فیلامنت، متریال مصرفی پرینتر سه بعدی چگونه ساخته می شود؟

این رولهای دوست داشتنی فیلامنت

فیلامنت بخش مهم از تولید افزودنی است: "منبع غذایی" پرینت سه بعدی FDM است. همانطور که صنعت رشد کرده است، انواع رشته های موجود نیز افزایش یافته است. امروزه برندهای متعدد، اندازه های مختلف و طیف وسیعی از مواد جدید وجود دارد.

فیلامنت از کجا می آید، کسی؟ فرآیند ساخت رشته را می توان به پنج مرحله تقسیم کرد که با مواد اولیه شروع می شود و با قرقره در آستانه شما ختم می شود.

در این مقاله، فرآیند ساخت فیلامنت پرینت سه بعدی را توضیح می دهیم. با توجه به تنوع انواع رشته ها و تنوع در نحوه ساخت آنها، ما بر روی مراحل اصلی مشترک برای همه رشته ها تمرکز خواهیم کرد.

برای خرید انواع فیلامنت میتوانید سفارش خود را در فروشگاه فیلامنت 3DPE ثبت نمایید:

https://www.3dpe.ir/shop/filament/

***

مرحله 1: عمل آوری پلاستیک

اولین مرحله در فرآیند تولید فیلامنت، فرآوری پلاستیک است. در طول پالایش، نفت خام در یک کوره صنعتی گرم می شود که بسیاری از اجزای مختلف آنرا جدا می کند. یکی از این اجزا؛ نفتا، بیشترین نقش را در ساخت پلاستیک دارد.

نفتا، کاتالیزورها و سایر اجزای شیمیایی در یک راکتور پلیمریزاسیون به صورت شیمیایی پیوند می خورند. سپس محصولات نفتای پلیمریزه شده ترکیب و فرآوری می شوند. این فرآیند شامل ذوب محصولات و مخلوط کردن آنها با مواد دیگر برای تشکیل پلاستیک است. سپس پلاستیک به دست آمده به قطعات کوچکی به نام گلوله یا رزین دانه بندی می شود.

تامین کنندگان پلاستیک معمولا گرانول خام و رزین های شفاف یا سفید را تولید می کنند. این امر به مصرف کنندگان آنها مانند فیلامنت سازها اجازه می دهد تا کنترل بیشتری بر فرآیند رنگ دهی داشته باشند.

در مقایسه با رولهای فیلامنت، ماده خام گرانولی ارزانتر هستند (البته با شرایط پرنوسان بازار ایران این امر گاهی برعکس میشود). می توانید 1 کیلوگرم گلوله خام پلاستیک را با کسری از هزینه 1 کیلوگرم فیلامنت خریداری کنید. البته این به این دلیل است که شرکت‌های فیلامنت مواد خام را به محصولات نهایی تبدیل می‌کنند که قیمت آن‌ها بر هزینه فرآیند تبدیل و همچنین حاشیه سود مورد نظر شرکت‌ها تأثیر می‌گذارد.

مرحله 2: آماده سازی ماده خام فیلامنت

مرحله دوم در این فرآیند، آماده سازی گرانول خام برای شکل دادن است، جایی که آنها به شکل رشته مانند خود جامد می شوند. گلوله ها در یک مخلوط کن صنعتی قرار می گیرند و با مواد افزودنی مخلوط می شوند تا یک ترکیب ثابت ایجاد کنند و خواص خاصی به فیلامنت بدهند.

افزودنی‌ها می‌توانند شامل رنگ‌ها باشند که رنگ را تعیین می‌کنند، یا چیزهای دیگری که به خواصی مانند مقاومت در برابر ضربه، استحکام، یکپارچگی ساختاری و حتی خواص مغناطیسی کمک می‌کنند. رشته های عجیب و غریب، مانند چوب، با مخلوط کردن مواد افزودنی خاص مانند خاک اره یا ذرات چوب با گلوله های پلاستیکی ساخته می شوند.

خشک کردن فیلامنت

هنگامی که گرانول خام پلاستیک بدرستی مخلوط شدند، به مرحله خشک شدن می روند. مانند فیلامنت نهایی که به رطوبت حساس است ماده خام آن نیز رطوبت را از هوا جذب می کند. این می تواند پلاستیک را تغییر شکل داده یا تخریب کند، بنابراین، حذف هر گونه رطوبت از پلاستیک خام برای اطمینان از تولید رشته با کیفیت Filament ضروری است. گرانولها معمولاً در دمای 60 تا 80 درجه سانتیگراد برای چند ساعت خشک می شوند، اما این فرآیند بسته به سازنده متفاوت است.

مرحله 3: شکل دادن فیلامنت

سومین مرحله از فرآیند تولید رشته فیلامنت، شکل دادن به گرانول به شکل رشته ای است، فرآیندی که شامل گرمایش و سرمایش می شود. به اصطلاح این رویداد، مرحله اصلی عمل آوری متریال است.

گرمایش

در بخش اول شکل دهی، گلوله ها به یک اکسترودر که شامل یک محفظه گرمایشی است، وارد می شوند. در این محفظه تک تک گرانولها به یکدیگر متصل شده، ذوب گشته و به یک ماده ثابت حجیم تبدیل می شوند. ماده چسبنده که اکنون بعنوان Filament خام شناخته می شود، از محفظه گرمایش از طریق منفذ یک نازل گرد بصورت رشته خارج می شود و به بخش خنک کننده می رود.

خنک کننده

پس از اینکه فیلامنت از بخش گرمایش خارج شد، از داخل چندین محفظه آب کشیده می شود. محفظه اول پر از آب گرم است که عامل مهمی در دستیابی به یک رشته گرد است. تنظیم دمای مناسب با توجه به مواد به جلوگیری از فیلامنت بیضی شکل کمک می کند که برای پرینت سه بعدی مشکل ساز است.

محفظه دوم پر از آب خنک است که رشته را خنک می کند و آن را به شکل جدید جامد می کند. سرعت کشیده شدن فیلامنت قطر فیلامنت را تعیین می کند. سرعت کمتر باعث قطر بیشتر می شود، در حالی که سرعت بیشتر برعکس است.

مرحله 4: رول پیچی رشته فیلامنت

اکنون موتورها فیلامنت را از محفظه خنک کننده به مکانیزم رول می کشند. فرآیند ماسوره کردن با اندازه گیری قطر رشته توسط دستگاه لیزر شروع می شود تا اطمینان حاصل شود که در محدوده تحمل قطر هدف قرار دارد، مثلا قطر رشته 1.75 میلی متر یا 2.85 میلی متر.

سپس رشته به یک قرقره (رول) متصل می شود و اطراف آن پیچیده می شود. هنگامی که حسگرها تشخیص دادند که قرقره پر است، رشته بریده شده و محکم می شود. فرآیند دوباره شروع می شود و قرقره بعدی را پر می کند تا زمانی که دسته فیلامنت تمام شود.

مرحله 5: بسته بندی

آخرین مرحله فرآیند آماده سازی پک رول برای فروش است. آنها با بسته بندی های مخصوص شرکت مارک گذاری می شوند که اغلب به شکل برچسب های مارک روی رول است. بسته بندی همچنین معمولاً شامل برچسب و بارکد برای اهداف تجاری و سازمانی است.

هنگامی که فیلامنت بدرستی بسته بندی شد، آماده ارسال به مشتریان است. رول فیلامنتهایی که فوراً ارسال نمی شوند تا زمانی که شخصی مانند شما آن را سفارش دهد ذخیره می شوند.

تمام این فرآیند بارها و بارها هر روز برای تامین متریال برای شما و چاپگر سه بعدی خانگی شما اتفاق می افتد. همانطور که می بینید، اطمینان از کیفیت بالای فیلامنتی که دریافت می کنید نیازمند توجه و دقت شماست. دفعه بعد که بسته‌ای از پک فیلامنت تازه وارد شده را پاره کردید، حس بهتری از تمام کارهایی که در پشت صحنه اتفاق می‌افتد خواهید داشت.