» پرینتر3بعدی » فیلامنت پلی پروپیلن (پروفیلن PP) و اکریلونیتریل (ASA) چیست؟
معرفی فیلامنت

فیلامنت پلی پروپیلن (پروفیلن PP) و اکریلونیتریل (ASA) چیست؟

اگر با چاپگر سه بعدی FDM سر و کار دارید، مسلما این سوال برایتان پیش آمده که آیا متریالی مقاوم برای محیط خارج از اتاق؛ زیر نور خورشید، گرما، سرما یا باران وجود دارد؟ پاسخ البته مثبت است ولی این ماده برخلاف انتظار شما ABS نیست؛ در این مقاله دو جایگزین متریال ABS برای کاربرد Outdoor را معرفی میکنیم.

در سری مقالات قبلی معرفی انواع فیلامنت، به جایگزینهای متریال ABS تاکید زیادی داشته ایم و تاکنون یک متریال محبوب و بهتر بنام PETG را شرح دادیم. اکنون دو نوع فیلامنت بنامهای PP و ASA را توضیح میدهیم؛ هر دو این فیلامنتها کاربرد خوبی برای فضای آزاد (Outdoor) دارند.

۱- معرفی فیلامنت پلی پروفیلن:

پلی پروپیلن با نام تجاری Polypropylene-PP از پرکاربردترین پلاستیک های حوزه های صنعت و وسایل مصرفی در دنیا می باشد. مدتی است که تولید این متریال کاربردی برای چاپگرهای FDM هم شروع شده است. 

  • چاپ سه بعدی با فیلامنت pp سخت است؟

بر خلاف متریال ABS و PLA که بافتی کاملا بی شکل یا اصطلاحا amorphous  دارند، متریال  پلی پروپیلن حالت semi-crystalline (بلوری – شفافی) بوده که شرایط نستبا سختی را از نظر سرد شدن و جامدسازی (cooling-soliding) ایجاد میکند. پس استرس خطای چاپ همچون wrapping و غیره افزایش می یابد (شدیدتر از فیلامنت ABS که خود سخت چاپ است). اما استفاده از این فیلامنت با توجه به خواص بالایش، ارزش ریسک سختی چاپ را توجیه میکند.

filament

نکته: کسانی باید به سراغ این متریال بروند که چاپگر سه بعدی باکیفیتی داشته و به فرآیند چاپ FDM تسلط داشته باشند.

فیلامنت

  • کاربردهای فیلامنت پلی پروپیلین:

مقاومت شیمیایی بالای متریال pp باعث شده است تا کاربردهای وسیعی برای آن محیا گردد. برای مثال در صنعت پزشکی از ظروف پلی پروپیلنی برای نگهداری مواد شیمیایی بدون خطر آلوده سازی استفاده میشود.

filament
مدلهای چاپ شده با فیلامنت Polypropylene

همچنین صنعت خودروسازی از پلی پروفیلن برای ساخت قطعاتی مثل سپر، داشبورد به جهت استقامت و ارزان بودن بهره می برد. ترکیب pp برای صنعت اسباب بازی نیز کاربردی می باشد.

  • خواص فیلامنت PP:

  1. مقاومت شیمیایی بالا به اسیدها، آلکالیس و حلالهای ارگانیک
  2. خمش پذیری بالا
  3. مقاومت بالا نسبت به دفورمه شدن
  4. سبک وزن
  5. نسبت استحکام به وزن بهتر
  6. سطح صیقلی نهایی
  7. انعطاف پذیری نسبی در عین مقاومت مکانیکی بالا
  8. شرایط سخت چاپ
  9. به علت نوظهور بودن، سازگاری کمی با چاپگرهای ارزان قیمت دارد.
  10. خیلی در بازار ایران مرسوم نشده اند و به سختی قابل خرید است.

فیلامنت pp

  • احتمالاتی درباره فیلامنت پلی پروپیلین:

آیا متریال PP، تحول چشمگیر دیگری در دنیای چاپگرهای سه بعدی FDM‌ خواهد بود؟ در حال حاضر متریالهای دیگر مثل PLA و PETG پیشتاز هستند. در حالی که pp به جهت خواص یکتایش به تدریج جای خود را در بازار باز خواهد کرد؛ ویژگیهایی مثل خمش پذیری بالا، استحکام، مقاومت شیمیایی بالا و سطح کار صیقلی. چنین خواصی، متریال پلی پروپیلن را برای کاربران خاص و صنایع یکتا، به گزینه ای بالقوه ای تبدیل می کند.

  • چطور با فیلامنت پلی پروپیلن (PP) پرینت سه بعدی بگیریم؟

همانطور که قبلا گفتیم این فیلامنت هنوز در ایران تجاری نشده و بعید است که قادر به تهیه آن باشید (در زمان نگارش این مقاله). در هر حال اگر یک نمونه تهیه کرده اید، باید بدانید که چاپ با این متریال، اولین بار سخت خواهد بود.

filament pp

در یک آزمایش که توسط پرینترهای سه بعدی Leapfrog Bolt Pro انجام شد، یک مدل سه بعدی از طرح معروف Benchy boa (که مدلی چالشی برای تست پرینتر۳بعدی محسوب میشود) با متریال Polypropylene شفاف و یک مدل هم با متریال PLA رنگ آبی ساخته شد.

بیشتر بخوانید: مقایسه دو فناوری پرینتر سه بعدی: FDM درمقابل SLA

طبق گفته شرکت سازنده فیلامنت pp ، دمای ۲۲۰ درجه پیشنهاد شده بود در حالی که تجربه آزمایشی نشان داد که در ۱۷۰ درجه چاپ بهتر انجام میشود (شاید به علت محفظه بسته مدل پرینتر و بستر چاپ هوشمند، این امر ممکن شده است).

نتیجه نشان میدهد، تمام مواردی که برای فیلامنت ABS به کار می رود باید با شدت بیشتری در متریال PP اعمال گردد: مثل محفظه کاملا بسته چاپ، بستر گرم شونده هوشمند، اکسترودرهای پیشرفته با ساختار Direct Drive و …

برای اطمینان سه بار مدل فوق با متریال pp چاپ شد و بهترین نتیجه در بار سوم بدست آمد.

  • تست فیلامنت pp نسبت به خورنده های شیمیایی:

پس از چاپ مدل Benchy boat با فیلامنت پلی پروپیلن و PLA، آنها را در سینک محتوی حلال دیوکسالین (Dioxolane) قرار دادیم. حلال دیوکسین، جلادهنده foils/film و پاک کننده رنگ می باشد.

پس از دو ساعت غوطه ور کردن هر دو مدل در این محلول، اولین نشانه های تخریب روی مدل PLA  آبی رنگ ظاهر شد در حالی که قطعه ساخته شده از متریال PP بدون هیچ تغییری همچنان مقاوم باقی ماند. پس از چندین ساعت، رنگ آبی فیلامنت PLA کاملا در محلول دیوکسین قابل مشاهده بود و این مدل در آخر دفورمه شد.

۲- معرفی فیلامنت اکریلونیتریل استیرن اکریلات (ASA):

filament
فیلامنت ASA

فیلامنت ASA یا Acrylonitrile Styrene Acrylate، نوعی ترموپلاستیک است که ترکیبی از قدرت مکانیکی، مقاومت در برابر UV و مقاومت در برابر آب را به طور همزمان دارا است. همچنین به دلیل پایداری ابعادی بالا و مقاومت شیمیایی خوب، برای نمونه سازی، کاربرد در فضای باز و صنایع خودروسازی ایده آل است.

فیلامنتی محبوب برای کاربردهای فضای آزاد و محیط خارج از ساختمان

شاید نام این فیلامنت اصلا به گوشتان نخورده باشد؛ حتی تلفظ آن بفارسی هم سخت است! در بازار جهانی این فیلامنت به acrylonitrile styrene acrylate معروف است. از نظر خویشاوندی فرزند خلف و تکامل یافته تر فیلامنت ABS محسوب می شود.

همه با خواص فیلامنت ABS آشنایی داریم ولی عیبهای آن را نیز فراموش نمیکنیم (جداشدن لایه، ترک خوردگی، شرایط دمایی … ). بنابراین تولیدکنندگان متریالهای پرینتر FDM همیشه دنبال ارائه جایگزینهایی بهتر هستند: یک نمونه همین فیلامنت ASA است؛ ذاتا برای مقاومت در برابر شرایط مخرب آب و هوایی توسعه یافته (به همین دلیل مدت مدیدی است که کمپانی‌های صنعت خودروسازی از این ماده بهره میبرند).

مزایا فیلامنت asa:

  • مقاومت بالا در برابر UV
  • مقاومت بالا در برابر آسیب و ضربه
  • دمای انتقال شیشه بالا

معایب فیلامنت asa:

  • نیاز به تهویه عالی به دلیل وجود گاز های خطرناک
  • هزینه بالای خرید
  • دمای بالای اکسترودر

کاربردهای asa filament:

  • قطعات بیرونی خودرو (کانسپت)
  • اجزای فضای بیرونی مثل قطعات کانسپت معماری محوطه
  • کانستپ مدلهای لوازم ورزشی
  • علامتهای خارجی مانند تابلو ها

در ادامه به بهترین تمرین ها برای فیلامنت ASA و همچنین چهار برند مختلف این فیلامنت نگاهی خواهیم داشت.

نکات مهم هنگام کار با فیلامنت ASA

نکات زیر به شما کمک می کند تا در زمان چاپ سه بعدی با فیلامنت ASA کمتر دچار مشکل شوید:
– از مناسب بودن دمای بستر چاپ اطمینان حاصل کنید
– تنظیمات مربوط به دما و خنک کننده را انجام دهید تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود
– فن خنک کننده را روی سرعت پایین تنظیم کنید

برندهای فیلامنت ASA

۱- Fillamentum ASA Extrafill

شرکت Fillamentum، که یکی از تولید کننده های معروف فیلامنت پرینت سه بعدی است، ASA Extrafill را عرضه کرده است. این فیلامنت که دارای هشت رنگ متفاوت از جمله «چمنی متالیک» و «سبز چمنی» است، با قیمت ۲۷ دلار برای هر کیلوگرم ارزان ترین فیلامنت موجود در لیست ما محسوب می شود.
به غیر از وبسایت شرکت تولید کننده و سایت آمازون، فیلامنت ASA Extrafill را می توانید از فروشگاه ها و شرکت های معروف پرینت سه بعدی مانند MatterHackers تهیه کنید.

ویژگی ها:

– قیمت هر کیلو: ۲۷ دلار
– قطرهای موجود: ۱٫۷۵ میلیمتر، ۲٫۸۵ میلیمتر
– سایز رولهای موجود: ۷۵۰ گرمی (به علاوه یک قرقره ۲۵۰ گرمی)، ۲٫۵ کیلوگرمی که به صورت سفارشی است
– رنگ های موجود: ۸
– دمای پرینت: ۲۵۰ تا ۲۵۵ درجه سانتیگراد
– دمای بستر: ۸۰ تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد

۲- Rigid.Ink ASA

نام بزرگ دیگری در بازار پرینت سه بعدی یعنی شرکت Rigid.Ink، فیلامنت ASA مخصوص خود را روانه بازار کرده است. نکته کلیدی در فروش محصول قابل اعتماد آنها، تلرانسِ قطرِ فوق العاده پایین +/-.۰۳ mm است. (این امر در فیلامنت Fillamentum تنها +/-.۰۵ mm است).

ویژگی ها

– قیمت هر کیلو: ۵۵ دلار
– قطرهای موجود: ۱٫۷۵ میلیمتر، ۲٫۸۵ میلیمتر
– سایز رول موجود: ۱ کیلویی، ۳ کیلویی، ۱۰ متری
– رنگ های موجود: ۶
– دمای پرینت: ۲۴۰ تا ۲۵۰ درجه سانتیگراد
– دمای بستر: ۹۰ تا ۱۱۰ درجه سانتیگراد

۳- ۳DXTech 3DXMax ASA

اگرچه شرکت ۳DXTech کمتر شناخته شده است اما مدلهای زیادی از فیلامنت ASA خود یعنی ۳DXMax را عرضه کرده است. این فیلامنت نه تنها در تمام قطرها و سایز رولهای استاندارد تولید شده بلکه دارای بیشترین طیف رنگی نیز می باشد. سطح نهایی تمام پرینت ها چندان براق نخواهد بود و به همین دلیل برای تولید اجزای فنی که نیاز به زرق و برق ندارند ایده آل است.

ویژگی ها
– قیمت هر کیلو: ۳۸ دلار
– قطر های موجود: ۱٫۷۵ میلیمتر، ۲٫۸۵ میلیمتر
– سایز رول موجود: ۱ کیلویی، ۴ کیلویی، ۴ x 5 کیلویی
– رنگهای موجود: ۱۱
– دمای پرینت: ۲۷۰ تا ۲۹۰ درجه سانتیگراد
– دمای بستر: ۱۱۰ تا ۱۲۰ درجه سانتیگراد

نکته: فیلامنت asa در بازار ایران کمیاب است؛ چون موجود بودن آن متغیر بوده و بستگی به شرایط ارزی کشور دارد. در هر حال این فیلامنت، قیمت گرانتری نسبت به abs دارد.

فیلامنت «اکریلونیتریل استیرن اکریلات» متریالی سخت، مقاوم و با شرایط چاپ آسانتر را مقدور ساخته است. این فیلامنت نسبت به محرکهای شیمیایی، نور خورشید، باران، حرارت و تغییر حالت و رنگ مقاومت بالایی دارد (بر عکس فیلامنت ABS که تمایل به زرد شدن، دفورمه شدن یا ساییدگی در محیط پیرامون دارد). پس برای هر هدفی از لانه پرنده گرفته تا مجسمه های کوچک و بزرگ، چیزی بهتر از فیلامنت ASA پیدا نمی کنید!

مزیت دیگر فیلامنت اکریلونیتریل استیرن اکریلات (ASA) نسبت به ABS ، میزان تاب خوردگی کمتر آن میباشد. البته همانند جد سختگیرش یعنی ABS باید مراقب یک نکته باشید:

دقت کنید سیستم خنک کننده فن و دمای نازل حرفه‌ای تنظیم شود؛ زیرا ASA هم در صورت وزش نسیمی خنک هنگام پرینت سه بعدی شروع به ترک برداشتن میکند! بهتر است در محفظه‌ای محصور عملیات چاپ انجام شود یا اگر از نرم افزار اسلایسر سیمپلیفای یا Cura استفاده میکنید، گزینه Ooze Shield یا Wipe Wall را حتما فعال کنید. همچنین پیشنهاد میشود تنظیمات سایت نرم افزار Simplify3d را برای فیلامنت ASA مشاهده کنید. 

جمع بندی فیلامنتهای PP و ASA
اگر به دنبال فیلامنتی برای پرینت سه بعدیِ نمونه های کاربردی و وسایل مربوط به فضای باز می گردید، فیلامنت ASA و PP گزینه مناسبی برای شماست؛ اگرچه این فیلامنتها در بازار کشور گران هستند و کار با آن کمی سخت خواهد بود (برای چندبار اول)، اما کیفیت و مقاومتشان، آنها را به فیلامنتی فوق العاده برای موارد خاص و مستحکم تبدیل می کند.

لطفا نظرات و سوالات خود را در بخش کامنتینگ مطرح کنید.

نوشته مهرداد سینایی

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Enter Captcha Here : *

Reload Image