مشکلات لایه‌ی اول در پرینت سه‌ بعدی و راه‌ حل‌ ها: چاپ‌ هایی بی‌نقص از همان ابتدا

لایه‌ی اول ناهموار و چسبندگی ضعیف می‌تواند کل فرآیند پرینت سه‌ بعدی شما را خراب کند. این مشکلات منجر به هدر رفتن فیلامنت، زمان و انرژی می‌شوند. به همین دلیل، تشخیص درست و پیشگیری از مشکلات لایه‌ی اول اهمیت بسیار زیادی دارد، به‌ویژه اگر می‌خواهید پرینت‌ هایی با بالاترین کیفیت داشته باشید.

اگر شما هم با مشکلات لایه‌ی اول مواجه شده‌اید و نمی‌دانید چگونه آن‌ ها را برطرف کنید، جای درستی آمده‌اید. در این راهنما، به بررسی ۵ مشکل رایج لایه‌ی اول در چاپگر های سه‌ بعدی و راه‌ حل‌ های مؤثر برای هرکدام می‌پردازیم. همچنین، نکات کاربردی برای دستیابی به یک لایه‌ی اول بی‌نقص در هر بار چاپ ارائه خواهیم کرد.

مشکلات رایج لایه‌ی اول در چاپ سه‌ بعدی و راه‌ حل‌ ها

مشکلات مربوط به لایه‌ی اول می‌توانند بسیار ناامیدکننده باشند. بخشی از این دشواری به دلیل سخت بودن تشخیص دقیق ایراد است. در ادامه به برخی از رایج‌ترین مشکلات لایه‌ی اول و راهکار های مناسب برای رفع آن‌ ها می‌پردازیم.

۱. لایه‌ی اول ناهموار یا خشن

زمانی که از لایه‌ی اول خشن صحبت می‌کنیم، منظور حالتی است که سطح لایه‌ی ابتدایی پرینت دارای ناهمواری، برجستگی یا لبه‌ های دندانه‌ دار است. این سطح ناصاف ممکن است از بستر چاپ جدا شود و همچنین، پایه‌ی مناسبی برای ادامه‌ی پرینت فراهم نمی‌کند. در چنین شرایطی، معمولاً صدای کشیده شدن نازل روی فیلامنت یا حتی ساییدن آن روی بستر شنیده می‌شود و سطح پرینت‌ شده شبیه تصویر بالا خواهد بود.

علل:

• نازل بیش از حد به سطح بستر نزدیک است.
• نرخ جریان اکستروژن (خروج فیلامنت) بیش از حد بالاست.
• سرعت چاپ در لایه‌ی اول بیش از حد زیاد است.
• بستر چاپ به درستی تراز یا یکنواخت نشده است.
• دمای نامناسب برای لایه‌ی اول.
• وجود قطعات فرسوده یا آسیب‌ دیده در پرینتر.

راه‌حل‌ ها:

• کالیبره کردن مجدد فاصله Z-offset پرینتر به‌ طوری که نازل کمی از بستر فاصله بگیرد.
• کاهش سرعت چاپ لایه‌ی اول برای افزایش دقت چسبندگی و کیفیت.
• تراز دستی یا استفاده از سنسور خودکار تراز بستر چاپ (Auto Bed Leveling) برای یکنواخت‌ سازی سطح چاپ.
• تنظیم دمای نازل مطابق با دستور العمل تولیدک ننده فیلامنت برای حصول بهترین کیفیت در لایه‌ی ابتدایی.
• تنظیم دقیق مقادیر e-steps و ضریب اکستروژن (Extrusion Multiplier) برای جلوگیری از اکستروژن بیش‌ از‌ حد یا کمتر از حد لازم.
• تمیز کردن سطح بستر و نازل از فیلامنت‌ های اضافه یا گرفتگی‌ ها.
• تعمیر یا تعویض قطعات فرسوده یا آسیب‌ دیده‌ی پرینتر برای حفظ عملکرد صحیح دستگاه.

۲. موج‌ های سطحی (Ripples) در لایه‌ی اول چاپ سه‌ بعدی

موج‌ های سطحی در لایه‌ی اول به پدیده‌ ای گفته می‌شود که در آن، الگو های موج‌ مانند یا نوسانی روی سطح ابتدایی پرینت ظاهر می‌شوند. این امواج می‌توانند ظاهر کلی و کیفیت نهایی قطعه‌ی چاپی را تحت تأثیر قرار دهند.

علل:

• روشن بودن فن خنک‌ کننده در ابتدای چاپ یا تنظیم سرعت بیش از حد آن می‌تواند منجر به چسبندگی ضعیف لایه و همچنین ایجاد موج در سطح شود.
• نزدیک بودن بیش از حد نازل به بستر چاپ باعث می‌شود نازل در فیلامنت کشیده شود و امواج یا ناهمواری ایجاد کند.
• اکستروژن بیش از حد (Over-extrusion) باعث ایجاد تجمع فیلامنت یا قطرات اضافی روی نازل یا سطح لایه‌ ها می‌شود که در نهایت منجر به ریپل می‌گردد.

راه‌حل‌ ها:

• خاموش کردن فن خنک‌ کننده برای چند لایه‌ی ابتدایی یا تنظیم سرعت آن طبق راهنمای تولید کننده‌ی فیلامنت.
• کالیبره کردن دقیق Z-offset تا نازل در ارتفاع مناسب از بستر قرار گیرد.
• کاهش سرعت چاپ لایه‌ی اول به بازه‌ی ۳۰ تا ۵۰ میلی‌متر بر ثانیه برای بهبود کیفیت و چسبندگی.
• بررسی و تنظیم ضریب اکستروژن (Extrusion Multiplier) و کالیبراسیون دقیق e-steps برای جلوگیری از خروج بیش‌ از حد فیلامنت.

۳. پای فیل (Elephant’s Foot)

یکی از مشکلات رایج در لایه‌ های ابتدایی چاپ، به‌ ویژه در چاپ‌ های بزرگ، پدیده‌ای است که به آن “پای فیل” گفته می‌شود. این مشکل زمانی رخ می‌دهد که چند لایه‌ی اول پرینت کمی ذوب شده و به سمت پایین جابه‌جا می‌شوند. معمولاً در این حالت، پلاستیک اضافی پیش از آنکه فرصت خنک شدن کامل داشته باشد، لایه‌ی اول را به سمت بیرون و پایین فشار می‌دهد. نتیجه، پایه‌ ای پهن‌تر و تغییر شکل یافته خواهد بود که می‌تواند ابعاد نهایی قطعه را دچار انحراف کند.

علل:

• اکستروژن بیش‌ازحد فیلامنت باعث تجمع مواد روی لایه‌ی اول و بیرون‌ زدگی آن می‌شود.
• دمای بالای بستر چاپ (Heatbed) از خنک شدن مناسب لایه‌ ها جلوگیری کرده و باعث گسترش آن‌ ها در سطح می‌گردد.

راه‌حل‌ ها:

• کاهش دمای بستر چاپ به میزان ۵ درجه سانتی‌ گراد تا زمانی که لایه‌ های ابتدایی به‌ درستی شکل بگیرند و ابعادشان حفظ شود.
• تنظیم صحیح ضریب اکستروژن (Extrusion Multiplier) به منظور جلوگیری از تجمع بیش‌ از حد فیلامنت در پایه.
• تنظیم سرعت فن خنک‌ کننده جهت خنک‌ سازی مؤثر و تدریجی لایه‌ های ابتدایی.
• کالیبره کردن دقیق اکسترودر (e-steps و فاصله‌های چرخش) برای اطمینان از میزان تغذیه صحیح فیلامنت.

۴. تاب برداشتن لایه اول چاپ سه‌ بعدی (3D Print First Layer Warping)

تاب برداشتن چاپ یا جمع‌ شدگی لایه اول چاپ یکی دیگر از مشکلات رایج در فرآیند چاپ سه‌ بعدی است. در این حالت، لایه‌ های زیرین قطعه حین یا پس از چاپ، از بستر چاپ جدا شده و به سمت بالا خم می‌شوند. این مشکل به‌ ویژه در فیلامنت‌ هایی مانند ABS و ASA رایج است، اما محدود به آن‌ ها نیست و در فیلامنت‌ هایی مانند PLA و PETG نیز بسته به دما، میزان رطوبت فیلامنت و شرایط محیطی می‌تواند رخ دهد.

علل:

• انقباض فیلامنت در هنگام خنک‌ سازی سریع می‌تواند باعث تغییر شکل و جدا شدن از بستر شود.
• دمای نامتعادل در سطح بستر چاپ منجر به خنک شدن ناهمگون ماده و ایجاد تنش‌ های داخلی می‌شود.
• چاپ با شتاب یا سرعت بالا می‌تواند مانع چسبندگی صحیح لایه اول به بستر شود.
• روشن شدن زود هنگام یا سرعت زیاد فن خنک‌کننده در لایه‌ های اولیه می‌تواند باعث تاب‌ برداشتن شود.
• وجود چربی، گردوغبار یا آلودگی روی بستر چاپ مانع چسبیدن صحیح ماده به بستر می‌شود.

راه‌حل‌ ها:

• استفاده از صفحه ساخت گرم‌ شونده (heated bed) و اجتناب از محیط‌ های سرد یا پرجریان هوا.
• فعال‌ سازی سپر حرارتی (draft shield) یا استفاده از محفظه چاپ (enclosure) برای فیلامنت‌ های حساس.
• تنظیم دقیق پارامتر های چاپ شامل دمای نازل و بستر، سرعت چاپ، نرخ اکستروژن و غیره.
• استفاده از چسب‌ های مخصوص چاپ سه‌ بعدی روی سطح بستر مانند چسب چاپ سه‌ بعدی، دوغاب ABS، نوار نقاشی و…
• استفاده از صفحه ساخت مخصوص چاپ سه‌ بعدی با قابلیت چسبندگی بهتر.

۵. نچسبیدن لایه اول چاپ سه‌ بعدی (First Layer Not Sticking)

اگر لایه اول چاپ سه‌ بعدی شما به بستر نچسبد، احتمالاً با ناامیدی ناشی از چاپی ناکام مواجه شده‌اید. شاید دیده‌اید که قطعه چاپی شما در حین چاپ از بستر جدا شده، یا چاپ شبانه‌ ای که برایش هیجان‌ زده بودید، تبدیل به توده‌ ای از فیلامنت درهم‌ پیچیده شده است. در هر صورت، ضعف در چسبندگی لایه اول یکی از مشکلات رایج در چاپ سه‌ بعدی است.

زمانی که این مشکل رخ می‌دهد، قطعه در حین چاپ حرکت کرده یا از جای خود جا به‌ جا می‌شود. در ادامه، به علل و راه‌حل‌ های آن می‌پردازیم:

علل:

• تجمع چربی، گرد و غبار یا آلودگی روی صفحه ساخت (bed plate).
• تنظیم نادرست دمای نازل یا بستر چاپ.
• کالیبراسیون نادرست فاصله Z-offset بین نازل و بستر.
• سرعت بیش‌ از حد چاپ در لایه اول یا شتاب زیاد حرکت هد چاپ.
• مشکلات مکانیکی مختلف در پرینتر.
• فرسودگی یا آسیب دیدگی قطعات پرینتر.

راه‌حل‌ ها:

• تمیز کردن کامل صفحه ساخت با مایع ظرفشویی و آب گرم و اطمینان از عدم وجود گرد و غبار، باقی‌مانده فیلامنت یا اثر انگشت. از لمس بستر با دست خودداری کرده و از دستکش یا ابزار مناسب مانند bed scraper برای جداسازی قطعات استفاده کنید.
• تنظیم دمای مناسب نازل و بستر طبق توصیه‌ های سازنده فیلامنت.
• تراز دقیق بستر چاپ و کالیبره کردن صحیح Z-offset برای قرارگیری بهینه نازل نسبت به بستر.
• کاهش سرعت حرکت هد و سرعت چاپ لایه اول تا زمانی که فیلامنت به خوبی به بستر بچسبد.
• در صورت مشاهده بی‌نظمی یا خطا در چاپ، قطعات فرسوده یا آسیب‌ دیده را تعویض کنید.
• بررسی منظم شاسی پرینتر و سیستم حرکتی برای اطمینان از عدم وجود لقی یا ناپایداری مکانیکی.

خدمات پرینت سه بعدی با رزین

چگونه لایه اول عالی در چاپ سه‌ بعدی داشته باشیم؟

دستیابی به لایه اول بی‌نقص، تنها به رفع مشکلات رایجی مانند ناهمواری یا تاب‌ برداشتگی محدود نمی‌شود. سایر مشکلات لایه اول مانند حباب‌ زدگی (bubbling) یا رشته‌ رشته شدن (stringing) نیز می‌توانند کیفیت چاپ را تحت تأثیر قرار دهند. برای مقابله با این موانع، در ادامه نکات کلیدی جهت دستیابی به لایه اول ایده‌ آل آورده شده است:

۱. تمیز نگه‌ داشتن سطح چاپ (Print Surface)

لایه‌ های اول صاف، با یک بستر چاپ تمیز آغاز می‌شوند. تمیز کردن منظم بستر، گامی ضروری است. الکل ایزوپروپیل یا مایع ظرف‌ شویی معمولی گزینه‌ های خوبی برای پاک‌ سازی هستند. در برخی موارد، استفاده از استون نیز پیشنهاد شده است (مخصوصاً برای صفحات ساخت PEI).

هدف، حذف آلودگی‌ ها، گرد و غبار و باقی‌ مانده‌ های فیلامنت چاپ قبلی است، چرا که وجود این آلودگی‌ ها ممکن است باعث لغزش یا جدا شدن لایه اول شود. اگر بستر چاپ شما آسیب دیده یا خراشیده شده است، بهتر است آن را تعویض کنید.

۲. تراز خودکار بستر (Automatic Bed Leveling)

بسیاری از پرینتر های سه‌ بعدی مدرن با سیستم تراز خودکار ۷×۷ مجهز شده‌اند. این سیستم با استفاده از حسگرهایی، ارتفاع نقاط مختلف بستر را اندازه‌گیری کرده و به‌صورت خودکار محور Z را تنظیم می‌کند تا ارتفاع نازل در تمام نقاط یکنواخت باشد و لایه اول به‌صورت هموار چاپ شود.

اگر پرینتر شما فاقد این قابلیت است، می‌توانید تراز دستی را با استفاده از یک کاغذ معمولی انجام دهید؛ کاغذ باید کمی میان نازل و بستر گیر کند اما همچنان قابل حرکت باشد.

۳. استفاده از مواد مناسب و کمک‌ های چسبندگی (Adhesion Helpers)

هنگام استفاده از فیلامنت‌ هایی مانند ABS و ASA، استفاده از چسب‌ های کمک‌ کننده مانند چسب ماتیکی، اسپری مو یا چسب ABS slurry روی بستر به چسبندگی بیشتر کمک می‌کند و بسیاری از مشکلات لایه اول را کاهش می‌دهد.

برای فیلامنت‌ های چسبناک مانند TPU یا PETG که ممکن است بیش از حد به بستر بچسبند و آسیب بزنند، می‌توان از نوار چسب نقاشی (painter’s tape) یا سطوح جدا شونده مخصوص استفاده کرد.

برای PLA که معمولاً چسبندگی مناسبی دارد، تمیزی و تراز بودن سطح چاپ کافی است.

۴. بهینه‌ سازی تنظیمات لایه اول در نرم‌ افزار اسلایسر (Slicer Settings)

• تنظیمات نرم‌ افزار اسلایسر را برای بهبود کیفیت لایه اول می‌توان به شکل زیر تغییر داد:
• افزایش ضخامت لایه اول به حدود ۱۰۵٪ تا ۱۲۰٪ از مقدار استاندارد
• کاهش سرعت چاپ لایه اول به حدود ۵۰٪ سرعت معمول
• افزایش دمای نازل به میزان ۵ تا ۱۰ درجه سانتی‌گراد جهت بهبود جریان فیلامنت
• استفاده از Raft یا Brim برای بهبود چسبندگی و ثبات چاپ

لایه‌ های اول بهتر، به‌ راحتی قابل دستیابی‌ اند

تسلط بر چاپ لایه اول، پایه و اساس موفقیت در پرینت‌ های سه‌ بعدی است. شناسایی و رفع مشکلات رایج مانند ناهمواری لایه، موج‌دار شدن (ripples)، پای فیل (elephant’s foot)، تاب‌برداشتگی (warping) و عدم چسبندگی کافی می‌تواند کیفیت لایه اول و در نتیجه کل چاپ را به‌ طور چشم‌گیری بهبود بخشد.

با تنظیم دقیق فاصله نازل از بستر (Z-offset)، تراز کردن سطح چاپ، بهینه‌ سازی سرعت چاپ و تنظیم صحیح دماها می‌توانید از پرینتر سه‌ بعدی خود بهترین نتیجه را بگیرید.

همچنین، پس از اعمال تنظیمات، اجرای آزمایش لایه اول (first layer test) بسیار مهم است تا از درستی آن‌ ها اطمینان حاصل کنید.

در نهایت، تنظیم صحیح لایه اول، زمینه‌ ساز ساخت‌ هایی دقیق، مقاوم و با کیفیت بالا در چاپ سه‌ بعدی خواهد بود.

خدمات پرینت سه بعدی پروجت

سؤالات متداول

ضخامت مناسب لایه اول در پرینت سه‌ بعدی چقدر باید باشد؟

معمولاً توصیه می‌شود که ضخامت لایه اول کمی بیشتر از لایه‌ های بعدی باشد. برای نازل‌ های ۰.۴ میلی‌متری، ضخامت لایه اول معمولاً بین ۰.۱۶ تا ۰.۳۰ میلی‌متر در نظر گرفته می‌شود. با این حال، این عدد بسته به نوع نازل، فیلامنت و نوع چاپ می‌تواند متفاوت باشد.

چه سرعتی برای چاپ لایه اول مناسب است؟

توصیه عمومی این است که سرعت چاپ لایه اول حدود ۳۰ تا ۵۰٪ سرعت معمول چاپ باشد. به‌ طور دقیق‌تر، سرعت بین ۳۰ تا ۵۰ میلی‌متر بر ثانیه برای لایه اول مناسب در نظر گرفته می‌شود، البته این مقدار بسته به مدل پرینتر و نوع فیلامنت ممکن است تغییر کند.

آیا ضخامت بیشتر لایه اول باعث افزایش استحکام چاپ می‌شود؟

خیر. استحکام چاپ بیشتر به درصد پرشدگی (infill) مربوط است، نه ضخامت لایه اول. در واقع، ضخامت زیاد یا اکستروژن بیش از حد در لایه اول می‌تواند باعث مشکلاتی مثل چسبندگی ضعیف به بستر و در نهایت شکست چاپ شود.

چرا PLA روی بستر نمی‌چسبد؟

عدم چسبندگی می‌تواند دلایل مختلفی داشته باشد، اما یکی از شایع‌ ترین دلایل، کثیف بودن سطح بستر چاپ است. اگر PLA روی سطح نمی‌چسبد، بستر را با الکل ایزوپروپیل یا مایع ظرف‌ شویی به‌ خوبی تمیز کنید. همچنین، مطمئن شوید که سطح چاپ تراز است و ارتفاع نازل به‌ درستی تنظیم شده است.