راهنمای کامل انواع فیلامنت پرینتر سه‌بعدی؛ از PLA تا فیلامنت‌های خاص!

در دنیای پرینترهای سه‌بعدی، انتخاب نوع فیلامنت نقش بسیار مهمی در کیفیت و ویژگی‌های قطعه نهایی دارد. هر یک از این فیلامنت‌ها ویژگی‌ها و کاربردهای منحصربه‌فردی دارند که آن‌ها را برای نیازهای مختلف به گزینه‌ای ایدئال تبدیل می‌کند. در این مقاله، به بررسی ۸ نوع از مهم‌ترین و پرکاربردترین انواع فیلامنت‌ پرینتر سه‌بعدی، شامل PLA، ABS، فیبر کربن، نایلون، FLEX، HIPS، PVA و PETG می‌پردازیم و ویژگی‌ها، مزایا و محدودیت‌های هر یک را تحلیل می‌کنیم.

انواع فیلامنت پرینتر سه‌بعدی

به نقل از Wevolver:

«فیلامنت‌ها در فرایند پرینت سه‌بعدی نقشی حیاتی ایفا می‌کنند. این مواد نه‌تنها تعیین‌کننده ویژگی‌های فیزیکی و ظاهری قطعه نهایی هستند، بلکه بر تعیین پارامترهای فرایند پرینت نیز تأثیر می‌گذارند. عواملی نظیر سرعت پرینت، تنظیمات دمایی، و چسبندگی لایه‌ها به‌طور مستقیم وابسته به ویژگی‌های فیلامنت هستند.» به‌همین‌دلیل، در ادامه به بررسی 8 مورد از مهم‌ترین و پرکاربردترین انواع فیلامنت پرینتر سه‌بعدی می‌پردازیم.

فیلامنت PLA

فیلامنت PLA (پلی‌لاکتیک اسید) یکی از محبوب‌ترین و پرکاربردترین انواع فیلامنت است که در بهترین پرینترهای سه بعدی فیلامنتی استفاده می شود.. این ماده از مواد اولیه طبیعی مانند ذرت ساخته می‌شود و برخلاف بسیاری از فیلامنت‌ها که بر پایه مواد نفتی هستند، برای محیط‌زیست و کاربر مضرات کمتری دارد. یکی از مزیت‌های مهم PLA این است که در هنگام پرینت تاب برنمی‌دارد و کار کردن با آن به نسبت ساده‌تر از فیلامنت‌ها دیگر است. همچنین، به‌دلیل ایمن بودن این ماده در تماس با مواد غذایی، در کاربردهای متنوع و گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. بااین‌حال، این ماده شکننده‌تر از برخی فیلامنت‌های دیگر است و مقاومت چندانی در برابر اشعه UV ندارد. علاوه‌براین، PLA قابلیت حل‌شدن در موادی مانند استون، متیل‌اتیل‌کتون و سود سوزآور را دارد.

فیلامنت ABS

فیلامنت ABS (آکریلونیتریل بوتادین استایرن) یکی دیگر از انواع فیلامنت پرینتر سه‌بعدی است که به‌دلیل مقاومت مکانیکی بسیار عالی و قابلیت تحمل دماهای بالا، کاربردهای گسترده‌ای در علوم مهندسی و تولیدات صنعتی دارد. بااین‌حال، این ماده برای پرینت به دمای بالایی نیاز دارد و باید از بستر گرم برای جلوگیری از تاب برداشتن قطعه درحال پرینت استفاده کرد. ABS به‌دلیل مقاومت در برابر ضربه و استحکام مکانیکی بالا، برای تولید قطعاتی که در معرض فشار یا سایش قرار دارند، گزینه‌ مناسبی است؛ اما باید توجه داشت که در طول فرایند پرینت با استفاده از فیلامنت ABS، گازهایی تولید می‌شود که ممکن است خطرناک باشند. به‌همین‌دلیل، استفاده از تهویه مناسب در حین استفاده از این ماده توصیه می‌شود.

فیلامنت فیبر کربن

فیلامنت فیبر کربن یکی از پیشرفته‌ترین انواع فیلامنت پرینتر سه‌بعدی است که برای ارتقا ویژگی‌های مکانیکی و بهبود ظاهر قطعات استفاده می‌شود. این فیلامنت‌ها پایداری بسیار خوبی در حین فرایند چاپ دارند و به‌ندرت دچار تاب خوردگی می‌شوند. علاوه‌براین، استفاده از فیلامنت فیبر کربن در کنار فیلامنت‌هایی مانند ABS استحکام قطعه نهایی را افزایش می‌دهد. این فیلامنت شکننده‌تر از فیلامنت‌های دیگر است و ممکن است باعث گرفتگی نازل شود.

فیلامنت نایلون

فیلامنت نایلون (پلی‌آمید) به‌دلیل مقاومت در برابر سایش و ضربه، یکی از انتخاب‌های محبوب در پرینت سه‌بعدی قطعات صنعتی محسوب می‌شود. این ماده که بیشتر در گرید PA 6 استفاده می‌شود، نیاز به دماهای بسیار بالا (تا ۲۶۵ درجه سانتی‌گراد) برای پرینت دارد. این ماده به‌راحتی رطوبت را جذب می‌کند و ممکن است در اثر قرار گرفتن در معرض رطوبت دچار تغییر ابعاد شود. علاوه‌براین، نایلون قابلیت حل شدن در موادی مانند استیک اسید و فرمیک اسید را دارد. هرچند استفاده از فیلامنت نایلون چالش‌های خاص خود را دارد؛ اما این فیلامنت جایگاه خاصی در کاربردهای مهندسی دارد.

فیلامنت FLEX

فیلامنت FLEX که از ترکیب پلیمرهای مختلف ساخته شده است، انعطاف‌پذیری بسیار خوبی دارد. این ماده که زیرمجموعه‌ای از TPU (ترموپلاستیک پلی‌یورتان) محسوب می‌شود، برای پرینت قطعاتی با سختی و مقاومت مناسب در برابر ضربه گزینه‌ای مناسب است. فیلامنت FLEX جاذب رطوبت می‌باشد و به‌همین‌دلیل، قبل و حین پرینت باید خشک نگه داشته شود. این ماده حداقل تاب‌خوردگی ممکن را در حین فرایند چاپ دارد و برای ساخت قطعاتی با انعطاف‌پذیری و دوام مناسب گزینه‌ای ایدئال است.

فیلامنت HIPS

فیلامنت HIPS (High Impact Polystyrene) یکی دیگر از انواع فیلامنت پرینتر سه‌بعدی است که معمولاً به‌عنوان ماده پشتیبان یا ساپورت برای ABS استفاده می‌شود. این ماده انعطاف‌پذیری و استحکام خوبی دارد و درعین‌حال در حلال دی-لیمونین قابل‌حل است. باوجوداین، حین پرینت گازهای خطرناکی تولید می‌کند و نیاز به تهویه مناسب دارد. همچنین، کنترل دقیق دما برای جلوگیری از تاب برداشتن این ماده الزامی است.

فیلامنت PVA

فیلامنت PVA (پلی‌وینیل الکل) به‌دلیل قابلیت حل شدن در آب، معمولاً به‌عنوان ماده پشتیبان یا ساپورت برای PLA مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده، زیست‌تجزیه‌پذیر و سازگار با محیط‌زیست است؛ اما رطوبت می‌تواند به آن آسیب بزند. بنابراین، نگهداری در محیط خشک الزامی است. هزینه بالای استفاده از این فیلامنت باعث شده است تا در کاربردهای محدودتری استفاده شود.

فیلامنت PETG

فیلامنت PETG (پلی‌اتیلن ترفتالات گلیکول) علاوه‌بر سهولت در استفاده، دوامی مناسب برای ساخت انواع قطعات دارد. این ماده در برابر اشعه UV مقاوم است و در حین فرایند پرینت تاب نمی‌خورد؛ اما در برقراری پیوند بین لایه‌های چاپ عملکرد ضعیفی دارد و ممکن است باعث ایجاد رشته‌های اضافی در فضای‌های خالی شود. PETG برای کاربردهای صنعتی و مواد غذایی انتخابی مناسب است و به‌راحتی در حلال‌هایی مانند تولوئن و متیل‌اتیل‌کتون حل می‌شود.

سخن پایانی

فیلامنت‌ها در پرینت سه‌بعدی، به‌عنوان یکی از عوامل کلیدی، بر کیفیت، دوام و عملکرد قطعه نهایی تأثیر مستقیم دارند. بررسی انواع فیلامنت پرینتر سه‌بعدی نشان می‌دهد که هر کدام از این مواد با توجه به ویژگی‌هایی که دارند در مصارف مختلف به کار گرفته می‌شوند. انتخاب فیلامنت مناسب نیازمند شناخت ویژگی‌های آن مانند مقاومت در برابر دما، انعطاف‌پذیری یا حساسیت به رطوبت است. آگاهی از این موارد موجب می‌شود تا کاربران بهترین فیلامنت را برای پروژه‌های خود انتخاب کنند و از حداکثر قابلیت‌های پرینت سه‌بعدی بهره‌مند شوند.