המדריך לשימוש בכל חומרי הגלם להדפסות תלת מימד

המדריך לשימוש בכל חומרי הגלם להדפסות תלת מימד !

מבחר חומרי הגלם להדפסת תלת-מימד הוא גדול עד כדי כך שלעיתים קרובות קשה להגיע להחלטה הנכונה ביותר עבור הפרויקט שלכם, אולם אל חשש! בדיוק לשם כך כתבנו את המאמר המקיף שלהלן שיסייע לכם לעשות זאת, תוך לימוד על התכונות של כל חומר (לדוגמא – סוג, עובי מינימאלי, מרקם ועוד).

התפתחות תעשיית התלת-מימד בשנים האחרונות הובילה את המשתמשים לדרוש גיוון רב לתמיכה במגוון תהליכים במהלך בניית מודלים תלת-מימדים. במאמר זה אפרט אודות סוגי הפילמנט הזמינים ליצירה ובנייה במדפסות תלת-מימד ובאילו רצוי להשתמש על-מנת להגיע לתוצאות הרצויות.

החומרים המפורטים :

1. Polylactic Acid – PLA
2. ABS – Acrylonitrile Butadiene Styrene
3. PET-G – COPOLYESTER ((Polyethylene Terephthalate
4. PETT) T-glase)
5. PLA גמיש
6. Nylon – ניילון (Bridge)
7. PC – פוליקרבונט
8. TPE – Thermoplastic Elastomer
9. ברונזה; עץ; נחושת; במבוק; פליז
10. Carbon Fiber – קרבון (סיבי פחמן)
11. HIPS ו-PVA

 

1. Polylactic Acid – PLA

פולימר תרמו-פלסטי על בסיס תירס. החומר הנפוץ ביותר בתעשייה, ידידותי לסביבה ומתכלה. זהו החומר המועדף ביותר, שכן הוא מאפשר למשתמש עבודת עיבוד קלה יותר. חיבור השכבות מתבצע בצורה פשוטה ואיכותית. שטח החוץ של המודל חלק מאוד ומבריק והמודלים יוצאים ברמת דיוק גבוהה. מלבד זאת, זהו הפילמנט בעל מגוון הצבעים הרחב ביותר בתעשייה ואף זוהר בחשיכה.

מודלים שנבנו ב-PLA, על אף היותם חזקים ונוקשים, אינם גמישים – ולפיכך נשברים בקלות יתרה. כמו כן, מודלים עשויי PLA עשויים להתאפיין בקצוות מודל מעוקלים מעט, זאת בשל העובדה שמודל PLA מתחיל להתעוות בחום הגבוה מ-45 מעלות.

כאשר עוסקים בבניית מודלים גדולים ובעלי זמן הדפסה ממושך, מומלץ להשתמש בדבק על המשטח ולהנמיך את חום משטח הבניה ל-40 מעלות ופחות, על-מנת למנוע תופעה זו.

טמפרטורת הדפסה – 190-210 מעלות ואילו טמפרטורת משטח עבודה – 60 מעלות (אין חובה להשתמש במשטח מחומם).

• חום התכה : 210 מעלות ( חומרים בצבעים מסוימים כגון standard white או signal yellow מצריכים התכה בחום של 220 מעלות, גם ל PLA השקופים יש להשתמש בחום של 220 מעלות
• חום משטח : באופן עקרוני אין צורך במשטח מחומם אך עבודה עם משטח מחומם עוזרת להצמדת המודל למשטח ללא שימוש בדבק או משטח סטאטי כלשהו (ספרי לשיער/דבק סטיק)
• מאוררים : 100%

 

 

2. ABS – Acrylonitrile Butadiene Styrene

פולימר תרמו-פלסטי על בסיס נפט. אחד הפילמנטים הנפוצים, המועדף בעיקר על-ידי מהנדסים, עקב היותו קל משקל, מעט גמיש ועמיד. מעולה לייצור חלקים שלובים. הסרת תמיכות תיעשה בקלות רבה יותר בהשוואה לשימוש בסוגי פילמנט אחרים.

על אף שה-ABS קל לשיוף או החלקה באמצעות אצטון, הוא נחשב קשה יותר לעיבוד ביחס ל-PLA, בשל נטייתו להתקרר במהירות ולהתעקל. תופעות אלו מתבטאות במודלים תלת-מימדיים הניתקים ממשטח ההדפסה באמצע תהליך, בחיבור לקוי של שכבות המודל או בהתעוותותו.

האדים המשתחררים בעת ההמסה מהווים חיסרון נוסף של ה-ABS; מאחר שה-ABS מבוסס-נפט, הוא אינו בריא או נעים לנשימה למשכי זמן ארוכים ורצוי לפיכך לעבוד איתו באזורים מאווררים.

ישנם מספר כלים מסייעים לעבודה עם ABS:

א. שימוש במשטח מחומם של מדפסת התלת-מימד (בטמפרטורה של 90-120 מעלות).

ב. ציפוי משטח העבודה בסרט קפטון (Kapton tape).

ג. שימוש בדבק מריחה מעולה. מומלץ לבדוק דבקים שונים עד לאיתור הדבק המתאים ביותר למטרתכם.

ד. יצירת דבק ABS בהמסת חתיכות ABS בעזרת אצטון ומריחת התוצר על משטח העבודה.

ה. ספרי שיער.

• חום התכה : 235 מעלות
• חום משטח: 80-100 מעלות (ל ABS יש תכונות כיווץ ובמדפסות ללא תא סגור צריך להקפיד על הדבקתו למשטח) ניתן להשתמש במגוון משטחים סטטיים כגון Polamideקפטון, PET tape, בלו טייפ , Biuldtak
• מאווררים : עבודה ללא מאווררים.
• מדפסת סגורה – העבודה בabs מומלצת למשתמשים שברשותם תא סגור-ריכוז החום האיזור ההדפסה
  מונע התנתקות המודל מהמשטח ועיוות.

 

 

 

3. PET-G – COPOLYESTER ((Polyethylene Terephthalate

חומר זה ידוע יותר בשימושו בתעשיית בקבוקי שתייה, בשל תכונות הקשיחות והעמידות שלו בשבירה (יותר מ-PLA או ABS) ומשקלו הסגולי קל. פילמנט זה נטול ריח בתהליך העבודה, וכן נטול סטיירין (Styrene) או ביספינול איי (Bisphenol A) – חומרים המשתחררים עם חימום חומרי פלסטיק מסוימים – ועל כן אושר על ידי ה-FDA (סוכנות המזון והתרופות האמריקאית) לשימוש בייצור כלי אוכל ומטבח.

עקב חוזקו ויציבותו בתהליך ההדפסה ניתן להשתמש ב-PET-G לבניית מודלים ללא תמיכה, עמם הוא מסוגל להתמודד בקלות יחסית.

על אף שהוא מאופיין בצבעיו השקיפים בעת בניה תלת-מימדית, החומר מאבד משקיפותו, כך שהמודל מקבל מראה קריסטלי.

על מנת לשמור על מראה צלול יותר, ההמלצה היא עבודה ברזולוציית שכבה עבה.

הטמפרטורות הרצויות לעבודה הן 230-250 מעלות, ובחום משטח של 45-70 מעלות.

 

4. PETT) T-glase)

ה-PETT דומה בתכונותיו ל-XT, אך נחשב חזק יותר. טמפרטורת העבודה עמו נעה בין 235 ל-250 מעלות, ואילו טמפרטורת משטח העבודה – 45 מעלות, עם הנחת דבק מקדימה. הדפסה ברזולוציה של בין 180-220 מיקרון, ללא מאווררים, תסייע לחומר להיוותר שקוף יותר.

• חום התכה: 238 מעלות
  • חום משטח: 45 מעלות
  • מאווררים : מאווררים: 50% (ככל שרמת המאווררים פחותה, פני השטח יצאו יותר חלקים ויותר שקופים ולכן ניתן להגיע למצב עבודה שלא כולל הפעלת מאווררים)

5. PLA גמיש

כפי שניתן להבין משמו של הפילמנט, כאשר תיצרו מודלים באמצעות PLA גמיש, תקבלו מודל חלק וגמיש, בדומה לגומי, באמצעותו תוכלו לייצר גלגלים למודלים של מכוניות, צעצועים גמישים או אפילו תבניות וכפכפים. הוא נחשב כחומר מאוד נמתח ועמיד וההתנסות עמו היא חוויה. עם זאת, יש  לקחת בחשבון שגמישותו, עשויה לעורר דווקא סיבוך בתהליך העבודה ולעתים קושי בהדפסה. עם ה-PLA הגמיש נהוג לעבוד במהירות הדפסה נמוכה (10-15 מ”מ לשנייה) וברזולוציה גבוהה, על מנת ליצור אחידות רבה יותר בין השכבות, מבלי לקרב את ראש ההדפסה סמוך מדי למשטח העבודה, בכדי למנוע את סתימתו. שאר הפרמטרים להדפסה דומים לאלו של PLA רגיל.

ניתן למצוא חומרים גמישים אחרים, כדוגמת FilaFlex או NinjaFlex, הנחשבים גמישים ועמידים ףא יותר לחומרים ממיסים, כדלק או אצטון ומסוגלים לחזור לצורתם המקורית, על אף כיפוף ומתיחה מאסיביים. טמפרטורת ההתכה של הפילמנט היא 220-230 מעלות.

• חום התכה – 210-220 מעלות
  • חום משטח – 60 מעלות
  • מאווררים: 100%
  • מהירות הדפסה 10-15 mm/s
  • רצוי לטפטף מעט שמן מכונות תפירה לתוך צינורית ההובלה

6.  Nylon – ניילון (Bridge)

חומר מעולה לבניית מודלים תלת-מימדיים, הנחשב גם מותאם ביולוגית (biocompatible). מרבית הדפסות התלת-מימד המשמשות כיום את עולם הרפואה לטיפולים כגון החלפת חלקים תותבים או סחוס, נבנים בפילמנט מבוסס-ניילון. קיימים מספר סוגי פילמנט מבוססי-ניילון, כמו Nylon 618, עם הצבע הטבעי, או Nylon 645, עם הצבע שקוף.

ניילון להדפסה בתלת-מימד עדיין אינו פופולארי כמו PLA או ABS, בעיקר בשל פני שטח המודל התלת מימדי, שאינם חלקים כמו באחרים ולעתים הופכים את השימוש בו למורכב יותר.
על הניילון, הגמיש ועמיד ביותר בפני שבירה, ניתן ליישם שיטות חדשות לצביעה על פי טעם אישי.
שימוש בפילמנט ניילון מחייב שימוש במשטח מחומם, כמו זה הקיים במדפסות Ultimaker, בטמפרטורה של 45 מעלות. טמפרטורת ההתכה היא 235 מעלות.

• חום התכה : 250 מעלות
  • חום משטח 110-120 מעלות – חובה להשתמש במשטח מקדים• מאוררים: ללא

 

7. PC – פוליקרבונט

פילמנט חזק מאוד המשמש באופן נרחב בתעשיות התעופה, רכב, רפואה ורבות אחרות.

ל–PC תכונות מכאניות מעולות, כמו גם עמידות לחום. מודלים תלת-מימדיים שיודפסו בחומר זה יצטיינו בדיוק, חוזק ועמידות מעולים. ה-PC נחשב כפילמנט השני בעולם חומרי הדפסת התלת-מימד בחוזקו ועמידותו בקריעה.

נוסף על נתונים אלו, ה-PC מותאם ביולוגית ומאפשר סטריליזציה – אחת הסיבות להיותו נפוץ בבניית אבי טיפוס, עבודות מורכבות וכלים פונקציונאליים. טמפרטורת ההתכה שלו גבוהה מ-300 מעלות והוא עמיד בחום של עד 138 מעלות.

• חום התכה: 250 מעלות.
  • חום משטח : 110 מעלות – חובה להשתמש במשטח מקדים מסוג Biuldtak
  • מאווררים: 50% ומטה

 

 

8. TPE – Thermoplastic Elastomer

TPE, פילמנט הנהנה מאלסטיות גבוהה עד כדי כך שלאחר תהליך ההדפסה הוא מעניק תחושה של סיליקון. החומר בעל מרקם חלק ויכולת מעולה של ספיגת זעזועים. על אף שאינו מכיל חומרים רעילים, הוא אינו מומלץ ליצירת כלים לתעשיית המזון.

 

9. ברונזה; עץ; נחושת; במבוק; פליז

עבור האומנותיים יותר מבינכם, אן אלו שפשוט מעוניינים בקבלת מרקם שונה למודלים התלת-מימדים שלהם, ישנם חומרים לבניית תלת-מימד המדמים חומרים אחרים ובתום ההדפסה אינם מזכירים פלסטיק. 70% מהחומר המרכיב פילמנטים אלו הוא שבבים של אותו חומר אותו הם
מדמים, בעוד השאר מבוסס PLA. מודלים אלו נהוג להדפיס בשכבות עבות ואז לבצע גימור למודל באמצעות נייר שמיר או נייר שיוף לח. תהליך העבודה זהה לעבודה עם PLA.

BRONZE FILL:

• חום התכה -220 מעלות
• חום משטח – 55 מעלות
• מאוררים – 100%
• Retraction Speed – 25 mm/s
• Flow -104-110%
• מהירות הדפסה 50 mm/s
• גובה שכבה מומלץ – 0.2-0.27mm

COPPERFILL:

• חום התכה – 195-210 מעלות
• חום משטח – 55 מעלות
• מאוררים – 100%
• Retraction Speed – 25-45 mm/s
• Flow -104-110%
• מהירות הדפסה 50 mm/s
• גובה שכבה מומלץ – 0.2mm

WOODFILL /BAMBOOFILL:

• חום התכה – 205 מעלות
• חום משטח – 55 מעלות
• מאוררים – 100%
• Retraction Speed – 40 mm/s
• Flow -104-110%
• מהירות הדפסה 50 mm/s
• גובה שכבה מומלץ – 0.2-0.27mm

 

 

 

10.  Carbon Fiber – קרבון (סיבי פחמן)

פילמנט חדשני מבוסס XT, העשוי 20% סיבי קרבון. סיבי קרבון חשובים כאחד החומרים החזקים בעולם ומשמשים לבניית וחלקים קלי משקל לתעשיית התעופה, כמו גם מכוניות מירוץ. בתום ההדפסה, יקבל המודל התלת-מימדי גימור מט.

 

11. HIPS ו-PVA

בעוד שחומרים אחרים משמשים לבניית המודל עצמו, אלו פילמנטים המשמשים לבניית תמיכות. לרוב, ייעשה שימוש במדפסת בעלת ראש הדפסה נוסף, במטרה לייצר מודל משולב תמיכות מ-PVA או HIPS.

היתרון העיקרי בשימוש בחומרים אלו לבניית תמיכות היא תכונת הימסותם עם ההשריה בנוזלים מסוימים.

• ה–HIPS מגיע בדרך כלל בצבע לבן. הוא נוטה להתעקל, להתכווץ ולא להיצמד כראוי למשטח שאינו מחומם. תהליך ההמסה ייעשה בסיוע חומר כימי הקרוי לימונן (hydrocarbon Limonene). בדומה לשמו, החומר מפיץ ריח לימונים חריף מאוד, הוא ידידותי לסביבה ומתכלה ואף מותאם ביולוגית, כך שניתן למרוחו על עור חשוף, ללא חשש אלרגיות.

 

• ה-PVA קל לשימוש ויצירת תמיכות ומצריך עבודה עם משטח מחומם. היות שהוא נמס בעזרת מים בלבד, אין צורך בלימונן. היצרנים ממליצים שימוש במים פושרים בטמפרטורה שבכל מקרה אינה חוצה את נקודת ה-70 מעלות, על מנת למנוע נזק לשאר המודל. ה-PVA מותאם למדפסות בטכנולוגיית FFF או FDM בעיקר. הטמפרטורות המומלצות לעבודה: חום ראש הדפסה – עד 225 מעלות, חום משטח עבודה – 55-60 מעלות. על אף התועלות הקיימות בהסרת תמיכות בהמסה, יש לקחת בחשבון כי התהליך ומורכב, הן מבחינת תכנון המודל לעבודה בשני ראשי הדפסה והן מבחינת תהליך ההמסה.

 

לסיכום

אנו מקווים שמאמר זה הראה לכם את הכיוון הטוב ביותר עבור עבודות התלת-מימד הבאות שלכם, ככל שמדובר בבחירת חומרי עבודה. אם אתם בתחילת הדרך, מומלץ להתחיל בהדפסה עם PLA, שכן הוא מאפשר לקבל תוצאות טובות בקלות יחסית ל-ABS.