مقاومت گرمایی متریالهای پرینتر سه بعدی لیزری

در این مقاله به معرفی متریالهایی میپردازیم که تحمل حرارتی بالایی داشته یا نسبت به تابش نور خورشید مقاوم هستند. تکنولوژی پرینت سه بعدی تابش لیزر به دلایل زیادی با تکنیکهای سنتی تولید قابل رقابت شده است؛ یکی از این دلایل توانایی کار با متریالهای مقاوم در برابر حرارت است، همانطور که در زمینه تولیدات سنتی نیز متریالهای با این ویژگی وجود دارد.

از پلاستیک تا فلزات مقاوم در برابر حرارت، گزینه هایی برای ساخت قطعاتی که باید در معرض گرما قرار بگیرند وجود دارد. با هم نگاهی خواهیم داشت به بهترین متریالهای Laser 3D Printer که برای تولیدات صنعتی و تجاری از آنها استفاده می شود و وجه مشخصه آنها مقاومت در برابر گرماست.

پلاستیکهای پرینت سه بعدی مقاوم در برابر گرما

بنا بر نظرسنجی که در سال 2018 انجام شد، پلاستیک متداول ترین متریال مورد استفاده در تولید افزایشی است. به این دلیل که هزینه های تولید و نمونه سازی با پلاستیک نسبتا کمتر از بقیه متریال پرینت سه بعدی است.

در نتیجه، با توجه به استفاده گسترده ار آنها، پلاستیکها دارای خواص مکانیکی مختلفی هستند. پس ببینیم کدام پلاستیکهای مقاوم در برابر گرما بهترین های این عرصه محسوب می شوند:

1. Multijet Fusion PA12

قطعات تولید شده با Multijet Fusion PA12 از یک پودر پلی آمید باکیفیت ساخته شده اند. این متریال نوآورانه دارای خواص بسیار قابل توجهی است که آن را در برابر دیگر پلاستیکهای پرینت سه بعدی در جایگاه بهتری قرار می دهد. چرا که این متریال دارای مقاومت بالایی در برابر مواد شیمیایی، الکل ها، سوخت ها، مواد شوینده، روغنها و چربیها و غیره است. فراتر از همه این مشخصات، اجسام ساخته شده با متریال Multijet Fusion PA12 برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت بالا در برابر حرارت دارند، عالی است.

آزمایشهای زیادی روی این متریال انجام شده تا از مقاومت گرمایی آن اطمینان حاصل شود که از جمله به آزمایشات Glow Wire Ignition و Flammability می توان اشاره کرد. شرکت سازنده مدعی است که «نتایج این آزمایشات نشان می دهد که قطعات ساخته شده با این متریال نسبت ابعاد و ضخامت میتوانند در معرض حرارت  غیرمستقیم 700 الی 800 درجه سانتیگراد قرار بگیرند.» این حقیقت که آزمایش Glow Wire نشان میدهد، این متریال در کمترین ضخامت خود قابلیت تحمل 700 درجه سانتیگراد را خواهد داشت یعنی برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت حرارتی کمتر از 700 درجه دارند استفاده از این متریال عالی خواهد بود.

نکته مهم اینجا است که این متریال تنها پلاستیک پرینت سه بعدی است که توانسته گواهی مربوط به این آزمایشات را دریافت کند.

همانطور که گفتیم، متریال Multijet Fusion Pa 12 یک پلاستیک عالی برای مصارفی است که در آنها از حرارت بسیار بالا استفاده می شود. برای اطلاع بیشتر از خواص و کاربردهای این متریال می توانید به سایت xometry.com مراجعه کرده و گواهینامه مربوط به آزمایشات را نیز در آنجا ببینید.      

2. Alumide

متریال Alumide یک پلاستیک پرینت سه بعدی است که در تکنولوژی SLS مورد استفاده قرار می گیرد. این متریال از پودر پلی آمید و ذرات آلومینیوم تشکیل شده است. از آنجا که این متریال در واقع یک Nylon تقویت شده است، دوام بالا و خواص فیزیکی فوق فوق العاده ای دارد.

مقاله مرتبط: پرینتر سه بعدی EBM چیست؟

با توجه به خواص حرارتی Alumide، این متریال مقاومت بالایی در برابر گرما دارد. بنابر آنچه در لیست مشخصات آن آمده است، نقطه ذوب آن بین 172 تا 180 درجه سانتیگراد است. در نتیجه اگر Alumide را در معرض دمایی بالاتر از 120 درجه سانتیگراد قرار دهید؛ شکل فیزیکی آن تغییر می کند. به طور مشخص، دمای نرم شدن آن 169 درجه سانتیگراد است. این متریال گزینه خوبی برای تولید قطعاتی است که باید هم پایداری فیزیکی و هم مقاومت نسبی حرارتی داشته باشند.

3. Glass-Filled Nylon

متریال Glass-filled Nylon از ترکیب پودر پلی آمید و خرده شیشه درست شده و بنابراین نوعی Nylon است. اما در مقایسه با Nylon PA 12 دارای مقاومت و دوام بیشتری است. این متریال قوی و با دوام است و شما میتوانید از آن در مواردی که نیاز به شرایط حرارتی بالا وجود دارد، استفاده کنید. از آنجا که دمای ذوب آن 176 درجه سانتیگراد است، این متریال انتخابی مناسب برای تولید قطعاتی است که باید مشخصات فنی خوبی داشته باشند. بنابراین، این متریال مناسب پروژه های فنی است (برای نمونه از آن در صنعت خودروسازی برای تولید قطعات نهایی موتور خودرو استفاده می شود).

نکته: از فیلامنت نایلون در تکنیک FDM (پرینتر3بعدی ترموپلاستیک) نیز استفاده میشود، برای اطلاعات بیشتر مقاله «راهنمای کامل فیلامنت Nylon» را مطالعه کنید.

فلزهای مقاوم در برابر گرما 3D Printer

4. Titanium

تیتانیوم یکی از متریالهای پرینت سه بعدی است که خواص مکانیکی عالی دارد. این متریال نه تنها بسیار با دوام، سبک وزن و مقاوم در برابر اسید و اکسید شدن است بلکه مقاومت حرارتی بالایی نیز دارد. نقطه ذوب تیتانیوم به شدت بالا است (1660 درجه سانتیگراد).

مقاله مرتبط: معرفی پرینتر سه بعدی فلز SLM

به همین دلیل، به طور گسترده ای در تولیدات سطح بالا مانند صنایع هوا و فضا، خودروسازی و پزشکی از آن استفاده می شود.

5. Aluminum

آلمینیوم یکی از سبکترین و با دوام ترین متریالهای پرینت سه بعدی است. این متریال دارای خواص مکانیکی فوق العاده ای است و برای ساخت قطعاتی که در معرض ولتاژهای بالا قرار می گیرند، مناسب است. به علاوه، طراحی جزئیات کوچک با استفاده از این متریال امکان پذیر است و می توانید هندسه های پیچیده را با آن بسازید. یکی از ویژگی های برجسته متریال آلمینیوم، مقاومت بالای آن در برابر حرارت و فشار مکانیکی است؛ نقطه ذوب آلومینیوم 1256 درجه سانتیگراد است. این امر آلومینیوم را به یکی از بهترین متریالها برای نمونه سازی تبدیل می کند. در ضمن، از این متریال برای ساخت قطعات با دوام و مدل های عملیاتی مانند موتورها که به مقاومت حرارتی بالا نیاز دارند، استفاده می شود. بنابراین، از آلومینیوم در صنایع اصلی مانند خودرو سازی و هوا و فضا بهره می گیرند.

6. Stainless Steel

متریال Stainless Steel یا همان فولاد ضد زنگ، یکی دیگر از فلزاتی است که نقطه ذوب بالایی دارد: 1400 درجه سانتیگراد. از آنجا که دمای ذوب فولاد ضد زنگ بالاست، از این متریال به صورت گسترده ای در صنایع سخت و اصلی استفاده می شود، اما برای نمونه سازی نیز کاربرد دارد. از این متریال در صنعت پزشکی برای تولید لوازم جراحی، لوازم آندوسکوپی و سفارشات شخصی ارتوپدی بهره می گیرند. در صنایع هوا و فضا و خودروسازی از فولاد ضد زنگ برای ساخت قطعات مکانیکی که نیاز به مقاومت در برابر گرما و ساییدگی دارند، استفاده می شود. «فولاد ضد زنگ» به غیر از تحمل حرارتی، دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی است و همچنین قابلیت شکل پذیری بالایی نیز دارد.

پلاستیکهای مقاوم در برابرUV: گزینه جایگزین برای متریال مقاوم حرارتی

آیا می خواهید پرینت سه بعدی پلاستیکی شما در برابر تابش نور خورشید نیز مقاوم باشد؟

با استفاده از روشهای پرداختکاری Color Resist و Color Touch میتوانید مقاومت در برابر UV و آب و هوا را به پرینت خود بیافزایید.

قطعات مقاوم در برابر UV با استفاده از پولیشکاری Color Resist

روش Color Resist  یک تکنیک رنگ کاری است که به پرینت سه بعدی ظاهری مات می دهد. با این روش پرداخت، قطعات پلاستیکی شما به یکی از چهارده رنگ موجود در آمده و مقاومت گرمایی آن افزایش می یابد. روش Color Resist برای قطعاتی که باید در شرایطی خاص قرار بگیرند و در نتیجه نیاز به مقاومت در برابر نور UV دارند مناسب است. یکی دیگر از مزایای این نوع پرداخت این است که از تغییر رنگ احتمالی بر اثر تابش نور خورشید نیز جلوگیری می شود. در واقع، با انجام این تکنیک قطعه هر چقدر هم که در معرض تابش آفتاب باشد همچنان رنگ ثابتی خواهد داشت.

قطعات مقاوم در برابر UV با استفاده از پرداخت Color Touch

روش Color Touch به ظاهر پرینت سه بعدی پلاستیکی شما جلا می دهد. اگر به دنبال راهی هستید تا پرینت سه بعدی تان هم مقاومت حرارتی بالا و هم ظاهری درخشان و زیبا داشته باشد، این گزینه برای شما مناسب است. از این روش به صورت گسترده برای قطعاتی که به شدت در معرض آفتاب هستند، استفاده می شود که برای مثال می توان از عینکها و جواهرات پرینت سه بعدی نام برد. به لطف مشخصه مقاومت در برابر UV، این اقلام که استفاده روزانه دارند، بیشتر دوام می آورند.