درباره فیلامنت + راهنمای خرید: متریال مصرفی چاپگر سه بعدی خانگی!

میخوام براتون از متریالهای جالب چاپگر سه بعدی رومیزی که «فیلامنت» نامیده میشه، صبحت کنم، پس بزن بریم!

فیلامنت "ّFilament" نوع خاصی از ماده ترموپلاستیکی است که توسط چاپگر سه بعدی نوع FFF یا FDM استفاده می شود. این ماده یکی از رایج ترین دسته بندی مواد پرینت سه بعدی در جهان است. متریال فیلامنت، متفاوت از متریالهای رِزین، پودر فلز و ... سایر فناوری های چاپ سه بعدی است.

فیلامنت، به صورت یک رشته پلاستیکی باریک و پیوسته (در قطرهایی از 1.75 تا 3 میلیمتر) به طول میانگین صد متر یا بیشتر تولید می شود که معمولاً به منظور ذخیره سازی و تغذیه چاپگر در یک رول قرار می گیرد (رشته نخ رو که دور قرقره پیچیده تصور کنین). پس معیار فروش فیلامنت، وزن هر رول است؛ عمدتا رول یک کیلوگرمی در بازار برای خرید موجود است.

فیلامنت پرینتر سه بعدی چگونه استفاده می شود؟

رشته متریال فیلامنت که توسط فرآیند اکستروژن حرارتی (نازل) چاپگرهای FDM/FFF استفاده می‌شود، از جمله پلاستیک‌های پرکاربرد در زندگی روزمره هست و میتواند برای یک هدف خاص ویژه مخترعان بکار رود.

فیلامنت در ترکیب شیمیایی متنوعش دارای دمای چاپ و خواص متفاوتی است که بعداً مورد بحث قرار خواهد گرفت. بطور کلی، چاپگرهای مصرفی FFF معمولی بازار، حداکثر دمای چاپ در حدود 260 درجه سانتیگراد ارائه می دهند که می تواند اکثر فیلامنتها را پوشش دهد. در حالی که برای فیلامنتهای خاص صنعتی تر و کارایی چاپ پیشرفته‌تر به ظرفیت بالاتری از چاپگرهای حرفه‌ای FFF نیاز دارید که دمای چاپ آنها مثلا به 300 درجه سانتیگراد هم برسد.

پرینت سه بعدی توسط رشته پلاستیک در حوزه های وسیعی به کار گرفته میشوند. اگرچه طبیعت ترموپلاستیک آنرا در بعد مکانیکی و دقت چاپ تا حدی محدود می کند، ولی ارزش خود را در نمونه سازی سریع، دقیق و ارزان ثابت کرده اند. نمونه سازی رایج ترین کاربرد پرینت سه بعدی است که دردسرهای کمتری نسبت به ساخت کانسپت با روشهای سنتی دارد؛ پس بسیاری از شرکت‌ها، کارگاههای فنی، حرفه‌ای‌ ای ها و حتی افراد آماتور چاپگر سه بعدی با متریال فیلامنت را برای ساخت وسایل تفریحی، اسباب‌بازی‌ها، قطعات مونتاژ و مدلسازی آموزشی انتخاب می‌کنند.

هدف از این راهنما معرفی انواع فیلامنتهای موجود و کاربردهای آنها است تا شما با آگاهی بیشتری رشته ترموپلاستیک مناسب را با توجه به کارکرد قطعه ای که میخواهید پرینت کنید، انتخاب کنید. راهنما به گونه ای طراحی شده است که آسان و واضح با حداقل پیچیدگی باشد تا در صورت نیاز به سرعت به آن ارجاع داده شود (شرایط عجیب و غریب بازار ایران را هم در نظر گرفتیم).

در حال حاضر 10 نوع رشته فیلامنت استاندارد در بازار جهان و نسبتا در بازار محدودتر ایران وجود دارد که عبارتند از فیلامنت PLA، فیلامنت ABS، فیلامنت PETG، فیلامنت نایلون، کامپوزیت فیلامنت فیبر کربن، PVA، HIPS، فیلامنت انعطاف پذیر (TPE-TPU) و پلی پروپیلن PC.

این راهنما ویژگی های منحصر به فرد هر رشته، از جمله مشخصات، خواص مکانیکی هر رشته و نحوه استفاده از آنها را بسته به مورد استفاده از آنها بیان می کند.

قیمت فروش و موجود بودن فیلامنت پرینتر سه بعدی در بازار به کاربرد آن بستگی دارد و هر ماده پرینت سه بعدی مزایا و معایب خاص خود را دارد که در این راهنما بررسی خواهیم کرد. هدف اصلی این است که یک راهنمای ساده داشته باشیم تا به کاربران اطلاع دهیم که هر رشته چه توانایی هایی دارد و بهترین روش برای به حداکثر رساندن این ویژگی ها برای دستیابی به پرینت های سه بعدی بهتر است.

لیست مقایسه انواع فیلامنت چاپگر سه بعدی

1- PLA فیلامنت پی اِل اِی

زیبایی شناسی: پلیمر پلی لاکتیک اسید می تواند نمونه های اولیه بصری فوق العاده ای را با آپشن پرداختکاری پس از پرینت خوب (مانند نقاشی یا امکان سمباده زدن) برایتان فراهم کند.

دوست دار محیط زیست: پی ال ای عمدتا از مشتقات گیاهی ساخته میشود و تحت شرایطی خاص میتواند بازیافت شود.

استحکام معمولی: پی اِل اِی دوام خیلی بالایی ندارد بنابراین نباید برای ساخت قطعاتی که تحت فشار یا ضربه هستند بکار ببرید (البته انواع PLA Plus - Tough PLA - Pro PLA ... استحکام بهتری دارند).

سهولت استفاده: بطور کلی انواع PLA ساده ترین ماده چاپ سه بعدی هستند که هم قیمت معقولی دارند و هر کسی حتی آماتورها هم کار با آنرا بسرعت فرا میگیرند و برای اکثر چاپها نیز سازگار است.

ترکیب خوب فیلامنت PLA آنرا برای ساخت انواع دیگری از متریالهای خلاقانه ایده آل میکند. ترکیب شیمیایی این فیلامنتها آنرا برای اهداف خاصی کاربردی کرده است مثلا:

• فیلامنت طرح چوب یا فلز یا سنگ یا ماسه ای: که همان ترموپلاستیک است ولی ظاهر متفاوتی دارد.
• فیلامنت ترموکروم: فیلامنتی که در برابر دمای اطرافش به زیبایی طیف رنگ متفاوتی بروز میدهد!
• فیلامنت درخشان در تاریکی: این فیلامنت نیز در طور روز نور را در خود جذب کرده و در شب یا محیط تاریک به زیبایی میدرخشد.
• فیلامنت رنگین کمانی: رشته این متریال دارای یک تک رنگ نیستند و در طول خود طیف رنگین کمانی دارند که قطعات بسیار زیبایی را بوجود می آورند.

فیلامنت پی ال ای همه جا از قیمتهای ارزان تا گران در بازار ایران موجود است. گول قیمتهای ارزان برندهای متفرقه را نخورید چون کیفیت ندارند و نازل دستگاهتان را خراب میکنند. از قدیم گفته اند هر ارزانی بی علت نیست!

2- ABS فیلامنت اِی بی اِس

مقاوم در برابر فشار: ABS دارای خواص مقاوم در برابر استحکام است که برای نمونه های اولیه تحت استرس مکانیکی مفید است.

مقاوم در برابر سایش: مدل های ABS به راحتی خراشیده نمی شوند و اگر به درستی نگهداری شوند، عمر طولانی دارند (ولی مقاومتی در برابر نور خورشید، دمای اتاق یا خودرو زیر آفتاب تابستان ندارند).

مصیبتی برای آماتورها: فیلامنت ای بی اس برای افراد حرفه ای است و آماتورها را به دردسر می اندازد زیرا سریع حین پرینت ترک میخورد.

چه بوی گندی میده! فیلامنت ای بی اس، پلاستیک خالص است بنابراین حین حرارت دیدن (هنگام اکسترود از نازل) بوی آن شما را آزار خواهد داد و تنفس مداوم آن نیز برای سلامتی خطرناک است.

فیلامنت abs به بازار ایران وارد میشود و حتی انواع ساخت ایران آن هم هست گرچه کیفیت خوبی ندارند.

3- PETG فیلامنت پِت جی

مقاومت خوب مثل ABS، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش: بسیاری از مدل‌ها در صورت رها شدن در برابر نور مستقیم خورشید تخریب می‌شوند، PETG در کوتاه مدت میتواند این گرما را تحمل کند.

مقاوم در برابر آب: مدل‌های PETG را می‌توان برای ذخیره مایعات یا غوطه‌ور شدن بدون تخریب استفاده کرد (اگر تنظیمات پرینت را بدرستی اعمال کنید).

جایگزین خوب abs: فیلامت پِت جی، هم استحکام خوبی دارد و هم به آسانی پرینت میشود و بوی گند کمتری هم دارد!

راهنمایی بیشتر

فیلامنت PETG در بازار ایران موجود است و قیمتی همانند abs یا pla دارد.

4- PP فیلامنت پلی پروپیلن

مقاوم در برابر مواد شیمیایی: PP در برابر مواد شیمیایی بسیار مقاوم است، پس کاربردی خوبی در پزشکی و صنایع دارد.

مقاوم در برابر ضربه: مدل های PP به راحتی از نیروهای خمشی مکرر شکسته نمی شوند.

راهنمایی بیشتر

فیلامنت پلی پروپیلن به ندرت در بازار ایران یافت میشود و قیمت آن نیز بسیار بالا خواهد بود. فراموش نکنید که سازگاری دستگاه چاپگر و مهارت اپراتور نیز مهم است.

5- Carbon Fiber فیلامنت فیبر کربن

استحکام بالا: چون کامپوزیت کربن به فیلامنت پایه اضافه می شود از استحکام و دوام بسیار بالایی برخوردار بوده و قطعه نهایی ویژگیهای متنوعی خواهد داشت.

سخت افزار خاص: فیبر کربن چون فیلامنتی ترکیبی (کامپوزیتی) است با پرینترهای سه بعدی رومیزی معمولی سازگار نیست مثلا نازل دستگاه باید کاملا فلزی باشد (اکسترودر تمام فلزی) تا در برابر فشار اصطکاک ناشی از ذوب ماده، ثباتش حفظ شود.

فیلامنت فیبر کربن تاکنون در بازار ایران فروش قابل ذکری نداشته و قیمتش هم سر به فلک میزند و فراموش نکنید که با هر پرینتری سازگار نیست و مهارت اپراتور نیز شرط یک پرینت درست خواهد بود.

6- Nylon فیلامنت نایلون

مقاومت به فشار، اصطحکاک و ضربه عالی: برای ساخت قطعاتی که نیاز به حرکت و دریافت ضربه بدون تخریب دارند، عالی است.

سخت افزار خاص: فیلامنت نایلون هم به چاپگری با اکسترودر تمام فلزی نیاز دارد تا تحمل دمای ذوب بالای 270 درجه نازل را داشته باشد.

راهنمای بیشتر

فیلامنت نایلون در بازار ایران گاه گداری یافت میشود گرچه باید هزینه زیادی بابتش پرداخت کنید. فراموش نکنید سازگاری دستگاهتان و مهارت پرینت مهم است.

7- FLEX FILAMENT فیلامنت منعطف

خاصیت ارتجاعی: قطعات الاستیک مانند قاب گوشی، کفش، عروسک و چرخ ... را می توان با فیلامنت فلکسیل ساخت تا براحتی کش بیاید!

برای حرفه ای ها: آماتورها نباید بعنوان اولین تجربه پرینت سراغ این متریال بروند چون چاپ نسبتا مشکلی دارد و باید تنظیمات بهینه را با توجه به سخت افزار دستگاه خود پس از چند بار سعی و خطا بدست بیاورید.

فیلامنتهای منعطف سه نوع هستند: TPU - TPE - TCP

راهنمایی بیشتر

فیلامنت منعطف عمدتا از نوع TPU در بازار ایران یافت میشود و قیمت آن معقول است و کمی از پی ال ای و ... گرانتر است.

8- FILAMENT HIPS فیلامنت هیپز

حل شونده Dissolvable : متریال HIPS در محلول اسیدهای مبتنی بر سیتریک حل می شود. پس بعنوان ماده مکمل ABS برای پرینت بافت پشتیبان (ساپورت) در پرینترهای سه بعدی دو نازله بکار میروند تا بعدا از بین بروند و قطعه نهایی اصلی باقی بماند.

بیشتر کنجکاوی کنید: بهترین اپلیکیشنهای موبایلی مدلسازی سه بعدی CAD

مقاوم در برابر ضربه: HIPS در برابر ضربه مقاوم است و می تواند نیروها را برای کاربردهای عملکردی مختلف تحمل کند.

در ایران فیلامنت hip معمولا یافت میشود ولی اغلب قیمت بسیار گرانی دارد. فراموش نکنید این ماده عمدتا برای پرینترهای دو نازله هست ولی میتوان بعنوان ماده اصلی تک نازل هم استفاده کرد گرچه قیمتش برای این کار بصرفه نیست وقتی PETG همان خواص را دارد.

9- PVA فیلامنت پی وی اِی

حل شونده: PVA در آب حل می شود و برای ساخت بافت ساپورت مدل های هندسی پیچیده در ترکیب با فیلامنت PLA برای پرینترهای سه بعدی دو نازله استفاده می شود.

10- Transparent فیلامنت تِرَنس پَرِنت

شیشه ای پرینت کنید! فیلامنت موسوم به شفاف، حالت یک شیشه کدر را به قطعه شما بعد از پایان پرینت خواهد بخشید که برای اکثر افراد ویژگی جذابی است چون میتوانید از درون قطعه نور به بیرون ساطع کنید.

محدودیت شفافیت: هر چه قطعه شما پیچیده تر باشد یا ضخامت دیواره بیشتر شود از میزان شیشه ای بودن کاسته خواهد شد، چون باید تعداد لایه بیشتری روی هم پرینت شوند بنابراین نور کمتر قابلیت عبور خواهد داشت (تصور کنید روی یک شیشه کاملا شفاف، ده تا شیشه شفاف دیگر قرار دهید!)

راهنمایی بیشتر

فیلامنت ترنس پرینت در بازار ایران موجود است ولی باز هم به آماتورها بعنوان اولین مرتبه پرینت پیشنهاد نمیشود چون باید کار کردن با آن و دستیابی به بیشترین میزان شفافیت را با تجربه و خطا بدست آورید.

آینده متریال فیلامنت پرینتر سه بعدی چیست؟

طبق پیش بینی ها، ترکیبهای شیمیایی فیلامنت چاپگرهای سه بعدی خانگی با روندی صعودی به سطح بالاتری با ارزش بازار بیشتر و به کاربردهای صنعتی جدی تری نزدیکتر خواهند شد. در این سال‌ها، تقریباً هر غول شیمیایی در حال کاوش و راه‌اندازی موادی با عملکرد بالاتر مانند PEI و PEEK است؛ تجربه نشان داده که هر ترکیب شیمیایی جدیدی که تجاری شده است پس از مدتی رول فیلامنتی با همان ترکیب هم به بازار عرض شده! پس مطمئنا مواد پیچیده‌تر و پیشرفته‌تر فیلامنت نیز به این خانواده بزرگ می‌پیوندند؛ مانند فیلامنتهای کامپوزیت متشکل از فیبر کربن، پلی کربنات، موم ریخته گری، سیلیکون، فایبرگلاس، سرامیک و پودر فلز که در بازار کشورهای پیشرفته قابل خرید شده اند ولی در ایران هنوز راه بسیار درازی در پیش داریم!

بعنوان کلام آخر:

برندهای محدودی در بازار ایران هست که کیفیت پرینت خوب با قیمت نه چندان گران داشته باشند؛ فعلا مارک فیلامنت یوسو Y&S، فیلامنت اپکس APEX و ... هستند. فروشندگان و شرکتهای زیادی در وبسایتهای نشر آگهی مثل دیوار، شیپور، دیجی کالا و ... مشغول فروش فیلامنت با انواع قیمتها و کیفیت هستند! شرکت ما با نام «توسعه گران بعد سوم» سازنده چاپگر سه بعدی ایرانی با گارانتی میباشد که متریال مناسب نیز عرضه میکنیم. برای خرید کافیست بر روی لینک سفارش آنلاین کلیک کنید.

اگر میخواهید اطلاعات کاملتری درباره پرینت سه بعدی بدست آورید، از طریق لینک زیر اقدام کنید:

https://www.3dpe.ir/academy/

نظر شما درباره وضعیت متریالهای فیلامنت و تنوع آن در بازار ایران چیست؟ آیا مواد جدید میتوانند به بازار کم رمق ایران تزریق شوند؟ در بخش کامنتیگ پایین صفحه، تحلیل هایتان را بنام خودتان با ما در میان بگذارید!