-100x52fill.jpg)
هزاران نوع ماده در چاپ سهبعدی استفاده میشود.
در این راهنما، ما قویترین، ارزانترین، سختترین مواد برای کار و به طور کلی هر چیزی که برای چاپ سهبعدی مناسب است را بررسی میکنیم.
با چه موادی میتوان چاپ سهبعدی انجام داد؟ تقریباً با هر چیزی. واقعاً! از شکلات گرفته تا تیتانیوم و حتی سلولهای انسانی، این فهرست تنوع زیادی دارد.
اما بهترین ماده برای پروژهی شما چیست؟ پاسخ به این سؤال کمی دشوارتر است. با این حال، هرچه بیشتر دربارهی گزینههای موجود و ویژگیهای مواد مختلف بدانید، قطعاتی که چاپ میکنید کیفیت بهتری خواهند داشت. در واقع، در بلندمدت، بخش عمدهای از هزینهی چاپ سهبعدی شما را مواد مصرفی تشکیل میدهند، پس ارزش دارد کمی تحقیق کنید.
ما صدها راهنما دربارهی مواد چاپ سهبعدی داریم — از مقایسهی PLA، ABS و PETG گرفته تا بهترین فیلامنتهای تقویتشده با الیاف کربن و راهنمای خرید پودرهای فلزی. ما هر روز چاپ میکنیم و مواد مختلف را تست و مقایسه میکنیم. چه یک علاقهمند خانگی تازهکار باشید یا یک مهندس باتجربه که به دنبال ساخت قطعات صنعتی بهتر است، ما همراه شما هستیم.
در این راهنمای جامع، به تمام دستهبندیهای مواد مورد استفاده در چاپ سهبعدی نگاهی خواهیم انداخت. همچنین ویژگیهای خاصی مانند مقاومت در برابر شعله و زیستسازگاری را بررسی میکنیم تا به شما کمک کنیم بهترین ماده را برای پروژهی بعدیتان انتخاب کنید و کیفیت چاپهای خود را بهبود دهید.
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
مروری سریع بر انواع مواد مورد استفاده در چاپ سهبعدی:
فیلامنت، رزین، پودر و سایر موارد
چاپ سهبعدی با گرانولها (منبع: Titan Robotics، شرکت 3D Systems)
اگر قبلاً یک چاپگر سهبعدی دارید، میدانید که باید چه نوع مادهای به آن بدهید: مدلسازی رسوب ذوبشده (FDM) از قرقرههای فیلامنت استفاده میکند، نمایشگر کریستال مایع (LCD) از بطریهای رزین بهره میبرد، سینتر لیزری انتخابی (SLS) از پودر استفاده میکند و غیره.
اما اگر از ماده مورد نظر شروع میکنید، مثلاً نایلون فیبرکربن یا آلومینیوم، و میخواهید چاپگر سهبعدی خود را با آن تطبیق دهید، باید بدانید که برای هر ماده بیش از یک فناوری چاپ وجود دارد. مثلاً نایلون فیبرکربن به صورت فیلامنت، گرانول ( pellets) و پودر موجود است، بنابراین برای هر دو فناوری FDM و SLS قابل استفاده است، در حالی که آلومینیوم به شکل فیلامنت، پودر و سیم برای فناوریهای مختلف چاپ سهبعدی عرضه میشود که هر کدام ویژگیها و هزینههای خاص خود را دارند.
بیشتر مواد چاپ سهبعدی خاص خود چاپ سهبعدی هستند، اما امروزه مواد استاندارد تولیدی مانند گرانولهای پلیمری که در قالبگیری تزریقی استفاده میشوند یا سیم فلزی که در جوشکاری به کار میرود، میتوانند به چاپگرهای سهبعدی داده شوند و اغلب گزینههای اقتصادیتری هستند.
______________________________________________________
کدام فیلامنت FDM را باید استفاده کنم؟
فیلامنت MaterHackers در قطرهای ۱.۷۵ یا ۲.۸۵ میلیمتر عرضه میشود.
| فیلامنت | استحکام | انعطافپذیری | سهولت چاپ | انحراف (Warping) | مناسب برای |
|---|---|---|---|---|---|
| PLA | متوسط | کم | آسان | کم | نمونهسازی، مدلها |
| ABS | بالا | متوسط | متوسط/سخت | زیاد | قطعات مکانیکی مقاوم |
| PETG | بالا | متوسط | آسان/متوسط | کم/متوسط | ظروف، استفاده در فضای باز |
| PU/TPE/TPC | کم/متوسط | بالا | متوسط | کم | پوشیدنیها، دستگیرهها، واشرها |
| نایلون | بسیار بالا | بالا | سخت | متوسط | چرخدندهها، لولاها، قطعات کاربردی |
| ASA | بالا | متوسط | متوسط | متوسط | قطعات بیرونی، قابها |
| PVB | متوسط | کم | متوسط | کم | مدلهای بصری صیقلی |
| HIPS | متوسط | متوسط | متوسط | متوسط | مواد پشتیبانی برای ABS، قابها |
| PVA | کم | کم | سخت | کم | پشتیبانی قابل حل در آب برای PLA |
| کامپوزیت چوب | کم | کم | متوسط | متوسط | قطعات زیبایی، دکوری |
| فلز واقعی | بسیار بالا (پس از سینتر شدن) | بسیار کم | سخت | زیاد | قطعات فلزی کاربردی |
| PC | بسیار بالا | متوسط | سخت | زیاد | قطعات مقاوم در برابر حرارت و فشار |
| PEI / Ultem | بسیار بالا | کم | سخت | زیاد | قطعات هوافضا، پزشکی |
| PEEK | بسیار بسیار بالا | کم | بسیار سخت | بسیار زیاد | هوافضا، مهندسی صنعتی |
| PEKK | بسیار بسیار بالا | کم | بسیار سخت | زیاد | محیطهای با فشار و بار شدید |
| PPSU | بالا | متوسط | بسیار سخت | متوسط | قطعات شفاف درجه پزشکی |
| فیلامنتهای زیستسازگار | متفاوت | متفاوت | متوسط تا سخت | متفاوت | ایمپلنتهای پزشکی، مدلهای ایمن برای پوست |
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
PLA – همهکاره و مناسب برای استفادههای عمومی
PLA مخفف «پلیلاکتیک اسید» است و یک ترموپلاستیک (پلاستیک گرمانرم) است که از منابع گیاهی ساخته میشود. (منبع: All3DP)
یکی از مواد پرطرفدار در راهنمای مواد چاپ سهبعدی ما، PLA است. این ماده مقرونبهصرفه، آسان برای چاپ و تقریباً با همه چاپگرهای FDM سازگار است. PLA مخفف پلیلاکتیک اسید است، یک پلیمر ترموپلاستیک که از منابع تجدیدپذیر مانند نشاسته ذرت یا نیشکر بهدست میآید. این ماده قابل بازیافت در تأسیسات صنعتی است اما زیستتخریبپذیر (biodegradable) نیست.
PLA دمای چاپ پایینی دارد، به صفحه گرم نیاز ندارد (اگرچه داشتن آن مفید است)، و نسبت به مواد دیگر کمتر دچار تاببرداشتن (warping) میشود، بنابراین چاپ با آن آسانتر است. یکی دیگر از مزایای PLA این است که در حین چاپ، بوی ناخوشایند زیادی تولید نمیکند (بر خلاف ABS). PLA برای تماس کوتاهمدت با مواد غذایی مناسب است.
با این حال، PLA نسبت به موادی مثل ABS یا PETG دوام کمتری دارد و به گرما حساس است. بهتر است از آن برای ساخت وسایلی که ممکن است خم شوند، پیچ بخورند یا مکرراً بیفتند—مانند قاب گوشی، اسباببازیهای پرکاربرد یا دسته ابزار—استفاده نشود.
برخی از محبوبترین انواع PLA عبارتاند از:
PLA ابریشمی (Silk-like PLA):
دارای سطحی براق و صیقلی شبیه ابریشم، مناسب برای قطعات تزئینی و نمایشگاهی.PLA بازیافتی (Recycled PLA):
ساختهشده از ضایعات PLA، گزینهای سازگار با محیطزیست.PLA براق و درخشان (Glitter, Sparkly PLA):
حاوی ذرات درخشان برای ظاهر جذاب و تزئینی.PLA پرسرعت (High-Speed PLA):
فرمولبندیشده برای چاپ سریعتر بدون افت کیفیت.PLA سبک و فومی (Lightweight & Foam PLA):
مناسب برای قطعاتی که نیاز به وزن کم دارند، مثل قطعات مدلسازی پروازی.PLA تغییر رنگدهنده (Color Changing PLA):
تغییر رنگ با دما یا نور، برای چاپهای تعاملی و جالب.PLA چوبی (Wood PLA):
ترکیبی از PLA و پودر چوب، با ظاهری طبیعی و قابلیت سمبادهزنی و رنگآمیزی.PLA زیستتخریبپذیر (Biodegradable PLA):
با قابلیت تجزیه زیستی بهتر، اغلب با مواد افزودنی خاص.PLA فیبر کربن (Carbon Fiber PLA):
تقویتشده با فیبر کربن، سختتر و سفتتر از PLA معمولی.PLA شبتاب (Glow-in-the-Dark PLA):
قابلیت درخشش در تاریکی، ایدهآل برای اسباببازیها یا اشیای تزئینی.PLA رسانا (Conductive PLA):
رسانای الکتریسیته، مناسب برای پروژههای الکترونیکی ساده یا سنسورها.PLA نیمهشفاف (Translucent PLA):
ظاهر شفاف تا نیمهشفاف برای کاربردهای خاص و زیباییشناسی.PLA فلزی (Metal PLA):
ترکیبشده با پودر فلز برای ایجاد ظاهر و وزن فلزی، قابلیت پرداخت سطحی بالا.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
ABS: فوقالعاده سخت و مقاوم (مثل سنگ)
یک درب پیچی کاربردی برای چاپگر، با پوستهای یکنواخت و با کیفیت — و همه از جنس ABS، که مزیت بزرگی هم هست (منبع: All3DP).
کیفیت آجرهای لگو را به خاطر دارید؟ اگر بله، پس میتوانید درک کنید که چرا ABS (آکریلونیتریل بوتادین استایرن) یکی از محبوبترین مواد چاپ سهبعدی تا به امروز است. ABS که از مشتقات نفتی ساخته میشود، معمولاً در قالبگیری تزریقی به کار میرود و در بسیاری از وسایل خانگی یافت میشود — مانند همان آجرهای محکم لگو، قاب گوشی یا کلاههای ایمنی دوچرخه — و دلیل آن هم دوام بالا، استحکام و مقاومت در برابر دمای این ماده است.
در حالی که ABS نقش مهمی در کاربردهای تجاری مانند نمونهسازی سریع ایفا میکند، در چاپ سهبعدی خانگی و توسط علاقهمندان، محبوبیت کمتری دارد. دلیل اصلی این موضوع دشواری نسبی در فرآیند چاپ با ABS است — زیرا بدون محفظه بسته و گرم، بهراحتی دچار تاببرداشتن (warping) میشود.
ABS در ساخت اسباببازیهای پرکاربرد، دسته ابزارها، قطعات تزئینی خودرو و محفظههای الکترونیکی استفاده میشود. این ماده مقرونبهصرفه، مقاوم، سبک، قابل پرداخت (post-processing) و در طیف وسیعی از رنگها در دسترس است.
با این حال، در حین چاپ، ABS مواد شیمیایی بدبو و سمیای به نام ترکیبات آلی فرّار (VOCs) منتشر میکند. برای مقابله با این موضوع، چاپ باید در محیطی با تهویه مناسب یا با استفاده از چاپگری دارای محفظه بسته انجام شود. همچنین توصیه میشود در زمان چاپ در اتاق حضور نداشته باشید.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
PETG: ایمن برای تماس با مواد غذایی
PETG میتواند هنگام چاپ معایبی داشته باشد، اما یک پلاستیک امتحانشده و قابل اعتماد است (منبع: All3DP).
PETG از پلیاتیلن ترفتالات (PET) ساخته میشود — همان مادهای که در بطریهای پلاستیکی آب استفاده میشود — اما در آن بخشی از اتیلن گلایکول با CHDM (سیکلوهگزان دیمتانول) جایگزین شده است؛ به همین دلیل، حرف "G" در انتهای نام PETG به معنای «اصلاحشده با گلایکول» است.
نتیجه این اصلاح، فیلامنتی شفافتر، کمتر شکننده و آسانتر برای استفاده نسبت به فرم پایه PET است.
PETG یک انتخاب عالی برای چاپ قطعاتی است که باید مقاوم، با سطح صاف و دارای جمعشدگی (shrinkage) کم باشند. قطعات ساختهشده از PETG مقاوم در برابر شرایط جوی هستند، به همین دلیل در ساخت وسایلی مانند ابزارهای باغبانی بسیار کاربرد دارند. همچنین به دلیل اینکه PETG بهطور کلی ایمن برای تماس با مواد غذایی در نظر گرفته میشود، محبوبیت زیادی دارد — البته همچنان باید برچسب و مشخصات هر قرقره را بهدقت بخوانید تا از این ویژگی اطمینان حاصل کنید.
البته همهچیز هم مثبت نیست:
PETG در پلزنی (bridging) عملکرد خوبی ندارد چون چسبناک است، اما همین ویژگی باعث میشود چسبندگی لایهها به یکدیگر عالی باشد. از طرفی، PETG نسبت به PLA جذب رطوبت بالاتری دارد (hygroscopic) و اگر در معرض هوا بماند، ممکن است دچار رشتهکشی شدید (stringing) و جذب رطوبت شود.
با این حال، اگر به دنبال مادهای قوی، با چاپ نسبتاً سادهتر از ABS هستید و ویژگیهایی مانند مقاومت، دوام، و ظاهری زیبا برایتان مهم است، PETG یک گزینه همهکاره بسیار خوب است.
امروزه انواع دیگری از فیلامنتهای مبتنی بر PET نیز وجود دارند، نه فقط نسخهی رایجِ PETG. از جمله:
PETG بازیافتی (Recycled PETG)
PETG تقویتشده با فیبر کربن (Carbon-fiber-infused PETG) برای استحکام بیشتر
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
TPU, TPE, TPC: منعطف
منبع: All3DP
TPEها (الاستومرهای ترموپلاستیک) دستهای از مواد هستند که ترکیبی از پلاستیک و لاستیک به شمار میآیند و شامل TPU (پلیاورتان ترموپلاستیک)، TPC (کوپلیاستر ترموپلاستیک) و دیگر انواع میشوند.
این پلاستیکها بسیار نرم و انعطافپذیر هستند و بهطور فزایندهای در تولید افزایشی (چاپ سهبعدی) برای ساخت قطعاتی که قابلیت خم شدن یا کشیده شدن بدون تغییر شکل را دارند، استفاده میشوند. TPUها معمولاً دوام بیشتری دارند و مقاومت بالاتری در برابر سایش، روغنها، مواد شیمیایی و دماهای بالا و پایین نسبت به فیلامنت TPE ارائه میدهند. TPC نیز مقاومت بالایی در برابر دما و اشعه UV دارد و بهویژه در کاربردهای پزشکی و دستگاههای پوشیدنی و درمانی مورد توجه است. همچنین TPEها به صورت پودر و رزین نیز موجود هستند.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
Nylon: مقاوم و بادوام
نایلون ماده اصلی و محبوب در چاپ پلاستیکهای مبتنی بر پودر است، اما میتوان آن را بهصورت فیلامنت نیز پردازش کرد (منبع: All3DP)
پلیآمید (PA) که معمولاً به نام نایلون شناخته میشود، مادهای سخت و بادوام است که در کاربردهای گستردهای استفاده میشود. این ماده به دلیل مقاومت بالا در برابر دماهای زیاد و ضربهها و همچنین استحکام کششی و مکانیکی خوبش شناخته شده است.
PA معمولاً با فیبرهای کربن، شیشه و کویلار تقویت میشود یا با فیبر کربن پیوسته ترکیب میگردد تا استحکام بیشتری پیدا کند. این ماده به طور گسترده در کاربردهای مهندسی پیشرفته مانند چرخدندهها، ابزارها، قالبها و تجهیزات استفاده میشود و همچنین به صورت پودر نیز در دسترس است.
اگرچه نباید انتظار داشته باشید که نایلون به آسانی PLA یا PETG چاپ شود، اما قابلیت چاپ آن نباید مانعی بزرگ باشد. ممکن است نیاز به نازل با دمای بالا داشته باشید، چون برخی ترکیبات نایلون تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد برای چاپ نیاز دارند. همچنین نگهداری صحیح نایلون بسیار مهم است، زیرا اگر در معرض هوا باقی بماند، رطوبت جذب میکند. این رطوبت باعث کاهش کیفیت و استحکام چاپ نهایی میشود.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
ASA: مقاوم در برابر نور خورشید
ASA برای ساخت اشیای بیرونی مثل خانه پرندگان عالی است (منبع: Formfutura)
این مادهای با نام سخت و پیچیده «آکریلونیتریل استایرن آکریلات» (ASA) بهخاطر مقاومت بالا در برابر ضربه و مواد شیمیایی شناخته شده است. همچنین در برابر اشعه ماوراءبنفش (UV) پایدار است و حتی پس از قرار گرفتن در معرض نور خورشید، ویژگیها و ظاهر خود را حفظ میکند، که آن را به گزینهای ایدهآل برای استفاده در فضای باز تبدیل میکند.
ASA نسخهای آسانتر برای چاپ نسبت به ABS است، اما همچنان نیاز به دمای بالای اکسترودر و بستر چاپ و همچنین استفاده از محفظه بسته برای جلوگیری از تاببرداشتن، ترک خوردن و جمعشدگی دارد. این ماده مناسب همه چاپگرها نیست، اما چاپگرهای رومیزی قویتر و البته دستگاههای صنعتی FDM قادر به چاپ آن هستند.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
PVB: صاف و شفاف
بهدست آوردن سطوح صاف بدون بخارات خطرناک استون (منبع: Polymaker)
PVB که کوتاهشدهی پلیوینیل بوتیرال است، یک فیلامنت خاص است که بیشتر به خاطر قابلیت صاف شدن لایههایش با الکل ایزوپروپیل شناخته میشود. این ویژگی باعث میشود جایگزین امنتری نسبت به ABS باشد که برای صاف شدن لایههایش به استون نیاز دارد. برای مثال، شرکت Polymaker انواع رنگهای فیلامنت PVB را عرضه میکند که با دستگاه Polysher آنها، یک مهپاش الکلی، قابل فرآوری هستند تا نتایج یکنواخت به دست آید. علاوه بر این، PVB مادهای شفاف است، بنابراین چاپهای نیمهشفاف و شفاف هم با آن قابل انجام است.
PVB خواص مادی مشابهی با PLA دارد، فقط با این تفاوت که چسبندگی لایههای آن ضعیفتر است و به همین دلیل خواص مکانیکی ضعیفتری دارد که قطعاً یک نقطه ضعف به حساب میآید. همچنین خاصیت جذب رطوبت آن نسبتاً بالاتر است، بنابراین حتماً باید فیلامنت را خشک نگه دارید. اگر میخواهید مدلهای صاف و یکدستی برای قرار دادن روی قفسه و جلب توجه بازدیدکنندگان چاپ کنید، استفاده از PVB میتواند گزینهی مناسبی باشد.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
HIPS: مقاوم در برابر ضربه بالا
سطوح صاف و براق میتوانند با استفاده از درمان با لیمونن یا استون روی HIPS به دست آیند (منبع: Prusa Research)
پلیاستایرن مقاوم در برابر ضربه (HIPS) ترکیبی از پلاستیک پلیاستایرن و لاستیک پلیبوتادین است. این مخلوط پلیمرها باعث میشود مادهای ساخته شود که هم مقاوم و هم انعطافپذیر باشد.
HIPS بسیار شبیه ABS است، اما همانطور که از نامش پیداست، میتواند نیروهای ضربهای بسیار بیشتری را تحمل کند. به راحتی قابل رنگآمیزی، ماشینکاری و سازگار با تعداد زیادی چسب است. علاوه بر این، برای استفاده در صنایع غذایی ایمن است و توسط FDA به عنوان مناسب برای کاربردهای فرآوری مواد غذایی تأیید شده است.
در دنیای چاپ سهبعدی، HIPS عمدتاً به عنوان ماده پشتیبان استفاده میشود، زیرا در محلول لیمونن حل میشود و نیاز به حذف با استفاده از سایندهها، ابزارهای برش یا روشهایی که ممکن است چاپ نهایی را خراب کنند، از بین میرود. این ویژگی همچنین میتواند برای صاف و براق کردن سطوح HIPS به کار رود، چیزی که با PLA به سختی قابل دستیابی است. لیمونن محلولی است که از پوست لیمو تهیه میشود و به راحتی قابل دسترس است. با این حال، این محلول ممکن است به سایر مواد چاپ سهبعدی به جز ABS آسیب برساند.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
PVA: محلول در آب
PVA بیشتر بهعنوان مادهی پشتیبان استفاده میشود زیرا در آب قابل حل است (منبع: All3DP)
پلیوینیل الکل (PVA) در آب حل میشود و دقیقاً همین ویژگی در کاربردهای تجاری مورد استفاده قرار میگیرد. در چاپ سهبعدی، PVA مانند HIPS به عنوان ماده پشتیبان قابل حل طراحی شده است، بهویژه زمانی که با فیلامنت دیگری در چاپگر سهبعدی دو نازله استفاده میشود. مزیت استفاده از PVA نسبت به HIPS این است که میتواند از مواد بیشتری غیر از فقط ABS پشتیبانی کند.
معایب این موضوع این است که فیلامنت چاپ سهبعدی کمی دشوارتر برای کار کردن است. همچنین هنگام نگهداری آن باید دقت کرد، زیرا رطوبت موجود در هوا میتواند قبل از چاپ به فیلامنت آسیب برساند. استفاده از جعبههای خشککن و بستههای سیلیکا ضروری است اگر قصد دارید قرقرهای از PVA را برای مدت طولانی قابل استفاده نگه دارید.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
هدایتپذیر و ایمن در برابر تخلیه الکترواستاتیک ((EDS)Conductive & EDS Safe)
از تجهیزات الکترونیکی خود با مواد چاپ سهبعدی ایمن در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) محافظت کنید (منبع: Formlabs، Markforged، Stratasys، Sinterit)
فیلامنت چاپ سهبعدی هدایتکننده، همانطور که از نامش مشخص است، برق را هدایت میکند. این ویژگی با افزودن ذرات کربن رسانا، عمدتاً گرافن، به مواد پایهای مانند PLA یا ABS ایجاد میشود.
این ماده کاربردی میتواند برای ساخت حسگرهای لمسی در دستگاههایی که نیاز به رابط کاربری انسانی دارند، مانند کنترلرهای بازی و دستگاههای MIDI استفاده شود. پروژههای دیگر شامل مسیرهای رسانا در دستگاههای الکترونیکی پوشیدنی و ایجاد رابط بین کامپیوترها، بردهای آردوینو و سایر قطعات برای ساخت پروژههای پیچیده DIY است. البته این ماده جایگزین صفحه مدار چاپی (PCB) معمولی نیست.
اگر میخواهید از تجهیزات الکترونیکی خود در برابر تخلیه الکترواستاتیک محافظت کنید، به مواد ایمن در برابر تخلیه الکترواستاتیک (EDS-safe) نیاز دارید. چاپ سهبعدی با فیلامنت، رزین یا پودر ایمن در برابر تخلیه الکترواستاتیک برای بدنهها، ابزارها و تجهیزات شما میتواند از آنها محافظت کند. با استفاده از این مواد میتوانید بدنههای مدار چاپی، ابزارها و تجهیزات تست الکترونیکی و سایر قطعات و محصولاتی را چاپ کنید که از تجهیزات الکترونیکی شما در برابر بارهای الکتریکی محافظت میکنند.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
کامپوزیت چوبی (Wood Composite)
فیلامنت چوبی برای چاپ سهبعدی معمولاً از PLA ترکیبشده با الیاف چوب ساخته میشود (منبع: All3DP)
فیلامنت چوبی یکی دیگر از انواع کامپوزیتهاست که معمولاً از PLA ترکیبشده با الیاف چوب ساخته میشود. امروزه انواع مختلفی از فیلامنتهای چوب-PLA در دسترس هستند. این فیلامنتها شامل گونههای رایجتری مانند کاج، توس، سدر، آبنوس و بید میشوند، اما دامنه آنها به انواع خاصتری مانند بامبو، گیلاس، نارگیل، چوبپنبه و زیتون نیز گسترش یافته است.
مانند سایر انواع فیلامنتهای چاپ سهبعدی، استفاده از فیلامنت چوبی نیز با یکسری معایب همراه است. در این مورد، جذابیت ظاهری و لمس طبیعی چوب با کاهش انعطافپذیری و استحکام همراه است. همچنین فیلامنتهای حاوی چوب میتوانند باعث سایش سریعتر نازل چاپگر سهبعدی شوند، بنابراین پیش از استفاده از این نوع فیلامنت، این موضوع را در نظر داشته باشید.
در هنگام چاپ با فیلامنت چوبی، حتماً به دمای چاپ توجه کنید، چون حرارت بیش از حد میتواند باعث ظاهر سوخته یا کاراملیشدهی قطعه شود. از طرف دیگر، ظاهر پایهی قطعات چوبی چاپشده را میتوان با کمی پردازش پس از چاپ بهطور قابل توجهی بهبود داد! میتوانید آن را برش دهید، سنباده بزنید یا رنگآمیزی کنید.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
ظاهر فلزی (Metal Appearance)
فیلامنت فلزی میتواند ظاهر و حس فلز را در قطعات چاپ سهبعدی ایجاد کند و حتی ممکن است اکسید شود (منبع: چپ eSun، راست FilaPrint)
برای داشتن ظاهر فلزی، فیلامنت معمولاً از نوع PLA است که به میزان کافی با فلز ترکیب شده تا هنگام پرداخت نهایی قطعه، شبیه فلز به نظر برسد. حتی وزن آن نیز شبیه فلز است، چون این ترکیبات معمولاً چندین برابر چگالتر از فیلامنت پلاستیکی خالص هستند، که این ویژگی آن را برای چاپ سهبعدی تندیسها مناسب میکند. با این حال، این ماده عملکرد واقعی فلز را ندارد.
اگر فقط به دنبال درخشش فلز هستید، فیلامنتهای PLA با ظاهر ابریشمی در رنگهای طلایی، برنز و نقرهای نیز گزینهی خوبی هستند.
فیلامنتهای حاوی فلز واقعی، که اغلب به آنها مواد کامپوزیتی گفته میشود، چاپهایی تولید میکنند که از نظر ظاهری کاملاً شبیه فلز به نظر میرسند و بهخصوص برای ساخت فیگور، مدلها، مهرههای شطرنج، اسباببازیها و توکنها محبوباند. این نوع فیلامنتها برای فرآوری پس از چاپ، شامل سنبادهزنی، پرداخت، ایجاد جلوههای فرسودگی یا تیره شدن بسیار مناسباند. هنگام چاپ با کامپوزیتهای فلزی، انتظار افزایش سایش نازل را داشته باشید. بنابراین توصیه میشود نازل برنجی خود را با نازل استیل ضدزنگ یا آلیاژ سختشده دیگری جایگزین کنید، چون نازلهای برنجی در اثر سایش ذرات فلزی خیلی سریعتر فرسوده میشوند.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
فلزی واقعی (Real Metal)
فیلامنت فلزی واقعی مانند نمونهی BASF Ultrafuse برای چاپ قطعات فلزی واقعی با چاپگر FDM استفاده میشود که نیاز به فرآوری پس از چاپ دارد (منبع: Zortrax)
چند سالی است که فیلامنت فلزی معرفی شده و اکنون به سرعت محبوبیت زیادی پیدا کرده است. این فیلامنت برای ساخت قطعات فلزی واقعی و جامد استفاده میشود. هم کاربران عادی و هم حرفهایها از این ماده برای تولید انواع فیگور، قطعات یدکی کوچک و ابزارها استفاده میکنند. مزیت اصلی آن صرفهجویی چشمگیر در هزینه و زمان نسبت به فرایندهای ماشینکاری یا قالبگیری فلز است.
چندین سازنده چاپگر سهبعدی FDM از جمله UltiMaker، BCN3D، Anycubic و MakerBot پروفایلهای چاپ ویژهای عرضه کردهاند که امکان استفاده از فیلامنت فلزی را روی دستگاههایشان فراهم میکند. فیلامنتهای فلزی برای ساخت قطعات واقعی تنها توسط تعداد محدودی تولیدکننده، مانند BASF و The Virtual Foundry، عرضه میشوند و باید درصد بالایی (حدود ۸۰٪) پودر فلز داشته باشند. توجه داشته باشید که قطعات چاپشده بلافاصله پس از چاپ فلزی نیستند و باید دو مرحله پسپردازش را طی کنند: حذف بخش پلاستیکی و سپس متراکمسازی قطعه فلزی، که معمولاً در کورههای صنعتی انجام میشود. برای مطالعهی جامعتر درباره چاپ قطعات فلزی واقعی با فیلامنت فلزی، میتوانید راهنمای مرتبط را که در ادامه آمده است، مشاهده کنید.
یکی از مزایای اصلی فیلامنت فلزی این است که به راحتی میتوان آن را با چاپگر سهبعدی معمولی چاپ کرد. البته منظور از «معمولی» هر چاپگر FDM با صفحه گرمشونده و نازل فولاد سختشده است که بتواند به دمای لازم حداقل ۱۸۰ تا ۲۲۰ درجه سانتیگراد برسد. به عبارت دیگر، نیازی به دستگاه گرانقیمت نیست و میتوان آن را روی دستگاههای زیر ۲۰۰ دلار مثل Ender 3 یا Anet A8 چاپ کرد.
انواع رایج این فیلامنتها شامل موارد زیر است:
فولاد ضدزنگ ۳۱۶L
فولاد ضدزنگ ۱۷-۴ PH
مس
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
PC: مقاوم در برابر حرارت
قطعات چاپ سهبعدی شده با پلیکربنات از برندهای Ultiimaker، Matterhackers و Tiziano Vudafieri.
پلیکربنات (PC) یک ماده قوی است که بهخاطر سه ویژگی اصلی خود متمایز میشود: شفافیت نوری، مقاومت در برابر حرارت و دوام فوقالعاده. هنگام چاپ سهبعدی، این ماده در صنایع مختلف برای نمونههای اولیه چراغهای خودرو، پوششهای چراغ و قابهای نیمهشفاف قطعات الکتریکی استفاده میشود.
بسیار شفاف و شبیه به شیشه
دوام بالا حتی در دمای تا منفی ۲۰ درجه سانتیگراد
حفظ خواص مکانیکی تا دمای ۱۴۰ درجه سانتیگراد
ذاتاً مقاوم در برابر آتش
عایق الکتریکی خوب که تحت تأثیر آب یا دما قرار نمیگیرد
مقاومت مناسب در برابر سایش
تحمل استریلیزاسیون مکرر با بخار
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
PEI: نسبت استحکام به وزن بالا
قطعات چاپ سهبعدی شده با اولتم (Ultem) با استفاده از فیلامنتهای FormFutura PEI ULTEM 9085 و Intamsys ULTEM 1010.
پلیاترایمید (PEI) ابتدا در سال ۱۹۸۲ توسط شرکت جنرال الکتریک (که اکنون به نام SABIC شناخته میشود) تحت نام تجاری اولتم (Ultem) توسعه یافت، که هنوز هم به همین نام معروف است. این پلاستیک با کارایی بالا به دلیل خواص حرارتی، مکانیکی و الکتریکی برجستهاش شناخته میشود. PEI نسبت استحکام به وزن بسیار بالایی ارائه میدهد و به سازندگان این امکان را میدهد که جایگزینی مقرونبهصرفه برای فلز باشد؛ به طوری که در برخی کاربردها میتواند جای فولاد را بگیرد و در موارد دیگر به دلیل سبکی، جایگزین آلومینیوم شود، به ویژه در صنایع هوافضا.
کاربردهای دیگر PEI شامل قطعات دنده، قابهای شیرآلات، قابهای حسگر و ترموستات، کاربردهای الکتریکی حساس، بردهای مدار چاپی و دستگاههای پلنوم است. انواع مختلفی از اولتم وجود دارد که رایجترین آنها Ultem 1000 است. Ultem 1010 یک ماده رزینی است و Ultem 2300 شامل ۳۰٪ تقویتشده با شیشه میباشد.
۹ دلیل برای استفاده از PEI:
حفظ بسیار خوب خواص مکانیکی در دماهای بسیار بالا
استحکام ویژه، سختی، انعطافپذیری و پایداری ابعادی استثنایی
خواص الکتریکی خوب
مقاومت خوب در برابر نور فرابنفش و شرایط جوی
ذاتاً مقاوم در برابر آتش
مقاومت در برابر الکلها، اسیدها و حلالهای هیدروکربنی، اما در حلالهای تا حدی هالوژنه حل میشود
پایداری هیدرولیتیکی خوب
عملکرد بسیار خوب در محیطهای هوای گرم و آب
بیشتر گریدهای PEI مطابق با استانداردهای تماس با مواد غذایی هستند
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
PEEK: جایگزین سبک وزن فلز
قطعات چاپ سهبعدی شده با PEEK توسط شرکتهای Roboze، Stratasys و Indmatec، و قرقره مواد توسط Evonik.
PEEK از خانواده پلیآریلاترکتونها (PAEK) است و در کاربردهایی مانند نظامی، دارویی، پتروشیمی و بستهبندی مواد غذایی محبوبیت فزایندهای پیدا کرده است.
با این حال، هزینه بالای آن و فرآیند پیچیده چاپ، استفاده از آن را محدود به صنایع خاص با چاپگرهای مخصوص کرده است. وزن PEEK کمتر از نصف آلومینیوم و یکششم فولاد است، که آن را به جایگزین عالی فلز برای قطعات در صنایع نفت، گاز و هوافضا تبدیل میکند. خواص PEEK میتواند با ترکیب با مواد کامپوزیتی مانند الیاف شیشه، گرافیت یا تقویتهای کربنی بهبود یابد که به کاهش انقباض کمک میکنند. همچنین PEEK برای ایمپلنتهای پزشکی استفاده میشود (چون کاملاً زیستسازگار و شفاف به اشعه ایکس است)، اما تفاوت زیادی بین PEEK صنعتی و پزشکی وجود دارد. شرکت Evonik تنها فیلامنت PEEK کاملاً تایید شده پزشکی را تاکنون عرضه کرده است که قیمت آن حدود ۵۰۰۰ دلار به ازای هر کیلوگرم است.
ویژگیهای اصلی PEEK عبارتند از:
مقاومت بسیار بالا در دماهای شدید تا ۲۶۰ درجه سانتیگراد
مقاومت در برابر سیالات خورنده، گازها و فشارهای بالا
مقاومت بالا در برابر آب یا بخار با فشار زیاد
خاصیت خودلغزندگی بالا و اصطکاک کم
مقاومت عالی در برابر تغییر شکل تدریجی (creep)
پایداری ابعادی خوب
اشتعالپذیری کم و تولید دود ناچیز هنگام سوختن
خواص عایقی استثنایی
مقاومت عالی در برابر استریلیزاسیون در دماهای بالا
کاملاً زیستسازگار
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
PEKK: سخت و قوی
قطعات سهبعدی چاپ شده با PEKK با استفاده از مواد FormFutura Luvocom 3F PEKK و Antero 800NA PEKK.
PEKK یکی از پلیمرهای خانواده پلیآریلاترکتون (PEAK) است و از جمله پلیمرهای با عملکرد بسیار بالا در جهان به شمار میرود. PEKK خواص مکانیکی، حرارتی و مقاومت شیمیایی بسیار خوبی دارد و در عین حال چاپپذیری آن نسبت به PEEK بسیار آسانتر است. در واقع، PEKK را میتوان در دمای چاپ سهبعدی پایینتری نسبت به فیلامنتهای مبتنی بر PEEK پردازش کرد، نیاز به اتاق چاپ فوقالعاده داغ (مثل PEEK) ندارد و اتصال بین لایهها در آن عالی است که منجر به قطعاتی با دقت ابعادی و مقاومت محور Z بسیار بالا میشود. این پلیمر پرکاربرد و با عملکرد بالا میتواند جایگزین قطعات فلزی و کامپوزیتی در صنایع مختلفی از جمله هوافضا، خودروسازی، فناوری پزشکی و دریایی باشد. این ماده در برابر هیدروکربنها و مایعات مقاوم است.
قطعات چاپ شده با PEKK میتوانند پس از چاپ تحت عملیات حرارتی (آنیلینگ) قرار بگیرند تا خواص مکانیکی، حرارتی و مقاومت شیمیایی آنها به حداکثر برسد. قطعات چاپ شده در ابتدا رنگ طلایی شفاف دارند و پس از آنیلینگ به رنگ مات و بژ تبدیل میشوند.
ویژگیها:
مقاومت دمایی بالا بیش از ۲۵۵ درجه سانتیگراد
سختی، مقاومت کششی و فشاری و مقاومت ضربهای بسیار بالا
چاپ آسان
مقاوم در برابر شعله و کمترین گازدهی
تغییر شکل (وارپینگ) بسیار محدود
مقاوم در برابر تقریباً تمامی مواد شیمیایی آلی و معدنی
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
PVDF: مقاوم در برابر شرایط بسیار سخت
مواد PDVG از Nanovia PVDF و FluorX PVDF شرکت 3DXTech AM.
PVDF (پلی وینیلیدن فلوراید) یکی دیگر از پلیمرهایی است که بهخاطر مجموعه خاصی از خواصش، در ساخت افزایشی کاربردهای روزافزونی پیدا کرده است. PVDF به طور گسترده در کاربردهای پیشرفته مانند تجهیزات فرآیندهای شیمیایی، نیمههادیها، باتریهای لیتیم-یون و سایر کاربردهای الکتریکی، الکترونیکی و انرژی استفاده میشود. در چاپ سهبعدی، PVDF دارای تغییر شکل (وارپ) بسیار کم است و حتی در شرایط بسیار سخت مانند تابش هستهای مقاوم میماند. پنلهایی که از PVDF ساخته میشوند، در کاوشگرهای فضایی و ماهوارهها به کار میروند.
۷ دلیل برتر برای استفاده از PVDF:
خواص حرارتی بالا تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد
تغییر شکل بسیار کم
مقاومت عالی در برابر اکثر مواد شیمیایی، از جمله هیدروکربنهای هالوژنه شده کامل، الکلها، اسیدها و بازها
غیرجذبکننده رطوبت (غیر جاذب رطوبت)
پایداری هیدرولیتیکی بلندمدت
مقاوم در برابر تابش هستهای
مقاومت بسیار خوب در برابر سایش
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
PPSU: شفاف در دماهای بسیار بالا
مواد PPSU تولید شده توسط Intamsys و قطعات چاپ سهبعدی شده از PPSU شرکتهای Solvay، Stratasys و Intamsys.
پلیمرهای سولفون (PPSU، PESU، PSU) خانوادهای دیگر از پلاستیکهای با عملکرد بالا هستند که ترکیبی از پایداری حرارتی عالی، استحکام و مقاومت بالا، پایداری هیدرولیتیکی خوب، شفافیت و مقاومت خوب در برابر ترکخوردگی ناشی از فشارهای محیطی را ارائه میدهند. تفاوت اصلی این پلیمرها با خانواده PEAK دمای بالای تغییر شکل حرارتی آنها (مشابه PEI) است و آنها تنها ترموپلاستیکهایی هستند که حتی در دماهای بسیار بالا (۲۰۴ درجه سانتیگراد) و پس از مدت طولانی استفاده، شفاف باقی میمانند. PPSU عملکردی ماندگار در آب گرم و بخار، حتی تحت فشار، دارد؛ بنابراین معمولاً برای جایگزینی برنج در کاربردهای آب گرم تحت فشار استفاده میشود. این مواد میتوانند جایگزینی سبکتر برای فلز در موارد استریلیزاسیون جراحی و سینیها، آزمایشهای ایمپلنت، دسته ابزارهای جراحی و بسیاری از دستگاههای پزشکی و دندانپزشکی باشند. همچنین PPSU به طور گستردهای در کاربردهای خدمات غذایی و داخل کابین هواپیما استفاده میشود.
۱۰ دلیل برتر برای استفاده از PPSU:
مقاومت طولانیمدت بسیار خوب در برابر خزش تا دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد
آسان برای فرآیند چاپ
مقاومت عالی در برابر سایش تحت بار مداوم در دماهای بالا
مقاوم در برابر اسیدها، بازها، روغنها، گریسها، هیدروکربنهای آلیفاتیک و الکلها
وضوح نوری خوب
مقاومت بسیار خوب در برابر هیدرولیز و استریلیزاسیون
زیستسازگاری
خواص عایقی عالی
سختی فوقالعاده حتی در دماهای بالا
مقاومت پایین در برابر نور UV
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
فیلامنتهای سازگار با محیط زیست (Biocompatible Filaments)
فیلامنت Vestakeep Care M40 3DF PEEK از شرکت Evonik (منبع: Evonik)
بسیاری از پلیمرها مانند PLA، PEEK و نایلون ذاتاً زیستسازگار هستند، اما این به این معنی نیست که تمام فیلامنتهای چاپ سهبعدی PLA، PEEK و نایلون زیستسازگار باشند. معمولاً افزودنیهایی در فیلامنتهای پلیمر وجود دارد تا عملکرد آنها در چاپ سهبعدی بهتر شود یا رنگدهندههایی به آنها اضافه میکنند. بنابراین برای ساخت محصولات زیستسازگار، باید از فیلامنتی استفاده کنید که گواهی زیستسازگاری داشته باشد و این فیلامنتها تنها توسط تعداد محدودی از تولیدکنندگان مانند Solvay، Evonik، DSM و Stratasys عرضه میشوند.
نکته دیگری که در انتخاب پلیمر باید در نظر گرفت، مقاومت آن در برابر فرآیند استریلیزاسیون و مواد ضدعفونیکننده شیمیایی مختلف است. برخی مواد شویندهای که روی پلیمرها استفاده میشوند میتوانند باعث تخریب ماده شوند. اکثر تولیدکنندگان فیلامنتهای زیستسازگار در مشخصات فنی خود، جزئیات مربوط به مقاومت قطعات چاپ شده با موادشان در برابر تماس با مواد شیمیایی خاص و روشهای استریلیزاسیون را ذکر میکنند.
تفاوت رزینهای چاپ سهبعدی در چیست؟
رزین اصطلاح کلی برای فوتوپلیمر است، که نوعی پلاستیک مایع است که هنگام تابش نور فرابنفش (UV) سخت میشود. فناوریهای مختلفی برای چاپ سهبعدی وجود دارند که از رزین استفاده میکنند، از جمله سه نوع اصلی که در پرینترهای رزینی خانگی و حرفهای پیدا میکنید. در میان انواع پرینترهای رزینی، پرینترهای استریولیتوگرافی (SLA)، پردازش نور دیجیتال (DLP) و نمایشگر کریستال مایع (LCD) قرار دارند. همچنین فناوریهای صنعتیتر مانند جت مواد (Material Jetting) از جمله PolyJet نیز وجود دارد.
رزینها انتخاب بسیار خوبی برای مدلهایی با جزئیات بالا و کاربردهای حرفهای هستند. رزینهای مهندسی با کیفیت بالا آنقدر قویاند که پس از سخت شدن قابل ماشینکاری بوده و در تولید انواع قطعات از قطعات خودرو تا دندان مصنوعی کاربرد دارند. رزینهای با مقاومت حرارتی بالا نیز روشی اقتصادی برای ساخت قالبهای تزریق برای تولیدات کوچک مقیاس هستند.
برخلاف فیلامنتهای پلاستیکی که معمولاً نام ترکیب شیمیایی مشخصی دارند، اکثر رزینها مخلوطهای اختصاصی هستند و با نامهای کلی مانند «استاندارد» یا «مقاوم» شناخته میشوند. رزینها بهطور گستردهای در صنعت دندانپزشکی استفاده میشوند و معمولاً با نامی که کاربرد مورد نظر را نشان میدهد، مانند «رزین راهنمای جراحی»، شناخته میشوند. مقالهای که در ادامه لینک داده شده، راهنمای کامل رزینهای دندانپزشکی را ارائه میدهد.
مقایسه سریع انواع رزینهای چاپ سهبعدی در یک نگاه
| نوع رزین | استحکام و دوام | جزئیات و رزولوشن | سرعت چاپ و پخت | پسپردازش | ایمنی و بو* |
|---|---|---|---|---|---|
| استاندارد | متوسط | بالا | متوسط | نیاز به الکل ایزوپروپیل و پخت UV | بوی متوسط، تحریککننده |
| سریع (Rapid) | متوسط | بالا | سریع | پسپردازش آسان | بوی کم تا متوسط |
| مقاوم (Tough) | بالا | متوسط | پخت کندتر | نیاز به پخت قوی UV | بوی متوسط تا قوی |
| قابل شستشو با آب | متوسط | بالا | متوسط | شستشو با آب آسان | بوی کمتر، ایمنتر |
| انعطافپذیر | پایین/متوسط | متوسط | کندتر | پسپردازش چسبناک، حساس به UV | بوی قوی |
| ریختگی و موم | شکننده | بسیار بالا | کند | نیاز به پاکسازی سوختنی | بوی قوی |
| شفاف/بیرنگ | متوسط | بالا | متوسط | نیاز به صیقل برای شفافیت | بوی متوسط |
| شبتاب (Glow-in-the-Dark) | متوسط | متوسط | متوسط | مانند رزین استاندارد | بوی کمی بیشتر |
| زیستسازگار و دندانپزشکی | بالا | بسیار بالا | متوسط | نیاز به استریل و پخت دقیق | بوی کم |
| گیاهی | متوسط | متوسط/بالا | متوسط | قابل شستشو با آب | بوی کم |
| خمیر فلزی (Metal Slurry) | بسیار بالا (پس از سینتر) | متوسط | بسیار کند (چند مرحله) | جداسازی + سینترینگ | نیاز به ایمنی صنعتی |
*بو و ایمنی بسته به نوع رزین و افزودنیها متفاوت است و بهتر است هنگام استفاده نکات ایمنی رعایت شود.
_________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
رزینهای استاندارد (Standard Resins)
مدلها و اشیای نمایشی با کیفیت بالا را میتوان با استفاده از رزینهای استاندارد چاپ کرد (منبع: All3DP).
اگر از پرینترهای SLA، DLP یا MSLA استفاده میکنید، به رزین نیاز خواهید داشت. رزینها میتوانند ویژگیهای مختلفی داشته باشند، اما اگر دنبال یک گزینه ساده و قابل اعتماد هستید، رزین استاندارد بهترین انتخاب است.
رزینهای استاندارد برای کاربردهایی مانند ساخت مدلهای مفهومی، مدلهای کاربردی، نمونههای اولیه، مینیاتورها و هنرهای بصری بسیار مناسب هستند.
رزینهای استاندارد در رنگهای متنوع عرضه میشوند و مانند سایر رزینها ممکن است بوی نسبتاً قوی داشته باشند، بنابراین حتماً هنگام استفاده از آنها در محیطهای با تهویه مناسب بهره ببرید.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
رزینهای سریع (Rapid Resins)
رزینهای سریع (Rapid Resin) امکان پلیمریزاسیون (سخت شدن) با سرعت بیشتری نسبت به رزینهای استاندارد را فراهم میکنند (منبع: All3DP).
رزینی که سریع سخت میشود، علاوه بر سرعت بالای تولید، مزایای دیگری هم دارد. کاهش زمان پخت باعث میشود قطعات نرم و تازه از حمام چاپ دچار انقباض و تغییر شکل نشوند. اگر دقت بالا اهمیت دارد، مثل هنگام ساخت ابزارها یا قطعات کاربردی، و اگر صبر کردن برایتان سخت است، بهتر است از این رزین استفاده کنید.
رزین سریع گاهی اوقات به نام «رزین رافت» (raft resin) نیز شناخته میشود که این نام بسته به تولیدکننده ممکن است متفاوت باشد.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
رزینهای مقاوم (Tough Resins)
رزین مقاوم برای چاپ قطعات کاربردی بسیار مناسب است (منبع: Siraya).
رزینهای مقاوم که تحت نامهای مختلفی عرضه میشوند، مشابه ABS بوده و دارای مقاومت بسیار بالایی در برابر ضربه هستند.
آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS) نوعی پلاستیک است که معمولاً در ساخت اسباببازیها، تجهیزات محافظ شخصی مانند کلاه ایمنی و مواردی استفاده میشود که قطعه تحت فشار و استرس قرار میگیرد. رزینهای مشابه ABS در واقع از ABS ساخته نشدهاند، اما تلاش میکنند خواص فیزیکی و مکانیکی بسیار خوب آن را شبیهسازی کنند.
رزین مقاوم برای ساخت مدلهای مفهومی، قطعات کاربردی و نمونههای اولیه ایدهآل است.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
رزینهای قابل شستشو با آب (Water-Washable Resins)
شستشو با آب روند چاپ را سادهتر و سریعتر میکند (منبع: He-Bro via YouTube).
رزینهای قابل شستشو با آب بسیاری از مشکلات مربوط به کثیفی و بوی نامطبوع رزینهای استاندارد را از بین میبرند، چون به راحتی با آب قابل شستشو هستند.
یعنی به جای استفاده از الکل برای تمیز کردن قطعات، میتوانید از آب استفاده کنید. این گزینهای امنتر و پاکتر است، مخصوصاً اگر تازه با رزینها آشنا شدهاید، دنبال چیزی راحتتر برای کار هستید، از بوی رزین خوشتان نمیآید، یا میخواهید کمی در هزینهها صرفهجویی کنید.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
رزینهای منعطف (Flexible Resins)
فشرده کنید، بچرخانید، خم کنید یا انعطاف دهید و ببینید چگونه بدون آسیب باقی میماند (منبع: Print Parts).
گاهی اوقات لازم است کمی انعطافپذیر باشید. پرینترهای FDM از پلیاورتان ترموپلاستیک (TPU) استفاده میکنند، مادهای شبیه لاستیک که در قابهای ضد ضربه گوشیهای همراه دیده میشود.
اما اگر دنبال رزینی شبیه TPU هستید، اغلب تحت نام تجاری «Flex» عرضه میشود و میتوان آن را برای مواردی استفاده کرد که به خاصیت کشسانی بالا و جذب لرزش نیاز دارند، مانند چرخها.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
رزینهای ریختگی و مومی (Castable & Wax Resins)
رزینهای مومی و شبیه به موم به استاندارد صنعتی در ساخت جواهرات تبدیل شدهاند (منبع: Formlabs).
یکی از مزایای بزرگ چاپ سهبعدی، سهولت و سرعت در ساخت نمونههای اولیه است و رزین ریختگی همراه با روش موم گمشده (Lost Wax) نمونهای بارز از این موضوع است. در این روش، مدل مومی داخل مادهای شبیه گچ قرار میگیرد که سخت میشود، سپس گرم شده و مدل مومی ذوب میشود و قالبی باقی میماند که با فلز مایع پر میشود.
بدین ترتیب، جواهرسازان میتوانند مدل را چاپ کنند، از آن برای ساخت قالب سیمانی استفاده کنند و رزین را در کوره بسوزانند تا فلز مایع جایگزین آن شود. یک حلقه یا سنجاق سینه چاپشده با رزین ریختگی میتواند قالبی برای ساخت دهها قطعه از جنس طلا، نقره یا فلزات دیگر باشد.
چاپ سهبعدی با رزین ریختگی این امکان را فراهم میکند که مدل اصلی مومی با جزئیات بسیار دقیق ساخته شود.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
رزینهای شفاف و بیرنگ (Transparent/Clear Resins)
احتمالاً واژه «نیمهشفاف» توصیف دقیقتری برای این نوع رزینها باشد، اما دستیابی به شفافیت کامل نیز امکانپذیر است (منبع: Liqcreate).
شفافیت تقریباً یک هدف عالی و دشوار در چاپ سهبعدی با رزین است. هرچند رزینهای بیشتری وارد بازار میشوند که وعده شفافیت میدهند، واقعیت این است که معمولاً برای رسیدن به نتایج واقعاً شیشهای، نیاز به مراحل پسپردازش بیشتری مانند پوشش شفاف، سنبادهزنی خشک و تر، و پولیش زدن وجود دارد.
بنابراین، این موضوع بستگی به هندسه مدل و روشهای استفاده شده دارد، اما میتوان به نتایج بسیار چشمگیری دست یافت. رزین شفاف در نمونهسازی و ساخت مدل بسیار محبوب است، اما واقعاً در کاربردهای پزشکی، از جمله ساخت اسپلیتهای دندانی و مدلهای پزشکی، خود را نشان میدهد.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
رزین شبتاب (Glow-in-the-Dark Resin)
این رزین مدلهایی تولید میکند که در تاریکی میدرخشند (منبع: Liqcreate).
چه در حال ساخت بازتابدهندههای ایمنی برای دویدن در شب باشید، یا مجسمههای ترسناک برای بازیهای نقشآفرینی روی میز، جلوههای شبتاب واقعاً جذاباند.
پرینترهای FDM معمولاً در مواجهه با افزودنیهای لازم برای درخشش رشتهها مشکل دارند - این مواد میتوانند لولهها و نازلهای داغکننده را خراب کنند — اما پرینترهای رزینی هیچ مشکلی با این نوع مواد ندارند.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
رزینهای زیستسازگار و دندانی (Biocompatible & Dental Resins)
رزینهای دندانی تولید شده توسط شرکت Asiga (منبع: Asiga)
متخصصان پزشکی و دندانپزشکی به رزینهای خاصی نیاز دارند که برای تماس با بیماران تایید شده باشند؛ چه برای آزمایشهای سریع دندان، چه برای ایمپلنتهای دائمی یا محصولاتی مانند سمعکها و بریسهای ارتوپدی. به همین دلیل بازار رزینهای زیستسازگار بسیار بزرگ است و عمدتاً توسط تولیدکنندگانی پر شده که فقط همین نوع رزین را تولید میکنند.
اگر چاپگر رزینی دارید که به طور خاص برای دندانپزشکان تبلیغ میشود، مانند Sprintray Pro S یا Rapid Shape D20+، معمولاً فهرستی از رزینهای مخصوص دندانپزشکی سازگار همراه آن ارائه میشود، اما اغلب میتوانید از رزینهای تولیدکنندگان دیگر هم استفاده کنید. با این حال، داشتن چاپگر مخصوص رزین یا استفاده از مواد زیستسازگار الزامی نیست.
به یاد داشته باشید که قوانین زیستسازگاری در کشورهای مختلف مانند آمریکا، اتحادیه اروپا، آسیا و هند متفاوت است. اگر قصد دارید از چاپ سهبعدی برای ساخت و عرضه محصول پزشکی مانند بریس ارتوپدی یا مدل پزشکی استفاده کنید، راهنمای مواد زیستسازگار ما را که لینک آن در ادامه آمده، مطالعه کنید.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
رزینهای گیاهی (Plant-Based Resin)
ارتشهای خود را بسازید بدون اینکه به محیط زیست آسیب بزنید (منبع: Tripandslip از Reddit)
رزینهای گیاهی با استفاده از سویا و گیاهان مشابه به عنوان عامل سختکننده به جای منابع سنتی، گامهای کوچکی در جهت کاهش سمیت و آلودگی چاپ سهبعدی با رزین برداشتهاند.
حتماً قبل از استفاده، برگه دادههای ایمنی مواد (MSDS) هر رزین گیاهی که میخرید را بررسی کنید - همیشه فرض نکنید که میتوانید آن را با آب بشویید یا به سادگی در سطل زباله بیندازید.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
رزین فلزی (Metal Resin)
ساخت فلز با استفاده از لیتوگرافی توسط شرکت تولیدکننده چاپگر سهبعدی Incus، از رزین آغشته به فلز به عنوان ماده اولیه استفاده میکند (منبع: Incus).
شما میتوانید با رزین آغشته به فلز چاپ سهبعدی انجام دهید و پس از چند مرحله پسپردازش، به قطعاتی ۱۰۰٪ فلزی برسید، اما این فرآیند صرفاً صنعتی است و برای مصرفکنندگان عادی در دسترس نیست.
این فناوری که به «لیتولوگرافی فلزی» یا «ساخت فلز مبتنی بر لیتولوگرافی» (LMM) معروف است، از رزین حساس به نور حاوی پودر فلز به نام «اسلاری» به عنوان ماده اولیه استفاده میکند. این اسلاری حساس به نور، به صورت انتخابی و لایه به لایه با تابش نور پلیمریزه میشود. لیتولوگرافی فلزی کیفیت سطح بسیار بالایی دارد و عمدتاً در چاپ سهبعدی میکرو به کار میرود، بنابراین جزئیات فوقالعاده دقیقی ارائه میدهد.
پس از چاپ، قطعات «سبز» پلیمری حذف شده و قطعات «قهوهای» کاملاً فلزی باقی میمانند که در مرحله نهایی در فر (کوره) با فرآیند سینترینگ تکمیل میشوند. مواد اولیه شامل فولاد ضدزنگ، تیتانیوم، تنگستن، برنج، مس، نقره و طلا هستند.
فلزات
پودر فلز رایجترین ماده فلزی مورد استفاده در چاپ سهبعدی است (منبع: GKN Additive)
چاپ سهبعدی قطعات و محصولات فلزی به طور گستردهای در محیطهای حرفهای و صنعتی استفاده میشود و بهتدریج در بین مصرفکنندگان عادی نیز محبوبیت پیدا میکند.
در بخش قبلی به فیلامنتهای فلزی اشاره کردیم، اما اینجا بیشتر به متداولترین ماده اولیه فلزی در چاپ سهبعدی یعنی پودر فلز میپردازیم. سایر اشکال فلز مورد استفاده در چاپ فلز شامل سیم فلزی است که اغلب همان سیم جوشکاری است و به همین دلیل گزینهای اقتصادی محسوب میشود. البته معمولاً فلزات مخصوص چاپ سهبعدی ساخته میشوند، هرچند برخی فلزات مورد استفاده در قالبگیری تزریقی نیز در چاپ سهبعدی قابل استفاده هستند.
اگر میخواهید بیشتر درباره چاپ سهبعدی فلز، مزایا و معایب آن و بهترین چاپگرها بدانید، میتوانید راهنمای جامع ما درباره چاپ سهبعدی فلز را مطالعه کنید.
در ادامه، به مهمترین فلزات مورد استفاده در چاپ سهبعدی اشاره میکنیم، نه همه فلزات، زیرا عملاً هر فلزی میتواند در چاپ سهبعدی استفاده شود.
برای مثال، شرکت سوئدی تولیدکننده جواهرات Arlid Links با همکاری یک تولیدکننده مواد، فرایندی را برای ساخت جواهرات از پودر فلز بازیافت شده از سلاحهای غیرقانونی ابداع کرده است.
_________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
فولاد و فولاد ضدزنگ (Steel & Stainless Steel)
پروانهی فولاد ضدزنگ که به عنوان توربوشارژر برای موتورهای دیزل دریایی استفاده میشود، با فناوری WAAM توسط شرکت Gefertec تولید شده است (منبع: Gefertec).
فولاد مقاومت بالایی در برابر خوردگی و حرارت دارد و فلزی سبکوزن و مقرون به صرفه است که آن را برای چاپ سهبعدی ایدهآل میکند. امروزه تولیدکنندگان به دلیل سرعت و هزینه کمتر نسبت به ماشینکاری CNC، ریختهگری یا فورج، از چاپ سهبعدی با فولاد استفاده میکنند. برای شرکتهایی که به یک قالب تزریق یا چند قطعه جایگزین نیاز دارند، چاپ سهبعدی انتخاب اول است.
میتوان از فولاد و فولاد ضدزنگ در تقریباً هر نوع چاپ سهبعدی استفاده کرد؛ از فیلامنتهای اقتصادی برای چاپگرهای رومیزی FDM گرفته تا پودر برای فناوریهای بایندر جتینگ و فیوژن لیزری پودری، و حتی رزین.
انواع معمول فولاد برای چاپ سهبعدی:
فولادهای ضدزنگ (316L، 304L، 17-4 PH، 15-5 PH، 420، 254، PH1، GP1، 630، 410)
فولادهای ابزار (D2، M2، H13، H11، MS1، 1.2709)
فولادهای کمآلیاژ (4140)
فولاد سختشونده با کیسینگ (20MnCr5)
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
تیتانیوم (Titanium)
قطعات تیتانیومی چاپ سهبعدیشده: مفصلهای ران تولیدشده توسط GE Additive، تیغه فن از Sciaky، نوک موشک از Arcam Darker، قطعه مشبک تیتانیومی از 3D Systems، براکت تیتانیومی از EOS، و ایمپلنت جراحی ستون فقرات از Zenith Tecnica.
تیتانیوم – به استحکام فولاد اما با نصف وزن – فلزی پیچیده برای کار است، اما گویی برای چاپ سهبعدی متولد شده است.
تیتانیوم به پرکاربردترین فلز در تولید افزایشی (چاپ سهبعدی فلز) تبدیل شده و در صنایع هوافضا، جایگزینی مفاصل و ابزارهای جراحی، خودروهای مسابقهای، فریمهای دوچرخه، الکترونیک و سایر محصولات با عملکرد بالا به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرد.
آلیاژهای تیتانیوم دارای استحکام مکانیکی بالا، نسبت استحکام به وزن بسیار عالی، و مقاومت در برابر خوردگی بهتر نسبت به فولاد ضدزنگ هستند. این ویژگیها موجب سبکتر شدن راکتها و هواپیماها میشوند، که منجر به صرفهجویی در مصرف سوخت و افزایش ظرفیت بار میگردد. در صنعت هوافضا، چندین قطعه تیتانیومی تولیدشده به روش چاپ سهبعدی که توسط سازمان FAA ایالات متحده تأیید شدهاند، هماکنون در هواپیماهای تجاری و نظامی به کار میروند و نمونههای جدیدی نیز در مسیر دریافت تأییدیه هستند. چاپ سهبعدی تیتانیوم به خاطر نسبت پایین "خرید به پرواز" (Buy-to-Fly) ارزش زیادی دارد.
در صنعت پزشکی، ایمپلنتهای تیتانیومی چاپ سهبعدیشده در جراحیهای ستون فقرات، ران، زانو و اندامها موفقیتآمیز بودهاند؛ زیرا تیتانیوم بهطور ذاتی زیستسازگار است و ویژگیهای مکانیکی مناسبی دارد. در کنار آن، چاپ سهبعدی امکان ایجاد ساختارهای متخلخل را فراهم میکند که به ادغام بهتر با استخوان و شخصیسازی برای نتایج بالینی بهتر کمک میکند.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
آلومینیوم (Aluminum)
قطعات یدکی مرسدس بنز که از آلومینیوم بهصورت چاپ سهبعدی ساخته شدهاند (منبع: Mercedes-Benz)
برای صنایع هوافضا، خودروسازی و صنعت، ویژگیهای سبکوزن و مقاومت شیمیایی قطعات آلومینیومی با آزادی طراحی و صرفهجویی در هزینه چاپ سهبعدی بیشتر تقویت میشود. استفاده از آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم در چاپ سهبعدی رو به افزایش است، چرا که این فلز اقتصادی و آسان برای چاپ است.
مانند بیشتر فلزات، آلومینیوم به صورت فیلامنت، پودر یا سیم برای فناوریهای مختلف چاپ سهبعدی موجود است.
آلیاژهای آلومینیوم مقاومت شیمیایی خوبی دارند، بسیار سبک وزن هستند و یکی از بهترین نسبتهای مقاومت به وزن در میان فلزات را دارند. ترکیبشده با سیلیکون و منیزیم، انتخاب بسیاری در صنایع هوافضا و خودروسازی است به دلیل توانایی مقاومت در شرایط سخت.
برای چاپ FDM، در حال حاضر فقط دو شرکت (The Virtual Foundry و Zetamix) فیلامنت فلزی آلومینیوم ارائه میدهند که نیاز به مراحل پسپردازش دارد تا قطعاتی با بیش از ۹۰٪ فلز تولید شود. این نوع فیلامنتها بیشتر برای نمونهسازی اولیه قطعات فلزی استفاده میشوند تا قطعات عملکردی.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
مس (Copper)
قطعات مسی چاپ سهبعدیشده با پرینتر Markforged Metal X از طریق Craftcloud قابل تهیه هستند (منبع: Markforged).
چاپ سهبعدی با مس خالص و آلیاژهای پیشرفتهی مسی با استفاده از انواع پرینترهای فلزی و خدمات چاپ ممکن است. میتوانید نمونههای اولیهی سریع را با فیلامنت مسی روی پرینتر FDM چاپ کنید یا موتورهای رانشگر بزرگ را با آلیاژهای مسی روی پرینترهای لیزری با بستر پودری (Laser Powder Bed Fusion) بسازید. همچنین سیم مسی و رزین مسی نیز وجود دارد که برای چاپهای میکرو استفاده میشوند.
در واقع، مس نقش بزرگی در اهداف جهانی پایداری ایفا میکند، زیرا عنصر کلیدی در موتورهای الکتریکی، زیرساختهای شارژ، انرژی خورشیدی و باتریهاست. یک شرکت اهل شیلی به نام Copper3D فیلامنتی حاوی مس تولید میکند که قطعات فلزی نمیسازد، اما دارای خواص ضدباکتری و ضدمیکروبی طبیعی مس است.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
فلزات گرانبها (Precious Metals)
طلا، نقره و پلاتین از جمله فلزات گرانبهایی هستند که قابلیت چاپ سهبعدی دارند و بهصورت پودر برای استفاده در پرینترهای لیزری با بستر پودری (Laser Powder Bed Fusion) ارائه میشوند، هرچند کاربرد آنها هنوز گسترده نیست. با اینکه چاپ سهبعدی فلز، اتلاف مواد بسیار کمی دارد، پر کردن یک بستر پودری با پودر طلا بسیار پرهزینه است و هنوز در بازار گسترده جواهرات بهطور معمول جا نیفتاده است.
چاپ سهبعدی نقره کمی رایجتر است و به تولیدکنندگان جواهرات امکان میدهد تا بدون نیاز به ساخت قالب، محصولات سفارشی ارائه دهند.
با این حال، وقتی صحبت از چاپ سهبعدی در صنعت جواهرسازی میشود، معمولاً منظور چاپ مدل مومی است که برای ساخت قالب ریختهگری استفاده میشود، نه چاپ مستقیم قطعهی نهایی با فلز گرانبها.
______________________________________________________
راهنمای مواد چاپ سهبعدی
برنز (Bronze)
این جغجغهی توپچی از جنس آلومینیوم-برنز، یک ابزار ضروری برای ارتش استرالیاست که توانست آن را مستقیماً در میدان با استفاده از پرینتر سهبعدی Cold Spray شرکت Spee3D چاپ کند. (منبع: Spee3D)
آیا به مجسمه برنزی سفارشی نیاز دارید یا دوست دارید سکههای برنزی خودتان را بسازید؟ اگر بتوانید آن را با چاپ سهبعدی بسازید، احتمالاً میتوانید آن را به صورت برنزی هم داشته باشید. درست مانند چاپ سهبعدی طلا و نقره، روشهای مختلفی برای چاپ سهبعدی برنز وجود دارد، اما معمولاً این کار با استفاده از پودر برنز در پرینترهای لیزری پودر بستر (Laser Powder Bed Fusion)، سردپاش (Cold Spray) یا بایندر جت (Binder Jet) انجام میشود.
برنز و آلیاژهای برنز مواد ارزشمندی برای کاربردهای صنعتی متنوع هستند. برنز بهخصوص به خاطر مقاومتش در برابر جرقهها اهمیت دارد.
البته اگر فقط دنبال چیزی هستید که ظاهر برنز را داشته باشد، میتوانید به فیلامنتهای بخش «ظاهر فلزی» که بالاتر اشاره شد، نگاهی بیندازید.
غذا
خلاقیتهای شیرینیپزی به صورت اکسترود شده با استفاده از پرینتر سهبعدی Patiss3 (منبع: La Patisserie Numerique)
غذاهایی که میتوان با پرینتر سهبعدی چاپ کرد، در اصل هر چیزی است که قابلیت اکسترود شدن داشته باشد، چون این فرآیند شبیه استفاده از کیسه خامهکش است. پرینترهای سهبعدی غذا موادی مثل پورهها، موسها و غذاهای غلیظ مانند خامه شکلاتی را اکسترود میکنند. فقط کافی است به تمام ترکیبهای ممکن بین خمیرها، پورهها، پنیرها، خامهها و حتی گوشتهای خام فکر کنید.
پرینترهای سهبعدی غذا قادرند طرحهای سهبعدی سفارشی را سریعتر و دقیقتر از دست انسان تولید کنند، ضمن اینکه میتوانند خوراکیهای بسیار زیبا و منحصربهفرد بسازند که باعث تمایز یک رستوران از دیگری میشود.
سرعت چاپ، دما و اندازه نازل تعیینکننده نوع موادی هستند که میتوانید با آنها چاپ کنید، و بعضی از پرینترهای سهبعدی غذا حتی از شما میخواهند که مواد اختصاصی خریداری کنید.
گوشت و جایگزینهای گوشت چاپ شده با پرینتر سهبعدی، بازار رو به رشدی دارند، اما این نوع پرینترها هنوز به صورت تجاری در دسترس نیستند. گوشت آزمایشگاهی چاپ شده با پرینتر شباهت زیادی به بیوپرینتینگ دارد، بنابراین بخش بیومواد را هم حتماً ببینید.
سیلیکون (Silicone)
قطعات سیلیکونی که توسط شرکت Spectroplast با پرینتر سهبعدی ساخته شدهاند (منبع: Spectroplast)
بیشتر قطعات سیلیکونی امروزی مثل واشرها، اتصالات، تکنولوژی پوشیدنی و گیرههای رباتیک با روشهای قالبگیری تزریقی یا فشاری ساخته میشوند. در این روش ابتدا مدل ساخته میشود، سپس قالبی از روی مدل ساخته میشود و بعد سیلیکون به داخل قالب تزریق میشود.
چاپ سهبعدی سیلیکون این مراحل مدلسازی و قالبگیری را حذف میکند و مستقیماً قطعه نهایی را چاپ میکند. این کار بهطور قابل توجهی در هزینه و زمان صرفهجویی میکند؛ طبق گفته سازنده پرینتر سهبعدی 3D Systems، این روش تا ۹۰٪ سریعتر از قالبگیری تزریقی است.
اما چاپ سهبعدی سیلیکون چالشهایی هم دارد. برخلاف فیلامنتهای پلیمر جامدی که هنگام گرم شدن قابل انعطاف میشوند و پس از سرد شدن دوباره سخت میشوند (مثل PLA یا TPU)، سیلیکون بعد از سخت شدن دیگر نمیتواند دوباره نرم و انعطافپذیر شود. همچنین سیلیکون برخلاف رزینهای فتوسنسیتیو، در برابر نور UV بسیار مقاوم است و نمیتوان آن را بهصورت خالص در فرآیندهای چاپ سهبعدی سخت کرد. برای اینکه سیلیکون قابل چاپ شود، باید مادهای به آن اضافه شود که آن را نسبت به نور یا حرارت حساس کند، چون این دو عامل در چاپ سهبعدی محرک واکنش پلیمریزاسیون (سخت شدن) هستند.
به همین دلیل چاپ سیلیکون به پرینترهای ویژهای نیاز دارد. البته مواد مبتنی بر سیلیکون (نه سیلیکون خالص ۱۰۰٪) اکنون در بازار بیشتر در دسترساند و روی بسیاری از پرینترهای رزینی فعلی قابل استفادهاند. وقتی این مواد روی پرینترهای رزینی مثل پرینترهای Carbon یا B9 Creations استفاده میشوند، سیلیکون با رزینهای دیگر ترکیب شده و برخی از ویژگیهای خاصش را از دست میدهد، اما هنوز برای کاربردهای متنوعی عالی است.
سرامیکهای فنی (Technical Ceramics)
قطعات سرامیکی صنعتی که با پرینترهای Lithoz ساخته شدهاند (منبع: Lithoz)
اگرچه فلزات و پلاستیکهای زیادی برای پرینت سهبعدی وجود دارند، مواد سرامیکی ویژگیهای منحصربهفردی دارند که در تولیدات پیشرفته، از نیمههادیها و ایمپلنتهای استخوانی گرفته تا موتورهای موشک و ابزارهای برش، بسیار ارزشمندند.
برخلاف سرامیکهای معمولی که در سفالگری استفاده میشوند، سرامیکهای فنی (که به آنها سرامیکهای صنعتی یا مهندسی نیز گفته میشود) هیچ ارتباطی با خاک رس ندارند. این مواد با ویژگیهای متنوعی عرضه میشوند:
به سختی سختترین فلزات
مقاوم در برابر حرارت تا حدی که برای فضا عمیق مناسباند
دارای تخلخل برای رشد سلولی در ایمپلنتهای پزشکی
مقاوم در برابر سایش برای کاربردهای سخت صنعت نفت و گاز
کاملاً شفاف اما سختتر و مقاومتر از شیشه
عایق الکتریکی
ویژگیهای بارز سرامیکهای فنی:
مقاومت بسیار بالا در برابر حرارت
مقاوم در برابر سایش و خوردگی
انبساط حرارتی کم
شیمیایی غیر فعال (ضد خوردگی)
عایق الکتریکی
پایداری ابعادی بالا
زیست سازگار و در برخی موارد قابل جذب در بدن
این مواد سرامیکی در قالب پودر، سوسپانسیونهای غلیظ (ویسکوز) و رزینها و همچنین فیلامنتها عرضه میشوند. هرچند این مواد جزو گرانترین مواد برای پرینت سهبعدی هستند، ویژگیهای آنها غیرقابل مقایسه است. با وجود هزینههای بالا، سرامیکهای فنی مقرونبهصرفهتر ممکن است به زودی با توسعه رزینها و فیلامنتهای سرامیکی جدید به بازار بیایند.
سرامیکهای فنی معمول برای پرینت سهبعدی:
آلومینا (Alumina)
آلومینا تقویتشده با زیرکونیا (Zirconia-toughened Alumina)
زیرکونیا (Zirconia)
تریکلسیم فسفات (Tricalcium Phosphate)
لید زیرکونات تیتانات (Lead Zirconate Titanate)
کاربید تنگستن کبالت (Tungsten Carbide Cobalt)
هیدروکسیآپاتیت (Hydroxyapatite)
نیترید سیلیکون (Silicon Nitride)
سرامیک و سفالگری (Pottery & Clay)
آندرهآ سالواتوری در حال خلق آثار هنری سرامیکی سهبعدی با استفاده از پرینتر دلتا WASP 40100 (منبع: WASP)
بیشتر مواد خاک رس که امروزه در سفالگری استفاده میشوند، قابل استفاده در بسیاری از پرینترهای سهبعدی سفالگری هستند. این دستگاهها خاک رس را همانند پرینترهای FDM که پلاستیک را خارج میکنند، به صورت اکسترود شده چاپ میکنند و نیازی به مواد خاص یا اختصاصی ندارند.
پرینترهای سهبعدی سفالگری در اندازههای مختلفی وجود دارند؛ از مدلهای رومیزی کوچک گرفته تا بازوهای رباتیک بزرگ که در صنعت و هنر به کار میروند. هر کدام از این دستگاهها دستورالعملهایی برای نوع یا بهتر بگوییم غلظت و قوام موادی که میتوانند اکسترود کنند دارند تا چاپی با کیفیت و دقیق ارائه دهند.
بتن و مواد ساختمانی
(Concrete & Construction Materials)
لاواکریت (Lavacrete) مادهای شبیه بتن است که توسط شرکت Icon تولید شده و قابلیت چاپ سهبعدی با استفاده از پرینترهای Volcan را دارد (منبع: Icon).
فناوری چاپ سهبعدی بتن امروزه برای ساخت خانهها، ویژگیهای معماری و پروژههای ساختمانی مختلف مانند چاهها و دیوارها استفاده میشود. طرفداران این فناوری معتقدند که اگر بتواند چند مانع مهم را پشت سر بگذارد، پتانسیل ایجاد تغییرات اساسی در کل صنعت ساختوساز را دارد.
اغلب بتن قابل چاپ سهبعدی در واقع مخلوطی سیمانی متشکل از چند ماده است، از جمله سوپرپلاستیسایزرهایی که آب موجود در مخلوط را کاهش میدهند تا خشک شدن سریعتر انجام شود و مواد الیافی که استحکام مخلوط را بهبود میبخشند. این مواد بیشتر شبیه ملات هستند که عملکردی مشابه بتن دارند اما قابلیت چاپ بالاتر و گاهی خواص فیزیکی بهتری ارائه میکنند. این ترکیبات را میتوان بهصورت خاص برای کاربردهای متفاوتی مانند چاپ دیوارهای مسکونی یا ساخت عناصر تزئینی معماری فرموله کرد.
اکثر تولیدکنندگان ترکیبات اختصاصی خود را دارند که برای پرینترهای سهبعدی خود یا دستگاههای شرکای نزدیکشان بهینهسازی شدهاند. از جمله این ترکیبات اختصاصی میتوان به لاواکریت شرکت Icon و ملات CyBe شرکت CyBe اشاره کرد.
در حال حاضر، این ملاتها معمولاً گرانتر از سیمان ساختمانی استاندارد هستند، اما ممکن است این وضعیت به زودی تغییر کند. شرکت سیمان مکزیکی Cemex و دانشگاه فناوری آلمان در عمان، همراه با سازنده پرینتر COBOD، اخیراً یک ساختمان آزمایشی با استفاده از بتن استاندارد چاپ سهبعدی کردهاند.
بیومواد (Biomaterials)
بیوانکهای شرکت Cellink در چاپگرهای زیستی سهبعدی استفاده میشوند و میتوانند شامل سلولهای زنده باشند (منبع: Cellink).
اگرچه هنوز راه زیادی تا چاپ سهبعدی اندامهای عملکردی داریم، کاربردهای عملی چاپ سهبعدی با سلولهای زنده و دیگر زیستمواد وجود دارد. بیوپرینتینگ نوعی چاپ سهبعدی است که میتواند هر چیزی از بافت استخوان و رگهای خونی تا بافتهای زنده برای کاربردهای پزشکی مختلف، از جمله مهندسی بافت و تست و توسعه دارو را تولید کند.
چاپگرهای زیستی امروزی از مادهای به نام بیوانک استفاده میکنند تا بافت زنده مهندسی شده (مصنوعی) را با فناوری چاپ سهبعدی تولید کنند. این ماده ممکن است فقط از سلول تشکیل شده باشد، اما در اغلب موارد، یک ماده حامل اضافی نیز اضافه میشود که سلولها را در بر میگیرد. این ماده حامل معمولاً یک ژل زیستپلیمری است که بهعنوان یک داربست مولکولی سهبعدی عمل میکند. سلولها به این ژل میچسبند و این امکان را دارند که رشد کنند، گسترش یابند و تکثیر شوند.
نکته مهم این است که این ژل در حین فرآیند چاپ از سلولها محافظت میکند. اهمیت این موضوع آنقدر زیاد است که اصطلاح «بیوانک» معمولاً برای توصیف همین ماده حامل به تنهایی به کار میرود، فارغ از اینکه سلولها روی آن رشد میکنند یا خیر.
منبع: All3dp.com
محصولات مرتبط
نوشتن یک نظر