شرح خيوط طابعة ثلاثية الأبعاد

كيفية اختيار الفتيل الصحيح

بعد اختيار طابعة ثلاثية الأبعاد ، فإن القرار الأول الذي يتعين عليك اتخاذه هو نوع الفتيل الذي تريد استخدامه. هناك عدة عشرات من الأصناف - حتى بغض النظر عن الألوان العديدة التي تأتي بها. يؤدي الخوض من خلالها إلى ظهور سلسلة من الأسماء التي تبدو كيميائية: حمض polylactic ، وكحول البولي فينيل ، وألياف الكربون ، واللدائن اللدائن الحرارية الملتوية اللسان ، على سبيل المثال. يذهبون من خلال مجموعة متنوعة مذهلة من الاختصارات ، ABS ، PLA ، HIPS ، CPE ، PET ، PETT ، TPE ، PVA ، و PCTPE فيما بينها. لكن لا تفزع من هذا الحساء الأبجدي. هناك أنواع قليلة فقط شائعة الاستخدام ، ويميل المصنعون إلى تجنب الألقاب العبقري غريب الأطوار بشكل مفرط لصالح الأسماء الوصفية التي تشير إلى الجودة الأساسية للخيوط مثل المرونة (NinjaTek's Ninjaflex و Polymaker's Polyflex ، على سبيل المثال) والقوة (Makerbot ، XYZprinting ، و Ultimaker جميع خيوط السوق المسماة Tough PLA).

أساسيات الشعيرة

الشعيرات المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد هي لدائن حرارية ، وهي مواد بلاستيكية (تعرف أيضًا بالبوليمرات) تذوب عند تسخينها بدلاً من احتراقها ، ويمكن تشكيلها وتشكيلها ، وتتصلب عند تبريدها. يتم تغذية الفتيل في غرفة التسخين في مجموعة الطارد للطابعة ، حيث يتم تسخينها إلى نقطة الانصهار ثم يتم قذفها (متدفقة) من خلال فوهة معدنية أثناء تحرك مجموعة الطارد ، متتبعًا مسارًا مبرمجًا في ملف كائن ثلاثي الأبعاد لإنشاء ، طبقة بعد طبقة ، الكائن المطبوع. على الرغم من أن معظم الطابعات ثلاثية الأبعاد بها آلة بثق واحدة ، إلا أن هناك بعض نماذج الطارد المزدوج التي يمكنها طباعة كائن بألوان مختلفة أو بأنواع خيوط مختلفة.

تسمى عملية الطباعة باستخدام خيوط بلاستيكية إما تصنيع الخيوط المنصهرة (FFF) أو نمذجة الترسيب المنصهر (FDM). إنهما نفس الشيء. يعد اختصار FDM علامة تجارية لشركة Stratasys Corp الرائدة في الطباعة ثلاثية الأبعاد ، لذلك ابتكر المصنعون الآخرون أسماءهم الخاصة لوصف تقنية طابعاتهم ؛ FFF هي التي اشتعلت. حتى اليوم ، باستثناء كتيبات بعض الشركات المصنعة ، سترى الأسماء مستخدمة بالتبادل.

يباع الفتيل في مكبات بوزن يتراوح من 0.5 كيلوغرام إلى 2 كيلوغرام. يأتي الخيط بسماكتين ، 1.75 ملم و 3 ملم. (هذا الأخير هو في الواقع أرق قليلاً ، حوالي 2.85 مم.) الغالبية العظمى من الخيوط من النوع 1.75 مم ؛ Ultimaker و LulzBot من بين الشركات المصنعة القليلة التي تستخدم طابعاتها حجمًا أكثر سمكًا. يتم سرد الوزن دائمًا تقريبًا بالوحدات المترية.

الآن ، دعنا نلقي نظرة على بعض أنواع الخيوط الأكثر شيوعًا والأكثر أهمية.

الثنائي الديناميكي: ABS و PLA

إلى حد بعيد ، فإن أكثر أنواع الخيوط شيوعًا هي الأكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS) وحمض بوليلاكتيك (PLA). تم تصميم معظم الطابعات ثلاثية الأبعاد الأساسية لاستخدام هذه الخيوط بشكل حصري. جزء من جاذبيتها هو أنها غير مكلفة نسبيًا ، حيث تكلف أقل من 20 دولارًا للكيلوغرام الواحد.

لا تنزعج من الاسم الكيميائي غير العملي لـ ABS ؛ إنه نفس البلاستيك المستخدم في Legos. الأشياء المطبوعة من ABS متينة ومتينة وغير سامة. تتميز بدرجة انصهار عالية نسبيًا ، وتتراوح درجة حرارة الطباعة من 210 درجة إلى 250 درجة مئوية. تميل الزوايا السفلية للأشياء التي تتم طباعتها باستخدام ABS إلى الانحناء لأعلى قليلاً ، خاصةً إذا كنت تستخدم سرير طباعة غير مُسخن. أثناء الطباعة ، يمكن أن تنبعث من نظام ABS رائحة كريهة كريهة ، لذلك من الأفضل استخدامها مع طابعة ذات إطار مغلق في غرفة جيدة التهوية.

يحتوي PLA على نقطة انصهار منخفضة نسبيًا ، حيث تتراوح درجات الحرارة الصالحة للاستخدام بين 180 درجة و 230 درجة مئوية. إنه نباتي وقابل للتحلل. إنه أصعب من ABS ، يطبع بدون تزييف ، ويسهل التعامل معه بشكل عام ، على الرغم من أنه في حالات نادرة يمكن أن يتسبب في انحشار الطارد. غالبًا ما يستخدم PLA كمادة أساسية للمواد المركبة الأكثر غرابة ، والتي سنناقشها بعد قليل.

نايلون

النايلون مادة تركيبية متعددة الاستخدامات بشكل لا يصدق ، تم تطويرها في الثلاثينيات من القرن الماضي ، واستخدمت في كل شيء من فرش الأسنان إلى المظلات إلى الإطارات والجوارب ، والآن خيوط الطابعة ثلاثية الأبعاد. في جوهره عبارة عن بوليمر أو بلاستيك (أو بشكل أكثر دقة ، عائلة من البلاستيك). إنه قوي ودائم ، ولكنه مرن ، ومن بين خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد الأرخص سعراً. يذوب عند درجة حرارة أعلى (حوالي 240 درجة مئوية) من معظم الشعيرات. لم يتم تصميم جميع الطابعات ثلاثية الأبعاد للتعامل مع هذه الحرارة - فبعض المواد شائعة الاستخدام في الطارد تنبعث منها أبخرة عند درجة الحرارة هذه. كما هو الحال مع ABS ، تميل الأشياء المطبوعة بالنايلون إلى الالتواء ، والذي يمكن تخفيفه باستخدام سرير طباعة ساخن.

خيوط مرنة

TPEs (أو اللدائن الحرارية) عبارة عن لدائن حرارية ذات مرونة عالية (على الرغم من أنها لا تزال أقل بكثير ، على سبيل المثال ، من الأربطة المطاطية) ؛ الكائنات المطبوعة معهم مرنة نسبيًا. أحد أنواع TPE الشائعة هو البولي يوريثين بالحرارة (TPU) ، والذي يعد NinjaFlex مثالاً شائعًا عليه.

خيوط قابلة للذوبان: HIPS و PVA

أحد أكثر الاختصارات جاذبية ، HIPS ، يرمز إلى البوليسترين عالي التأثير. HIPS سعره معتدل وخفيف الوزن ويمكن صنفرته ولصقه وتلوينه بدهانات الأكريليك. إنه مشابه لـ ABS ، باستثناء أن HIPS قابل للذوبان في Limonene ، مذيب أساسه الحمضيات ، مما يجعله اختيارًا جيدًا - عند الطباعة باستخدام مادة ثانية (مثل ABS أو PLA) باستخدام طابعة بثق مزدوج - كمواد داعمة يمكن حلها بعد الطباعة. كما أنها تطبع جيدًا من تلقاء نفسها ، وهي الفتيل الذي أوصت به LulzBot لطابعة LulzBot Mini 3D (في أمازون كندا) ، والتي حازت على اختيار المحررين. يتكون فتيل MakerBot Dissolvable Filament أيضًا من HIPS.

خيط آخر قابل للذوبان هو PVA (كحول البولي فينيل) ، والذي يذوب بسهولة في الماء. PVA عديم الرائحة وغير سام وقابل للتحلل. لديها نقطة انصهار منخفضة ، ويمكن أن تتسبب في تشويش فوهة الطارد عند التسخين الزائد. غالبًا ما تستخدم كمواد داعمة في الطابعات ذات الطارد المزدوج ؛ لقد اختبرت Ultimaker 3 (في Amazon Canada) عن طريق طباعة كائن اختبار - مربع داخل صندوق - باستخدام PLA للصناديق نفسها و PVA كدعم. بعد طباعة الكائن ، غمرته في ماء دافئ ، وانحل جيش التحرير الشعبى الصينى تدريجيًا ، تاركًا زوج من الصناديق المتداخلة.

شعيرات مركبة

تحتوي الخيوط المركبة على قاعدة من PLA أو غيرها من اللدائن الحرارية التي تم خلط جزيئات أو مساحيق أو رقائق من مواد أخرى. بعضها عبارة عن مزيج من الخشب ، والبعض الآخر يشمل الحجر الرملي أو الحجر الجيري ، والبعض الآخر يحتوي على أنواع مختلفة من المعادن ، بما في ذلك الحديد والألمنيوم والنحاس والبرونز والنحاس. تأخذ هذه الخيوط بعض خصائص المواد التي تم خلطها بها. مركب شائع آخر هو ألياف الكربون. الأشياء المطبوعة منه تأخذ بعضًا من قوة الألياف. الجانب السلبي لهذه الخيوط المركبة هو أنها تكلف أكثر بكثير من غير المركبات.

ما وراء البلاستيك الشعيرة: الطباعة القائمة على الراتنج

مع انتشار طابعات FFF اليوم ، من السهل التغاضي عن حقيقة أن هناك نماذج في السوق تعتمد على تقنيات أخرى لا تستخدم الشعيرات. من أهمها الطباعة الحجرية المجسمة (المعروفة أيضًا باسم SLA) ، وهي أول تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد تم تطويرها ، وهي قادرة على طباعة مطبوعات مفصلة للغاية وعالية الدقة. يمكن أن تصل علامات الأسعار لطابعات SLA للاستخدام التجاري إلى خمسة (وحتى ستة) أرقام ، لكننا رأينا بعض الطرز منخفضة السعر ، المناسبة للهواة والحرفيين.

في طباعة SLA ، يتتبع الليزر فوق البنفسجي شكل الكائن المراد طباعته ، طبقة تلو الأخرى ، على راتينج حساس للأشعة فوق البنفسجية (يُعرف أيضًا باسم فوتوبوليمر ، أو راتينج البوليمر الضوئي) الموجود في صينية أو وعاء ، ويتصلب الراتنج المعرض لليزر لتشكيل الكائن المطبوع. تأتي الراتنجات في عبوات سعة 500 مليلتر و 1 لتر ، وتبدأ الأسعار من مصنعي الطابعات بحوالي 100 دولار للتر. قامت بعض الشركات المصنعة بصياغة راتنجات للقوة والمرونة والصلابة وغيرها من الصفات ، وتميل هذه الراتنجات إلى البيع بسعر أعلى. لقد عانت الراتنجات من لوحة ألوان محدودة ، وتميل إلى أن تقتصر على الأسود والرمادي والأبيض والشفاف ، على الرغم من توفر بعض الراتنجات ذات الألوان الفاتحة والمعدنية مؤخرًا.

DLP هو شكل من أشكال الطباعة الحجرية المجسمة التي تستخدم جهاز عرض بدلاً من الليزر كمصدر للضوء ، باستخدام الضوء المرئي بدلاً من الأشعة فوق البنفسجية. يعرض جهاز العرض ، الذي يستخدم تقنية DLP (المعالجة الرقمية للضوء) التابعة لشركة Texas Instruments ، سلسلة من الصور في وعاء من راتينج البوليمر الضوئي على غرار الراتنجات المستخدمة في طباعة SLA لبناء الكائن ، طبقة تلو طبقة.

الآن بعد أن عرفت كل ما تحتاج إليه حول الخيوط الأكثر شيوعًا ، سترغب في قراءة دليل شراء الطابعة ثلاثية الأبعاد ، والذي يتضمن مراجعات لأفضل الطرز التي اختبرناها مؤخرًا. يمكنك أيضًا التحقق مما قاله أحد المستخدمين الأوائل عن الوقت الذي قضاه في تعلم الطباعة ثلاثية الأبعاد.