چگونه فیلامنت ساخته می شود
فیلامنت یک بخش حیاتی از تولید افزودنی است: این “منبع غذایی” چاپ سه بعدی FDM است. همانطور که صنعت رشد کرده است، تنوع فیلامنت های موجود نیز رشد کرده است. امروزه، مارک های متعددی، اندازه های مختلف، و طیف گسترده ای از مواد جدید وجود دارد. کسی میدونه رشته از کجا میاد؟ فرآیند ساخت رشته را می توان به پنج مرحله تقسیم کرد، از مواد اولیه شروع می شود و با یک اسپول در آستانه خانه شما به پایان می رسد.
در این مقاله، ما فرآیند ساخت فیلامنت چاپ سه بعدی را توضیح می دهیم. با توجه به تنوع انواع فیلامنت ها و تفاوت در نحوه ساخت آنها، ما بر مراحل اصلی مشترک برای تمام فیلامنت ها تمرکز خواهیم کرد.
مرحله اول: پلاستیک
اولین مرحله در فرآیند تولید فیلامنت، تولید پلاستیک است. در طول پالایش، نفت خام در یک کوره صنعتی گرم می شود، که اجزای مختلف آن را جدا می کند. یکی از اجزای آن، نفتا، بیشتر در ساخت پلاستیک دخیل است. نفتا، کاتالیزورها و سایر اجزای شیمیایی به صورت شیمیایی در یک راکتور پلیمریزاسیون متصل می شوند. سپس، محصولات نفت پلیمری شده ترکیب و پردازش می شوند. این فرآیند شامل ذوب محصولات و مخلوط کردن آنها با مواد دیگر برای تشکیل پلاستیک است. سپس پلاستیک حاصل به قطعات کوچکی که به عنوان گلوله یا رزین شناخته می شوند، دانه بندی می شود .تامین کنندگان پلاستیک معمولا گلوله های شفاف یا سفید و رزین تولید می کنند. این به مصرف کنندگان آن ها، مانند سازندگان فیلامنت، کنترل بیشتری بر فرآیند رنگ آمیزی می دهد. در مقایسه با رشته های فیلامنت، گلوله ها بسیار ارزان هستند: شما می توانید 1 کیلو گلوله را با کسری از هزینه 1 کیلو فیلامنت خریداری کنید. این امر البته به این دلیل است که شرکت های رشته ای مواد اولیه را به محصولات نهایی تبدیل می کنند که قیمت آنها در هزینه فرآیند تبدیل و همچنین حاشیه سود شرکت ها مورد نظر است.
اگر شما مایل هستید که این چالش را بپذیرید، می توانید با خرید مستقیم گلوله ها از تامین کننده پلاستیک و ساخت فیلامنت خودتان، پول خود را صرفه جویی کنید. حتی محصولات تجاری برای تسهیل فرآیند تولید رشته وجود دارد.
مرحله دوم: آماده سازی
مرحله دوم در این فرآیند آماده سازی گلوله ها برای مرحله بعدی، شکل دادن است، جایی که آنها به شکل رشته ای شکل می گیرند. گلوله ها در یک مخلوط کن صنعتی قرار می گیرند و با مواد افزودنی مخلوط می شوند تا مخلوط یکنواخت ایجاد شود و خواص خاصی را به رشته اضافه کند. مواد افزودنی می توانند شامل رنگ دهنده ها باشند که رنگ را تعیین می کنند یا چیزهای دیگری که به خواص مانند مقاومت در برابر ضربه، قدرت، یکپارچگی ساختاری و حتی خواص مغناطیسی کمک می کنند. فیلامنت های عجیب و غریب مانند چوب، با مخلوط کردن مواد افزودنی خاص مانند خاشاک یا ذرات چوب با گلوله های پلاستیکی ساخته می شوند.
خشک کردن
هنگامی که گلوله ها به درستی مخلوط می شوند، به مرحله خشک کردن می روند. مثل فیلامنت، گلوله ها هیگروسکوپی هستند، به این معنی که رطوبت را از هوا جذب می کنند. این می تواند پلاستیک را تغییر شکل دهد یا تخریب کند، بنابراین، حذف هر گونه رطوبت از گلوله ها برای اطمینان از تولید فیلامنت با کیفیت ضروری است. گلوله ها به طور معمول در حدود 60 تا 80 درجه سانتیگراد برای چند ساعت خشک می شوند، اما این فرآیند بسته به تولید کننده متفاوت است.
مرحله سوم: شکل دادن
مرحله سوم فرایند تولید رشته، شکل دادن گلوله به شکل رشته است، فرآیندی که شامل گرم کردن و خنک کردن است. اين مهم ترين اتفاقيه که در طول فرایند رخ می دهد.
گرمایش
در بخش اول شکل دهی، گلوله ها به یک اکسترودر فیلامنت که شامل یک اتاق گرمایش است، وارد می شوند. در این اتاق، گلوله های فردی به یک ماده چسبنده ذوب می شوند تا بتوانند به راحتی شکل بگیرند. در این حالت، گلوله ها با هم پیوند می خورند و به یک ماده ثابت و رشته ای شکل می گیرند. مواد متصل مانند رشته، که به عنوان فیلامنت شناخته می شوند، از طریق یک فواره گرد از اتاق گرمایش خارج می شوند و به بخش خنک کننده حرکت می کنند.
خنک کننده
پس از اینکه رشته از بخش گرمایش خارج می شود، از طریق چندین اتاق آب کشیده می شود. اتاق اول پر از آب گرم است، که یک عامل مهم در دستیابی به یک رشته گرد است. تنظیم دما مناسب با توجه به مواد کمک می کند تا از شکل بیضی فیلامنت جلوگیری شود که برای چاپ سه بعدی مشکل است.
محفظه دوم پر از آب سرد است، که رشته را سرد می کند و آن را به شکل جدید خود سخت می کند. سرعت کشش رشته قطر آن را تعیین می کند. سرعت آهسته تر به قطر بزرگتر منجر می شود، در حالی که سرعت سریعتر برعکس آن عمل می کند.
مرحله ۴: قرقره کردن
در این مرحله، موتورها فیلامنت را از اتاق خنک کننده به مکانیسم قرقره می کشند. فرآیند قرقره کردن با اندازه گیری قطر رشته با یک دستگاه لیزر شروع می شود تا اطمینان حاصل شود که در محدوده تحمل قطر هدف قرار دارد، به احتمال زیاد 1.75 میلیمتر یا 2.85 میلیمتر است.
سپس رشته به یک قرقره 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.
