هر آنچه که باید در خصوص چگالی پلی لاکتیک اسید بدانید
پلی لاکتیک اسید به عنوان محبوب ترین فیلامتی شناخته می‌شود که در چاپ سه بعدی و با استفاده از فناوری FDM به تولید محصولات متفاوت می پردازد و می توان آن را با استفاده از سمباده، رنگ و یا فرآورش تکمیلی به صورت دلخواه تغییر داد. با بهره گیری از این دسته از فیلامنت ها می توان در دمای پایین کار چاپ را انجام داده و سادگی زیادی نیز در کاربری آن وجود دارد. اگر بخواهیم فیلامنت های نام برده شده را با سایر مواد موجود مقایسه کنیم می بینیم که برای چاپ با آنها نیازی به اتاقک چاپگر و یا افشانک قدرتمند و یا حتی زمینه حرارت دیده نیست. پلی لاکتیک اسید ها در مقایسه با بیشتر پلاستیک های سخت عملکرد بهتری دارند و علاوه بر آن در طی چاپ هیچ بوی سمی و یا نامطلوبی از آنها منتشر نخواهد شد.
در این مقاله به اطلاعاتی همچون چگالی پلی لاکتیک اسید ها و انواع آن و دلایل اهمیت بسیار زیاد آن اشاره می کنیم و شما با مطالعه آن می توانید به تمامی اطلاعات یاد شده دست پیدا کنید.
چرا چگالی از اهمیت زیادی برخوردار است؟
به نظر می رسد که کمتر کسی به بحث در خصوص چگالی محصولاتی پرداخته باشد که با استفاده از روش چاپ سه بعدی تولید می شود. زمانی که نگاهی به فیلامنتها می‌اندازیم اولین چیزی که می خواهیم در مورد آنها بدانیم، قطر وزن آنها می باشد. پس از تعیین تنظیمات اولیه چاپ تمام نیازمندی های مورد نظر در قطر ماده و دمای چاپ خلاصه می‌شوند و پس از آن نیز چگالی ماده تعیین خواهد شد ولی حتی در مواردی ممکن است این گزینه کاملا نادیده گرفته شود. در صورتی که شما چگالی ماده را در بازه ی مناسبی قرار داده باشید می توانید به سادگی محاسباتی در خصوص مصارف ماده تولیدی خود انجام دهید. پیش از چاپ این امکان وجود دارد که چگالی مناسب از یک فیلامنت را چک نمایید و با توجه به داده های درج شده بر روی فیلامنت ها از طرف تولید کننده به اطلاعات مورد نظر خود دسترسی داشته باشید. قطعاً شما نمی توانید مقدار دقیق مصرف فیلامنت ها را درک کنید اما استفاده از چگالی در نهایت چنین محاسباتی را ساده تر خواهد ساخت. بنابراین در این قسمت می خواهیم به چگالی پلی لاکتیک اسید ها بپردازیم که به عنوان یکی از پرکاربردترین فیلامنت ها در حوزه چاپ سه بعدی شناخته می شود.
چگالی چیست؟
پلی لاکتیک اسید که با نام اختصاری PLA نیز نشان داده می‌شود یکی از انواع مواد بوده که مصارف بسیار زیادی در چاپ سه بعدی دارد و این موضوع نیز ناشی از سادگی در کاربری آن می باشد. ولی بیشتر تولیدکنندگان این ماده را با چگالی ۱۲۴ صدم گرم بر سانتی متر مکعب تولید می‌کنند. زمانی که ماده نام برده شده با سایر انواع مواد موجود ترکیب می شود همانند فلزات و یا چوب این چگالی تغییر خواهد کرد. در واقع پلی لاکتیک اسید های ترکیبی همگی در دسته ترموپلاستیک ها قرار می گیرند و فقط با ذرات و یا سایر مواد ترکیب شده اند و این ترکیب می تواند ظاهر و حسی شبیه به مواد واقعی داشته باشد. اما در هر صورت خواص مکانیکی پلی لاکتیک اسید های خالص و ترکیبی مانند هم نیست. در این قسمت به تعدادی از فیلامنت های ترکیبی و چگالی معمول آنها اشاره می کنیم:
چگالی سایر مواد چقدر است؟
علاوه بر پلی لاکتیک اسید موادی همانند اکریلونیتریل بوتادین استایرن، پلی اتیلن ترفتالات های تغییر یافته به کمک گلیکول هم از انواع فیلامنت های بسیار رایج و کاربردی به شمار می آیند و در مقایسه با مواد پیشرفته همانند نایلون، پلی کربنات و یا فیلامنت های انعطاف پذیر و یا حتی سایر موارد دو مورد نام برده شده از بیشترین سادگی در کاربری برخوردار بوده و ارزان قیمت می باشند. اکریلونیتریل بوتادین استایرن در مقایسه با پلی لاکتیک اسید ماده سخت تری می باشد و شکنندگی در آن بسیار کمتر دیده می شود. بنابراین انعطاف پذیری آن نیز بسیار کم است تا بتواند ضربات را جذب کند. آکریلونیتریل بوتادین استایرن در مقایسه با پلی لاکتیک اسید کمی سبک تر می باشد و چگالی آن حدود 1.04 گرم بر سانتی متر مکعب است. از طرف دیگر پلی اتیلن ترفتالات های تغییر یافته به کمک گلیکول بین دو ماده نام برده شده قرار می گیرند زیرا در مقایسه با اکریلونیتریل بوتادین استایرن با سادگی بیشتری چاپ می شوند ولی در مقایسه با پلی لاکتیک اسید مقاومت بیشتری در برابر حرارت داشته و محکم تر نیز می باشند و چگالی مساوی با پلی لاکتیک اسید ها دارد.
چگونه چگالی را محاسبه کنیم؟
چگالی به میزان جرم ماده در واحد حجم گفته می‌شود و در نتیجه تقسیم وزن یک ماده به حجم آن به وجود می‌آید . با تمامی این موارد چگالی وابستگی بسیار زیادی به دو پارامتری دارد که در محصولات تولیدی با استفاده از چاپ سه بعدی اهمیت بسیاری دارد. با استفاده از چگالی می توانیم سنجش بسیار بهتری از رشته های خود داشته باشیم. روشهای متفاوت به منظور تعیین مصرف فیلامنت وجود دارد ولی شما فقط می توانید وزن محصولات چاپ شده را محاسبه کنید. به طور کلی مصرف فیلامنت ها با توجه به طول و یا وزن آنها تعیین می‌شود ولی مقادیر داده شده ممکن است درست نباشند بلکه بیشتر مشابه با مقادیر اصلی باشند و نمی توان از این مورد اجتناب کرد. اما اگر شما چگالی فیلامنت مورد نظر خود را تنظیم کنید و آنرا مشخص سازید، در نهایت محاسباتی بهتر خواهد بود. برای درک بهتر طول و وزن می توانیم از فرمول چگالی استفاده کنیم . در این فرمول وزن تقسیم بر حجم می شود و در حقیقت از بین سه پارامتر موجود در این فرمول ما مقادیری برای وزن و چگالی داریم که در به روی بسته بندی فیلامنت و یا به روی فیلامنت نوشته شده است. با استفاده از فرمول ارائه شده شما می توانید متوجه شوید که چقدر فیلامنت دارید ولی حتما توجه کنید که امروزه تولید کنندگان فیلامنت ها را با وزن استاندارد می‌سازند و قطر نیز یک مقدار استاندارد برای این دسته از فیلامنت ها می باشد. این بدین معنی است که طول یک متغیر برای هر کدام از این مواد خواهد بود و با توجه به چگالی ماده تغییر خواهد کرد. بنا بر تمامی موارد عنوان شده یک بسته از اکریلونیتریل بوتادین استایرن در مقایسه با پلی لاکتیک اسید از طول بیشتری برخوردار است و این در حالی است که هر دوی آنها یک کیلوگرم وزن دارند و قطری برابر با یک و ۷۵ صدم میلیمتر دارند. مواد سنگین تر نیز طول کمتری دارند و این در حالی است که از قطر و وزن یکسانی با سایر مواد برخوردارند. استفاده از محاسبات و سنجش های دقیق در بکارگیری فیلامنت ها به خصوص با توجه به هزینه و بهره‌وری آنها می‌تواند در انجام چاپ سه بعدی بسیار موثر باشد و در نهایت چگالی نیز نقش مهمی در این موضوع ایفا میکند.
مترجم: ف. ال احمد
