مطالعه‌ای خروجی واقعی ۱ کیلوگرم فیلامنت چاپ سه‌بعدی را نشان می‌دهد.

تصور کنید که قلم چاپ سه‌بعدی شما با هر ضربه، کل دنیاها را خلق می‌کند. اما آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که یک کیلوگرم فیلامنت واقعاً تا کجا می‌تواند پیش برود؟ پاسخ یک عدد ساده نیست، بلکه یک محاسبه پیچیده است که تحت تأثیر عوامل متعددی قرار دارد.

با دسترسی روزافزون به فناوری چاپ سه‌بعدی، مواد مختلفی ظهور کرده‌اند. در چاپ سه‌بعدی FDM رومیزی، این فیلامنت‌های پلاستیکی به‌ویژه رایج هستند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای منحصربه‌فردی دارند:

• PLA (اسید پلی‌لاکتیک): یک ماده زیستی که از منابع تجدیدپذیر مانند نشاسته ذرت به دست می‌آید. PLA به دلیل سهولت چاپ، استحکام خوب و پرداخت براق، به‌ویژه برای چاپ در دمای پایین محبوب است.
• ABS (اکریلونیتریل بوتادین استایرن): بادوام‌تر و انعطاف‌پذیرتر از PLA است، اما به دمای چاپ بالاتری نیاز دارد. اغلب برای قطعات مکانیکی استفاده می‌شود.
• PETG (پلی‌اتیلن ترفتالات گلیکول): مقاومت شیمیایی عالی و گواهی تماس با مواد غذایی FDA را ارائه می‌دهد و آن را برای کاربردهای مرتبط با غذا ایده‌آل می‌کند.
• نایلون: به دلیل استحکام و دوام استثنایی شناخته شده است، اگرچه مستعد جذب رطوبت است و چاپ آن چالش‌برانگیز است. سطح صاف آن به دشواری چاپ می‌افزاید.
• PC (پلی‌کربنات): دارای مقاومت حرارتی و استحکام مکانیکی بالایی است، اما از تجهیزات چاپ بیشتر می‌طلبد و معمولاً به چاپگرهای محصور با دمای بالا نیاز دارد.
• TPU (پلی‌اورتان ترموپلاستیک): یک فیلامنت انعطاف‌پذیر عالی برای اجزای الاستیک، اتصالات انعطاف‌پذیر و ابزارهای بادوام.

این مواد معمولاً در دو قطر استاندارد به فروش می‌رسند: 1.75 میلی‌متر و 2.85 میلی‌متر. نوع 1.75 میلی‌متری به دلیل توانایی آن در دستیابی به چاپ‌های دقیق‌تر، بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فیلامنت روی قرقره‌هایی با اندازه‌های آزمایشی 50 گرم تا رول‌های صنعتی 10 کیلوگرمی پیچیده می‌شود. برای چاپ سه‌بعدی رومیزی، 1 کیلوگرم رایج‌ترین مشخصات است.

پس از تعیین وزن و نوع ماده، طول فیلامنت در درجه اول به قطر بستگی دارد. قطرهای رایج شامل 1.75 میلی‌متر و 2.85 میلی‌متر است.

چگالی مواد به‌طور مستقیم بر میزان فیلامنتی که می‌توان روی یک قرقره با وزن ثابت پیچید، تأثیر می‌گذارد. مواد با چگالی کمتر مانند PLA (تقریباً 1.24 گرم بر سانتی‌متر مکعب) طول‌های بیشتری را برای همان وزن به دست می‌دهند. PETG با چگالی بالاتر (حدود 1.27 گرم بر سانتی‌متر مکعب) منجر به رول‌های کوتاه‌تر می‌شود.

فیلامنت‌های تخصصی مانند CopperFill که با پودر فلز آغشته شده‌اند، چگالی بالاتری (تا 3.9 گرم بر سانتی‌متر مکعب یا بیشتر) دارند که طول را به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد. به عنوان مثال، 1 کیلوگرم CopperFill ممکن است تنها حدود 107 متر را فراهم کند.

همان‌طور که داده‌ها نشان می‌دهد، طول 1 کیلوگرم فیلامنت به چگالی و قطر ماده بستگی دارد.

چه مقدار فیلامنت برای چاپ یک مدل سه‌بعدی خاص مورد نیاز است؟ این به تنظیمات برش مختلفی از جمله حجم چاپ، درصد پر کردن و ارتفاع لایه بستگی دارد.

• مدل‌های بزرگ‌تر به‌طور طبیعی به مواد بیشتری نیاز دارند. مدل‌های بلندتر به فیلامنت بیشتری به‌صورت عمودی نیاز دارند.
• درصد پر کردن بالاتر به معنای فضای داخلی جامدتر است که پلاستیک بیشتری مصرف می‌کند. پر کردن کم، مواد را ذخیره می‌کند.
• ارتفاع لایه‌های کوچک‌تر لایه‌های بیشتری ایجاد می‌کنند و از فیلامنت بیشتری برای وضوح بهتر استفاده می‌کنند.

خوشبختانه، اکثر نرم‌افزار برش مانند Cura می‌تواند استفاده از فیلامنت را قبل از چاپ تخمین بزند. همچنین ماشین‌حساب‌های فیلامنت آنلاینی وجود دارند که بر اساس ابعاد مدل و تنظیمات چاپ، تخمین‌هایی را ارائه می‌دهند.

به‌عنوان یک مرجع تقریبی، چاپ یک مدل 6 اینچی با 15% پر کردن ممکن است از 10-15 متر فیلامنت 1.75 میلی‌متری استفاده کند. تخمین دقیق، راندمان را به حداکثر می‌رساند.

برای کاهش هزینه‌ها و به حداقل رساندن ضایعات هنگام خرید و استفاده از فیلامنت، این توصیه‌ها را در نظر بگیرید:

• خرید برندهای باکیفیت: فیلامنت‌های ممتاز قطر و چگالی ثابتی را حفظ می‌کنند و اطمینان حاصل می‌کنند که طول برچسب‌گذاری شده را دریافت می‌کنید. گزینه‌های ارزان‌تر ممکن است بیشتر متفاوت باشند.
• بهینه‌سازی تنظیمات برش: «پر کردن کم»، «پر کردن قبل از دیوارها» را فعال کنید و ارتفاع لایه را کاهش دهید تا در مصرف مواد صرفه‌جویی شود و در عین حال کیفیت چاپ حفظ شود.
• خشک کردن مناسب فیلامنت: برخی از مواد (مانند نایلون) رطوبت را جذب می‌کنند. خشک کردن قبل از استفاده از ایجاد حباب جلوگیری می‌کند و ثبات را حفظ می‌کند.
• بازیافت پلاستیک: چاپ‌های ناموفق و فیلامنت باقی‌مانده را به گلوله‌ها خرد کنید، سپس از دستگاه بازیافت برای اکسترود کردن فیلامنت خود استفاده کنید.

به حداکثر رساندن راندمان فیلامنت به هر قرقره اجازه می‌دهد تا مدل‌های بیشتری تولید کند. زمانی که برای بهینه‌سازی صرف می‌شود منجر به استفاده کارآمدتر از مواد می‌شود.

• یک قرقره 1 کیلوگرمی فیلامنت 1.75 میلی‌متری معمولاً حاوی 107 تا 400 متر است که طول آن با چگالی متفاوت است.
• درصد پر کردن، اندازه مدل و ارتفاع لایه عوامل کلیدی هستند که بر نیازهای فیلامنت تأثیر می‌گذارند.
• به حداکثر رساندن راندمان به مواد باکیفیت، تنظیمات بهینه و بازیافت پلاستیک در صورت امکان بستگی دارد.

دانستن دقیق تعداد مترهای موجود در یک قرقره به تخمین نیازهای مواد برای پروژه‌های چاپ سه‌بعدی برنامه‌ریزی شده کمک می‌کند. مطابقت مقدار فیلامنت با حجم کاری چاپ شما به جلوگیری از ضایعات کمک می‌کند.