سرزمین دی تی اس
فناوری پرینت سه بعدی همچنان در صنایع مختلف در حال گسترش است و راهکار های سفارشی برای کاربرد های متنوع ارائه می‌دهد؛ از قطعات خودرو تا محصولات پوشیدنی. با این حال، حتی با ظهور مواد و تکنیک های جدید، یک چالش همیشه پابرجاست: ایجاد پرینت های مقاوم که در برابر فشار و تنش دوام بیاورند.
یادگیری نحوه افزایش استحکام پرینت های سه بعدی مفید است، چه در حال ساخت قطعات نهایی برای مصرف و چه نمونه های کاربردی و پروتوتایپ باشید. اگر پرینت های شما هنگام آزمایش می‌شکنند، خم می‌شوند یا از هم می‌پاشند، نیاز به تغییر وجود دارد.
در سر زمین دی تی اس، ما پنج روش مؤثر برای افزایش دوام پرینت ها را معرفی می‌کنیم که بدون پیچیده کردن فرآیند، قابل اجرا هستند. این استراتژی ها ساده و عملی بوده و بهبود قابل توجهی در عملکرد کلی پرینت ها ایجاد می‌کنند.
چگونه پرینت های سه بعدی را مقاوم‌تر کنیم: آنچه ابتدا باید بدانید
ضعف پرینت های سه بعدی همیشه ناشی از یک مشکل واحد نیست. غالباً ترکیبی از مواد بهتر، تنظیمات هوشمندتر و اصلاحات کوچک برای رفع مشکلات رایج استحکام لازم است. تنظیمات اسلایسر، سخت افزار پرینتر و نوع فیلامنت همگی در تعیین کیفیت نهایی پرینت ها با هم کار می‌کنند.
برای دستیابی به پرینت های مقاوم‌تر، باید فراتر از صرفاً افزایش Infill فکر کنید و به عواملی مانند ضخامت دیواره و جهت گیری چاپ توجه داشته باشید. انجام این نوع اصلاحات نیازمند تغییر کامل فرآیند نیست؛ تنها درک بهتر عواملی که بر استحکام تأثیر می‌گذارند و نحوه بهره گیری از آن ها کافی است.
در ادامه، پنج روش برای ایجاد پرینت هایی که بتوانند فشار را تحمل کنند بدون آنکه بشکنند، بررسی می‌کنیم.
۱. از ابتدا از مواد با استحکام بالا استفاده کنید
انتخاب فیلامنت پایه و اساس یک پرینت مقاوم است. برخی فیلامنت ها برای سهولت یا قیمت پایین طراحی شده اند، در حالی که برخی دیگر برای مقاومت در برابر حرارت، فشار یا ضربه ساخته شده اند. اگر استحکام اولویت دارد، باید موادی را انتخاب کنید که به طور خاص برای کاربرد مورد نظر طراحی شده باشند.
نایلون تقویت شده با کِولار یا فیبر کربن برای قطعات سازه ای یا اجزای ابزار ایده آل است. این مواد مقاوم، مقاوم در برابر حرارت و نسبت استحکام به وزن بالاتری نسبت به PLA معمولی دارند.
آیا فیلامنت پرینتر سه‌بعدی قابل استفاده مجدد است؟ راهنمای ساده‌ای برای پرینت سه‌بعدی پایدار
TPU گزینه ای مناسب است زمانی که انعطاف پذیری مورد نیاز باشد، مانند واشرها یا قطعات پوشیدنی.
همچنین PETG ترکیبی مناسب از استحکام، سهولت استفاده و مقاومت شیمیایی ارائه می‌دهد. هر فیلامنت ویژگی های خاص خود را دارد، بنابراین فیلامنتی را انتخاب کنید که بهترین تطابق را با کاربرد شما داشته باشد. انتخاب ماده مناسب اغلب مانع از ایجاد پرینت های ضعیف می‌شود.
۲. افزایش تراکم Infill (به روش درست)
Infill یا پرشوندگی تعیین کننده چگالی و استحکام داخلی قطعه است و یکی از راهکار های سریع و گاهی نادیده گرفته شده برای رفع ضعف پرینت ها محسوب می‌شود. بیشتر اسلایسر ها به طور پیش‌فرض ۱۵–۲۰٪ Infill را تنظیم می‌کنند که برای مدل هایی که نیاز به استحکام زیاد ندارند، کافی است.
با این حال، وقتی پرینت ها تحت فشار یا بارگذاری قرار می‌گیرند، این درصد باید افزایش یابد.
نیازی به استفاده از Infill صددرصدی نیست، زیرا هم فیلامنت زیادی مصرف می‌شود و هم زمان چاپ افزایش می‌یابد بدون آنکه مزیت قابل توجهی ایجاد شود.
بهتر است با ۳۰–۶۰٪ Infill شروع کنید و آن را با الگو های Infill مقاوم مانند Grid، Cubic یا Gyroid ترکیب کنید. این الگو ها فشار را به صورت یکنواخت‌تر توزیع کرده و تحت بار بهتر مقاومت می‌کنند.
آزمایش کنید! نمونه های کوچک با تراکم و الگو های مختلف چاپ کنید تا ببینید برای پروژه خاص شما کدام تنظیمات بهترین عملکرد را دارد.
۳. استفاده از نازل مناسب برای کار
اندازه نازل به طور مستقیم بر استحکام اتصال دیواره ها و لایه ها تأثیر می‌گذارد. یک نازل بزرگ‌تر (مثلاً ۰.۶ میلیمتر یا ۰.۸ میلیمتر) خطوط ضخیم تری ایجاد می‌کند که به افزایش استحکام قطعه و سرعت چاپ کمک می‌کند. نقطه ضعف آن کاهش جزئیات است؛ بنابراین باید تعادلی بین دقت و استحکام برای چاپ خود برقرار کنید.
نازل های بزرگ‌تر معمولاً برای قطعات کاربردی و مقاوم بهتر هستند، زیرا محیط های ضخیم‌تر و فاصله های کمتر ایجاد می‌کنند. مطمئن شوید که پرینتر و اسلایسر شما برای این مواد به درستی تنظیم شده اند. همچنین باید ارتفاع لایه و نرخ جریان (Flow Rate) را تنظیم کنید تا نتایج یکنواخت حاصل شود. این یک تغییر سخت افزاری کوچک است که می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر دوام قطعه داشته باشد.
تأثیر اندازه نازل پرینتر سه بعدی بر کیفیت چاپ، سرعت و جزئیات
۴. بهینه سازی جهت گیری قطعه در اسلایسر
جهت گیری قطعه تعیین می‌کند که لایه ها چگونه روی هم قرار می‌گیرند و در برابر فشار چقدر مقاومت دارند. لایه‌ها معمولاً ضعف اصلی پرینت های سه بعدی هستند، بنابراین هم راستا کردن آن ها با جهت فشار وارده می‌تواند تفاوت بزرگی ایجاد کند.
با استفاده از اسلایسر، قطعه را بچرخانید و موقعیت آن را آزمایش کنید. هدف این است که دیواره ها و نقاط کلیدی سازه ای در همان جهتی چاپ شوند که بار روی آن ها اعمال می‌شود. بدین ترتیب، لایه ها هنگام اعمال فشار از هم جدا نمی‌شوند.
حتی عملی ساده مانند چرخاندن یک براکت ۹۰ درجه می‌تواند تفاوت بین پرینتی که ترک می‌خورد و پرینتی که محکم باقی می‌ماند را رقم بزند.
۵. افزایش ضخامت دیواره و تعداد محیط ها (Perimeters)
در اکثر موارد، ضخامت دیواره ها بیش از Infill در استحکام قطعه تأثیر دارد. پرینت خود را مانند یک پوسته در نظر بگیرید؛ هرچه پوسته ضخیم‌تر باشد، قطعه مقاوم‌تر خواهد شد.
اکثر اسلایسر ها به طور پیش فرض دو یا سه محیط را تنظیم می‌کنند، اما می‌توان این تعداد را تا شش، هشت یا حتی ده افزایش داد بدون اینکه زمان چاپ خیلی افزایش یابد. این کار به قطعه شما ساختار بیرونی محکم می‌دهد و چسبندگی لایه ها را بهبود می‌بخشد. این نکته برای سوراخ ها، نقاط نصب و نواحی رزوه دار که فشار در آن ها متمرکز می‌شود، بسیار کاربردی است.
در بسیاری از موارد، افزایش محیط ها سریع‌تر از تغییر Infill باعث افزایش استحکام می‌شود. این روش استفاده نوآورانه تری از فیلامنت است و اغلب کیفیت سطح قطعه را نیز بهبود می‌بخشد.
فقط چاپ نکنید: چیزی بسازید که دوام داشته باشد
پرینت سه بعدی فراتر از فشار دادن دکمه «Print» و امید به بهترین نتیجه است. این فرآیند شامل تنظیم دقیق پارامتر ها، درک مواد مصرفی و بررسی دقیق هر مرحله از فرایند چاپ می‌شود. وقتی این کار را انجام دهید، قطعاتی خواهید داشت که در استفاده واقعی دوام می‌آورند.
چه در حال ساخت فریم پهپاد، قطعات خودرو یا محصولات پوشیدنی انعطاف پذیر باشید، دوام قطعه اهمیت حیاتی دارد. اکنون که می‌دانید چگونه پرینت های سه بعدی را مقاوم‌تر کنید، می‌توانید پروژه ها را با اعتماد به نفس بیشتری اجرا کنید.
سوالات متداول
قوی ترین فیلامنت برای پرینت سه بعدی چیست؟
این موضوع بستگی به نوع استحکامی دارد که به دنبال آن هستید. برای استحکام عمومی و مقاوم بودن، نایلون یکی از بهترین گزینه هاست. وقتی نایلون با کِولار یا فیبر کربن تقویت شود، برای کاربرد های پرتقاضا مانند براکت های خودرو یا قطعات ابزار ایده آل می‌شود.
پلی‌کربنات (PC) نیز گزینه‌ای با استحکام بالا است، اگرچه چاپ آن دشوارتر بوده و نیاز به دما های بالاتر دارد. برای استحکام انعطاف پذیر، TPU به دلیل قابلیت خم شدن بدون شکستن، برجسته است.
آیا افزایش Infill به ۱۰۰٪ همیشه قطعه را مقاوم‌تر می‌کند؟
همیشه نه. افزایش Infill می‌تواند قطعه را محکم‌تر کند، اما ۱۰۰٪ Infill اغلب زیاده روی است. این کار می‌تواند مشکلاتی مانند پیچش و هدر رفت فیلامنت ایجاد کند بدون افزایش قابل توجه استحکام.
به جای آن، ۴۰–۶۰٪ Infill با الگو های مقاوم مانند Grid یا Cubic را انتخاب کنید و آن را با دیواره های ضخیم‌تر و تعداد محیط بیشتر ترکیب کنید تا استحکام بهینه بدون مصرف اضافی فیلامنت داشته باشید.
ضخامت دیواره چگونه بر استحکام تأثیر می‌گذارد؟
ضخامت دیواره نقش مهمی در استحکام پرینت دارد. دیواره های ضخیم‌تر مواد بیشتری در نواحی کلیدی بارگذاری فراهم می‌کنند و در برابر برش و کشش مقاومت می‌کنند. همچنین چسبندگی لایه ها را افزایش داده و حس محکمی به قطعه می‌دهد. افزایش محیط ها از ۲ به ۶ می‌تواند تفاوت قابل توجهی ایجاد کند بدون آنکه زمان چاپ به طور زیادی افزایش یابد.
آیا می‌توان پرینت های ضعیف را بدون چاپ مجدد مقاوم‌تر کرد؟
تا حدی، بله. می‌توانید قطعات را با پوشش اپوکسی یا چسب ها تقویت کنید. به عنوان مثال، اعمال یک لایه نازک رزین روی سطح می‌تواند سطح را مهر و موم کرده و ترک خوردگی را کاهش دهد.
همچنین می‌توان از درج های مکانیکی مانند درج های رزوه ای برنجی برای تقویت نقاطی که پیچ یا مهره استفاده می‌شود، بهره برد. با این حال، برای بهبود ساختاری چشمگیر، تغییر تنظیمات چاپ و چاپ مجدد راهکار بلندمدت مؤثرتری است.
آیا سایز نازل واقعاً بر استحکام چاپ تأثیر دارد؟
بله، تأثیر گذار است. نازل های بزرگ‌تر خطوط ضخیم تری از فیلامنت ایجاد می‌کنند که منجر به فاصله کمتر و چسبندگی بهتر لایه ها می‌شود. نازل های ۰.۶ یا ۰.۸ میلیمتر برای قطعات کاربردی که نیاز به دوام تحت فشار دارند ایده آل هستند. ممکن است جزئیات سطحی کاهش یابد، اما در عوض استحکام و سرعت چاپ بیشتر به دست می‌آید؛ این یک معامله مناسب برای چاپ های صنعتی و مکانیکی است.
چرا پرینت های من در امتداد لایه ها می‌شکنند؟
این معمولاً به دلیل ضعف چسبندگی لایه ها است. عوامل مختلفی می‌توانند موجب این مشکل شوند:
- دمای نازل ممکن است خیلی پایین باشد.
- فن خنک کننده ممکن است بیش از حد فعال باشد.
- ارتفاع لایه ممکن است برای سایز نازل مناسب تنظیم نشده باشد.
- همچنین ممکن است قطعه شما به گونه ای جهت گیری شده باشد که لایه های ضعیف در معرض تنش قرار گیرند. چرخاندن مدل در اسلایسر می‌تواند لایه ها را برای تحمل بهتر نیرو هم راستا کند.
آیا باید جهت گیری چاپ را برای هر قطعه تغییر دهم؟
ارزش بررسی هر قطعه به صورت جداگانه را دارد. جهت گیری بر نحوه انتقال نیرو ها در قطعه تأثیر می‌گذارد، بنابراین تنظیم آن می‌تواند نتایج مقاوم تری به همراه داشته باشد.
به عنوان مثال، چاپ یک براکت به صورت عمودی در مقابل افقی می‌تواند نحوه اتصال لایه ها را تغییر دهد. زمان بگذارید و محل اعمال فشار را بررسی و جهت گیری مناسب را در اسلایسر تنظیم کنید.
چگونه بفهمم فیلامنت کیفیت بالایی دارد؟
به دنبال فیلامنت هایی با تلرانس قطر دقیق (±0.05mm)، رنگ یکنواخت و بدون حباب یا تغییر شکل ظاهری باشید. یک تأمین کننده معتبر همچنین مشخصات فنی مانند مقاومت کششی و محدوده دمای چاپ را ارائه می‌دهد.
