راهنمای انتخاب مواد چاپ سه بعدی (با رویکرد کاربرد قطعه)

پرینت سه بعدی به شما این امکان را می‌دهد که قطعات نمونه‌های اولیه را برای طیف وسیعی از کاربردها با سرعت بالا و مقرون به صرفه بسازید. اما انتخاب فرآیند چاپ سه بعدی مناسب تنها یک روی سکه است. تا حد زیادی به انتخاب مواد نیز بستگی دارد که بتوانید قطعاتی با خواص مکانیکی، ویژگی‌های عملکردی یا ظاهر دلخواه را بسازید.
این راهنمای انتخاب مواد پرینت سه بعدی، محبوب‌ترین مواد پرینت سه بعدی پلاستیکی و فلزی موجود را به نمایش می‌گذارد؛ خواص و کاربردهای آن‌ها را با هم مقایسه می‌کند و چارچوبی را توصیف می‌کند که می‌توانید از آن برای گزینش یک انتخاب مناسب برای پروژه خود استفاده کنید.

مواد و فرآیندهای چاپ سه بعدی پلاستیک‌ها

ده‌ها ماده پلاستیکی برای پرینت سه بعدی وجود دارد که هر کدام دارای ویژگی‌های منحصربه فردی هستند که آن را برای موارد استفاده خاص مناسب‌تر می‌سازد. برای ساده کردن فرآیند یافتن مواد مناسب برای یک قطعه یا محصول خاص، اجازه دهید ابتدا به انواع اصلی پلاستیک و فرآیندهای مختلف چاپ سه بعدی نگاهی بیندازیم.

انواع مواد پلاستیکی

دو نوع اصلی پلاستیک وجود دارد:
• ترموپلاستیک‌ها پرمصرف‌ترین نوع پلاستیک هستند. ویژگی اصلی که آن‌ها را از ترموست‌ها متمایز می‌کند، توانایی آن‌ها در فرآوری مجدد طی چرخه‌های ذوب و انجماد متعدد است. ترموپلاستیک‌ها را می‌توان گرم کرد و به شکل دلخواه درآورد. این فرآیند برگشت پذیر است، زیرا هیچ پیوند شیمیایی صورت نمی‌گیرد. این امر بازیافت یا ذوب و استفاده مجدد از ترموپلاستیک‌ها را امکان‌پذیر می‌کند. یک قیاس رایج برای ترموپلاستیک‌ها کره است که می‌تواند ذوب شود، دوباره جامد شود و دوباره ذوب شود. البته با هر چرخه ذوب، خواص ماده کمی تغییر می‌کند.
• پلاستیک‌های ترموست پس از پخت در حالت جامد دائمی باقی می‌مانند. پلیمرهای موجود در مواد ترموست در اثر فرآیند پخت توسط گرما، نور یا تشعشع به هم متصل می‌شوند. پلاستیک‌های ترموست هنگام گرم شدن به جای ذوب شدن تجزیه می‌شوند و با سرد شدن اصلاح نمی‌شوند. بازیافت ترموست یا بازگرداندن مواد به مواد اولیه آن امکان‌پذیر نیست. یک ماده ترموست مانند خمیر کیک است، پس از پخته شدن کیک، دیگر نمی‌توان آن را دوباره به خمیر ذوب کرد.

فرآیندهای چاپ سه بعدی پلاستیک‌ها

امروزه سه فرآیند رایج برای چاپ سه بعدی پلاستیک‌ها به شرح زیر است:
• چاپگرهای سه بعدی با روش مدل‌سازی با رسوب‌گذاری مذاب (FDM) رشته‌های ترموپلاستیک را ذوب و اکسترود می‌کنند تا نازل چاپگر لایه به لایه در محفظه ساخت قطعه را شکل دهد.
• چاپگرهای سه بعدی استریولیتوگرافی (SLA) از لیزر برای تبدیل رزین‌های مایع ترموست به پلاستیک سخت شده در فرآیندی به نام فوتوپلیمریزاسیون استفاده می‌کنند.
• چاپگرهای سه بعدی پخت انتخابی با لیزر (SLS) از یک لیزر پرقدرت برای همجوشی ذرات کوچک پودر ترموپلاستیک استفاده می‌کنند.

پرینت سه بعدی FDM

مدل‌سازی با رسوب‌گذاری مذاب (FDM)، که همچنین با عنوان ساخت رشته‌های مذاب (FFF) شناخته می‌شود، پرکاربردترین شکل پرینت سه بعدی در سطح مصرف‌کننده است که به عنوان چاپگرهای سه بعدی سرگرم کننده نیز رواج یافته است.
این تکنیک برای مدل‌های اولیه اثبات مفهوم، و همچنین نمونه‌سازی سریع و کم هزینه قطعات ساده، مانند قطعاتی که معمولاً ماشینکاری می‌شوند، مناسب است.
FDM کمترین وضوح و دقت را در مقایسه با سایر فرآیندهای چاپ سه بعدی پلاستیک دارد و گزینه مناسبی برای چاپ طرح‌ها و قطعات با اجزای پیچیده نیست. ممکن است از طریق فرآیندهای پرداخت شیمیایی و مکانیکی، سطوح نهایی با کیفیت بالاتری بدست آید. چاپگرهای سه بعدی FDM صنعتی از پایه‌های محلول برای کاهش برخی از این مشکلات استفاده می کنند و طیف وسیع‌تری از ترموپلاستیک‌های مهندسی یا حتی کامپوزیت‌ها را ارائه می‌دهند، اما قیمت بالاتری نیز دارند.
از آنجایی که فیلامنت ذوب شده هر لایه را تشکیل می‌دهد، گاهی اوقات وقتی که لایه‌ها به طور کامل به یکدیگر نچسبند، فضای خالی بین لایه‌ها باقی می‌ماند. این امر منجر به قطعات ناهمسانگرد می‌شود و زمانی که تحمل بار یا مقاومت در برابر کشش مد نظر باشد، اهمیت می‌یابد.