چاپ سه بعدی با فیلامنت نایلون

هر آنچه که باید در خصوص چاپ سه بعدی با نایلون بدانید

قبل از آنکه شما کار با رشته های نایلون به منظور چاپ سه بعدی را آغاز کنید ما اطلاعاتی پایه در خصوص این رشته‌ها را در اختیار شما قرار می دهیم و با مطالعه ی آن می توانید با ویژگی‌های مثبت، منفی، تاریخچه و علاوه بر آن کارکردهای چاپ سه بعدی رشته های نایلون آشنا شوید.

در چاپ سه بعدی، نایلون یکی از پرکاربردترین موادی است که توسط کاربران حرفه‌ای استفاده می گردد و علاوه بر آن در خارج از حوزه چاپ سه بعدی نیز از محبوبیت بسیار بالایی برخوردار است. نایلون به منظور تولید محصولات بسیار مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد که به دلیل خواص ویژه آن و مزایای چاپ سه بعدی می باشد و این بدین معناست که می‌توان با قیمت کم و به سادگی محصولاتی را با استفاده از روش چاپ سه بعدی و رشته های نامبرده شده تولید کرد. فناوری چاپ سه بعدی مدل رسوب ذوبی که یکی از معروف ترین روش های چاپ سه بعدی می باشد ممکن است با چالش های بسیار زیادی همراه باشد و فرد مجبور شود تا روش های تولیدی خود را تکرار کند تا بتواند به نتیجه مطلوب دست پیدا کند اما با این حال یکی از این مواد وجود دارند که امکان چاپ با آنها بسیار ساده می باشد و این در حالی است که تعداد زیادی از رشته های موجود از مشکلات متفاوتی برخوردارند. با مطالعه این مقاله شما می توانید با تمامی اطلاعات لازم در خصوص چاپ سه بعدی نایلون ها اشنا شوید. نایلون ها را می توان با فناوری‌های چاپ سه‌بعدی متفاوتی همانند FDM, SLS, MJF تولید کرد و این در حالی است که این مقاله بیشتر بر فناوری چاپ سه بعدی FDM تمرکز دارد.

آشنایی با نایلون به عنوان یک ماده

• ترکیبات شیمیایی: نایلون اولین بار توسط کمپانی دوپونت در سال ۱۹۳۵ سنتز شده که یک کمپانی شیمیایی آمریکایی می باشد. شرکت یاد شده ماده لازم برای مصارف تجاری را تولید نمود و از آن زمان به عنوان یکی از بخش های ثابت کاربردی در تعداد زیادی از صنایع شناخته شد. نایلون به دسته ای از پلاستیک ها اطلاق می شود که با نام پلی آمیدها شناخته می شوند و آنها در اغلب موارد حالتی نیمه بلورین داشته و به عنوان موادی بسیار سخت در نظر گرفته می شوند. نایلون خود دارای زیرمجموعه های متفاوت می باشد اما رایج ترین آنها عبارتند از نایلون ۶، نایلون ۱۲ و نایلون۶-۶. این ماده در گروه ترموپلاستیک ها قرار می‌گیرد و به همین دلیل با قرارگیری در معرض حرارت نرم خواهد شد و زمانی که در معرض حرارت بالاتر از نقطه ذوب خود قرار گیرد کاملاً ذوب می شود و پس از آن با کاهش دما سخت خواهد شد. امکان تکرار مجدد فرآیند یاد شده وجود دارد و این فرایند تاثیر چندانی بر خواص مکانیکی و شیمیایی ماده مورد نظر نخواهد داشت. امکان ترکیب نایلون ها با تعداد زیادی از پلاستیک ها و ایجاد مواد ترکیبی وجود دارد و با استفاده از این روش پارامترهای عملکردی آن‌ها بسیار بهبود پیدا خواهد کرد. از این روش به صورت رایج برای صنعت خودروسازی استفاده می‌شود و تعدادی از ترکیبات رایجی که در چاپ سه بعدی به کار برده می شوند عبارتند از نایلون های پرشده با شیشه یا نایلون های پر شده با الیاف کربن. همانطور که پیش از این نیز عنوان شد نایلون از تنوع بسیار بالایی برخوردار است و تقریباً برای انواعی از روشهای تولیدی نیز گزینه مناسبی می باشد مانند قالبگیری تزریقی، روزن رانی و تولید افزایشی.

مصارف نایلون کدامند؟

نایلون ماده ای بسیار محبوب در روش‌های تولیدی سنتی و افزایشی می باشد و اولین کاربرد آن ها ساخت مسواک است. اما از آنجایی که این ماده دارای خواص بسیار منحصر به فردی است در حوزه های بسیار متفاوتی نیز وارد شده است. تعدادی از بزرگترین مصارف مواد نایلونی عبارتند از:

• در صنعت پارچه سازی نایلون به منظور تولید تورهای ماهیگیری و بسته بندی های مواد غذایی به کار برده می شود.
• در صنعت مد نایلون در تولید محصولاتی همانند بارانی، جوراب کشباف، لباس های ورزشی، لباس زیر زنانه، بادشکن و سایر موارد کاربرد دارد.
• در صنعت الکترونیک نیز نایلون به عنوان عایق و محفظه سوئیچ ها به کار برده می شود.
• در حوزه محصولات پر مصرف هم نایلون در تولید محصولات ورزشی همانند وسایل اسکی و اسکیت به کار برده می شود.

نایلون در چاپ سه بعدی

همانطور که نایلون در روش های تولیدی سنتی به عنوان ماده ای پر طرفدار شناخته می‌شود در میان چاپگران سه بعدی نیز به همین اندازه محبوب است. با استفاده از این ماده می توان انواعی از محصولات را با شکل های متفاوت با تعداد دفعات اجرا و حتی شرایط متمایز بنا بر درخواست مشتری تولید کرد و علاوه بر آن هزینه نهایی نیز خیلی بالا نخواهد بود. انعطاف پذیری و دوام نایلون گزینه ای مثبت در تولید محصولات چاپ سه بعدی بوده و باعث می شود تا امکان تولید این محصولات با دیواره های نازک فراهم شود. علاوه بر آن ضریب پایین سایش در این مواد و نقطه ذوب بالای آن ها باعث می شود تا مقاومت زیادی در برابر سایش داشته باشند و امکان استفاده آنها برای تولید محصولاتی همانند چرخ دنده های درون قفلی فراهم شود. می توان خواص مکانیکی نایلون ها را با اکریلونیتریل بوتادین استایرن مقایسه نمود (یکی دیگر از موارد بسیار کاربردی در روشهای تولید افزایشی و سنتی). اکریلونیتریل بوتادین استایرن به دلیل استحکام بالای خود معروف می باشد اما مقاومت نایلون در برابر سایش و خستگی باعث می شود تا این پلیمر در مقایسه با ماده نام برده شده از مصارف متمایزی برخوردار باشد. رشته های نایلون معایبی نیز دارند که باعث می شوند تا عملکرد چاپ با مشکلاتی فراهم شود همانند خاصیت جذب رطوبت. همین موضوع منجر میشود تا امکان پیش بینی عملکرد در چاپ سه بعدی غیرممکن شود ولی در حقیقت همین ویژگی کمک می‌کند تا امکان فرآوری بیشتر آنها پس از تولید با رنگ ها و رنگ های اسپری مانند فراهم شود. به همین دلیل می توان از آنها برای تولید مدل هایی با ظاهر زیبا استفاده کرد.

چاپ سه‌بعدی رشته‌های نایلون با استفاده از مدل رسوب ذوبی

مطابق با آنچه که پیش از این نیز یاد شد، چاپ سه بعدی نایلونها با استفاده از روش مدل رسوب ذوبی کمی دشوار می باشد و باید از ابزارهای متناسبی استفاده کرد تا بتوانید به نتایج یکپارچه دست یابید. در این قسمت به تعدادی از چالشهای چاپ سه بعدی نایلون ها با استفاده از این مدل می پردازیم.

یکی از بزرگترین معایب این ماده جذب رطوبت بالای آن می باشد و قرار گیری کوتاه مدت آن در معرض حرارت بسیار زیاد می‌تواند باعث شود تا این رشته ها کاملا مرطوب شوند و در صورتی که این رشته‌ها را در چاپگرها قرار دهیم، در نهایت دقت ابعادی محصول یاد شده و استحکام آن بسیار کاهش پیدا خواهد کرد. به همین دلیل باید رشته های نایلون را حتماً در جای خشک نگه دارید. چاپگر هایی که به صورت حرفه‌ای چاپ سه بعدی با استفاده از مدل رسوبی را انجام می‌دهند در محیط بسته قرار می‌گیرند بنابراین الیاف نام برده شده مرطوب نمی شوند. اما برای کاربران تازه کار و یا کسانی که از چاپگرهای چاپی کوچک استفاده می‌کنند ممکن است این ماده در معرض هوا قرار بگیرد و به همین دلیل مرطوب می شود و رطوبت جذب شده توسط نایلون با عبور از حرارت دهنده داخل پرینتر گرم می‌شود و سپس حرارت حباب هایی را به وجود می آورد که در طی این مراحل میترکند. همین مورد خود شکاف هایی را در محصولات تولیدی از طریق چاپ سه بعدی به وجود می آورد و در نهایت خروجی مورد نظر شما کیفیت مطلوبی نخواهد داشت. امکان ایجاد انحنا نیز در این رشته‌ها وجود دارد وزمانی به وجود می‌آید که کاهش دمای رشته ها به صورت یکپارچه انجام نگیرد و رشته‌ها پس از مراحل یاد شده حالتی موج دار و منحنی پیدا کنند که در نهایت باعث می‌شود تا محصول نهایی شکل متفاوتی داشته باشد. از چسب های مناسب برای زمینه حرارتی استفاده کنید و علاوه بر این زمینه ها را در معرض حرارت قرار دهید. بدین روش می توانید از بروز انحنا در رشته ها جلوگیری کنید زیرا که لایه های پایینی چاپگرها به زمینه چاپ در طی مراحل یاد شده می چسبند. یکی دیگر از روشهای پیشنهادی خاموش نمودن پنکه های کاربردی در طی چاپ سه بعدی است. همچنین ترکیبات شیمیایی نایلون به گونه ای است که بهتر است محیط مورد نظر را به خوبی تهویه کنید.

مزیت های رشته های نایلون در چاپ سه بعدی کدامند؟

• خواص فیزیکی منحصربه ‌فرد همانند مقاومت در برابر ضربه و دوام بالا: در شرایطی که در آنها محصولات به صورت ممتد به یکدیگر برخورد می‌کنند و یا از جایی می افتند.

•  مقاومت در برابر سایش: ضریب پایین سایش در نایلون ها باعث می شود تا از این محصولات در مواردی استفاده شوند که بخش‌های مختلف آن به روی یکدیگر می لغزند و ممکن است باعث ساییدگی یکدیگر شوند.

• مراحل پس از فرآوری: الیاف نام برده شده به خوبی قادرند تا رطوبت را به خود جذب کنند و همین ویژگی باعث می شود تا امکان فرآوری مجدد آنها توسط انواعی از رنگ ها و اسپری ها فراهم شود.

مترجم: ف.آل احمد