فیلامنت ABS و PLA چیست؟
فیلامنت ABS قطر 1.75 میلی متر یکی از پر کاربردترین فیلامنت در بین متریال های پرینتر سه بعدی بعد از فیلامنت PLA پی ال ای است .امروزه با پیشرفت علم و همچنین به وجود امدن شاخه های علمی بین رشته ای و ارتباط بین شاخه های مختلف علم از جمله ریاضی، فیزیک ، شیمی و...پلیمرهای با کاربری زیادی به بازار امده است. از جمله پرکاربردترین این پلیمرها، پلیمر ABS می باشد. پس از به وجود امدن چاپگرهای سه بعدی تحقیقات فراوانی بر روی انواع پلیمرها برای بهینه سازی انها و استفاده این پلیمرها در صنعت چاپ سه بعدی صورت گرفت. برای اینکه یک پلیمر را بتوان به عنوان خوراک صنعت چاپ سه بعدی بکار برد، باید دارای خواص ویژه ای از جمله، ذوب کامل در حین چاپ،استحکام بالا پس از چاپ، تشکیل نشدن حباب در جریان چاپ و یک دست شدن قطعه تولیدی، هزینه تولید پایین فیلامنت، جذب کمتر آب، نداشتن بخارات سمی،داشتن منابع تجدید پذیر و ...باشد.پر کاربرد ترین پلیمرها در این صنعت ABS و PLA می باشند که با توجه به خواص هر یک از این دو پلیمر مصرف کنندگان دست به انتخاب می زنند. پلیمرهای زیاد دیگری نیز امروزه در این صنعت از جمله فیلامنت نایلون، فیلامنت انعطاف پذیر، فیلامنت پلی کربنات، PETG, POM, HIPS,PVA,PCL, وکامپوزیت های PLA مانند چوب، مس،آلومینیم، برنز و ... مورد استفاده قرار می گیرد. هر یک از این مواد از خواص، ویژگیها، معایب و مزیت های خاصی بر خوردار می باشند.
فیلامنت نایلون
فیلامنت نایلون به شدت آب را جذب کرده، این امر باعث می شود خواص ان و همچنین تلرانس آن تغییر پیدا کند، ولی با این وجود فیلامنت نایلون یا PA نسبت به فیلامنت هایی همچون PLA و ABS دارای استحکام زیاد، دوام و مقاومت شیمیایی بالا می باشد. با این خصوصیات،فیلامنت نایلون (PA) برای چاپ قطعات مکانیکی مانند چرخ دنده ها، یاتاقان ها، لوازم خانگی و غیره مناسب است. با این وجود فیلامنت نایلون (PA) هم مانند ABS بخاطر سرعت انقباض زیادی که دارد تاب بر می دارد. برای چاپ با فیلامنت نایلون (PA) استفاده از یک صفحه داغ برای بالا بردن چسبندگی قطعه به صفحه چاپ توصیه می شود. همچنین به خاطر داشته باشید که فیلامنت نایلون (PA) باید خشک نگه داشته شود زیرا آب جذب شده می تواند باعث سست شدن چاپ شود.فیلامنت انعطاف
فیلامنت منعطف یا Flexible از دیگر فیلامنت های رایج نظیر PLA و ABS مورد استفاده در پرینترهای سه بعدی متفاوت می باشد، چون نرمتر و قابل تراکم است. فیلامنت منعطف Flexible توسط چاپگرهای سه بعدی FDM به خوبی اکسترود می شود و بخوبی به بستر پرینت می چسبد. چون لایه های بعدی به خوبی روی لایه های قبلی می چسبند، معمولا فیلامنت انعطاف پذیر یا Flexible را برای چاپ های با سرعت بیشتر و بدون ترک و با ریسک کمتر می توان مورد استفاده قرار داد.فیلامنت پلی کربنات
فیلامنت PC یا پلی کربنات یک ترموپلاست مقاوم، با شفافیت بسیار زیاد و مقاومت دمایی بالا است.فیلامنت PC یا پلی کربنات بعنوان یک ماده مستحکم و با دوام می تواند برای چاپ نمونه های عملکردی مورد استفاده قرار گیرد. چون فیلامنت PC یا پلی کربنات در برابر حرارت مقاوم است، دمای چاپ آن در حدود 260 درجه سانتی گراد می باشد، اما دمای چاپ به نوع چاپگر سه بعدی مورد استفاده نیز بستگی دارد. استفاده از صفحه داغ برای چاپ کردنPC توصیه می شود. نکته قابل توجه دیگر اینکهPC ماده آب-دوست بوده و باید در جاهای خشک نگه داشته شود. جذب رطوبت باعث حباب دار شدن و سست شدن پیوندها می شود.فیلامنت PVA
: فیلامنت PVA یا همان پلی وینیل الکل قابل حل در آب می باشد. فیلامنت PVA شناخته شده ترین ماده برای ساپورت گذاری می باشد و در آب در مدت زمان کوتاهی به طور کامل حل می شود. بعد از باز کردن بسته بندی فیلامنت PVA، باید در جای خشک نگهداری شود. بدون ضرر، غیر سمی و محیط زیست دوست است. این فیلامنت در برابر نفت روغن و حلالها مقاوم است. یکی از ویژگیهای بارز فیلامنت PVA تحمل کشش و انعطاف پذیری بالای این فیلامنت است.فیلامنت HIPS
: این فیلامنت همان پلی استاریرن اما در درجه پلیمریزاسیون بالا می باشد از این پلیمر بیشتر به عنوان ساپورت استفاده می شود پلیمر صنعتی و ارزان قیمتی است.فیلامنت POM
: فیلامنت پلی استال یا POM یک پلیمر گرمانرم (Thermoplast) است که با اسامی دیگری همچون پلی اکسی متیلن، استال، پلی استال یا پلی فرم الدئید نیز شناخته می شود. فیلامنت پلی استال POM دارای استحکام بالا، سختی بالا، مقاومت به ضربه و سایش بالا می تواند برای پرینت کردن قطعات با کارکرد مهندسی مورد استفاده قرار گیرد. دمای پیشنهادی برای پرینت 220-260 درجه سانتی گراد است. برای جلوگیری از تاب برداشتن قطعه استفاده از صفحه داغ در پرینت کردن فیلامنت پلی استال POM توصیه می شود. فیلامنت پلی استال POM را باید خشک نگه داشت، در غیر اینصورت قطعه چاپ-شده از دوام کمتری برخوردار خواهد بود.فیلامنت PETG
: فیلامنت PETG مانند ABS ماده ای محکم بوده و در عین حال بسیار شفاف و انعطاف پذیر است. احتمال تاب و چروک برداشتن در فیلامنت PETG وجود ندارد. بنابراین فیلامنت PETG همانند فیلامنت PLA توسط پرینترهای سه بعدی پرینت می شود. همچنین پیوند بین لایه ها خوب است و نیازی به صفحه داغ نیست. دمای پیشنهادی برای پرینت 220-240 درجه سانتی گراد است. مدلهای چاپ شده بافیلامنت PETG از استحکام بالا، سطح براق و انعطاف پذیری بی نظیری دارند. تمام این ویژگیها فیلامنت PETG رابرای ساختن قسمتهای مکانیکی مناسب و شایسته می کند.کامپوزیت های PLA: در این فیلامنت ها پایهPLA است که با افزودن پودر بسیار ریز آلومینیم، مس، برنز و چوب به دست می آید. با فلز آلومینیم، مس، برنز افزوده شده، هدایت حرارتی فیلامنت افزایش می یابد بنابراین این فیلامنت ها سریعا منجمد یا سفت می شود، که برای چاپ کردن قسمتهای معلق مناسب است (قادر به چاپ بخشهای بدون ساپورت شده است). بخاطر خاصیت حرارتی بالاتری که این فیلامنت ها دارند، فیلامنت مذاب به سرعت منجمد می شود و فرصت توده شدن در نوک نازل چاپگر را نمی یابد. نمونه های چاپ شده با نوع از فیلامنت ها رنگ و بافت درخشانی دارند و جدا کردن ساپورت قطعه در مقایسه با مدل چاپ شده با فیلامنت PLA معمولی آسانتر است.
پس از بررسی خواص تعدادی از فیلامنت های چاپگرهای سه بعدی جای بحث در مورد خواص دو فیلامنت پر مصرف PLA و ABS باقی مانده است،به علت کاربرد زیاد این دو فیلامنت یا نخ پلیمری بیشتر سعی می شود تا خواص این دو به صورت مقایسه تفاوت ها و شباهت ها باشد. فیلامنت ABS منشاء نفتی دارد و یک کوپلیمر از سه منومر استایرن، بوتا دی ان و اکریلو نیتریل می باشد. اما PLA منشاء گیاهی داشته و طی یک سری مراحل پیچیده فیزیکی و شیمیای از کیاهانی مانند نشاسته، ذرت و ... به دست می اید. PLA یا پلی لاکتیک اسید یک پلیمر محیط زیست دوست می باشد به این معنی که در طی زمان کوتاهی در محیط زیست جذب شده و هیچ نوع ماده سمی و خطرناکی را در طبیعت تولید نمی کند. تفاوت هایی نیز در مواجه با رطوبت و همچنین تاثیر گذاری رطوبت در خواص انها وجود دارد. رطوبت در ABS موجب تولید حباب در هنگام خارج شدن از نوک نازل می شود خارج شدن حباب باعث کاهش کیفیت ظاهری قطعه پرینت شده، گرفتگی نازل و ... می شود. رطوبت ABS را می توان با یک منبع داغ خشک از بین برد. اما PLA رفتار متفاوتی از خود در مواجه با رطوبت نشان می دهد، علاوه بر تولید حباب در هنگام خروج از نوک نازل،باعث تغییر رنگ، کاهش استحکام چاپ سه بعدی در اثر دپلیمریزاسیون PLA می شود. PLA را می توان با استفاده از نمگیرهای مواد غذایی رطوبت ذایی کرد.
تولید بوی کمتر در هنگام چاپ یکی از مزیت های هر نخ پلیمری یا فیلامنت می باشد، در هنگام پرینت و کار کردن با ABS بوی پلاستیک قابل توجهی تولید می شود که برای بسیاری از اشخاص غیر قابل تحمل می باشد، هنگامی که ما با ABS فرایند چاپ سه بعدی را انجام می دهیم باید از تهویه مطلوب و مناسب بخصوص در فضاهای بسته و کوچک اطمینان داشته باشیم. از سوی دیگر PLA از کربوهیدرات بدست می اید و هنگام پرینت گرفتن با آن بویی شبیه به روغن پخت و پز تولید می شود.
یکی دیگر از مزیت های هر فیلامنت این است که قطعاتی با ابعاد دقیق پرینت کنند، فیلامنت ABS تاب بر می دارد و همچنین گوشه های گرد به جای گوشه های تیز به وجود می اورد برای تاب برنداشتن ABS از صفحه پرینت توصیه می شود دمای صفحه پرینت را تا 80-100 بالا برد، راه حل های دیگری از قبیل حل کردن ABS در استون و مالیدن ان بر روی صفحه پرینت به عنوان چسب قبل از پرینت، پاشیدن یک پاف از اسپری مو وجود دارد، برای جلوگیری از گرد شدن گوشه ها تعبیه فن مشکل را از بین می برد ولی این کار مشکل دیگری که کاهش چسبندگی بین لایه که موجب ایجاد ترک در چاپ را به وجود می اورد.PLA در مقایسه با ABS کمتر تاب برمی دارد به همین خاطر نیاز چندانی به صفحه داغ ندارد ولی گرم کردن بستر چاپ تا دماهای 50 درجه سانتیگراد به بهتر شدن کیفیت چاپ کمک می کند. تعبیه فن برای پرینت با PLA ضروری ایست چون یک پلیمر قطبی است که خیلی دیرتر از ABS سرد می شود، این باعث می شود در هنگام پرینت قطعه پرینت شده به حالت خمیری باشد و با برخورد با نازل پیچ وتاب بخورد.
خواص عمومی ABS و PLA:
ABS یک پلیمر مهندسی با انعطاف پذیری خیلی جزیی( در مقایسه با PLA) است. رنگ ABS قبل از افزئدن رنگدانه های دیگر بژ شیری ملایم است. انعطاف پذیری ABS باعث ایجاد تکه های به هم پیوسته که کار با ان اسان است می شود. ABS به راحتی سمباده و ماشین کاری می شود.ABS در استون حل می شود، این امر باعث می شود قطعات تولیدی با آن با دو سه قطره از استون به هم جوش بخورند، قرار دادن قطعه در بخارات استون باعث استحکام و براقیت آن می شود. بازیافت ABS در مقایسه با PLA اسانتر است.
قدرت، انعطاف پذیری، ماشینکاری و مقاومت حرارتی بالا انرا به عنوان یک پلاستیک که مهندسان ترجیع می دهند با آن کار کنند تبدیل کرده است.
PLA: از محصولات گیاهی مانند ذرت، سیب زمینی و یا چغندر قند غالبا ساخته می شود.به عنوان ماده ای برای بسته بندی مواد غذایی بکار می رود. نسبت به ABS سختر و سفتر است، قطعات چاپ شده با PLA در مقایسه با ABS براقتر و محکمتر می باشد، سمباده کاری و ماشینکاری آن به زمان بیشتری نیاز دارد، دمای ذوب PLA پایین تر است بنابراین مقاومت دمایی ان کمتر می باشد این ویژگی در دماهای بالا می تواند موجب افتادگی و تغییر شکل نامناسب شود.
ا
فیلامنت ABS
یک پلیمر مقاوم در برابر حرارت است و برای پرینت قطعات صنعتی از این فیلامنت استفاده می شود که در معرض حرارت قرار دارند.دمای ذوب فیلامنت ABS از PLA بالاتر است برای پرینت فیلامنت ABS نیاز به صفحه داغ می باشد فیلامنت ABS نسبتا انعطاف پذیر، مقاومت حرارت بالا ، سمباده پذیری خوب ، امکان پولیش با حلال ، رنگ پذیری خوب از خصوصیات این فیلامنت می باشد
