أصبح اختيار خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على جودة وكفاءة الطباعة حيث تخترق تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد المجالات المتقدمة مثل الفضاء والسيارات خفيفة الوزن والطب الحيوي. أصبح السعي وراء أقوى خيوط مطبوعة ثلاثية الأبعاد في جميع أنواع الخيوط هدفا مشتركا للعديد من المستخدمين المحترفين والمتحمسين.
تتمتع هذه الخيوط بقوة ميكانيكية ممتازة لتلبية متطلبات الطباعة المعقدة والمتغيرة. من PLA و ABS التقليديين إلى المواد الجديدة مثل PETG glycol والنايلون ، تتميز كل ألياف بخصائص وسيناريوهات تطبيق مختلفة ، مما يوفر للمستخدمين ثروة من الخيارات. في هذه الورقة ، ستتم مناقشة أنواع الخيوط المطبوعة ثلاثية الأبعاد بعمق ، وسيتم تحليل مزايا وعيوب كل نوع من أنواع الخيوط ، لمساعدة القراء على فهم واختيار الخيوط المناسبة بشكل أفضل ، من أجل تحقيق أفضل تأثير للطباعة.
ما هي أنواع الخيوط شائعة الاستخدام للطابعات ثلاثية الأبعاد؟
1.اللدونة الحرارية (تقنية FDM）
·PLA (حمض Polylactic): مادة صديقة للبيئة قابلة للتحلل الحيوي وسهلة الطباعة وغير سامة وعديمة الرائحة ، مع نقطة انصهار منخفضة (~ 180 درجة مئوية) ولمسة نهائية ناعمة.
المزايا: معالجة مريحة ، تكلفة منخفضة ، حماية البيئة.
نقاط الضعف: هشاشة عالية ، مقاومة عالية للحرارة (تشوه سهل فوق 60 درجة مئوية).
·ABS (أكريلونيتريل بوتادين ستايرين): قوة عالية (قوة الشد ~ 50 ميجا باسكال) ، مقاومة جيدة للتآكل ، مقاومة درجات الحرارة العالية. مناسبة لطباعة المنتجات ذات القوة العالية والمتانة.
نقاط القوة: صلابة جيدة ، تشطيب ناعم.
نقاط الضعف: نقطة انصهار عالية (~ 250 درجة مئوية) ، خطر إطلاق غازات سامة أثناء الطباعة.
·PETG (البولي إيثيلين تيريفثاليت 1،4-سيكلوهكسانيديول): يتميز بالقوة العالية والمرونة والشفافية ومقاومة درجات الحرارة العالية (~ 90 درجة مئوية) واستقرار الطباعة الجيد ومقاومة الالتواء.
نقاط القوة: مناسبة للأجزاء الدقيقة والنماذج المرنة.
نقاط الضعف: نطاق درجة حرارة الطباعة الصغيرة (~ 220-260 درجة مئوية).
·جيش التحرير الشعبى الصينى / النايلون المقوى بألياف الكربون: قوة فائقة (قوة الشد ~ 420 ميجا باسكال) ، خفيفة الوزن ، مقاومة درجات الحرارة (~ 280 درجة مئوية).
نقاط القوة: قوة من الدرجة الصناعية ، مناسبة للبيئات القاسية.
نقاط الضعف: باهظة الثمن وتتطلب طابعة مخصصة.
2. راتنج حساس للضوء (تقنية SLA)
·الراتنج القياسي الحساس للضوء: المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية أو شعاع الليزر ، دقة عالية (تفاصيل مستوى الميكرومتر) ، سرعة المعالجة السريعة (المستوى الثاني).
نقاط القوة: سطح أملس للنماذج الهندسية المعقدة.
نقاط الضعف: هشاشة عالية ، تتطلب التنظيف المتأخر ، وليس مقاومة للحرارة.
·راتنجات الايبوكسي عالية القوة: عادة ما يتم توفير هياكل الدعم أثناء الطباعة ثلاثية الأبعاد بقوة انحناء ~ 100 ميجا باسكال ومقاومة درجات الحرارة المرتفعة (~ 80-120 درجة مئوية).
نقاط القوة: قوي ومناسب للمكونات الوظيفية.
نقاط الضعف: ارتفاع معدل الانكماش والرائحة النفاذة.
3. المواد بالحرارة (تقنية SLS)
·النايلون (PA12 / PA66): قوة عالية (قوة الشد ~ 150 ميجا باسكال) ، مقاومة التآكل ، استقرار كيميائي جيد.
نقاط القوة: لا يوجد هيكل دعم ، مناسب للاستخدام طويل الأمد للمكونات.
نقاط الضعف: امتصاص الرطوبة العالية ، الشيخوخة السهلة.
·TPU (البولي يوريثين بالحرارة): مرن للغاية (تشوه الشد > 300٪) ، درجة حرارة منخفضة (-40 درجة مئوية) ، مقاوم للاهتراء ، مقاومة الزيت ، مقاومة المذيبات.
نقاط القوة: نعومة جيدة ، أداء جيد لامتصاص الصدمات.
نقاط الضعف: دقة طباعة منخفضة ، تزييف حافة سهلة.
أي نوع من الخيوط يؤدي أفضل في القوة؟
إذا كانت قوة الشد البالغة 120-140 ميجا باسكال مؤشرا محددا (أعلى بنسبة 60٪ من النايلون التقليدي) ، فإن النايلون المقوى بألياف الكربون (مثل الركيزة PA66 / PA12) هو الخيار الأفضل للخيوط البلاستيكية. تحقق هذه المادة توازنا بين القوة والمتانة من خلال التأثيرات التآزرية لألياف الكربون (عادة 15-30٪ وزن) والنايلون ، كما يتضح من خلال:
ميزة قوة الشد
1. نطاق القوة: 120-140 ميجا باسكال (حوالي 80-120 ميجا باسكال للنايلون النقي التقليدي) ، مما يلبي متطلبات السيناريوهات عالية الكثافة.
2. آليات تعزيز القوة:
·تحسين اتجاه الألياف: يتم ترتيب ألياف الكربون على طول اتجاه الطباعة لتشكيل مسار نقل مستمر للضغط.
·تحسين الواجهة: تحسين التصاق الألياف بالمصفوفة وتقليل انزلاق الواجهة عن طريق التعديل الكيميائي مثل عوامل اقتران السيلان.
القيود الرئيسية: متطلبات مواد الفوهة
1. ضرورة تبريد فوهة الصلب: مقاومة التآكل لجزيئات ألياف الكربون: تتميز ألياف الكربون بصلابة عالية للغاية (صلابة موس ~ 6-7) وتتآكل بسرعة فوهات النحاس أثناء الطباعة (صلابة ~ 2-3) ، مما يتسبب في تضخم أحجام المسام أو انسدادها ، عادة في غضون 20 ساعة.
2. الحل: يجب استخدام فوهات فولاذية صلبة (مثل H13 أو SKD61) ، بصلابة سطح HRC58-62 يمكنها إطالة عمر الفوهة بمئات الساعات.
أي نوع من الخيوط يمكنه تحمل درجة الحرارة العالية لمحرك السيارة؟
في ظروف الحرارة الشديدة ، مثل محركات السيارات (التي تعمل عادة من 200 إلى 300 درجة مئوية ، وفي بعض الحالات أكثر من 350 درجة مئوية) ، يجب أن تفي الخيوط المطبوعة ثلاثية الأبعاد التي يمكنها تحمل درجات الحرارة المرتفعة بمتطلبات كل من مقاومة درجات الحرارة والاستقرار الميكانيكي والمقاومة الكيميائية. فيما يلي اختيار المواد المؤهلة وتحليلها الفني:
1. نظرة خاطفة (polyetheretherketone)
·مقاومة درجات الحرارة: 343 درجة مئوية ، تشوه حراري 315 درجة مئوية ، استخدام طويل الأمد يصل إلى 250-300 درجة مئوية.
·مقاومة كيميائية فائقة (لمقاومة الوقود والمبرد) ، مناسبة لتصنيع أختام دوائر الزيت وخطوط الأنابيب ذات درجة الحرارة العالية.
·قوة ميكانيكية عالية (قوة الشد ~ 140 ميجا باسكال) ، التشحيم الذاتي ، تقلل من خسائر الاحتكاك.
2. النايلون المقوى بألياف الكربون / حمض البولي لاكتيك
·مقاومة درجات الحرارة: معدلة بهيكل حلقة بنزين ، ومقاومة درجات الحرارة القصوى هي 280 درجة مئوية (حوالي 160 درجة مئوية لمواد ألياف الكربون التقليدية). ضاعف تطعيم البلازما ثلاث مرات عمر المادة المضادة للأكسدة عند 280 درجة مئوية.
·قوة الشد 420 ميجا باسكال ، خفيفة الوزن (كثافة 1.4 جم / سم 3) ، مناسبة لمكونات المحرك خفيفة الوزن مثل وصلات المكبس. تكلف أقل وله توافق عملية أفضل من المعادن.
كيف تمنع خيوط النايلون من امتصاص الرطوبة؟
التخزين المختوم: حماية علمية مع كيس مفرغ ومجففات
1. العمل التحضيري
·قص وغسل: قم بتقطيع خيوط النايلون إلى شرائح قصيرة (لتجنب التشابك) وضعها في كيس مفرغ نظيف وخالي من الغبار.
·اختيار المجفف:
التخزين طويل الأجل: استخدم مجففا بالمنخل الجزيئي 3A (زيادة 25٪ من وزنك في قدرة امتصاص الرطوبة وما يصل إلى 6 أشهر من عمر الخدمة).
حالات الطوارئ قصيرة المدى: استبدال أكياس التجفيف المصنوعة من السيليكون المخصص للطعام (يتم استبدالها شهريا).
2. فراغ التعبئة والتغليف
·تقنية ضخ الفراغ: استخدم مضخة تفريغ لسحب الهواء من الكيس تماما ، مما يضمن أن محتوى الرطوبة أقل من 15٪ رطوبة نسبية (يمكن لمضخات التفريغ المنزلية أيضا تلبية الاحتياجات الأساسية).
·حماية مزدوجة: إذا سمحت الظروف ، لف ورق الألمنيوم حول كيس التفريغ لمنع تسرب الرطوبة الخارجية.
3. متطلبات بيئة التخزين
·التحكم في درجة الحرارة والرطوبة: يحفظ في مكان بارد ومظلل (درجة حرارة مثالية 15-25 درجة مئوية ، رطوبة <40٪ رطوبة نسبية) ، بعيدا عن المناطق عالية الرطوبة مثل الحمامات والمطابخ.
·مساعدة المعدات: يوصى باستخدام مزيل الرطوبة (دقة التحكم في الرطوبة ± 5٪) في البيئات الصناعية ، ويمكن استخدام وظيفة إزالة الرطوبة من تكييف الهواء في المنزل.
·
أنواع مختلفة من اختلافات تخزين النايلون:
·
|
نوع النايلون |
معدل امتصاص الرطوبة (50٪ رطوبة نسبية) |
حساسية |
دورة الختم المقترحة |
|
PA6 (نايلون 6) |
12-15% |
طويل |
≤ 3 أشهر |
|
PA66 (نايلون 66) |
8-10% |
مركز |
≤ 6 أشهر |
|
PA12 (نايلون 12) |
10-12% |
أوطأ |
≤ 12 شهرا |
·
·
خطة الجفاف في حالات الطوارئ: قم بتشغيل فرن 80 درجة مئوية بدقة
1. السيناريو
تتعرض خيوط النايلون للرطوبة وتحتاج إلى استعادتها بسرعة إلى خصائصها.
2. الخطوات التشغيلية
·المعالجة المسبقة: وزعي الخيوط المبللة بالتساوي على صينية الخبز (تجنب التراكم وتأكد من التهوية).
·التحكم في درجة الحرارة:
فرن مخصص: سخني الفرن إلى 80 درجة مئوية / غاز 6 وضعيه على صينية خبز قبل التسخين المسبق.
تقييد PA6: ممنوع الخبز في درجات حرارة عالية! قم بالتبديل إلى مجفف هواء منخفض الحرارة عند 40-60 درجة مئوية (يلزم التقليب المستمر أو تقليب الخيوط).
اختبار التبريد: بعد التجفيف ، ضع درجة حرارة الغرفة (لتجنب تكسير الإجهاد بسبب التبريد المفاجئ) للتأكد من أن السطح جاف وموحدا.
3. المبادئ الفنية
·مقاومة درجات الحرارة العالية: تحتوي السلاسل الجزيئية على ذرات الكلور ، وهي مستقرة كيميائيا في درجات حرارة عالية وليست عرضة للأكسدة أو الاصفرار.
·هشاشة PA6: يمكن أن يتسبب نقص عنصر الكلور ودرجات الحرارة المرتفعة في حدوث انكسار السلسلة وتفاعلات الأكسدة ، مما يؤدي إلى الاصفرار وانخفاض القوة.
4. التدابير الوقائية
·مدة الخبز: يمكن أن يتسبب الكثير من وقت الخبز في هشاشة النايلون. يوصى باستخدام عينات للاختبار كل ساعتين.
·الحل البديل: إذا لم يكن هناك فرن ، فاستخدم مزيل الرطوبة الصناعي (الرطوبة <30٪ رطوبة نسبية) للدورة والتجفيف لمدة 12-24 ساعة.
ما هو أفضل PETG للاستخدام في الهواء الطلق؟
1. يجب أن يكون لأفضل خيوط PETG في البيئات الخارجية القاسية ذات درجات الحرارة المرتفعة أو الأشعة فوق البنفسجية أو الرطوبة أو الغبار الخصائص التالية:
·مكافحة الشيخوخة فوق البنفسجية: أضف ممتصات الأشعة فوق البنفسجية (مثل أسود الكربون أو مثبتات HALS) لمنع الاصفرار والهشاشة بسبب التعرض لفترات طويلة.
·تحمل درجة حرارة واسع المدى: ≥ نقطة انصهار 260 درجة مئوية ، حتى 280 درجة مئوية على المدى القصير ، المرونة عند درجة حرارة منخفضة (-30 درجة مئوية).
·مقاومة التآكل الكيميائي: المطر ، رذاذ الملح ، ضعف الحموضة والقلوية (الرقم الهيدروجيني 2-12).
·القوة والمتانة: قوة الشد ≥ 60 ميجا باسكال ، قوة التأثير ≥ 5 كيلو جول / م (متفوقة على PETG العادية).
2. مقارنة الأداء الرئيسي (PETG العادي مقابل الدرجة الخارجية)
|
نوعي |
PETG عادي |
الصف في الهواء الطلق PETG |
|
مقاومة الأشعة فوق البنفسجية |
دورة الاصفرار<6 أشهر |
>2 سنة |
|
نطاق مقاومة درجات الحرارة |
نقطة الانصهار 260 درجة مئوية |
نقطة الانصهار 260 درجة مئوية + مقاومة تذبذب درجة الحرارة |
|
مقاومة الصدمات |
[إيزود] شق تأثير صدمة 5[كج/م] ² |
≥8 كيلو جول/م² |
|
معدل امتصاص الرطوبة |
≤1.5٪ (23 درجة مئوية / 50٪ رطوبة نسبية) |
≤ 0.8٪ (في نفس الظروف) |
3. ملاحظات حول الاستخدام
·تحسين معلمة الطباعة:
درجة حرارة البثق: يوصى بدرجة حرارة 240-260 درجة مئوية (لتجنب التدهور بسبب ارتفاع درجة الحرارة).
التصاق الطبقة البينية: زيادة سرعة الطباعة (≤ 40 مم / ثانية) مناسبة لتعزيز الترابط بين الطبقات.
·ما بعد المعالجة:
طلاء السطح: يمكن رشه بطلاء البولي يوريثين أو الأكريليك لتعزيز مقاومة الطقس.
الفحص الدوري: يجب فحص أداء المواد كل 6 أشهر للاستخدام الخارجي لفترات طويلة.
ما هي العوامل الرئيسية التي تحدد عمر التعب للمكونات المصنوعة من أقوى فيلم طابعة ثلاثية الأبعاد؟
فيما يلي المحددات الرئيسية لعمر التعب لمكونات أقوى خيوط طابعة ثلاثية الأبعاد (مثل النايلون المقوى بألياف الكربون / حمض اللاكتيك البولي إيثيلين) ، جنبا إلى جنب مع خصائص المواد وتحسين العملية:
الخصائص الجوهرية للمواد
1. اتجاه الألياف: يمكن أن يؤدي توزيع ألياف الكربون على طول اتجاه الطباعة (مثل اتجاه المحور Z) إلى زيادة كفاءة نقل الإجهاد بشكل كبير وتقليل إنتاج شقوق التعب.
2. المواد المضافة والمعدلات: تستخدم مضادات الأكسدة لإبطاء تحلل المواد الناتجة عن الأكسدة ذات درجة الحرارة العالية وزيادة عمر التعب (عند 200 درجة مئوية ، يمكن لمضادات الأكسدة مضاعفة عمرها).
معلمات عملية الطباعة
1. درجة حرارة البثق والسرعة
·تؤدي درجة الحرارة المرتفعة (>270 درجة مئوية) إلى تدهور المصفوفة ، بينما تؤثر درجة الحرارة المنخفضة (<230 درجة مئوية) على تشتت الألياف.
·تناسق درجة حرارة الطبقة البينية: يجب أن تقتصر فترات الطباعة بين الطبقات على 5-10 ثوان لتجنب الإجهاد المتبقي بسبب الاختلافات في درجات الحرارة (والتي يمكن أن تقلل من معدل تشقق التعب بنسبة 40٪).
2. سمك الطبقة ومعدل التعبئة
·طباعة الطبقة الرقيقة (0.1-0.2 مم): تعمل على تحسين خشونة السطح وتقليل تركيز الإجهاد (تزيد من عمر التعب بنسبة 25٪).
·معدل تعبئة مرتفع (>30٪ من ألياف الكربون): يزيد من صلابة المواد على حساب بعض المتانة (يتطلب تحسين ملء التدرج).
3. دعم التصميم الهيكلي
دعم الشبكة: استخدم هيكل دعم قرص العسل في منطقة التعليق لتقليل تركيز الإجهاد الموضعي (يمكن أن يطيل عمر التعب بنسبة 30٪).
أعضاء التصميم الهندسي وظروف التحميل
1. تحسين نقاط تركيز الإجهاد
·تصميم الزاوية المستديرة: عندما ≥ R 0.5 مم ، يمكن تقليل عامل تركيز الإجهاد (Kt) إلى أقل من 1.5 (3-5 للزاوية الحادة Kt).
·تحسين المخطط: يسمح التخلص من المواد الزائدة عن الحاجة باستخدام تحليل العناصر المحدودة (FEA) بتوزيع الحمل بالتساوي (على سبيل المثال ، يزيد قوس الفضاء الخاص بشركة LS من عمر التعب بنسبة 40٪).
2. نوع الحمل الديناميكي
·تردد الحمل المتناوب: يعمل الاهتزاز عالي التردد (أكبر من 100 هرتز) على تسريع فشل التعب ويتطلب تصميم التخميد (مثل عوامل تقوية المطاط).
·حالة الإجهاد متعدد المحاور: تجنب إجهاد القص النقي أو حمل ضغط التوتر المتناوب ، وأعط الأولوية لتصميم مسار تحميل بسيط يهيمن عليه الإجهاد أحادي الاتجاه.
يعتمد عمر التعب لتجميع خيوط الفتيل لأقوى خيوط طابعة ثلاثية الأبعاد على ثلاثة عوامل أساسية: اتجاه الألياف المادية ، والتحكم في عملية الطباعة ، والتصميم الهندسي ، ومطابقة الأحمال. من خلال تحسين تشتت ألياف الكربون ، واستخدام الطباعة عالية التردد ذات الطبقة الرقيقة ، وتصميم هيكل مركزي مقاوم للإجهاد ، يمكن تحقيق دورة حياة تزيد عن 10 أسابيع لتلبية احتياجات السيناريوهات المتطورة مثل صناعات الطيران والسيارات.
كيف تتجنب عمليات الاحتيال الخيوط المعدنية المزيفة؟
النقاط الرئيسية للتعرف على الحرير
1. علامات معدنية حقيقية وحواجز تقنية
·Equipment requirements: SLM/DMLS equipment is necessary for the manufacture of genuine metal parts, with a layer thickness of < 30 microns to ensure microstructure the compactness. The sintering density of eligible wire should be be > 99% (e.g. Ti-6 Al-4V of titanium alloy a density of 4.4g/cm 3).
·شهادة المواد: يتطلب السلك الرسمي تقارير تحليل تكوين المواد (مثل اختبار EDS / XRF) وشهادة عملية المعالجة الحرارية ، والتي غالبا ما تفتقر إلى المنتجات المقلدة.
2. حلول بديلة منخفضة التكلفة (الفولاذ المقاوم للصدأ PLA)
·قيود الأداء: تبلغ الكثافة بعد التلبيد 92٪ فقط ، وهي أقل بكثير من كثافة المعدن الفعلي ، ولكنها يمكن أن تحاكي مظهر المعدن (مثل النيكل) من خلال طلاء السطح ومناسبة للأجزاء الزخرفية (مثل قذائف النموذج).
·مزايا التكلفة: السعر هو 1/10 فقط من طول الحرير الحقيقي ، ولكن الكلمات المعدنية المقلدة مميزة بوضوح ، لتجنب التضليل.
تحديد عمليات الاحتيال
1. مصيدة المعلمات التقنية: تدعي بعض الشركات المصنعة زورا أنه يمكن استخدام خيوط معدنية مع معدات FDM / FF ، ولكنها في الواقع مادة مركبة رخيصة (مثل الزجاج المقسى PLA) مغطاة بمسحوق معدني. تتمتع سبائك التيتانيوم الحقيقية بقوة شد تزيد عن 900 ميجا باسكال ، في حين أن المعادن المزيفة عادة ما يكون لها قوة شد أقل من 100 ميجا باسكال.
2. التحقق من تأهيل الموردين: تعطى الأولوية للمصنعين المعتمدين من قبل ISO 9001 (إدارة الجودة) و ASTMF2924 (مواصفات التصنيع الإضافي).
كيف تستخدم شركة LS 5 أنواع من الخيوط السائدة؟
ملخص
اخلاء المسؤوليه
المحتوى الموجود في هذه الصفحة هو للإشارة فقط.هللا يقدم أي إقرار أو ضمان صريح أو ضمني فيما يتعلق بدقة المعلومات أو اكتمالها أو صحتها. لا ينبغي الاستدلال على معلمات الأداء أو التفاوتات الهندسية أو ميزات التصميم المحددة أو جودة المواد ونوعها أو الصنعة فيما يتعلق بما سيقدمه مورد أو مصنع تابع لجهة خارجية من خلال شبكة Longsheng. إنها مسؤولية المشتريالبحث عن عرض أسعار لقطع الغيارلتحديد المتطلبات المحددة لتلك الأجزاء.يرجى الاتصال بناللحصول على مزيد من المعلومات.
فريق LS
LS هي شركة رائدة في الصناعةمتخصصون في حلول التصنيع المخصصة. مع أكثر من 20 عاما من الخبرة في خدمة أكثر من 5,000 عميل ، نركز على الدقة العاليةالتصنيع باستخدام الحاسب الآلي,تصنيع الصفائح المعدنية,الطباعة ثلاثية الأبعاد,حقن صب,ختم المعادن ،وغيرها من خدمات التصنيع الشاملة.
تم تجهيز مصنعنا بأكثر من 100 مركز تصنيع متقدم من 5 محاور وهو حاصل على شهادة ISO 9001: 2015. نحن نقدم حلول تصنيع سريعة وفعالة وعالية الجودة للعملاء في أكثر من 150 دولة حول العالم. سواء كان ذلك إنتاجا منخفض الحجم أو تخصيصا على نطاق واسع ، يمكننا تلبية احتياجاتك من خلال التسليم في غضون 24 ساعة. اختيارتقنية LSيعني اختيار الكفاءة والجودة والاحتراف.
لمعرفة المزيد، يرجى زيارة موقعنا على الإنترنت:www.lsrpf.com
الأسئلة الشائعة
موارد
