پرینتر سه بعدی FDM

پرینتر سه بعدی FDM از متداول‌ترین انواع پرینترهای سه بعدی است که کاربردهای بسیاری در نمونه‌سازی سریع دارد و امروزه در بین خریداران بسیار پرطرفدار است. FDM 3d printers یا پرینتر های سه بعدی FDM به علت محبوبیت گستره خود بیشتر از سایر پرینتر سه بعدی به تولید می‌رسد.

طرز کار پرینتر سه بعدی FDM چگونه است؟

در این قسمت از توضیحات قرار است روش کار پرینتر سه بعدی FDM را خدمت خریداران محترم ارائه دهیم تا با اطلاعاتی دقیق‌تر درباره قابلیت‌ها و محدودیت‎‌هایی که به هنگام استفاده از این نوع پرینتر برای شما ایجاد می‌شود، شما را به سمت خرید پرینتر سه بعدی FDM سوق دهیم.

مواد اصلی پرینتر سه بعدی FDM فیلامنت است که فیلامنت‌ها یک قرقره از پلاستیک قابل ذوب هستند و به همین علت نیز پرینترهای سه بعدی اف دی ام ارزان‌ترین روش ساخت افزودنی محسوب می‌شوند. این نوع از پرینترها از یک فرآیند ساخت افزودنی تشکیل شده‌اند که متعلق به خانواده اکستروژن است؛ به این صورت که پرینتر سه بعدی فیلامنتی یا اف دی ام با ذوب کردن پلاستیک و اکسترود آن، محصول سه بعدی را به صورت لایه به لایه تحویل مصرف‌کننده می‌دهد.

برای روشن شدن این موضوع که آیا روش کار پرینتر سه بعدی fdm با سایر چاپگرها متفاوت است یا خیر؟ تصمیم گرفتیم تا طرز کار پرینتر سه بعدی اف دی ام را در چند مورد مختصر توضیح دهیم:

• قدم اول: یک اسپول (رول یا قرقره‌ای که فیلامنت به دور آن پیچیده شده است) از فیلامنت، ابتدا بر روی پرینتر نصب می‌شود. زمانی که نازل پرینتر به دمای مورد نظر می‌رسد، فیلامنت به درون اکسترودر پرینتر و در نهایت به درون نازل هدایت می‌شود تا ذوب شود و برای لایه‌نشانی آماده شود.
• قدم دوم: اکسترودر پرینتر به یک مکانیزم سه درجه آزادی متصل است که به آن اجازه می‌دهد تا در راستاهای X و Y و Z حرکت کند. ماده‌ی مذاب بر روی مسیرهایی که از پیش تعیین شده است لایه‌نشانی می‌شود و بلافاصله به کمک فن تعبیه شده در هد پرینتر، خنک و جامدسازی می‌شود.
• قدم سوم: برای تکمیل یک مقطع از قطعه، باید نازل چندین مسیر را لایه‌نشانی کند تا آن مقطع تکمیل شود (مشابه زمانی که قرار است درون یک مستطیل را به طور کامل رنگ‌آمیزی کنیم). وقتی که ساخت یک مقطع در صفحه‌ی X-Y به پایان رسید، صفحه‌ی ساخت پرینتر سه بعدی در راستای Z جابه‌جا می‌شود (در بعضی از پرینترهای سه بعدی FDM، برای تغییر مقطع در راستای X-Y، هد پرینتر در راستای Z جابه‌جا می‌شود) تا یک صفحه‌ی جدید در راستای X-Y آماده‌ی لایه‌نشانی شود.

نکته: تمامی این فعالیت‌ها تا زمانی که قطعه‌ی مطلوب ساخته شود ادامه دارد.

قیمت پرینتر سه بعدی FDM

قیمت پرینتر سه بعدی FDM بسیار به صرفه است زیرا مواد اولیه آن به راحتی در بازار فروش پرینترهای سه بعدی موجود است و این مورد و موارد دیگر موجب شده تا پرینتر سه بعدی FDM  به بهترین تکنولوژی موجود برای کسانی که می‌خواهد از این تکنولوژی برای نمونه سازی استفاده کنند. قیمت فروش پرینترهای سه بعدی FDM از 1 میلیون تومان شروع می‌شود.

مزایای پرینتر سه بعدی اف دی ام

از بزرگترین مزایای پرینتر سه بعدی FDM مقیاس‌پذیری بی‌نظیر آن است به این صورت که برای اندازه‌گیری به مشکل جدی بر نخواهید خورد. برای اندازه‌گیری تنها محدودیتی که وجود دارد محدودیت در اندازه مساحت ساخت است که باید حرکت هر کدام از پیکان‌ها را در نظر بگیرید؛ طول نرده مورد نظر را بیشتر کنید که در ادامه به مساحت ساخت بزرگتری دست پیدا کنید.

در همین راستا مشکلات جزئی ممکن است به وجود بیاید اما ما به شما این تضمین را می‌دهیم که پرینتر دیگری همانند پرینتر سه بعدی FDM وجود ندارد که هزینه‌های جانبی آن با مزایای آن جبران شود.

پرینترهای سه بعدی اف دی ام به دل به دلیل مزیت داشتن طرح مقیاس‌پذیر یعنی نسبت هزینه به اندازه با کمترین میزان هزینه برای قطعات و همچنین طراحی ساده می‌توانند بزرگتر و با صرف هزینه کمتر ساخته شوند.

از دیگر مزایای پرینتر سه بعدی FDM می‌توان به انعطاف‌پذیری مواد آن اشاره کرد به این صورت که طیف گسترده ای از مواد گرمازا و رشته های عجیب و غریب را می توان با کمی پیشرفت و اصلاح نسبتاً کمی چاپ کرد و همانطور که می‌دانید در سایر پرینترها نمی‌توان از رزین یا پودر ریز استفاده کرد.

مراحل کار پرینتر سه بعدی FDM

پرینتر سه بعدی اف دی ام از یک نازل برای تزریق لایه به لایه پلاستیک روی یک پلتفرم یا سینی ساخت استفاده می‌کند. این نازل فیلامنت پلاستیک را به دمای بالایی می‌رساند که باعث می‌شود فیلامنت به حالتی نیمه جامد و شکل‌پذیر دربیاید.

ترتیب مراحل کار پرینتر سه بعدی FDM به شرح زیر می‌باشد:

1. 1. در مرحله اول یک قرقره از فیلامنت ماده ترموپلاستیک در دستگاه پرینتر سه بعدی قرار می‌گیرد. سپس نازل تا حد تعیین شده گرم شده و فیلامنت به نازل وارد شده و به دمای نزدیک به ذوب می‌رسد.
   2. نازل پرینتر مجهز به یک سیستم ۳ محوره و یا ۲ محوره است، این نازل بر روی سطح سینی ساخت حرکت کرده و پلاستیک فشرده را در نقاط مناسب تزریق کند. نوع دیگری از پرینترهای سه بعدی FDM دارای نازل ۲ محوره هستند و در مقابل سینی ساخت پس از ساخت هر لایه در راستای Z می تواند حرکت کند.
   3. هر لایه که ساخته می‌شود، با پایین آمدن دما جامد می‌شود و لایه بعدی روی آن گذاشته می‌شود. برای ساخت یک سطح نیاز به عبور چند باره نازل از آن است.(مانند رنگ کردن یک مربع با ماژیک) این پروسه تا ساخته شدن قطعه تکرار می‌شود.

نتیجه این پروسه تولید لایه به لایه، ایجاد سطحی پلکانی در مدل است.

برخی از پرینترهای سه بعدی FDM دارای فن‌های خنک‌کننده در کنار نازل هستند که سرعت خنک شدن لایه‌ها را بالا می‌برد. این مسئله موجب بالا رفتن سرعت پرینت و کیفیت قطعه می‌شود.

نگاهی به ویژگی‌های پرینتر سه بعدی اف دی ام

بیشتر سیستم‌های FDM اجازه تنظیم چندین متغیر فرآیند، از جمله دمای هر دو نازل و پلتفرم ساخت، سرعت ساخت، ضخامت لایه و سرعت فن خنک‌کننده را می‌دهند. بیشتر این متغیرها توسط اپراتور دستگاه پرینتر سه بعدی تعیین می‌شوند.

نکته با اهمیت در سفارش پرینتر سه بعدی FDM، اندازه پلتفرم ساخت و ضخامت لایه است.

تاب برداشتن:

تاب برداشتن یکی از شایع‌ترین مشکلات در پرینتر سه بعدی FDM است. ترموپلاستیک‌ها پس از اینکه از نازل روی پلتفرم ساخت تزریق می‌شوند، سرد شده و جامد می شوند، این تغییر دما موجب انقباض و کوچک شدن ابعاد آنها می‌شود.

چسبندگی لایه‌ها:
چسبندگی مناسب بین لایه‌ها برای قطعات FDM اهمیت زیادی دارد.

وقتی پلاستیک ذوب شده از نازل روی لایه قبلی تزریق می‌شود، به خاطر دمای بالای لایه جدید، بخشی از لایه قبلی ذوب شده و به این طریق لایه‌ها به هم متصل می‌شوند.

استحکام بین لایه‌ها:

استحکام اتصال بین لایه‌ها همیشه پایین‌تر از استحکام خود ماده اولیه است. این تفاوت مقاومت به این معنی است که قطعات FDM خواص انیستروپیک دارند.

سازه ساپورت:

در پرینت سه بعدی FDM وجود سازه ساپورت برای ساخت هندسه‌ی قسمت‌های بیرون زده ضروری از آنجایی که ترموپلاستیک ذوب شده نمی‌تواند روی هوا تزریق شود برخی هندسه‌ها نیاز به سازه ساپورت در زیر خود دارند.

تراکم داخلی و ضخامت پوسته:

قطعات FDM معمولا توپُر پرینت نمی‌شوند، پرینت تو خالی قطعات موجب پایین آمدن زمان پرینت و به صرفه شدن هزینه می‌شود. درون قطعه یک سازه با میزان تراکم قابل تنظیم شکل می‌گیرد که قطعه را مقاوم و قابل ساخت می‌کند.

معایب پرینتر سه بعدی FDM

از نقاط ضعف پرینتر سه بعدی FDM این است کیفیت چاپ و جزئیات کار شاید نسبت به سایر پرینترها کمتر باشد چرا که رسیدن به یک چاپ دقیق با جزئیات بسیار زیاد با ظاهری کاملا حرفه‌ای مستلزم پردازش بسیار دقیق است که دستیابی به این امر بسیار سخت و پیچیده می‌باشدچرا که مواد باید در لایه‌ها اکسترود شده باشند و ضخامت آن از پیش توسط نازل تعریف شده باشد.

از نقاط منفی دیگر پرینتر سه بعدی FDM می‌توان به موضوع استحکام بیش از اندازه موارد چاپ شده اشاره کرد زیرا پرینتر سه بعدی اف دی ام لایه‌ها را به هم می‌چسباند و از این نوع چاپگر نمی‌توان در تولید نمونه‌های ظریف استفاده کرد.