بهترین گزینه برای قلم های سه بعدی، ABS یا PLA؟ - بخش اول

کدام یک انتخاب بهتری برای قلم های سه بعدی می باشد؟ اکریلو نیتریل بوتادین استایرن یا پلی لاکتیک اسید؟ (بخش اول)

قلم های سه بعدی از سال‌های ۲۰۱۰ تا ۲۰۲۰ میلادی در دسترس عموم قرار گرفته اند و امروزه نیز همچنان از محبوبیت زیادی برخوردار است. این مواد کاربری بسیار جالب و ساده ای دارند و در حوزه آموزش هنر و نمونه سازی سریع به عنوان روشی بسیار مناسب معرفی شده‌اند که می‌توان با استفاده از آنها طرح های سه بعدی ساده را به وجود آورد. قلم های سه بعدی از این توانایی برخوردارند که انواعی از اشیا را با استفاده از فیلامنت های متفاوت تولید کنند ولی معمولاً برای آنها از فیلامنت هایی همانند اکریلو نیتریل بوتادین استایرن و یا پلی لاکتیک اسید استفاده میشود. انتخاب بین دو ماده نام برده شده همانند چاپ روش FDM نیز برای ساخت قلم های سه بعدی به مدت زیادی مورد بررسی و بحث قرار گرفته است. با مطالعه این مقاله می توانید میزان تناسب یکی از دو فیلامنت نام برده شده به منظور به کارگیری قلم های سه بعدی را درک نماید و تصمیم بهتری اتخاذ کنید.

پلی لاکتیک اسید چیست؟

پلی لاکتیک اسید که با نام اختصاری PLA نیز نشان داده می‌شود نوعی ماده پلیمری است که از واحدهای ساختاری لاکتیک اسید تولید شده است و مواد خام لاکتید که در آن وجود دارند برای بسپارش پلی لاکتیک اسید به کار برده می شوند و از مواد گیاهی گرفته شده اند و همین موضوع باعث می‌شود تا آنها یکی از پلاستیک های معدودی باشند که امکان تولید آنها با دوام بالا فراهم است. زمانی که پلیمر نام برده شده تجزیه میشود به ذرات لاکتیک اسید تبدیل خواهد شد که در واقع یکی از محصولات جانبی ایمن برای بدن انسان و همچنین محیط زیست می باشد. از آنجایی که پلیمر نامبرده شده از دوام و خاصیت زیست تخریب پذیری برخوردار است بنابراین به کمک یکی از جایگزین های بسیار پر مصرف برای پلاستیک های غیر زیست تخریب پذیر و سنتی به کار برده می‌شود و افزایش کاربری بسیار بالای این ماده باعث شده است تا به عنوان یکی از پلاستیک های زیستی معرفی شود که در جهان در مقام دوم تولید می شود.

مزیت ها و معایب پلی لاکتیک اسید کدام است؟

- مزیت ها

• زیست تخریب پذیری و دوام بالا: هنر کار با قلم های سه بعدی متاسفانه در زمانی بسیار رایج شد که بیشتر جمعیت جهان با مشکل الودگی ناشی از زباله ها و تلاشی برای کاهش زباله های غیر زیست تخریب پذیر همانند پلاستیک ها روبرو بودند. مشکل دیگری نیز وجود دارد که بنا بر آن بیشتر مواد پلاستیکی تولید شده از منابع نفتی ساخته می شوند که در واقع منابع همیشگی نیستند. اما به کارگیری پلی لاکتیک اسید ها می تواند نقش بسیار پررنگی در کاهش آلودگی ناشی از زباله های پلاستیکی در جهان داشته باشد زیرا این ماده به طور کامل زیست تخریب پذیر می باشد و از مواد خام بادوام و پایدار ساخته می شود. اگر شما می خواهید از قلم های سه بعدی برای موارد بسیار حرفه ای استفاده کنید می توانید به راحتی چندین مدل را با روندی بسیار سریع به اتمام برسانید ولی اگر کاربرد این دسته از قلم ها در حوزه آموزشی است به کارگیری قلم های سه بعدی ساخته شده از پلی لاکتیک اسید می‌تواند فایده های متفاوت برای شما داشته باشد زیرا آنها به شما کمک می کنند تا مهارت های طراحی سه بعدی را بهتر یاد بگیرید و علاوه بر آن شما میتوانید در تلاش برای به کارگیری موادی با دوام و پایداری سهیم شوید.

• عدم انتشار بو در طی چاپ: اما ممکن است تعدادی از کاربران قلم های سه بعدی جوانانی باشند که هیچ ایده ای در خصوص استفاده از منابع پایدار ندارند ولی همچنان این دسته از پلی لاکتیک اسیدها می‌تواند برای آنها گزینه بهتری باشد زیرا از حالت غیرسمی برخوردارند. در واقع پلی لاکتیک اسید ها هیچگونه گازسمی را در هنگام قرارگیری در معرض حرارت از خود انتشار نمی دهند و همین باعث می شود که یک جایگزین بسیار ایمن تر برای بسیاری از مواد فیلامنت مانند باشند. همانطور که پیش از این نیز عنوان شد پلی لاکتیک اسید به عنوان یکی از ایمن ترین فیلامنتهایی شناخته می شود که شما می توانید با آن کار کنید اما در هر صورت باید تا حدودی احتیاط را نیز رعایت کنید زیرا به طور کلی حرارت دهی به مواد پلاستیکی و روزن رانی آنها از طریق فضاهای بسیار کوچک می‌تواند باعث شود که ذرات ریز ماده پلاستیکی در هوا پخش شوند و در نهایت افرادی که در این محیط ها رفت و آمد می‌کنند این ذرات را تنفس خواهند کرد. بهتر است در هنگام کار با فیلامنت های نام برده شده از ماسک های تنفسی استفاده کنید و یا محل مورد نظر را به خوبی تهویه نمایید. اهمیت بسیار زیادی دارد که به این موضوع اشاره کنیم که اگر چه مواد پلاستیکی پلی لاکتیک اسید در حالت اصلی خود حالت غیر سمی دارند اما تعدادی از فیلامنت ها می توانند خود سمی باشند همانند مواد کاربردی برای نقاشی و یا رنگ که بهتر است که در این خصوص با تولید کننده محصول مورد نظر مشورت نمود.

• سادگی رنگ آمیزی: یکی دیگر از ویژگی های پلی لاکتیک اسید که آن را به گزینه بسیار ایده آلی برای پروژه های خلاقانه تبدیل می کند احتمال رنگ‌ آمیزی آن است و این که به راحتی به سایر سطوح می چسبد. اگر شما می خواهید از قلم های سه بعدی برای تهیه یک کاسه سرامیکی و یا یک سطح شیشه استفاده کنید پلی لاکتیک اسید ها بسیار مناسب خواهد بود. اگر تصمیم دارید تا از آنها با چسبندگی بسیار بیشتری استفاده کنید بنابراین گزینه های بهتری نیز پیش روی شما و وجود خواهد داشت مانند پلاستیک‌ های اورتان اما در هر دو صورت پلاستیک اسید انتخابی نسبتاً مناسب است و دسترسی به آن نیز ساده میباشد.

• عدم بروز خمیدگی و انحنا: همانطور که پیش از این نیز یاد شد پلی لاکتیک اسید ها در دمای نسبتا پایینی چاپ می شوند. این موضوع نه تنها باعث می شود تا میزان برق مصرفی و نیاز به قطعات اصلی چاپ سه بعدی به صورت قطعی کاهش پیدا کند بلکه پلی لاکتیک اسید به احتمال خیلی پایینی حالت خمیده و منحنی پیدا خواهد کرد. این مورد یکی از دلایلی می باشد که پلی لاکتیک اسید یکی از مواد بسیار ساده و کاربری شناخته می شود و در صورتی که شما هیچ تجربه ای در خصوص چاپ سه بعدی ندارید در هر صورت ممکن است احتمال بروز انحنا در محصولات نهایی تولیدی شما مشکلاتی را برای شما به وجود بیاورد. حتی بسیاری از افراد حرفه‌ای در زمینه چاپ سه بعدی نیز زمانی که می‌خواهند محصولات ساده ای را تولید کنند و نمی خواهند نگرانی در خصوص امکان خمیدگی داشته باشد از پلی لاکتیک اسید ها استفاده می کنند.

- معایب

• نقطه ذوب پایین: نقطه ذوب پایین در پلاستیک های پلی لاکتیک اسید یکی از ویژگی‌های بسیار متمایزی است که باعث می‌شود کار با این ماده ساده تر شود اما از طرف دیگر این بدین معنی است که محصولات تولید شده از آن نمی توانند در معرض دمای بسیار بالا قرار بگیرند و در واقع قراردهی محصولات تولیدی از پلی لاکتیک اسید در داخل خودرو در یک روز آفتابی می‌تواند باعث تغییر شکل بسیار زیاد آنها شود. همین موضوع باعث می شود تا امکان بکارگیری این دسته از مواد برای موارد بسیار حساس کمتر شود و در صورتی که شما می‌خواهید تزییناتی را به روی کاسه ای استفاده کنید که در معرض مواد بسیار گرم قرار می گیرد بنابراین بهتر است که از بکارگیری پلی لاکتیک اسید در چنین مواردی صرف نظر کنید.

• در طی زمان یکپارچگی خود را از دست می دهد: تا این قسمت از مقاله عنوان کردیم که پلی لاکتیک اسید نوعی ماده با قابلیت زیست تخریب پذیری بسیار بالا به شمار می‌آید و این ویژگی بسیار مطلوب است اما از طرف دیگر این می‌تواند به این معنی باشد که ماده نام برده شده به صورت طبیعی یکپارچگی خود را از دست خواهد داد حتی زمانی که در معرض هوای معمول باشد. البته فاکتور های بسیار زیادی وجود دارند که می توانند سرعت نابودی و یا تجزیه محصولات ساخته شده از پلی لاکتیک اسید را افزایش دهد همانند نور خورشید، باد و یا موارد ویژه. اگر شما تصمیم دارید تا نمونه یا مدلی را تولید کنید که باید چندین سال حالت خود را حفظ کنند و یا مصرف نمایشی دارد بهتر است بدانید که محصولات تولیدی از پلی لاکتیک اسید دوام چندان بالایی ندارند و بهتر است از آنها برای تولید مدل ‌هایی که در محیط خارج از خانه قرار می‌گیرد استفاده نکنید.

• خواص مکانیکی نه چندان مطلوب: پلی لاکتیک اسید از جمله موادی است که از پایداری گرمایی و یا استحکام بالای برخوردار نمی باشد و اگر شما خواهان ساخت قطعاتی هستید که باید برای تست های عملکردی مورد بررسی قرار بگیرند و یا به صورت مکرر مورد استفاده قرار می‌گیرند بنابراین بهتر است که از پلی لاکتیک اسید صرف نظرکرده و مواد مناسب تر را برای تولید محصول نهایی خود انتخاب کنید از طرف دیگر دمای پایین ذوب در پلی لاکتیک اسید ها بدین معنی است که محصولات نهایی تولید شده از این ماده می‌تواند به راحتی تغییر شکل دهنده و به احتمال زیاد اگر شما آنها را در یک محیط گرم قرار دهید حتما پس از مشاهده مجدد آنها متوجه می‌شوید که تغییر شکل دادند.

مترجم: ف. ال احمد