جوشکاری رشته های فیلامنت:

چگونه فیلامنت های پرینتر سه بعدی خود را بهم وصل کنیم

جوشکاری رشته های فیلامنت به نظر کار بزرگی می آید، اما لزوماً اینطور نیست.

برای آشنایی با برخی روش هایی که خودتان می توانید فیلامنت ها را به هم متصل کنید، مطالعه کنید.

ما در عصری زندگی می کنیم که دسترسی به مواد اولیه ممکن است فراوان باشد، اما همچنان نسبت به هدر دادن آن مواد هوشیار هستیم. دنیای چاپ سه بعدی FDM (مدل سازی فیلامنتی) از نگرانی های هدر رفت و بهره برداری بیشتر از ماده خام خود، یعنی فیلامنت، مصون نیست.

آیا تا به حال به انتهای یک قرقره فیلامنت نزدیک شده اید و آن را قبل از شروع چاپ بعدی با یکی جدید تعویض کرده اید؟ یا شاید فکر کرده اید که آیا می توانید از چندین رنگ در تولیدات خود استفاده کنید بدون اینکه نیاز به تعویض فیلامنت ها در وسط چاپ باشد. جوشکاری فیلامنت ممکن است پاسخ شما باشد.

اصل اساسی جوشکاری فیلامنت، اتصال دو قطعه متفاوت فیلامنت به یکدیگر برای ساخت یک قطعه طولانی تر است. این کار می تواند با هر یک از انواع فیلامنت های رایج (PLA, ABS, TPU یا PETG) انجام شود، اما برای این بحث، ما به تکنیک های جوشکاری PLA نگاه خواهیم کرد. تکنیک های توصیف شده برای هر نوع یکسان خواهد بود، تنها در دمای مورد نیاز برای ذوب فیلامنت متفاوت است. Orbi-Tech راهنمایی جامع در مورد مواد، دستگاه ها و دماها دارد.

پس، چگونه می توانیم دو قطعه فیلامنت را به هم جوش دهیم؟ قبل از اینکه به روش های مختلف نگاه کنیم، چند نکته وجود دارد که ارزش دارد به خاطر بسپاریم.

دستگاه جوشکاری فیلامنت / دستگاه اتصال دهنده فیلامنت /
دستگاه ادغام کننده فیلامنت

نکات قابل توجه

اتصال (منبع: dany19991 via Thingiverse)

اگر واقعاً هیچ ایده ای برای انتهای فیلامنت ندارید که بخواهید امتحان کنید، باید چند نکته را در مورد فرآیندهایی که بررسی خواهیم کرد، به خاطر بسپارید.

در حالی که اصطلاحات مختلفی ممکن است برای روش های مختلف استفاده شود، خلاصه ماجرا این است که شما ماده را تا دمای معینی گرم می کنید، سپس دو قسمت به هم جوش داده می شوند. تفاوت ممکن است به این بستگی داشته باشد که آیا فقط یک فیلامنت گرم میشود، منبع گرمایش چیست، و چقدر آسان است که نتایج مورد نظر خود را به دست آورید.

اگر از لوله های PTFE استفاده می کنید (که می تواند برای جلوگیری از تغییر شکل یا ادغام شدن فیلامنت با برآمدگی ها مفید باشد)، باید بسیار مراقب گرمایش، دما و بخارات باشید. یک محیط کاری خوب تهویه شده، همراه با لوازم جانبی و اقدامات احتیاطی برای جلوگیری از سوختگی و استنشاق بخارات مضر، از اهمیت بالایی برخوردار است. برای هر آموزش DIY، حتماً نظرات و پیشنهادات اخیرتر از سازندگان را برای اطمینان از ایمنی بررسی کنید.

نباید هیچ مشکل قابل توجهی در استحکام فیلامنت پس از جوش داده شدن وجود داشته باشد - در نهایت، این بخشی کم اهمیت است در مقایسه با اندازه چاپ. با این حال، شما باید اطمینان حاصل کنید که فیلامنت به شکل کامل باقی میماند تا در نازل مسدود یا متوقف نشود (بنابراین، لوله های PTFE مذکور).

با این حال، بیایید نگاهی به چند راه حل قابل خرید و DIY برای جوش دادن فیلامنت بیندازیم.

ابزارهای ساخته شده برای مقاصد خاص

منظور ما از "ساخته شده برای مقاصد خاص" ابزاری است که به طور خاص طراحی و تولید شده تا به عنوان دستگاه جوشکاری فیلامنت عمل کند. اینها معمولاً می توانند به صورت آنلاین خریداری شوند، یا نسخه های قابل چاپی موجود هستند که ممکن است کمی پول شما را صرفه جویی کنند اما ساخت آنها زمانبر خواهد بود.

سه نوع اصلی از ابزارهای ساخته شده برای مقاصد خاص که به طور معمول استفاده می شوند و در محدوده قیمت "اقتصادی" قرار دارند عبارتند از: اتصال دهنده ها، ادغام کننده ها، و بلوک های جوش. بعد از اینها، اتصال دهنده های فیلامنت برقی وجود دارند که در محدوده قیمتی گرانتری از ابزارهای موجود قرار می گیرند. همه به طور اساسی کار یکسانی انجام می دهند، اما بیایید به هر کدام به طور کمی دقیق تر نگاه کنیم.

_______

دستگاه جوشکاری فیلامنت / دستگاه اتصال دهنده فیلامنت /
دستگاه ادغام کننده فیلامنت

بلوک جوش

بلوک جوشکاری، کار ذوب و ادغام کردن فیلامنت ها را آسان تر میکند (منبع: pukka_prints via eBay)

این روش جوشکاری فیلامنت نیاز به استفاده از خود ابزار و همچنین یک منبع حرارتی خارجی مانند فندک یا کبریت دارد. این ممکن است مشابه برخی از روش های DIY باشد که ما بررسی خواهیم کرد، اما برخلاف سایر روش ها، این شامل گرم کردن فقط یکی از انتهاهای فیلامنت است.

خود ابزار جوشکاری به عنوان یک گیره یا انبردست عمل میکند تا طولی از لوله PTFE را نگه دارد، که از طریق آن یکی از انتهاهای فیلامنت شما وارد میشود. حرارت به انتهای فیلامنت اعمال میشود، که سپس بلافاصله به داخل لوله کشیده میشود تا با انتهای دیگر فیلامنت برخورد کند. امیدواریم که آنها در محیط عایق بندی شده لوله PTFE ادغام شوند.

این مطمئن ترین روش نیست و نیاز به کمی تمرین برای تکمیل دارد، اما کار را انجام میدهد. همچنین ارزش ذکر دارد که خود ابزاری که در زیر به آن لینک داده ایم با چاپ سه بعدی ساخته شده است، بنابراین چیزی مشابه آن می تواند در دستگاه خودتان تولید شود به جای اینکه خریداری شود. به عنوان مثال، این جوشکار قابل چاپ سه بعدی از سازنده zielandy یک گزینه خوب است. همچنین می توانید گزینه ای پیچیده تر از Michael Graham پیدا کنید. صرف نظر از گزینه ای که انتخاب می کنید، شما به چند قطعه دیگر علاوه بر قطعات چاپ شده سه بعدی نیاز خواهید داشت.

دستگاه جوشکاری فیلامنت / دستگاه اتصال دهنده فیلامنت /
دستگاه ادغام کننده فیلامنت

اتصال دهنده یا ادغام کننده

یک ادغام کننده فیلامنت معمولی (منبع: Amazon)

یک دستگاه اتصال دهنده فیلامنت دقیقاً کاری را انجام میدهد که از نامش پیداست: فیلامنت ها را به هم متصل میکند.

شما دو انتهای فیلامنتی که قرار است به هم متصل شوند را درون ابزار کوچکی شبیه به گیره قرار می دهید، به طوری که هر دو انتها در بازشوی وسط قابل مشاهده باشند. دوباره، نیاز به یک منبع حرارتی خارجی (مانند فندک) برای نرم کردن انتهاها است. سپس باید انتهاهای متصل شده را از طریق ابزار فشار دهید تا امیدوارانه اتصال انجام شود.

این کار نیاز به تمرین زیادی دارد، همانطور که از این ویدئو آموزشی و سرگرم کننده مشاهده خواهید کرد! ویدئو همچنین نشان میدهد که این فرآیند همیشه آسان نیست و نیاز به تلاش و خطا برای تکمیل دارد، هرچند برخی از نظردهندگان پیشنهاد کرده اند که فیلامنت را با زاویه ۴۵ درجه برش دهند تا نتایج بهتری به دست آورند.

اگر ترجیح می دهید رویکرد DIY را دنبال کنید، چندین سازنده طرح های خود برای دستگاه های اتصال دهنده فیلامنت قابل چاپ را به اشتراک گذاشته اند، مانند مدل هایی از neilr98, OnTheGulf, trustfm و pick013. همچنین مدل هایی وجود دارند که به جای حرارت برای ادغام فیلامنت، بر روی استون تکیه می کنند.

دستگاه جوشکاری فیلامنت / دستگاه اتصال دهنده فیلامنت /
دستگاه ادغام کننده فیلامنت

اتصال دهنده فیلامنت برقی

یک راه حل برقی برای جوشکاری فیلامنت (منبع: Roy W. Woody Jr. via Amazon)

این ابزار ساخته شده برای مقاصد خاص، تمام ویژگی های دیگر ابزارهایی که نگاه کردیم را در بر میگیرد، اما با برچسب قیمتی بسیار بالاتری همراه است.

اتصال دهنده فیلامنت برقی باید قبل از استفاده به برق وصل و گرم شود. یک نمایشگر دما به شما می گوید که چه زمانی به اندازه کافی داغ است تا استفاده شود، سپس شما به سادگی دو انتهای فیلامنت را درون گیره قرار داده و فشار می دهید. با این حال، به نظر نمیرسد که یک ترمیستور برای تنظیم دما وجود داشته باشد، بنابراین بایدآن را بلافاصله پس از استفاده خاموش کنید.

از آنجایی که نیازی به منبع حرارتی خارجی ندارید، این گزینه نسبت به دیگران خودکفاتر است. و همچنین گران تر است، بنابراین در نظر بگیرید که آیا راحتی کار، ارزش پرداخت قیمت اضافی را دارد یا خیر.

دستگاه جوشکاری فیلامنت / دستگاه اتصال دهنده فیلامنت /
دستگاه ادغام کننده فیلامنت

Mosaic Palette 3 Pro

Mosaic Palette 3 Pro می تواند از بین هشت فیلامنت برای اتصال انتخاب کند (منبع: Mosaic)

حالا، ما وارد قلمرو جدی در دنیای اتصال فیلامنت ها می شویم. Mosaic Palette بیشتر از یک اتصال دهنده ساده است؛ این یک سیستم مدیریت خودکار کامل برای فیلامنت چاپ سه بعدی شما است. پالت 3 پرو امکان استفاده تا هشت فیلامنت مختلف را بدون نیاز به تغییر قرقره ها در وسط چاپ فراهم میکند. همچنین اطمینان حاصل میکند که به دلیل تمام شدن فیلامنت، هیچ از دست دادن چاپی وجود ندارد، زیرا به طور خودکار یک قرقره دیگر را به آن اضافه میکند.

اینجاست که عنصر اتصال با پالت به بازی می آید، که به طور کامل نیاز به اتصال دستی قطعات شما قبل از چاپ را دور میزند. کنترل وای-فای و عدم نیاز به تغییرات اضافی در چاپگر، این را به یک قطعه تجهیزات بسیار مطلوب تبدیل میکند.

با این حال، تمام این ویژگی ها با هزینه ای همراه هستند: حدود 900 دلار. این آن را در یک براکت قیمتی بسیار بالاتر از سایر ابزارهایی که نگاه کردیم قرار میدهد، اما شما قطعاً در ازای پرداخت این هزینه، چیزهای بیشتری دریافت می کنید.

راه حل های DIY

به جز ابزارهای ساخته شده برای مقاصد خاص که می توانید برای جوش دادن انتهای فیلامنت های خود خریداری کنید، راه حل های بسیاری خانگی یا DIY وجود دارد.

همیشه دلگرم کننده است که ببینیم سازندگان چگونه از نبوغ خود برای حل مشکلات استفاده می کنند و راه های جدیدی برای انجام کارها ابداع می کنند. جوشکاری فیلامنت هم استثنا نیست، و چندین روش وجود دارد که می توانید بدون نیاز به خرید هیچ ابزار اضافی، فیلامنت ها را به هم جوش دهید.

دستگاه جوشکاری فیلامنت / دستگاه اتصال دهنده فیلامنت /
دستگاه ادغام کننده فیلامنت

وسایل گرمایشی خانگی و کارگاهی

اتوی مو ابزاری ایده آل برای جوشکاری است (منبع: macdaddy via Thingiverse)

شاید متوجه نشده باشید، اما ممکن است ابزار ایده آل جوشکاری همین حالا روی قفسه شما قرار داشته باشد یا در کمدتان پنهان شده باشد. وسایل خانگی و کارگاهی که دارای عنصر گرمایشی هستند می توانند به جای ابزار ساخته شده برای مقاصد خاص استفاده شوند و نتایج مشابهی تولید کنند. روش استفاده از هر وسیله اساساً یکسان است (یعنی دو انتهای فیلامنت را مطابقت دهید و منبع حرارتی را تا زمانی که با هم ذوب شوند اعمال کنید) اما بین انتقال حرارتی رسانا یا جابجایی متفاوت است. در اینجا فقط چند مورد آورده شده است:

•  اتوی مو: روشی ساده و آسان برای اتصال دو انتهای فیلامنت به یکدیگر. همچنین ممکن است لازم باشد از طول کمی از لوله PTFE یا Bowden برای پوشاندن فیلامنت ها هنگام گرم کردن استفاده کنید. تنظیمات زیادی بسته به اینکه چه چیزی برای کار کردن دارید، وجود دارد.

•  هویه: روشی مشابه به اتوی مو. با این حال، در هر دو مورد، مراقب باشید تا انگشتان خود را نسوزانید! شما میتوانید به ساخت ایستگاه هویه خود یا چاپ سه بعدی یک قالب برای کمک نگاه کنید.

•  تفنگ حرارتی: ابزاری که عمدتاً برای برداشتن رنگ قدیمی از دیوارها یا چوب استفاده میشود، شما باید از تنظیمات حرارتی پایینتر برای به دست آوردن بهترین نتایج استفاده کنید. آموزش 3D Printscape میتواند مفید باشد. باز هم، استفاده از گیره یا انبردست مفید خواهد بود.

اگر چند ابزار بیشتری در کارگاه خود دارید و دوست دارید با آنها کار کنید، یوتیوبر ویکتور چو نشان میدهد که چگونه از یک نازل کنترل شده توسط آردوینو استفاده کنید.

دستگاه جوشکاری فیلامنت / دستگاه اتصال دهنده فیلامنت /
دستگاه ادغام کننده فیلامنت

شعله و فویل/ PTFE

نیازمندی های اساسی (منبع: starlino via YouTube)

این روش به هیچ وجه ایمن ترین روش جوشکاری فیلامنت نیست، اما با این حال جواب می دهد. همانطور که در تصویر می بینید، تکنیک به طور اساسی شامل هماهنگ کردن دو انتهای فیلامنت، پیچیدن آنها در فویل آلومینیومی، سپس اعمال حرارت از یک کبریت یا فندک است. این روش ساده، مؤثر و ارزان است، اما این فرآیند قطعاً نیاز به احتیاط برای انجام ایمن دارد.

همان روش می تواند با جایگزینی فویل با یک قطعه کوچک لوله PTFE استفاده شود. این در واقع روش بلوک جوش است که فقط یک انتهای فیلامنت را گرم می کنید، اما بدون بلوک برای نگه داشتن همه چیز در جای خود!

چه از فویل استفاده کنید یا از لوله PTFE، در هر دو مورد شما باید یک کاسه آب کوچک در نزدیکی داشته باشید تا خنک کردن سریع فیلامنت را ممکن سازد، که به تقویت اتصال کمک خواهد کرد.

دستگاه جوشکاری فیلامنت / دستگاه اتصال دهنده فیلامنت /
دستگاه ادغام کننده فیلامنت

چسب

به آن پایبند باش (منبع: The Gorilla Glue Company via YouTube)

چسب خوب قدیمی، چه با آن و چه بدون آن، ما به آن گیر کرده ایم!

تنها کاری که اینجا انجام می دهید استفاده از یک چسب قوی و خشک شونده سریع برای متصل کردن دو انتهای فیلامنت به یکدیگر است. چسب سوپر بهترین کار را میکند، اما مراقب انگشتانتان باشید! ما این کار را با استفاده از چسب سوپر گوریلا ژل امتحان کرده ایم، که به طور کامل جواب داد.

به خاطر داشته باشید که با متصل کردن فیلامنت با چسب، شما ماده اضافی به فیلامنت خود اضافه می کنید که ممکن است هنگام استفاده در چاپگر شما خوب عمل نکند. مقدار کمی که استفاده میشود احتمالاً مشکل زیادی ایجاد نخواهد کرد، اما ارزش دارد که آن را به خاطر بسپارید.

دستگاه جوشکاری فیلامنت / دستگاه اتصال دهنده فیلامنت /
دستگاه ادغام کننده فیلامنت

لوله حرارتی قابل انقباض

لوله حرارتی قابل انقباض آماده برای گرم شدن با حرارت (منبع: The Gorilla Glue Company via YouTube).

این فرآیندی است که عمدتاً توسط برق کاران برای اتصال دو سیم برق لخت به یکدیگر و تشکیل یک سیم واحد استفاده میشود. مقایسه ها کاملاً واضح هستند، اما فقط به این دلیل که این روش با سیم های مسی کار میکند، آیا با فیلامنت نیز کار خواهد کرد؟ جواب بله است!

این فرآیند مشابه روش شعله و فویل است، اما به جای آن از یک منبع حرارتی همرفتی برای انقباض لوله دور دو انتهای فیلامنت استفاده می کنید. این امر باعث ایجاد یک اتصال محکم بین دو قطعه میشود، اما خود روش نیاز به کمی تمرین دارد تا دمای صحیح را به دست آورید. پس از اتصال قطعات، فقط کافی است لوله را به دقت برش دهید تا اتصال نمایان شود.

آموزش مرتبط در بالا شامل برخی مراحل و تجهیزات اضافی است که ممکن است برای این منظور کاملاً ضروری نباشد که خریداری کنید. اما اگر آنها را در جعبه ابزار خود دارید، پس به پیش بروید!

دستگاه جوشکاری فیلامنت / دستگاه اتصال دهنده فیلامنت /
دستگاه ادغام کننده فیلامنت

قلم سه بعدی

قلم های سه بعدی می توانند به عنوان دستگاه جوش فیلامنت استفاده شوند (منبع: All3DP).

ابزار دیگری که هم در دسته DIY (ساختنی خودت) و هم در دسته ابزارهای ساخته شده برای مقاصد خاص قرار میگیرد، قلم سه بعدی است.

فیلامنت مورد استفاده در خود قلم معمولاً به صورت قطعات کوتاه است، بنابراین واقعاً نیازی به جوش دادن قطعات به یکدیگر برای استفاده با قلم نیست. با این حال، منبع حرارتی آسان برای استفاده، این ابزار را به ابزاری ایده آل برای جوش دادن فیلامنت برای استفاده در دستگاه بزرگتر، چاپگر سه بعدی FDM تبدیل میکند.

قلم های سه بعدی سریع گرم می شوند و از نازل سرامیکی استفاده می کنند که مانع از چسبیدن فیلامنت میشود. بنابراین، فرآیند جوش دادن فیلامنت نسبتاً ساده است و فقط به اعمال مقدار کمی فیلامنت ذوب شده به هر دو انتها و نگه داشتن آنها به یکدیگر بستگی دارد. اکثر قلم های سه بعدی با نوعی پایه همراه هستند، بنابراین این می تواند به عنوان "دست سوم" شما در ثابت نگه داشتن ابزار عمل کند. شما همچنین می توانید نتیجه مشابهی را با استفاده از قطعات چاپ شده سه بعدی برای تفنگ چسب داغ به دست آورید.

منبع: All3dp.com