مشکلات متداول در ریخته گری جواهرات چاپ سه بعدی شامل مواردی مانند باقی ماندن رزین، انقباض (shrinkage)، خطوط لایه ای، آثار ناشی از سازه های پشتیبان، ایرادات مربوط به تو خالی سازی و نقص های خاص مواد است. هر یک از این ایرادات میتوانند طراحی های دقیق و ظریف را به ریخته گری هایی پر از مشکل تبدیل کنند. برای مثال، خطوط لایه ای میتوانند باعث ایجاد سطوح ناهموار شوند، در حالی که تکنیک های نامناسب تو خالی سازی ممکن است منجر به بیثباتی ساختاری و نقص در قالب گیری شوند.
برای مقابله با این مشکلات در ریخته گری جواهرات چاپ سه بعدی، باید دقت بالا، شناخت کامل از رفتار مواد (به ویژه رزین های فوتوپلیمری) و رویکردی هوشمندانه در عیب یابی به کار گرفته شود. تنها در این صورت میتوان اطمینان حاصل کرد که طرح نهایی بدون نقص، با جزئیات کامل و درخشان ارائه خواهد شد.
مشکلات باقی مانده رزین در جواهرات چاپ سه بعدی شده
مشکلات ریخته گری جواهرات چاپ سه بعدی اغلب ناشی از باقی مانده رزین هستند. رزین پخت نشده که بر روی یا درون قطعات چاپ شده سه بعدی باقی مانده باشد، میتواند در طی فرآیند سوختن (burnout) منجر به تولید گاز شود. این مسئله ممکن است باعث ایجاد تخلخل، ناقص بودن ریخته گری، و کاهش کلی کیفیت نهایی قطعه شود؛ حتی مقادیر بسیار کم از باقی مانده رزین نیز میتواند کیفیت ریخته گری را به طور جدی تحت تأثیر قرار دهد.
سه علت اصلی برای این مشکل وجود دارد:
- تمیز نکردن کامل قطعات چاپ شده
- پخت نهایی ناکافی رزین
- استفاده از محلول های پاک کننده ناسازگار با رزین
علائم رایج باقی مانده رزین را میتوان از طریق نشانه هایی مانند سطح چسبناک یا چسب مانند، ایجاد رسوب سفید پس از تمیز کاری با الکل، درخشش سطحی غیر یکنواخت، بوی شدید رزین پس از خشک شدن، و اختلاف وزن بین قطعات تشخیص داد.
راهکار این مشکل، ایجاد یک پروتکل پاک سازی با استفاده از حلال های سازگار است. پایبندی به مشخصات فنی سازنده رزین در مورد پخت نهایی نیز بسیار حیاتی است. به کارگیری سیستم پاک سازی اولتراسونیک (ultrasonic) به طور قابل توجهی در حذف باقی مانده ها مؤثر است، به شرط آنکه محلول های استفاده شده با نوع رزین هم خوانی داشته باشند.
یک پروتکل پاک سازی دقیق باید با آبکشی اولیه با الکل ایزوپروپیل (IPA) با خلوص ۹۱٪ یا بالاتر آغاز شود. پس از آن، قطعه به مدت سه تا پنج دقیقه در حمام اولتراسونیک غوطه ور میگردد. سپس باید یک بار دیگر با IPA آبکشی شود تا هرگونه آلودگی باقی مانده حذف گردد. در نهایت، خشک کردن با هوای فشرده و سپس پخت نهایی UV تحت شرایط دمایی کنترل شده برای تکمیل فرآیند پاک سازی ضروری است.
مشکل انقباض در چاپ رزینی سه بعدی جواهرات
انقباض یکی از چالش های مهم در چاپ سه بعدی رزینی است، به ویژه در زمینه ریخته گری جواهرات که دقت ابعادی و ظرافت جزئیات نقش حیاتی دارد. در صورت عدم مدیریت صحیح انقباض، ممکن است تفاوت هایی در اندازه، وزن و جزئیات قطعه نهایی ایجاد شود که منجر به کاهش کیفیت ریخته گری خواهد شد.
در این ویدئو، مفهوم انقباض توضیح داده میشود و نحوه بهبود نتیجه نهایی جواهرات از طریق آزمون و خطا و اصلاحات مرحله ای نمایش داده شده است.
دلایل اصلی انقباض در چاپ رزینی:
- انقباض در حین پلیمریزاسیون: هنگام سخت شدن رزین در فرآیند پلیمریزاسیون، ساختار مولکولی تغییر کرده و منجر به کاهش حجم میشود.
- انقباض پس از چاپ: پس از اتمام چاپ، سرد شدن تدریجی میتواند به ویژه در بخش های ضخیمتر قطعه، باعث انقباض بیشتر شود.
- شست و شو با الکل: غوطه ور کردن قطعات در الکل برای تمیز کاری ممکن است باعث تورم رزین شود، که پس از خشک شدن میتواند به انقباض ناهمگون و ناهماهنگی ابعادی منجر گردد.
- انقباض پیوسته: برخی رزین ها در صورتیکه بلافاصله پخت UV یا ریخته گری نشوند، به مرور زمان به انقباض ادامه میدهند.
- محدودیت های پرینتر های رده پایین: بسیاری از چاپگر های ابتدایی فاقد ابزار های پیشرفته برای جبران انقباض (مانند تنظیم مقیاس یا آفست) هستند، که موجب افزایش خطای ابعادی و دشوار شدن دستیابی به دقت نهایی در جواهر سازی میشود.
راهکار های کنترل و کاهش انقباض:
استفاده از رزین های مخصوص جواهر سازی با انقباض پایین، برای حفظ دقت ابعادی و جزئیات.
اجتناب از رزین هایی که دچار انقباض پیوسته میشوند، مگر اینکه بلافاصله پس از چاپ ریخته گری انجام شود.
طراحی با ضخامت دیواره یکنواخت به کاهش تنش و تغییر شکل کمک میکند.
استفاده از تنظیمات جبران انقباض در نرم افزار اسلایسر، مانند مقیاس دهی و تنظیم آفست، برای در نظر گرفتن رفتار مواد.
در پرینتر های رده پایین، نیاز است اصلاح اندازه ها به صورت دستی بر اساس نرخ انقباض شناختهشده انجام گیرد؛ در حالی که پرینتر های حرفه ای ابزار های دقیق تری برای جبران انقباض دارند.
در مرحله پس پردازش، زمان غوطه وری در الکل را به حداقل برسانید، از هوای فشرده برای خشک کردن قطعه استفاده کنید، و پخت UV را در شرایط دمایی کنترل شده انجام دهید تا ابعاد قطعه پایدار بمانند.
تست و اصلاح گام به گام بسیار حیاتی است؛ با چاپ تست هایی در ضخامت های مختلف و اندازه گیری انحراف ها با میکرومتر، میتوان تنظیمات را برای دستیابی به نتایج دقیقتر اصلاح کرد.
با مطالعه مقاله «رزین چاپ سه بعدی: راهنمای جامع» با تمامی نکات فنی، مزایا، محدودیت ها و کاربرد های تخصصی رزین در صنعت چاپ سه بعدی جواهرات آشنا شوید.
خطوط لایه ای و پله ای در چاپ سه بعدی رزینی جواهرات
خطوط لایه ای یا پله ای یکی از مشکلات متداول در فرآیند چاپ سه بعدی برای ریخته گری جواهرات است. اگر این خطوط پیش از ریخته گری اصلاح نشوند، مستقیماً به قطعه نهایی منتقل شده و نیاز به عملیات پرداخت و صیقل کاری بیشتر پس از ریخته گری خواهند داشت.
دلایل اصلی ایجاد خطوط لایه ای:
- رزولوشن چاپ ناکافی: لایه های ضخیمتر و غیر دقیق، باعث برجستهتر شدن خطوط لایه ای میشوند.
- جهت گیری مدل: زوایای خاص میتوانند سطح مقطع های بزرگتری ایجاد کنند که در نواحی افقی یا صاف بیشتر به چشم میآیند.
- ضخامت لایه: هرچه لایه ها ضخیمتر باشند، جزئیات کمتر ثبت شده و پله ها واضحتر میشوند.
- وقفه در فرایند چاپ: هرگونه توقف یا مکث، ممکن است باعث انقباض رزین و ایجاد اثرات نامنظم در سطح شود.
- گرم شدن بیش از حد رزین: سبب روان شدن و جریان اضافه بین لایه ها میشود که منجر به ناهماهنگی بین آن ها میگردد.
- صفحه ساخت ناتراز یا محور Z ناپایدار: باعث اتصال نامنظم لایه ها و ایجاد خطوط نامطلوب میشود.
- زمان نور دهی نامناسب: نور دهی کم منجر به اتصال ضعیف لایه ها میشود؛ نور دهی زیاد در لایه های ابتدایی، آن ها را بیش از حد سخت و شکننده میکند که ممکن است باعث جدا شدن یا ترک خوردگی شود.
- سرعت لیفت بالا: سرعت بالای بالا آمدن لایه ها میتواند مانع از ته نشینی کامل آنها قبل از لایه بعدی شود و منجر به ناهمواری گردد.
- ساختار مدل: سطح مقطع بزرگ یا تغییرات سریع در سطح مقطع ها (از کوچک به بزرگ یا بالعکس) باعث جریان غیر یکنواخت رزین و مشکلات در اتصال لایه ها میشود.
راهکار های اصلاح خطوط لایه ای:
- تنظیم دمای چاپ: دما باید دقیقاً مطابق با راهنمای سازنده باشد. در محدوده توصیه شده، با تنظیم دقیق میتوان از روان شدن بیش از حد یا سخت شدن زود هنگام رزین جلوگیری کرد.
- تراز کردن صفحه ساخت (Build Plate): اطمینان از تراز بودن و حذف هرگونه لقی در محور Z تأثیر چشمگیری در کیفیت اتصال لایه ها دارد.
تنظیم زمان نور دهی:
برای لایه هایی که به خوبی پخت نمیشوند، کمی افزایش زمان نور دهی میتواند چسبندگی را بهبود دهد.
برای لایه های ابتدایی بیش از حد سفت، زمان نور دهی را کاهش دهید تا شکنندگی کاهش یابد.
- تنظیم سرعت لیفت و زمان توقف: کاهش سرعت لیفت و اضافه کردن زمان توقف بین لایه ها باعث ته نشینی بهتر هر لایه پیش از اعمال لایه بعدی میشود.
- جهت گیری مدل به صورت استراتژیک: تنظیم زاویه مدل به گونه ای که سطح مقطع هر لایه کاهش یابد، تنش های داخلی را کمتر و یکنواختی را بیشتر میکند.
- تنظیمات نرم افزار چاپ (Slicer): استفاده از مقادیر دقیق ضخامت لایه، فیلتر پله ای و Anti-aliasing میتواند ظاهر سطح را بهبود بخشد.
و در آخر، برای جلوگیری از خطوط قابل مشاهده، ملاحظاتی برای تنظیمات چاپ وجود دارد.
ارتفاع لایه و جزئیات
- 10 تا 25 میکرون: مناسب برای طراحی های بسیار دقیق و ظریف در جواهر سازی
- 25 تا 50 میکرون: تعادل بین کیفیت و سرعت چاپ برای اغلب کاربردهای جواهرسازی
- 50 تا 100 میکرون: مناسب برای چاپ های سریعتر یا نمونه های اولیه با جزئیات کمتر
سرعت در برابر دقت
- ارتفاع لایه پایینتر: جزئیات بهتر ولی زمان چاپ به مراتب بیشتر
- ارتفاع لایه بالاتر: افزایش سرعت چاپ ولی کاهش کیفیت سطح
محدودیت های پرینتر و رزین
- گران روی رزین و سخت افزار معمولاً ارتفاع لایه را بین 10 تا 100 میکرون محدود میکنند.
اکثر نرم افزار های برش رزین (Slicer) به طور پیش فرض روی 50 میکرون تنظیم شدهاند تا نتیجه ای متعادل حاصل شود.
سفارشی سازی
- ارتفاع لایه را بر اساس نیاز پروژه تنظیم کنید.
برای طرح های ظریف از ارتفاع کمتر و برای مدل های سادهتر جهت صرفه جویی در زمان، از ارتفاع بیشتر استفاده شود.
تنظیمات خاص رزین
- شدت نور UV را تنظیم کرده یا در صورت امکان قابلیت های ضد پله ای (Anti-aliasing) را فعال کنید.
نکاتی برای رسیدن به سطحی صاف:
پردازش پس از چاپ (Post-processing) نقش حیاتی در ایجاد پرینت های رزینی صاف و بدون نقص دارد. ابتدا با دو مرحله شست و شو در الکل ایزوپروپیل (IPA) و استفاده از برس نرم، رزین پخت نشده را پاک کنید. سپس، عملیات UV Curing را در دمای ۳۵ تا ۴۰ درجه سانتی گراد به مدت ۵ تا ۱۵ دقیقه انجام دهید.
برای بهبود سطح، میتوان از تکنیک هایی مانند اسپری لایه نازکی از رزین، غوطه وری در رزین، یا سنباده کاری دقیق با سنباده های ۶۰۰ تا ۲۰۰۰ برای حذف خطوط لایه و آثار ساپورت استفاده کرد. پولیش بسیار ریز (Micro-polishing) نیز میتواند سطحی آینه ای در نواحی منحنی ایجاد کند.
پرینت با لایه های بسیار نازک (۱۰ تا ۲۵ میکرون) نیاز به پردازش کمی دارد، در حالی که لایههای استاندارد (۲۵ تا ۵۰ میکرون) از پوشش رزینی و توجه ویژه به سطوح افقی بهره مند میشوند. روش های پیشرفته مانند استفاده از خلا یا حرارت نیز به بهبود کیفیت پوشش در طراحی های پیچیده کمک میکند.
با خواندن مقاله «انواع دستگاه های ریخته گری برای ساخت جواهرات» با تکنولوژی های مختلف ریخته گری، مزایا، کاربرد ها و انتخاب مناسب ترین دستگاه برای تولید دقیق و حرفه ای جواهرات آشنا شوید.
عیوب ناشی از ساختارهای پشتیبان
ساختار های پشتیبان (Support Structures) در فرآیند چاپ جواهرات نقشی حیاتی در حفظ پایداری قطعه طی چاپ دارند، اما در صورت طراحی، قرار گیری یا جدا کردن نادرست، میتوانند آثار نامطلوب و ناخوشایندی بر سطح نهایی جواهر برجای بگذارند. برای دستیابی به کیفیت بالا در چاپ جواهرات، درک عمیق و تخصصی از نحوه صحیح قراردهی و حذف این ساختارها امری ضروری است.
علل رایج این نوع عیوب چاپ جواهرات عبارتند از:
- جدا کردن نامناسب ساختار های پشتیبان که ممکن است منجر به آسیب دیدن جزئیات ظریف یا برجای ماندن نشانه های قابل مشاهده شود.
- پشتیبانی بیش از حد از برخی نواحی که باعث تجمع اضافی ماده شده و ایجاد عیوب ناخواسته را افزایش میدهد.
- قرار گیری نامناسب ساختار های پشتیبان به ویژه در نواحی قابل رویت یا حساس که باعث ایجاد نقص های سطحی در قطعه نهایی میشود.
راهکار چیست؟
قبل از شروع فرآیند چاپ، تحلیل دقیق هندسه طراحی و شناسایی نواحی حساس که نیاز به پشتیبانی دارند بسیار مهم است. تنظیم پارامتر های ساختار های پشتیبان مانند چگالی، الگوها و لایه های رابط باید با توجه به طراحی خاص و جنس ماده چاپ شده بهینه سازی شود تا تأثیر قابل توجهی در کیفیت نهایی داشته باشد. همچنین، آزمون ارتفاع لایه ها و رزولوشن های مختلف میتواند به کاهش آثار قابل مشاهده پشتیبان ها بر سطح قطعه کمک کند.
برای تضمین سهولت در جدا کردن ساختار های پشتیبان و حفظ کیفیت سطح، میتوان از آزمون «Smurf test» استفاده کرد که میزان آسانی جداشدن پشتیبان ها و صاف بودن سطح پس از آن را ارزیابی میکند. هنگام حذف ساختار های پشتیبان، استفاده از ابزار های دقیق و پیروی از روش های استاندارد جهت کاهش ریسک آسیب ضروری است. همچنین، توجه به دمای قطعه در حین جداکردن اهمیت دارد، زیرا عملکرد نادرست میتواند باعث تغییر شکل (Warping) شود. پس از برداشتن ساختار های پشتیبان، نقاط تماس باید با روش های ملایم سطحی مانند سایش یا صیقل دادن تکمیل شوند تا ظاهری صاف و بینقص ایجاد گردد.
نکات تکمیلی برای حذف دقیق ساختار های نگهدارنده:
جهت گیری هوشمندانه مدل، مانند کج کردن گوشواره ها به زاویه ۴۵ درجه، به کاهش نشانه های قابل مشاهده نگهدارنده ها کمک کرده و نیاز به پشتیبانی اضافی را به حداقل میرساند.
ساختارهای نگهدارنده سنگینتر میتوانند پایداری را بهبود بخشند، اما ممکن است نیاز به انجام کارهای پرداخت اضافی پس از چاپ را افزایش دهند.
در طراحی های خاص، حلقه ها از استفاده از «رفت» (raft)، یک نگهدارنده مرکزی ضخیم، نگهدارنده های اطراف نازکتر و نگهدارنده های کوچک کناری بهره میبرند. آویز ها به نگهدارنده مرکزی قوی همراه با نگهدارنده های جانبی نیاز دارند، در حالی که گوشواره ها برای پایداری به نگهدارنده های پشتی و عمودی مجهز میشوند.
ایجاد تعادل مناسب در چگالی ساختار های نگهدارنده، پایداری مدل را در طول چاپ تضمین میکند بدون اینکه مشکلات غیرضروری در مراحل پس پردازش ایجاد کند.
با مطالعه مقاله «نحوه ایجاد قالب های پرینت سه بعدی برای ریخته گری» با مراحل طراحی، آماده سازی و نکات کلیدی ساخت قالب های دقیق و کارآمد برای ریخته گری جواهرات آشنا شوید.
مسائل مرتبط با تو خالی سازی (Hollowing-Related Issues)
تو خالی سازی یکی از تکنیک های حیاتی در ساخت جواهرات به صورت سه بعدی است که به کاهش مصرف مواد و افزایش کارایی فرآیند ریخته گری کمک میکند. با این حال، این روش نیازمند برنامه ریزی و اجرای دقیق است تا از بروز مشکلاتی نظیر ناپایداری ساختاری و مسائل تخلیه جلوگیری شود. اجرای ناصحیح تو خالی سازی میتواند باعث عیوب قابل توجه در چاپ جواهرات شود که اهمیت طراحی و آماده سازی دقیق را برجسته میسازد.
- حفره های تخلیه ناکافی یا نامناسب: وقتی حفره های تخلیه به صورت استراتژیک قرار نگیرند، رزین مایع یا مواد سرمایه گذاری (investment material) ممکن است درون مدل به دام بیفتند و باعث نقص های داخلی شوند.
- ناهمگونی در ضخامت دیواره ها: اگر دیواره ها بیش از حد نازک یا ناهموار باشند، ممکن است ساختار دچار ضعف شده و در مراحل سوختن (burnout) یا ریخته گری دچار ریزش و شکست شود.
- محبوس شدن مواد: اگر رزین یا مواد سرمایه گذاری در بخش های توخالی گیر کنند، میتواند موجب ایجاد تنش های داخلی یا سوختن ناقص شود.
- تجمع گاز رزین: اگر رزین باقیمانده درون مدل باقی بماند، هنگام فرایند سوختن ممکن است گاز آزاد کند که باعث افزایش فشار و در نتیجه ترک خوردگی یا انفجار میشود.
- انسداد فضا ها: ساختار های نگهدارنده ای که به درستی قرار نگیرند ممکن است مسیر های تخلیه و جریان هوا در بخش های تو خالی را مسدود کنند که این انسداد موجب گیر افتادن مواد یا عدم حذف کامل رزین میشود.
چاپ موفق جواهرات نیازمند برنامه ریزی دقیق و توجه به جزئیات است. مدل ها باید حداقل دو حفره تخلیه به قطر ۲ تا ۳ میلیمتر در پایینترین نقاط خود داشته باشند تا جریان هوای مناسب و تخلیه رزین فراهم شود. ضخامت دیواره ها باید بین ۱ تا ۴ میلیمتر ثابت نگه داشته شود، به طوری که برای مدل های کوچک دیواره ها نازکتر و برای طرح های بزرگتر و پیچیدهتر ضخیمتر باشند تا از جمع شدگی جلوگیری و استحکام ساختاری افزایش یابد.
جهت گیری صحیح مدل باعث بهبود تخلیه و جلوگیری از تجمع رزین در بخش های تو خالی میشود. اطمینان از تراز بودن صفحه ساخت، با استفاده از راهنمای کاغذی در صورت نیاز، از انسداد فضاها جلوگیری میکند. ساختارهای نگهدارنده باید به گونه ای قرار گیرند که مسیر جریان هوا و تخلیه مسدود نشود. پس از چاپ، تمامی رزین های باقیمانده باید به طور کامل از فضا های توخالی تخلیه و پاک سازی شوند پیش از آنکه مدل وارد مرحله سرمایه گذاری شود.
ملاحظات مربوط به مواد مصرفی
برخی از عیوب در چاپ سه بعدی جواهرات به نوع ماده مصرفی مرتبط هستند. رزین و واکس از رایجترین موادی هستند که در اغلب چاپگر های سه بعدی مخصوص جواهرات استفاده میشوند. هر یک از این مواد میتوانند مشکلات خاصی ایجاد کنند که نیاز به راهکارهای مخصوص خود دارند.
مشکلات مربوط به واکس (Wax-Specific Issues)
تمام اطلاعات مربوط به این نوع مشکلات در جدول زیر ارائه شدهاند:
مشکلات خاص رزین (Resin-Specific Issues)
در فرآیند چاپ سه بعدی جواهرات با رزین، سه جنبه اصلی وجود دارند که در صورت بیتوجهی به آن ها، ممکن است نقص هایی در چاپ نهایی ایجاد شود. در نظر گرفتن این نکات هنگام چاپ با رزین میتواند منجر به چاپ های کاملتر و باکیفیتتری شود:
خدمات ریخته گری و چاپ سه بعدی ویژه طلا و جواهر در سرزمین دی تی اس (DTS)
در مجموعه تخصصی سرزمین دی تی اس، خدمات ریخته گری و چاپ سه بعدی (پرینت سه بعدی پروجت و پرینت سه بعدی با رزین) طلا و جواهر با دقت، ظرافت و تکنولوژی روز دنیا ارائه میشود. این مجموعه با بهره گیری از پیشرفته ترین دستگاه ها و تیمی مجرب، فرآیند طراحی تا تولید نهایی جواهرات را به صورت یکپارچه و سفارشی برای مشتریان حرفه ای و برند های لوکس انجام میدهد.
برای ثبت سفارش چاپ سه بعدی یا ریخته گری، یا دریافت مشاوره تخصصی طراحی، با کارشناسان ما در سرزمین دی تی اس تماس بگیرید.