دليل اختيار خيوط الطباعة المناسبة لك ولاستخداماتك – Filaments Guide

إذا كنت حديث عهد بالطباعة ثلاثية الأبعاد أو خبير، الجميع يواجه صعوبات في اختيار المواد المناسبة لاستخداماتهم، وهنا بنعرضلكم اساسيات اختيار خيوط الطباعة Filaments لطابعات من نوع إف دي ام FDM أو FFF. وفي مقالات قادمة بنشرح أكثر تفصيل عن المواصفات والاستخدامات والخواص للمواد الشائعة، والتعرف على المواد الجديدة ومعرفة كيفية تصنيفها.

اعرف احتياجك واستخداماتك:

1. يجب ان تعرف خواص طابعتك، مثل درجات حرارة رأس الطباعة، درجة حرارة سرير الطباعة، حجم فوهة الطباعة، نوع مادة فوهة الطباعة. أذا كنت تريد استخدام مادة مثل الـ PC مثلاً، يجب أن تعرف إمكانية الطابعة من تسخين رأس الطباعة إلى 280 درجة مئوية، وسرير الطباعة إلى 110 (جميع هذه العوامل تكون موجودة في خصائص الخيط بموقع البائع أو على بكرة خيط الطباعة)، وتأكد إن كانت سماكة الخيط مثلاً 1.75مم ولا يستلزم فوهة طباعة خاصة.
2. يجب تحديد الاستخدامات حيث أن كل استخدام يحتم عليك النوع المستخدم، أذا كانت القطعة سوف تتعرض لدرجات حرارة عالية مثل قطعه في داخل سيارة فيجب أن تكون درجة حرارة تشوّه القطعة  80 درجة مئوية على الأقل، بينما إذا كانت القطعة ستكون لعبة للعرض فقط، سيكون التركيز على المظهر ودرجة اللون والملمس.
3. امكانياتك: بعض المواد تتطلب معالجة بعد الطباعة وتعتمد على خبرة المستخدم. لذلك بالبداية ابحث عن المادة ودليل صانع الخيوط على كيفية الطباعة. مثل الطباعة باستخدام النايلون يتطلب غراء خاص لتجنب تشوّه القطعة وانكماشها اثناء الطباعة. ويجب التأكد من أن جميع الأدوات لمعالجة المواد متوفرة.
4. السعر، أحيانا ستقوم بطباعة القطعة وتجربتها عدة مرات قبل اعتماد شكلها النهائي، وبالتالي عامل التكلفة سيلعب دوراً كبيراً وخصوصاً عند اختيار خيوط غالية نسبياً لإنتاج القطع النهائية.

سوف نتكلم هنا عن المواد الدارجة، وسيتم تفصيل كل مادة بمقال منفصل:

• مادة الـ PLA (بي إل أيه) الاسم العلمي (Polylactic acid او عديد حمض اللبنيك): يعتبر هذا الخيط من أكثر الخيوط انتشاراً، لسهولة استخدامه بالطباعة، وقيمته المنخفضة، وتنوع الألوان والخامات، ومتوافق مع معظم الطابعات التجارية، ومتعدد الاستخدامات. لكن يعيبه عدم ملائمته للاستخدامات على مدى طويل حيث أنه يتشوه في حال تعرضه للاستخدام المستمر أو لضغوطات مستمرة أو لأشعة الشمس أو تغير حراري مستمر. لذلك يستخدم كثيراً للنماذج الأولية للاستخدامات، أو أشياء جمالية داخل المباني، أو أدوات لا تتعرض للضغط المستمر.
• مادة الـ ABS (أيه بي اس) الاسم العلمي (Acrylonitrile Butadiene Styrene): عادة يستخدم لقطع هيكلية، بسبب صلابته ومرونته بالاستخدام، وسهولة معالجته مثل الصنفرة، التلحيم الكيميائي. ولكن أثناء استخدام هذه المادة بالطباعة تنبعث غازات الستايرين الضارة. لذلك يجب التزام الحذر عند استخدامها والحرص بأن تكون الطابعة مزودة بمغلّف أو صندوق حماية. بالإضافة إلى أنها تتطلب درجات حرارة أعلى عند الطباعة وغراء الطباعة وسرير طباعة ساخن والتي من الممكن أن تكون الطابعة المستخدمة لا تصل إلى درجات الحرارة المطلوبة ولذلك عدم الحصول على أفضل النتائج.
• مادة الـ (Polyethylene Terephthalate Glycol) PETG : شيوعاً بسبب دمجها بين خصائص الـ PLA و ABS، حيث لا تصدر منها انبعاثات مثل الـ ABS  ويوجد منها ألوان وخامات متعددة قريبة لـ PLA واسعارها منافسة جداً، بالإضافة إلى أنها خصائصها متنوعة حيث أن بعض الأنواع مناسبة أكثر للأجواء الباردة وأخرى تتحمل درجات حرارة عالية، يعتمد ذلك كثيراً على المواد المضافة للمادة الأساسية. أحد اهم مشاكلها بالطباعة هي مشاكل التصاق المادة لفوهة الطباعة، لذلك قامت كثير من الشركات بوضع مادة سيليكون على رأس الطباعة لتقليل هذه المشكلة. وعند التعامل مع هذه المادة يجب أن تكون ضبط الطبعة دقيق للحصول على قطع جميلة المظهر. ولكن اذا كنت تطمح لتكون القطعة المطلوبة لأداء غرض معين، بالتالي المظهر لن يهمك كثيراً
• مادة النايلون Nylon: تعتبر مادة أصعب بالتعامل، لكنها مادة صلبة جداً وخصوصاً أنها تتحمل أحمال عالية أو مقاومة للصدمات، وعند التعامل معها يجب التأكد أن الطابعة تستطيع الوصول لمتطلبات هذه المادة، واستخدام غراء مخصص لهذه المادة فقط (وليس أي غراء طباعة). تستخدم كثيراً بقطع عملية تدخل بأجهزة أو قطع داخلية هيكلية لسيارات أو طائرات من غير طيّار drones.
• مواد الـ TPU/TPE (Thermoplastic Polyurethane أو البولي يوريثين الحراري): مادة الـ TPU هي أحد أنواع الـ TPE ولكن في عالم الطباعة ثلاثية الأبعاد، تستخدم مادة الـ TPU بشكل أوسع. وهي أنواع من البلاستيك المرن (غير مادة المطاط)، حيث أن المطاط لا يذوب بينما هذه المادة ممكن اذابتها وتكوينها بالشكل المطلوب. حيث تستخدم في المجسمات المرنة أو المطاطية أو مقاومة للصدمات. تختلف مطاطية المواد حسب الدرجة، ويمكن معرفتها من جدول خواص المادة. بعض الاستخدامات تشمل إطارات التزلّج. ولكن الطباعة بهذه المواد تعتبر صعبة نسبياً (ليست بصعوبة النايلون) حيث يجب الطباعة بسرعات منخفضة، وضبط ضغط تروس رأس الطباعة. وعادة لا تتحمل هذه المواد درجات حرارة مرتفعة (مثل داخل سيارة بصيف السعودية).
• مادة الـ PC (Polycarbonate أو بولي كربونات): تعتبر من المواد الصلبة والمقاومة للعوامل الكيميائية، ودرجات الحرارة العالية، والخيوط الشفافة عادة تكون أكثر شفافية من المواد الأخرى. ولكن يجب الحذر وقت الطباعة بسبب انبعاثات الغازات الضارة وقت الطباعة بهذه المادة، والتعامل مع هذه المادة يعتبر صعب نسبياً. بشكل عام، اذا كانت طابعتك قادرة على طباعة مادة الـ ABS، فأنها بالغالب تستطيع التعامل مع خيوط الـPC.
• مادة PVB (Polyvinyl butyral): تعتبر مادة غير منتشرة بشكل واسع، ولكن تشبه تطبيقاتها وخواصها لـ PLA، باستثناء انها سهلة المعالجة النهائية باستخدام كحول ايزوبروبالين isopropyl alcohol (IPA) (كحول المطهرات) والحصول على ملمس ناعم بشكل سهل.
• مادة PVA (Polyvinyl Alcohol) أو BVOH: مادة قابلة للذوبان، وتستخدم غالباً لدعامات خلال وقت الطباعة في أماكن صعب الوصول لها وازالتها. فيتم غمر القطعة بالماء لتذوب المادة وتنتج قطعه خالية من الدعّامات (ولمعرفة المزيد عن الطباعة باستخدام أكثر من مادة سيتم شرحها بشكل مفصل بمقال خاص). يجب الحرص بوضع هذه المادة بمكان جاف تماماً لأنها مادة تتفاعل مع الرطوبة بشكل سريع.
• المواد الهندسية (PEEK، PEKK، PEI/Ultum): تعتبر هذه المواد عالية الاحترافية وفي كثير من الأحيان تحتاج لطابعات مخصصة لاستخدامها حيث تتطلب درجات حرارة تصل إلى 500 درجة ودرجة حرارة محيطة تصل إلى 80 درجة. ومواد سرير طباعة مخصصة. ولكن قوة تحملها للأحمال ودرجات الحرارة والمقاومة الكيميائية، تجعل هذه المواد متطلب عالي الطلب من قِبل المحترفين والمهندسين والشركات المصنّعة.

في المقال القادم سيتم عرض هذه المواد بجداول تحدد درجات الحرارة التحمل والاستخدامات لتسهل استخدامها كدليل عام عند تبضّعك لخيوط طباعة بالمستقبل.