מדריך להדפסה תלת-ממדית: חומרים, סוגים, יישומים ומאפיינים
מדריך להדפסה תלת-ממדית FDM:
חומרים, סוגים, יישומים ומאפיינים
ישנם עשרות חומרי פלסטיק הזמינים להדפסה תלת-ממדית, לכל אחד תכונות ייחודיות משלו שהופכות אותו למתאים ביותר לשימושים ספציפיים. כדי לפשט את תהליך מציאת החומר הטוב ביותר עבור חלק או מוצר מסוים, בואו...'ראשית, נבחן את סוגי הפלסטיק העיקריים ואת תהליכי ההדפסה התלת-ממדיים השונים.
סוגי חומרים מפלסטיק
ישנם שני סוגים עיקריים של פלסטיק:
תרמופלסטים הם סוג הפלסטיק הנפוץ ביותר. ההבדל העיקרי שלהם מתרמופלסטים הוא יכולתם לעבור מחזורים מרובים של התכה והתמצקות. ניתן לחמם תרמופלסטים ולעצב אותם לצורה הרצויה. התהליך הפיך, מכיוון שלא מתרחש קשר כימי, כך שניתן למחזר, להמיס ולעשות שימוש חוזר בתרמופלסטים. אנלוגיה נפוצה לתרמופלסטים היא חמאה, שניתן להמיס, להתמצק מחדש ולהמיס שוב. תכונותיה משתנות מעט במהלך כל מחזור התכה.
תרמוסטים (הידועים גם בשם פלסטיק תרמוסטי) נשארים במצב מוצק קבוע לאחר הייבוש. הפולימרים בתרמוסטים מתחברים במהלך תהליך הייבוש, הנגרם על ידי חום, אור או קרינה מתאימה. תרמוסטים מתפרקים בעת חימום במקום בהמסה, ואינם מתחדשים לאחר קירור. אי אפשר למחזר תרמוסטים או להחזיר את החומר למרכיביו הבסיסיים. תרמוסטים הם כמו בלילת עוגה, ולאחר שנאפים לתוך העוגה, לא ניתן להמיס אותם בחזרה לתוך הבלילה.
תהליכי הדפסה תלת-ממדית מפלסטיק
שלושת תהליכי ההדפסה התלת-ממדית המבוססים ביותר על פלסטיק הם כדלקמן:
מדפסות תלת-ממד מסוג מְסוּגסָג תַצהִיר דוּגמָנוּת (FDM) מתיכות ומייצרות פילמנט תרמופלסטי, אשר מופקד שכבה אחר שכבה על אזור הבנייה על ידי פיה של המדפסת.
מדפסות תלת-ממד סטריאוליוגרפיה (הסכם רמת שירות) משתמשות בלייזרים כדי לתקן שרפים נוזליים תרמוסטיים לפלסטיק מוקשה, תהליך הנקרא פוטופולימריזציה.
מדפסות תלת-ממד מסוג סינטור לייזר סלקטיבי (SLS) משתמשות בלייזרים בעלי עוצמה גבוהה כדי להמיס חלקיקים קטנים של אבקה תרמופלסטית.
הדפסת תלת מימד FDM
מודלים של התכה (FDM), הידועים גם בשם ייצור פילמנטים התכה (FFF), הם השיטות הנפוצות ביותר של הדפסה תלת-ממדית ברמת הצרכן, המונעות על ידי הופעתן של מדפסות תלת-ממד חובבות.
טכניקה זו מתאימה היטב למודלים בסיסיים של הוכחת היתכנות, כמו גם לאב טיפוס מהיר ובעלות נמוכה של חלקים פשוטים, כגון חלקים שבדרך כלל ניתנים לעיבוד שבבי.
ל-FDM ברמת הצרכן יש את הרזולוציה והדיוק הנמוכים ביותר בהשוואה לתהליכי הדפסה תלת-ממדיים אחרים מפלסטיק, ואינה האפשרות הטובה ביותר להדפסת עיצובים מורכבים או חלקים בעלי מאפיינים מורכבים. ניתן להשיג גימורים באיכות גבוהה יותר באמצעות תהליכי ליטוש כימיים ומכניים. מדפסות תלת-ממד תעשייתיות של FDM משתמשות בתומכים מסיסים כדי להפחית חלק מהבעיות הללו ומציעות מגוון רחב יותר של תרמופלסטיקים הנדסיים או אפילו חומרים מרוכבים, אך הן מגיעות גם במחיר גבוה.
כאשר הפילמנט המותך יוצר כל שכבה, לפעמים חללים יכולים להישאר בין השכבות כאשר הן מתפרקות'לא נדבקים במלואם. התוצאה היא חלקים אניזוטרופיים, דבר שחשוב לקחת בחשבון בעת תכנון חלקים שנועדו לשאת עומס או להתנגד למשיכה.
חומרי הדפסה תלת-ממדית FDM זמינים במגוון אפשרויות צבע. קיימות גם תערובות ניסיוניות שונות של פילמנטים מפלסטיק ליצירת חלקים עם משטחים דמויי עץ או מתכת.
חומרי הדפסה תלת-ממדיים פופולריים של FDM
חומרי ההדפסה התלת-ממדית הנפוצים ביותר של FDM הם ABS, PLA, ותערובות שונות שלהם. מדפסות FDM מתקדמות יותר יכולות גם להדפיס עם חומרים מיוחדים אחרים המציעים תכונות כמו עמידות גבוהה יותר בחום, עמידות בפני פגיעות, עמידות כימית וקשיחות.
חוֹמֶר | תכונות | יישומים |
ABS (אקרילוניטריל בוטדיאן סטירן) | קשיח ועמיד | אבות טיפוס פונקציונליים |
PLA (חומצה פולילקטית) | חומרי ה-FDM הקלים ביותר להדפסה | מודלים קונספט |
PETG (פוליאתילן טרפתאלט גליקול) | תואם לטמפרטורות הדפסה נמוכות יותר לייצור מהיר יותר | יישומים עמידים למים |
ניילון | חזק, עמיד וקל משקל | אבות טיפוס פונקציונליים |
TPU (פוליאוריטן תרמופלסטי) | גמיש וניתן לגמישות | אבות טיפוס גמישים |
PVA (פוליוויניל אלכוהול) | חומר תמיכה מסיס | חומר תמיכה |
מָתנַיִם (פוליסטירן בעל השפעה גבוהה) | חומר תמיכה מסיס הנפוץ ביותר בשימוש עם ABS | חומר תמיכה |
חומרים מרוכבים (סיבי פחמן, קבלר, פיברגלס) | קשיח, חזק או קשוח במיוחד | אבות טיפוס פונקציונליים |
