در این مطلب توضیح مختصری درباره کاربردهای فیلامنت ارائه میدهیم و انواع فیلامنت پرینت سه بعدی را به شما معرفی میکنیم.
پرینترهای سه بعدی FFF، FDM و PJP دارای مواد اولیه از جنس رشتههای باریک ترموپلاستیک هستند که فیلامنت نام دارند.
در حال حاضر، انواع مختلفی از فیلامنتها در بازار به فروش میرسند که هر کدام ویژگیهای مخصوص به خود را دارند و فقط افراد با تجربه میتوانند مشخص کنند که برای هر کاربر و هر نیازی چه نوع فیلامنتی مناسب خواهد بود. با این حال، آشنایی با انواع فیلامنت و کاربرد آنها خالی از لطف نخواهد بود.
هنگام خرید فیلامنت باید به خصوصیتهای گرمایی، الکتریکی و مکانیکی آن دقت داشته باشید تا بهترین فیلامنت را برای خود انتخاب کنید. اگر بخواهیم کار فیلامنتها را به صورت خلاصه توضیح دهیم، باید بگوییم که بعد از مراحل طراحی و G-Code گیری، فیلامنتها به اکسترودر پرینتر سه بعدی وارد میشوند.
بعد از تغییر دمای اکسترودر، فیلامنت به نقطه ذوب خود میرسد و به صورت یک نخ باریک از نازل پرینتر سه بعدی، روی صفحههای ساخت میریزد. بعد از قرار گرفتن فیلامنت در معرض جریان هوای فن، فیلامنت دوباره به حالت جامد خود بازمیگردد.
فیلامنتها معمولا در رولهای 1 کیلویی به فروش میرسند. با این حال میتوانید از برخی فروشگاهها، فیلامنتهایی با وزن 100، 300 و 500 گرم نیز تهیه کنید. اگر میخواهید فیلامنتی تهیه کنید که با نیازهای شما سازگار باشد، باید با برخی از ویژگیهای این محصولات و انواع آنها آشنا شوید؛ به همین جهت، در ادامه مطلب به معرفی انواع فیلامنت پرینت سه بعدی میپردازیم و ویژگیهای آنها را بررسی میکنیم.
فهرست مطالب
انواع فیلامنت پرینت سه بعدی
انواع فیلامنت پرینت سه بعدی در بازار با ضخامت 1.75 میلیمتر و 3 میلیمتر به فروش میرسند. اما چیزی که اکثر اوقات در پرینترهای مختلف مشاهده میکنیم، فیلامنت با ضخامت 1.75 میلیمتر است. پیش از انتخاب ضخامت فیلامنت، باید به ابعاد نازل پرینتر سه بعدی خود توجه کنید، چرا که ضخامت فیلامنت باید با توجه به خروجی نازل دستگاه مشخص شود.
فیلامنتهای 1.75 میلیمتری و 3 میلیمتری خواص مختلفی دارند، اما نوع 3 میلیمتری در ایران چندان رایج نیست. در ادامه، باید به برخی از ویژگیهای فیلامنتهای با کیفیت نیز اشاره کنیم.
در ابتدا توجه داشته باشید که برخی از انواع فیلامنتها هنگامی که در مجاورت حرارت قرار میگیرند و فرآیند ذوب شدن را پشت سر میگذارند، هیچ بویی ایجاد نمیکنند. پیش از خرید بد نیست به ضخامت قسمتهای مختلف فیلامنت دقت کنید. فیلامنتهای با کیفیت در تمام طول خود، دارای قطر یکسانی هستند، در حالی که در فیلامنتهای نامناسب، تفاوت قطر وجود دارد.
یکی دیگر از نکاتی که هنگام خرید فیلامنت باید در نظر داشته باشید، حبابهای هوای فیلامنت است. اگر فیلامنتی که خریداری میکنید حباب هوای محبوس شده داشته باشد، قطعه خروجی ظرافت لازم را نخواهد داشت.
علاوهبراین، نباید در فیلامنت هیچگونه شکستگی وجود داشته باشد، چرا که شکستگی فیلامنت باعث میشود مواد به خوبی به اکسترودر وارد نشوند و خروجی پرینتر ناقص شود. یکی دیگر از مواردی که میتواند در کار پرینت سه بعدی اخلال ایجاد کند، کهنه بودن فیلامنت است.
اگر فیلامنتی که در دستگاه خود مورد استفاده قرار میدهید کهنه و قدیمی باشد، این امکان وجود دارد که هنگام پرینت با مشکلاتی روبهرو شوید یا قطعه شما خراب شود. انواع فیلامنت پرینت سه بعدی را باید در مکانهای تاریک و خنک نگهداری کنید و برای جلوگیری از خراب شدن این محصولات، باید آنها را دور از گردوغبار قرار دهید.
علاوهبراین، باید به جنس مواد اولیه که جهت ساخت فیلامنت مورد استفاده قرار گرفته نیز توجه کنید. هرچقدر جنس فیلامنت مرغوبتر باشد، کیفیت خروجی چاپگر نیز افزایش پیدا میکند. اکنون که با ویژگیهای فیلامنتهای با کیفیت آشنا شدید، میتوانید انواع فیلامنت را بررسی کنید و بعد از انتخاب محصولی که متناسب با نیاز شما است، از آن در پرینتر سه بعدی استفاده کنید.
بیشتر بخوانید: درآمدزایی با پرینترهای سه بعدی + کاربردها و مزایا
فیلامنت ABS
اولین مدل از انواع فیلامنت پرینت سه بعدی که به شما معرفی میکنیم، فیلامنت Acrylonitrile Butadiene Styrene که به صورت مختصر فیلامنت ABS نامیده میشود. این نوع فیلامنت برای کاربرانی که جهت چاپ لوازم آشپزخانه، ابزار موسیقی، قطعههای متحرک، قطعههای پلاستیکی خودرو، محفظههای الکترونیک و اسباببازیهای مختلف مانند لوگو از پرینتر استفاده میکنند گزینه مناسبی خواهد بود.
البته استفاده این نوع فیلامنتها فقط به موارد ذکر شده محدود نمیشود و برخی از سازندگان قدیمی، از فیلامنت ABS برای ساخت پوشش پلاستیکی بستهبندی، فنجان یا بطری آب استفاده میکنند.
پیش از خرید فیلامنت ABS به این نکته دقت کنید که این ABS برای کاربرانی که در خانه از پرینتر سه بعدی استفاده میکنند، چندان مناسب نیست؛ چرا که این نوع از فیلامنت دودهایی از خود ایجاد میکند که در برخی از افراد موجب سوزش چشم میشود. همچنین، فیلامنت ABS نقطه ذوب بالایی دارد و به همین دلیل نیازمند چاپ روی یک سطح حرارت دیده است. سطح پرینتر حرارت دیده معمولا در چاپگرهای خانگی و ارزان قیمت مشاهده نمیشود.
در مجموع، ABS یکی از پرکاربردترین انواع فیلامنت پرینت سه بعدی است که بهلطف قیمت کم، انعطاف پذیری مناسب، قابلیت چاپ انواع قطعهها و دوام زیاد، توسط بسیاری از افراد مورد استفاده قرار میگیرد. البته با توجه به گاز و بوی نامطبوعی که هنگام ذوب شدن فیلامنت ABS ایجاد میشود و بستر حرارت دیده آن، استفاده از این نوع از فیلامنت برای کاربران مبتدی توصیه نمیشود.
فقط در مکانهایی که دارای تهویه هوا مناسب باشد میتوان از فیلامنت ABS استفاده کرد. در آخر باید به این نکته اشاره کنیم که دمای سطح پرینت، 80 الی 110 درجه سانتیگراد است و دمای پرینت نیز حدود 210 تا 250 سانتیگراد خواهد بود.
فیلامنت PLA
یکی دیگر از انواع فیلامنت پرینت سه بعدی که به شما معرفی میکنیم، فیلامنت PLA است. این محصول از یک نوع گیاهی که با محیط زیست سازگار است تولید شده و میتوان گفت که هنگام استفاده از آن، هیچ دود یا گاز سمی ایجاد نمیشود. PLA یا همان پلی لاکتیک اسید یک پلی استر قابل ارتجاع است. از جمله ویژگیهای فیلامنت PLA، نیاز نداشتن به بستر ساخت حرارت دیده است. به همین جهت، در اکثر پرینترهای سه بعدی شاهد استفاده از فیلامنت PLA هستیم.
این نوع فیلامنت علیرغم وزن کم، دارای رشتههای نسبتا محکم است و در دمایی حدود 190 تا 220 درجه سانتیگراد ذوب میشود. فیلامنت PLA جهت ساخت وسیلههای گوناگونی در چاپگر سه بعدی مورد استفاده قرار میگیرد. برای مثال، یکی از کابردهای مهم PLA در پزشکی برای بخیهزنی است.
علاوهبراین، PLA برای چاپ برخی از ایمپلنتهای جراحی نیز مناسب خواهد بود. PLA از مواد آلی (نیشکر و نشاسته ذرت) تشکیل شده است و با توجه به ویژگی تجزیه پذیر بودن PLA، تمام ایمپلنتهایی که با این ماده ساخته شدهاند بدون هیچ مشکلی در بدن انسان تجزیه میشوند. با در نظر گرفتن نوع قطعه و کاربرد آن، تجهیزاتی که با PLA ساخته میشوند، طول عمری حدود 6 ماه تا 2 سال خواهند داشت.
برخی از انواع فیلامنت پرینت سه بعدی بهخاطر بوی نامطبوع و گازهای سمی که هنگام ذوب شدن ایجاد میکنند، برای کاربرهای مبتدی خطرناک هستند، اما PLA هیچ گاز سمی تولید نمیکند و بهخاطر شکر موجود در PLA، بویی که هنگام ذوب شدن از آن بلند میشود، خوشایند است. استحکام وسایلی که با استفاده از فیلامنت مذکور توسط چاپگرهای سه بعدی ساخته میشوند، چندان بد نیست و میتوان گفت که به راحتی با ضربه شکسته نمیشوند.
PLA در بستهبندی مواد غذایی، لوازم سفره یک بار مصرف و پوشکها نیز استفاده میشود. فیلامنت PLA یکی از پرطرفدارترین انواع فیلامنتها است، اما مثل سایر فیلامنتها، کاملا بینقص نیست. یکی از نقطه ضعفهای PLA مقاومت کم آن در برابر حرارت است. برای ذوب کردن این ماده به دمایی بین 180 تا 230 سانتیگراد نیاز دارید.
همچنین، امکان مسدود شدن نازل چاپگر نیز هنگام استفاده از این ترموپلاستیک وجود دارد. در مجموع، اگر به تازگی کار با پرینترهای سه بعدی را آغاز کردهاید و میخواهید از فیلامنتی استفاده کنید که کار با آن نسبت به فیلامنتی مانند ABS راحتتر باشد، فیلامنت PLA همان چیزی است که نیاز دارید.
بیشتر بخوانید: تعویض تونر کارتریج در پرینترهای لیزری
فیلامنت PET
پلی اتیلن ترفتالات که با نام PET شناخته میشود، یکی از مواد رایج برای تولید بطریهای پلاستیکی است و علاوهبراین، یکی از انواع فیلامنت پرینت سه بعدی نیز محسوب میشود. این پلاستیک نیز مانند PLA کاملا بیخطر است. هنگام ذوب شدن هیچ گاز یا دود سمی تولید نمیکند و از جمله نقطه قوتهای آن، قابل بازیافت بودن است.
فیلامنت مذکور در حالت خام ظاهری کاملا شفاف دارد، اما زمانی که PET را در معرض سرما یا گرما قرار میدهیم، وضوح کریستالی خود را از دست میدهد و ظاهر آن به سرعت کدر و غیرشفاف میشود. با توجه به اینکه فیلامنت PET توسط سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) در فهرستی از پلیمرهای تایید شده قرار گرفته است، میتوان گفت که استفاده از PET در صنعت مواد غذایی کاملا ایمن و بیخطر خواهد بود.
بنابراین موارد استفاده فیلامنت PET شامل ظروف نگهدارنده مواد غذایی و لوازم آشپزخانه میشود. بد نیست به این نکته اشاره کنیم که نقطه ذوب PET حدود 210 تا 230 درجه سانتیگراد است. یکی از مهمترین دلایلی که موجب محبوبیت این فیلامنت شده، قیمت کم آن است. همچنین، PET جاذب رطوبت نیست و از دیگر نقاط قوت آن میتوان به منقبض نشدن، عدم ایجاد تاب، استحکام قابل قبول، انعطاف پذیری و سازگاری با محیط زیست اشاره کرد.
فیلامنت PETG
یکی دیگر از انواع فیلامنت پرینت سه بعدی که بهلطف کیفیت بسیار بالا در مصارف صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد، فیلامنت PETG است. PETG در دسته فیلامنت PET قرار میگیرد که بهخاطر سمی نبودن و سازگاری با مواد غذایی، جهت ساخت بطریهای آب معدنی، نوشابه و سایر ظروف نگهدارنده مواد غذایی استفاده میشود.
اگر به صورت خلاصه بخواهیم PETG را به شما معرفی کنیم، باید گفت که این فیلامنت ترکیبی از سادگی PLA و مقاوت ABS است. البته فیلامنت PETG از PLA و PET دوام بیشتری دارد و از سوی FDA نیز برای مصرف در صنایع غذایی تایید شده است.
از نظر انعطافپذیری، PETG عملکرد قابل قبولی دارد و در صورتی که به یک فیلامنت با دوام نیاز دارید که انعطافپذیری خوبی داشته باشد و استفاده از آن دشوار نباشد، PETG انتخاب ایدهآلی خواهد بود. فقط باید این نکته را به خاطر بسپارید که این فیلامنت به راحتی در محیط زیست تجزیه نمیشود، اما کاملا قابل بازیافت خواهد بود.
نقطه ذوب فیلامنت PETG در محدوده 220 درجه سانتیگراد تا 250 درجه سانتیگراد است. از جمله قابلیتهای این فیلامنت میتوان به استحکام و ماندگاری عالی، انعطافپذیری مناسب، راحت بودن هنگام استفاده و تولید نکردن گازهای سمی در نقطه ذوب اشاره کرد.
نقاط قوت PETG در مقایسه با سایر فیلامنتها شامل مقاومت بالا در برابر ضربه یا سایش، آسیبپذیر نبودن در محیطهای اسیدی و بازی، قابل بازیافت بودن و اتصالدهی و چسبندگی عالی بین لایههای مختلف در زمان پرینت گرفتن میشود.
بیشتر بخوانید: نصب پرینترهای Canon با چند راهکار ساده
فیلامنت Nylon
اگر به یکی از انواع فیلامنت پرینت سه بعدی نیاز دارید که علاوهبر استحکام و دوام عالی، از انعطافپذیری خوبی برخوردار باشد، فیلامنت Nylon میتواند نیازهای شما را به خوبی تامین کند. نایلون در واقع یک پلیمر مصنوعی رایج است که قابلیت ارتجاعی دارد، با این حال مدت زمان زیادی از استفاده آن در پرینترهای سه بعدی نمیگذرد.
البته استفاده از این فیلامنت به افراد مبتدی توصیه نمیشود؛ چرا که هنگام ذوب بخار سمی تولید میکند و با توجه به نقطه ذوب بالا، برای ایجاد قدرت چسبندگی، به یک سیستم خنککننده نیاز دارد. بنابراین میتوان گفت که استفاده از این فیلامنت چندان راحت نخواهد بود.
همانطور که گفتیم، Nylon هنگام ذوب گاز سمی ایجاد میکند، اما محصولاتی که با استفاده از این فیلامنت تولید میشوند بیخطر هستند و حتی برای مصارف پزشکی نیز مورد استفاده قرار میگیرند. نایلون بهخاطر استحکام عالی، دوام بالا، انعطافپذیری و قابلیت رنگپذیری برای تولید محصولات متنوعی همچون قطعههای ماشین، ابزارها، قطعههای ساختاری، اجزاء مکانیکی، ظروف یک بار مصرف و… کاربرد دارد.
نایلون نیز مانند انواع فیلامنت پرینت سه بعدی دارای نقطه ذوب بیش از 200 درجه سانتیگراد است. جهت ذوب کردن فیلامنت نایلون به دمایی حدود 210 درجه سانتیگراد تا 250 درجه سانتیگراد نیاز دارید.
برای نگهداری این فیلامنت باید دقت کنید که آن را در مکانهای مرطوب قرار ندهید، چرا که نایلون هیگروسکوپیک است و به راحتی رطوب را جذب میکند و در صورتی که رطوبت به نایلون جذب شود، کیفیت فیلامنت کاهش پیدا میکند. این فیلامنت را میتوانید دوباره ذوب کنید و بدون افت کیفیت و اتصالدهی از آن بهره ببرید.
همچنین، توجه داشته باشید که هنگام پرینت، به یک بستر پرینت با دمای 70 درجه سانتیگراد تا 100 درجه سانتیگراد نیاز دارید.
بیشتر بخوانید: مزایا و معایب پرینترهای جوهر افشان
فیلامنت PVA
یکی دیگر از انواع فیلامنت پرینت سه بعدی که به شما معرفی میکنیم، پلی وینیل الکل یا PVA است. PVA یک پلیمر حلال در آب است که برای مصارف شیمیایی مناسب خواهد بود. همچنین، با توجه به ویژگی راحت حل شدن در آب، در پرینترهایی که دارای دو نازل هستند میتوانید از این فیلامنت جهت ساخت اجسامی که شکل هندسی نامنظمی دارند بهره ببرید. به صورت خلاصه، این فیلامنت بیشتر به عنوان ساپورت، در ساخت اشیاء پیچیده مورد استفاده قرار میگیرد.
با توجه به سمی نبودن فیلامنت PVA و روش استفاده از آن که چندان دشوار نیست، تقریبا تمام کاربران پرینترهای سه بعدی میتوانند از این فیلامنت بهره ببرند. البته PVA به غیر از چاپگرهای سه بعدی، برای موارد دیگری مثل خمیر مجسمه، محصولات بهداشتی و ضخیمکننده در چسبهای کاغذی نیز کاربرد دارد.
نقطه ذوب PVA حدود 190 درجه سانتیگراد تا 220 درجه سانتی گراد است و بستر پرینت با دمای 60 تا 70 درجه سانتیگراد برای آن مناسب خواهد بود؛ اما برای به دست آوردن بهترین نتیجه ممکن، بهتر است که دمای پرینتر از 200 درجه سانتیگراد بیشتر نشود. این فیلامنت در مقایسه با سایر فیلامنتها نقاط ضعفی دارد که از جمله آنها باید به قیمت بالا و دشوار بودن تامین کردن آن اشاره کرد.
بیشتر بخوانید: راهنمای خرید پرینتر در سال ۲۰۲۲ + معرفی آنها
فیلامنت Stone
از دیگر انواع فیلامنت پرینت سه بعدی که باید در این راهنمای خرید به آن اشاره کنیم، فیلامنتStone است. جهت ساخت فیلامنت Stone که با نام Sand Stone نیز شناخته میشود، از PLA استفاده میشود که شامل پودر ریز گچ برای ایجاد بافت سنگ است. اگر برای ایجاد قطعههای صاف و زبر میخواهید از چاپگر سه بعدی استفاده کنید، فیلامنت Stone همان چیزی است که به آن نیاز دارید.
در حال حاضر، معروفترین نوع این فیلامنت، Lay Brick است؛ البته با توجه به اینکه فیلامنت مذکور توسط تامینکنندگان متفاوت عرضه میشود، میتوانید آن را با نامهای تجاری دیگر نیز خریداری کنید. این فیلامنت بیشتر برای طراحی مدلهای معماری و ماکتها مورد استفاده قرار میگیرد، با این حال موارد مصرفی آن فقط به ماکتهای معماری محدود نمیشود.
نقطه ذوب فیلامنت Stone تقریبا 165 درجه سانتیگراد تا 210 درجه سانتیگراد است و از جمله مزایای آن میتوان به ظاهر ماسهسنگی واضح، عدم نیاز به بستر پرینت داغ و عدم انقباض و تاب برداشتن در زمان پرینت اشاره کرد. البته، فیلامنت Stone بینقص نیست و این فیلامنت علاوهبر دوام و انعطافپذیری کم، بسیار شکننده است.
بیشتر بخوانید: بهترین پرینترهای خانگی سال ۲۰۲۱
فیلامنت PC
در میان انواع فیلامنت پرینت سه بعدی فیلامنت PC یا همان پلی کربنات بیشترین مقاومت را دارد. بهخاطر مقاومت بالا در برابر ضربه و حرارت، این فیلامنت توسط بسیاری از تولیدکنندگان مورد استفاده قرار میگیرد. پلی کربنات در برابر دمای حدود 150 درجه سانتیگراد مقاوم است و با توجه به استحکام بالای آن، در برابر فشار و ضربه به راحتی خم یا شکسته نمیشود..
اگر میخواهید این فیلامنت را در پرینتر سه بعدی خود قرار دهید، باید به این نکته توجه داشته باشید که رطوبت میتواند ویژگیهای آن را تا حدی تغییر دهد؛ بنابراین باید در نگهداری فیلامنت PC دقت زیادی داشته باشید. برای ذوب فیلامنت PC به حرارت زیادی نیاز دارید؛ چون این فیلامنت در دمای حدود 270 درجه سانتیگراد تا 310 درجه سانتیگراد ذوب میشود.
همانطور که مشاهده میکنید، PC به نسبت انواع فیلامنت پرینت سه بعدی نقطه ذوب بالاتری دارد و همین نقطه ذوب بالا باعث میشود که استفاده از آن دشوار باشد.
یکی از محصولات مهمی که در ساخت آن از پلی کربنات استفاده میشود، شیشه ضد گلوله است. همچنین، پلی کربنات را برای افزایش مقاومت با دیگر فیلامنتها ترکیب میکنند. کمیاب بودن در بازار ایران و دشوار بودن استفاده، از معایب فیلامنت PC به شمار میروند.
بیشتر بخوانید: بهترین پرینترهای سه بعدی + معرفی مدل های برتر
فیلامنت HIPS
high impact polystyrene که به اختصار HIPS نامیده میشود، یکی دیگر از انواع فیلامنت پرینت سه بعدی است. پلی استایرین با تراکم بالا یک ماده تجزیهپذیر با ظاهری درخشان است. با توجه به اینکه HIPS سمی نیست، میتوانید با خیال راحت از آن در پرینتر خود استفاده کنید.
HIPS نیز از انواع فیلامنت پرینت سه بعدی محسوب میشود که برای ساپورت مورد استفاده قرار میگیرد. در صورتی که چاپگر سه بعدی شما دارای بستر داغ است، کار کردن با فیلامنت مذکور کمی راحتتر میشود، اما همچنان استفاده از HIPS برای کاربران مبتدی چالش برانگیز خواهد بود.
بعد از ساخت قطعه سه بعدی مورد نظر، با هیدروکرین مایع میتوانید به راحتی HIPS را حل کنید.
از این ماده در صنعت غذایی، سینیهای پزشکی، اسباببازیها و… استفاده میکنند. نقطه ذوب فیلامنت HIPS بین 230 تا 250 درجه سانتیگراد و دمای بستر پرینت آن، 70 تا 90 درجه سانتیگراد است.
جمعبندی
در این مقاله، انواع فیلامنت پرینت سه بعدی را معرفی کردیم و ویژگیهای هر کدام را با شما به اشتراک گذاشتیم. این روزها بسیاری از ابزارها و قطعههای مورد نیاز در صنعتهای مختلف با استفاده از چاپگرهای سه بعدی تولید میکنند و با توجه به اینکه پرینترهای سه بعدی جهت ساخت قطعهها به فیلامنت نیاز دارند، باید هنگام خرید، فیلامنت را از جنبههای مختلف بررسی کنید تا بتوانید با کیفیتترین وسیله را تولید کنید.
البته، فیلامنت با کیفیت به تنهایی نمیتواند نتیجه مطلوب را به شما ارائه دهد؛ چرا که کیفیت عملکرد پرینتر نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. بنابراین، هنگام خرید پرینتر نیز باید به سازگاری فیلامنتهای موجود در بازار با پرینتر، تامین و قیمت آنها توجه کنید.
شما میتوانید برای خرید و خواندن مقاله های بیشتر به فروشگاه مقداد آی تی و مجله مقداد آی تی مراجعه کنید.
بسیار جامع و کامل توضیح دادید، ممنونم
سپاس از شما،
بله خیلی ممنون از شما