و مقاومت شیمیایی خوبی دارد. برای به دست آوردن بهترین نتایج هنگام چاپ با PET، بین 75 تا 90 درجه سانتیگراد چاپ کنید. PET معمولاً به عنوان یک رشته نیمه شفاف به بازار عرضه می‌شود و انواع مختلفی مانند PETG، PETE و PETT نیز به فروش می‌رسد. از مزایای PET این است که این ماده در هنگام چاپ هیچ بویی آزاد نمی‌کند و 100٪ قابل بازیافت است.
پلی استر گلیکولیزه (PETG)
PETG یا پلی استر گلیکولیزه، یک ترموپلاستیک است که به‌طور گسترده در بازار پرینت سه بعدی استفاده می‌شود، که هم سادگی چاپ سه بعدی PLA و هم قدرت ABS را ترکیب می‌کند. این یک پلاستیک بی‌شکل است که می تواند 100٪ بازیافت شود. این ترکیب شیمیایی مشابه پلی تیلن ترفتالات است که با نام اختصاری PET شناخته می‌شود. گلیکول برای کاهش شکنندگی و در نتیجه شکنندگی آن اضافه شده است.
پلی کربنات (PC)
پلی کربنات (PC) یک ماده با استحکام بالا است که برای کاربردهای مهندسی طراحی شده است. این ماده دارای مقاومت دمایی خوبی است، قادر به مقاومت در برابر هرگونه تغییر شکل فیزیکی تا حدود 150 درجه سانتیگراد است. با این حال، رایانه شخصی مستعد جذب رطوبت از هوا است که می واند بر عملکرد و مقاومت چاپ تأثیر بگذارد. بنابراین، رایانه شخصی باید در ظروف بدون هوا نگهداری شود. PC به دلیل قدرت و شفافیت آن در صنعت AM بسیار ارزشمند است. چگالی بسیار کمتری نسبت به شیشه دارد که آن را به ویژه برای طراحی قطعات نوری، صفحه های محافظ یا اشیاء تزئینی جالب می کند.
پلیمرهای با کارایی بالا (PEEK، PEKK، ULTEM)
تکامل فن‌آوری‌های پرینت سه‌بعدی منجر به تحقیقات گسترده‌ای بر روی مواد چاپی شده است که امکان توسعه طیف وسیعی از رشته‌های با کارایی بالا با ویژگی‌های مکانیکی مشابه فلزات را فراهم کرده است. انواع مختلفی از پلاستیک های پرینت سه بعدی با کارایی بالا مانند PEEK، PEKK یا ULTEM وجود دارد – آنها با خانواده‌ای مانند پلی آریل اترکتون ها (PAEK) یا پلی اتریمیدها (PEI) متمایز می‌شوند. این رشته‌ها مقاومت مکانیکی و حرارتی بسیار بالایی دارند، بسیار محکم و در عین حال بسیار سبک تر از برخی فلزات هستند. این ویژگی‌ها آنها را در بخش‌های هوافضا، خودرو و پزشکی بسیار جذاب می‌کند.
چپلیمرهای با کارایی بالا به دلیل ویژگی‌هایشان، روی همه دستگاه‌های FDM موجود در بازار قابل چاپ نیستند. در واقع، چاپگر سه بعدی باید دارای صفحه گرمایی با قابلیت رسیدن به حداقل 230 درجه سانتیگراد، اکستروژن در دمای 350 درجه سانتیگراد و یک محفظه بسته باشد. امروزه حدود 65 درصد از این مواد با فناوری FDM چاپ می‌شوند، اما به صورت پودری و سازگار با فناوری SLS نیز یافت می‌شوند.
پلی پروپیلن (PP)
پلی پروپیلن یکی دیگر از متریال های پرینت سه بعدی پلاستیک است که به‌طور گسترده در بخش خودرو، بخش منسوجات حرفه‌ای و در ساخت صدها شیء روزمره استفاده می‌شود. PP به دلیل مقاومت در برابر سایش و توانایی آن در جذب ضربه و همچنین استحکام و انعطاف نسبی شناخته شده است. با این حال، اشکالات این ماده شامل مقاومت در برابر دمای پایین و حساسیت به اشعه ماوراء بنفش است که می‌تواند باعث انبساط آن شود. به همین دلیل، چندین تولید کننده انواع جایگزین PP، simili-propilenos را توسعه داده‌اند که از نظر فیزیکی و مکانیکی قوی‌تر هستند.یر
نایلون (پلی آمیدها)
اشیاء ساخته شده از پلی آمیدها (نایلون) معمولاً از پودر ریز، سفید و دانه‌ای با فناوری SLS ساخته می‌شوند. با این حال، انواع مختلفی از مواد مانند نایلون وجود دارد که در رشته‌های مورد استفاده در مدل‌سازی رسوب ذوب شده (FDM) نیز موجود است. به دلیل زیست سازگاری، از پلی آمیدها می‌توان برای ایجاد قطعاتی استفاده کرد که با مواد غذایی در تماس هستند (به جز غذاهای حاوی الکل).
پلی آمیدها که از ساختارهای نیمه کریستالی تشکیل شده‌اند، دارای تعادل خوبی از ویژگی‌های شیمیایی و مکانیکی هستند که پایداری، سفتی، انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر ضربه را ارائه می‌دهند. این مزایا در پرینت سه بعدی پلاستیک به این معنی است که این ماده کاربردهای زیادی در بخش‌ها دارد و سطح بالایی از جزئیات را ارائه می‌دهد. پلی آمیدها به دلیل کیفیت بالا در ساخت چرخ دنده‌ها، قطعات بازار هوافضا، بازار خودرو، رباتیک، پروتزهای پزشکی و قالب های تزریقی استفاده می‌شوند.
کامپوزیت ها
کامپوزیت ها هنگام ساخت قطعات سبک وزن و در عین حال قوی بسیار مفید هستند. الیاف بدون اضافه کردن وزن به یک قطعه استحکام می‌بخشند، به همین دلیل است که ما از کامپوزیت ها به عنوان مواد تقویت شده با الیاف نیز یاد می‌کنیم. دو نوع تقویت کننده وجود دارد، فیبر کوتاه یا فیبر پیوسته. در حالت اول، الیاف خرد شده، که از بخش‌هایی با طول کمتر از یک میلی متر تشکیل شده است، با پلاستیک های چاپ سه بعدی سنتی مخلوط می‌شوند تا سفتی و تا حدی کمتر استحکام اجزا را افزایش دهند. الیاف خرد شده را می‌توان با ترموپلاستیک هایی مانند نایلون، ABS یا PLA مخلوط کرد.
از طرف دیگر، الیاف را می‌توان به‌طور مداوم به ترموپلاستیک اضافه کرد تا به قسمت قوی‌تری برسد. فیبر اصلی مورد استفاده در بخش چاپ سه بعدی فیبر کربن است، اما الیاف دیگری مانند فیبر شیشه یا کولار نیز وجود دارد.
مواد هیبریدی
انواع مختلفی از مواد هیبریدی وجود دارد که پلاستیک های پایه را با پودر مخلوط می‌کنند تا رنگ، پوشش یا خواص اضافی مواد را به آنها بدهد. اغلب بر اساس PLA، این مواد معمولا از 70٪ PLA و 30٪ مواد هیبریدی ساخته می‌شوند. به عنوان مثال، رشته‌های مبتنی بر چوب از بامبو، چوب پنبه، گرد و غبار چوب و موارد دیگر در دسترس هستند. این مواد بر پایه چوب مخلوط شده با PLA به رشته هیبریدی بافت ارگانیک‌تری می‌بخشد. علاوه بر این، برخی از مواد هیبریدی از پودرهای فلزی برای کار با فناوری‌های مبتنی بر FDM استفاده می‌کنند تا به قطعات روکش فلزی بدهند. آنها می توانند بر اساس مس، برنز، نقره و غیره باشند.
آلومید
اجسام پلاستیکی آلومیدی از ترکیب پلی آمیدها و پودر آلومینیوم با استفاده از فرآیند SLS تولید می‌شوند. این ماده دارای یک سطح بزرگ و کمی متخلخل و ظاهری دانه‌ریز و دانه‌دار است که استحکام زیادی و مقاومت دمایی خوبی (تا 172 درجه سانتیگراد) ارائه می‌کند. با این حال، برخی از درمان‌های پس از پردازش مانند سنگ زنی، سنباده زدن، پوشش دادن، یا آسیاب ضروری هستند.
این متریال در پرینت سه بعدی پلاستیک برای مدل‌های پیچیده، قطعات طراحی و یا برای تولید سری‌های کوچک مدل‌های کاربردی که نیاز به استحکام بالا و ظاهری شبیه به آلومینیوم دارند، استفاده می‌شود. این تکنیک شامل محدودیت های هندسی کمی است.
مواد محلول
مواد محلول یکی درگیر از متریال های پرینت سه بعدی پلاستیک است که به قصد حل شدن در مرحله آینده فرآیند تولید چاپ می‌شوند. دو ماده متداول فیلامنت محلول عبارتند از HIPS (پلی استایرن با ضربه بالا) و PVA (پلی وینیل استات). HIPS با ABS مرتبط است و م واند با لیمونن حل شود، در حالی که PVA با PLA مرتبط است و فقط با استفاده از آب قابل حل اس
همچنین رشته های BVOH وجود دارند که به‌طور فزآینده ای محبوب می‌شوند، به ویژه در چاپگرهای اکسترودر دوگانه. این به این دلیل است که این ماده در آب محلول است و به گفته کارشناسان حلالیت بالاتری نسبت به PVA دارد.
مواد انعطاف پذیر
نوع جدیدتر فیلامنت، و یکی از موفق‌ترین، رشته‌های انعطاف‌پذیر هستند. آنها شبیه PLA هستند، اما معمولا از TPE یا TPU ساخته می‌شوند. مزیت استفاده از این رشته‌ها برای پرینت سه بعدی این است که امکان ایجاد اشیاء تغییر شکل پذیر را فرآهم می‌کند که به‌طور گسترده در صنعت مد استفاده می‌شود. به‌طور کلی، این رشته های انعطاف‌پذیر دارای ویژگی‌های چاپی مشابه با PLA هستند، اگرچه بر اساس سفتی آنها در محدوده‌های مختلفی قرار می‌گیرند. برای جلوگیری از گیر کردن هنگام پرینت سه بعدی، ارزش این را دارد که بفهمیم کدام نوع اکسترودر برای مواد مناسب است.
رزین (برای چاپ سه بعدی مبتنی بر فوتوپلیمریزاسیون)
فن‌آوری‌های پرینت سه بعدی پلاستیک مبتنی بر فوتوپلیمریزاسیون از رزین‌های حساس به UV برای ایجاد اشیاء لایه به لایه استفاده می‌کنند. به عبارت دیگر، آنها از یک منبع نور مانند لیزر یا صفحه نمایش LCD برای جامد کردن یک فوتوپلیمر مایع استفاده می‌کنند. فن‌آوری‌ها شامل SLA، DLP و حتی Material Jetting (PolyJet) است. ایجاد قطعات با استفاده از رزین منجر به جزئیات بالا و اشیاء سطح صاف می‌شود، با این وجود، محدوده رنگ با استفاده از این فرآیند هنوز کاملاً محدود است. آنچه رزین ها را از فیلامنت های FDM متمایز می‌کند این است که مخلوط کردن رزین ها برای به دست آوردن نتایج متفاوت به راحتی امکان ذیر نیست.
رزین استاندارد دارای خواصی شبیه به ABS است: پوشش سطح قطعه با توجه به فرآیند فوتوپلیمریزاسیون خوب خواهد بود، با این حال خواص مکانیکی متوسط خواهد بود. رزین های پیشرفته‌تری برای کاربردهای فنی مانند دندانپزشکی (همچنین باید زیست سازگار باشند) یا مهندسی وجود دارد. علاوه بر این، رزین های انعطاف‌پذیر که انعطاف‌پذیری و تغییر شکل بیشتری را ارائه می‌دهند را می وان برای ساخت جواهرات استفاده کرد. در طول سال‌ها، تولیدکنندگان طیف فتوپلیمرهای مایع خود را برای پاسخگویی به نیازهای تولیدی در بخش‌های مختلف گسترش داده‌اند. بنابراین، شما باید بتوانید رزین هایی را پیدا کنید که دارای مقاومت در برابر دمای بالا هستند، می وانند ضربه‌های بزرگ را تحمل کنند، یا دارای خواص ازدیاد طول می باشند.
نظر شما در مورد توضیح ما در مورد این متریال های پرینت سه بعدی پلاستیک چیست؟ متریال دیگری در زمینه پرینت سه بعدی پلاستیک وجود دارد که به آن نپرداخته‌ایم؟
مقالات پیشنهادی برای مطالعه:
منبع: