أنواع واستخدامات خيوط الطابعة ثلاثية الأبعاد

خيوط الطابعة ثلاثية الأبعاد هي المواد الاستهلاكية، عادة من البلاستيك، المستخدمة في طباعة FDM (نمذجة الترسيب المنصهر). يتم توفيرها على مكبات ويتم تغذيتها في جهاز الطارد الخاص بالطابعة، حيث يتم صهر المواد وترسيبها من خلال فوهة ساخنة لبناء الكائنات طبقة بعد طبقة.

تتميز الخيوط المختلفة بخصائص مختلفة، لذا يعتمد الاختيار الصحيح على ما تريد إنشاءه. في هذه المقالة، سنبدأ بخيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد الأكثر شيوعًا، ثم نلقي نظرة على الخيارات الأكثر تقدمًا وتخصصًا، وننتهي بنصائح عملية لمساعدتك في اختيار أفضل المواد لمشروعك.

خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد الشائعة

لنبدأ بأنواع الخيوط الأكثر شيوعًا التي ستواجهها. إنها شائعة لأنها سهلة الطباعة ومتعددة الاستخدامات للمشاريع اليومية.

PLA (حمض البوليلاكتيك)

PLA هو الخيط المفضل للمبتدئين والهواة. إنه بلاستيك قابل للتحلل من مصادر متجددة مثل نشا الذرة، لذا فهو صديق للبيئة أكثر من البلاستيك المشتق من النفط. جيش التحرير الشعبى الصينى أيضاواحدة من أكثر الخيوط بأسعار معقولةويأتي فيمجموعة واسعة من الألوانمما يجعلها مشهورة في النماذج الأولية والمطبوعات الزخرفية. تتم الطباعة في درجات حرارة منخفضة نسبيًا، عادةً بدون سرير ساخن، وتظهر القليل من الانكماش أو الالتواء. ونتيجة لذلك، فهي واحدة من أسهل المواد استخدامًا، مع دقة أبعاد موثوقة وتقريبًا لا توجد رائحة أثناء الطباعة.

ومع ذلك، فإن PLA قاس ولكنه هش، مع مرونة منخفضة، ويميل إلى الانكسار تحت الضغط. كما أن مقاومتها للحرارة ضعيفة - حيث تبدأ الأجزاء في التليين عند درجة حرارة تتراوح بين 50 و60 درجة مئوية تقريبًا - لذلك قد تتشوه المطبوعات في السيارة الساخنة أو الشمس المباشرة. بالإضافة إلى ذلك، يتحلل مادة PLA عند التعرض للأشعة فوق البنفسجية، مما يجعلها غير مناسبة للاستخدام الخارجي على المدى الطويل.

الاستخدامات:رائعة للنماذج الأولية ونماذج الهوايات والتماثيل الصغيرة والأجزاء الزخرفية حيث تكون سهولة الطباعة والتفاصيل الجيدة أكثر أهمية من القوة القصوى. شائع في الدعائم التنكرية، والمرفقات منخفضة الضغط، وكمادة تعليمية للمستخدمين الجدد.

قوة الشد	معامل الانثناء	طباعة درجة الحرارة	طباعة درجة حرارة السرير
~53-65 ميجا باسكال	~3.6-3.8 جيجا باسكال	190-220 درجة مئوية	45-60 درجة مئوية

ABS (أكريلونيتريل بوتادين ستايرين)

يعد ABS واحدًا من أوائل المواد البلاستيكية المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع، والمعروف أيضًا باسم المادة المستخدمة في مكعبات LEGO. في الطباعة ثلاثية الأبعاد، يتم تقديره لصلابته ومقاومته العالية للحرارة مقارنة بـ PLA. تتميز المطبوعات بأنها قوية ومتينة وأكثر مقاومة للصدمات، وتحتفظ بشكلها حتى حوالي 100 درجة مئوية. يقبل ABS أيضًا المعالجة اللاحقة جيدًا: يمكنك صنفرته أو تنعيمه ببخار الأسيتون للحصول على لمسة نهائية لامعة.

ومع ذلك، من الصعب طباعة ABS. إنها تحتاج إلى درجات حرارة أعلى للبثق، وسرير ساخن، وطابعة مغلقة بشكل مثالي لتقليل الالتواء والانقسام. كما أنها تنبعث منها أبخرة ملحوظة، لذا من المهم التهوية الجيدة.

الاستخدامات:مناسب للنماذج الأولية الوظيفية وأجزاء الاستخدام النهائي التي تحتاج إلى المتانة أو المقاومة للحرارة، مثل مكونات الماكينة، أو قطع غيار السيارات، أو مقابض الأدوات، أو العبوات سهلة التركيب. كما أنه شائع في إطارات الطائرات بدون طيار وقطع غيار السيارات التي تعمل بالتحكم عن بعد. للاستخدام الخارجي، غالبًا ما يكون ABS (أو ابن عمه المقاوم للأشعة فوق البنفسجية ASA) خيارًا أفضل من PLA.

قوة الشد	معامل الانثناء	طباعة درجة الحرارة	طباعة درجة حرارة السرير
~40-50 ميجا باسكال	~2.0-2.5 جيجا باسكال	220-250 درجة مئوية	90-110 درجة مئوية

PETG (البولي إيثيلين تيريفثاليت جلايكول)

تجمع PETG بين أفضل ما في PLA وABS: فهي أقوى من PLA، مع قوة تأثير أفضل ومقاومة للحرارة، ومع ذلك فهي أسهل في الطباعة من ABS. تتميز المطبوعات عادةً بلمسة نهائية لامعة قليلاً، مع التصاق قوي للطبقة، ومقاومة كيميائية جيدة، وامتصاص أقل للرطوبة من النايلون، مما يجعلها مستقرة في معظم البيئات. في شكله النقي، يمكن أيضًا أن يكون PETG آمنًا للطعام. ومع ذلك، يمكن أن يكون PETG خيطيًا عند الطباعة لأن الفتيل يكون لزجًا، وفي بعض الأحيان يلتصق بقوة بسرير الطباعة.

الاستخدامات:خيار رائع للنماذج الأولية الوظيفية، والحاويات، والأجزاء سهلة التركيب، والتطبيقات الخارجية حيث قد يفشل PLA. يتم استخدامه بشكل شائع للأقواس والأغطية الواقية وأجزاء الطائرات بدون طيار والمطبوعات المقاومة للماء.

قوة الشد	معامل الانثناء	طباعة درجة الحرارة	طباعة درجة حرارة السرير
~50-60 ميجا باسكال	~2.0-2.2 جيجا باسكال	220-250 درجة مئوية	70-90 درجة مئوية

TPU (البولي يوريثين الحراري)

TPU عبارة عن خيوط مرنة تشبه المطاط أكثر من البلاستيك. يمكن أن تنحني، وتمتد، وتضغط دون أن تنكسر، كما أنها تظهر مقاومة ممتازة للصدمات من خلال امتصاص الصدمات من خلال الثني بدلاً من التشقق. مادة TPU مقاومة للتآكل ومقاومة للزيوت والشحوم، مما يجعلها مفيدة للأختام والحشيات وقطع غيار السيارات.

يمكن أن تكون طباعة مادة TPU أمرًا صعبًا. قد تتسبب نعومتها في حدوث مشكلات في التغذية في أجهزة بثق Bowden، وتتطلب سرعات طباعة أبطأ للحصول على نتائج متسقة. عادةً ما يكون التصاق السرير سهلاً ويكون التزييف في حده الأدنى، لكن الاتصال بالإعدادات يتطلب الصبر.

الاستخدامات:مثالية للأجزاء المرنة مثل حافظات الهاتف، أو الحشيات، أو الأختام، أو ممتصات الصدمات، أو إطارات RC، أو الأشرطة القابلة للارتداء. في أي مكان تحتاج فيه إلى المرونة ومقاومة الصدمات، فإن مادة TPU هي الخيار الأمثل.

قوة الشد	معامل الانثناء	طباعة درجة الحرارة	طباعة درجة حرارة السرير
~30-55 ميجا باسكال	~25–75 ميجا باسكال (منخفض جدًا، مرن جدًا)	210-240 درجة مئوية	20-60 درجة مئوية (اختياري غالبًا)

الخيوط المتخصصة والمتقدمة

بالإضافة إلى المواد البلاستيكية القياسية المذكورة أعلاه، هناك العديد من الخيوط المتخصصة المصممة لتطبيقات أكثر صرامة أو تطلبًا أو أكثر جمالية. فيما يلي بعض أبرز الخيارات المتقدمة وخصائصها الرئيسية.

نايلون (بولي أميد)

خيوط النايلون قوية وصعبة ومقاومة للاهتراء. على عكس PLA الهش، فهو شبه مرن ويصعب كسره. تحت الضغط، ينحني النايلون أو يتشوه قليلاً بدلاً من أن ينقطع، مما يمنحه مقاومة ممتازة للصدمات. كما أن لديها نقطة انصهار عالية نسبيًا، ويمكن أن تعمل المقاطع الرقيقة كمفصلات حية بفضل صلابتها ومرونتها.

ومع ذلك، يعتبر النايلون مادة متقدمة للطباعة. إنها تتطلب درجات حرارة عالية للبثق، وسريرًا ساخنًا، وغالبًا ما تكون غرفة بناء مغلقة لتقليل الالتواء. التحدي الرئيسي الآخر هو أن النايلون شديد الرطوبة - فهو يمتص الرطوبة من الهواء بسهولة. سوف تنفجر الفتيل الرطب وتصدر صوت أزيز أثناء الطباعة وتنتج أجزاء ضعيفة ومعيبة. لتجنب ذلك، يجب تخزين النايلون مع مادة مجففة وغالبًا ما يتم تجفيفه قبل الاستخدام. كما أنها تكلف أكثر من PLA أو ABS وقد يكون من الصعب الحصول على التصاق ثابت للسرير.

الاستخدامات:الأجزاء الوظيفية والهندسية التي تتطلب القوة والمتانة والاحتكاك المنخفض. تشمل الأمثلة النموذجية التروس والبطانات والصواميل والمسامير والمفصلات والأقواس وإطارات الطائرات بدون طيار. كما أن متانة النايلون تجعله مناسبًا للنماذج الأولية عالية الضغط أو المكونات المعرضة للتآكل حيث قد يفشل PLA أو ABS.

قوة الشد	معامل الانثناء	طباعة درجة الحرارة	طباعة درجة حرارة السرير
40 - 85 ميجا باسكال	0.8 – 2 جيجا باسكال	225 - 265 درجة مئوية	70 - 90 درجة مئوية

البولي (كمبيوتر)

البولي كربونات عبارة عن لدن حراري من الدرجة الصناعية وواحد من أصعب المواد التي يمكنك طباعتها على جهاز مكتبي. إنه مقاوم للغاية للصدمات، وقادر على الانحناء قليلاً دون أن يتشقق، ويحافظ على قوته حتى في البيئات ذات درجات الحرارة العالية.

تعد طباعة البولي كربونات أمرًا صعبًا وعادةً ما تعتبر مسعى احترافيًا. إنها تتطلب درجات حرارة عالية جدًا للبثق، وسريرًا ساخنًا، ومن الناحية المثالية حاوية ساخنة لمنع الالتواء الشديد. كما تمتص المادة الرطوبة بسرعة، لذلك يجب أن تبقى جافة، وتتطلب مادة معدنية بالكامل لتحمل درجات الحرارة المرتفعة. يعد الكمبيوتر الشخصي أيضًا أغلى من الخيوط القياسية، وهو أكثر ملاءمة للإعدادات المتقدمة.

الاستخدامات:أجزاء وظيفية عالية الأداء يجب أن تتحمل الحرارة والتأثير. تشمل الأمثلة التركيبات الصناعية، وأغطية معدات السلامة، ومكونات الأدوات، والنماذج الأولية المطلوبة.

قوة الشد	معامل الانثناء	طباعة درجة الحرارة	طباعة درجة حرارة السرير
~72 ميجا باسكال	2.2 - 2.5 جيجا باسكال	260 - 310 درجة مئوية	80 - 120 درجة مئوية

ألياف الكربون – خيوط مقواة

خيوط "ألياف الكربون" ليست ألياف كربون نقية. وهو مركب، عادة ما يكون مصنوعًا من البلاستيك الأساسي مثل PLA، أو PETG، أو النايلون، أو ABS، ممزوجًا بألياف الكربون المقطعة الصغيرة. إن إضافة ألياف الكربون يجعل المادة أكثر صلابة وأكثر استقرارًا من حيث الأبعاد، كما يمكنها أيضًا تحسين قوة الشد قليلاً. في المواد المعرضة للالتواء، مثل النايلون أو ABS، تساعد ألياف الكربون على تقليل الانكماش والتشوه.

تجعل ألياف الكربون الخيوط كاشطة، لذلك يجب عليك استخدام فوهة من الفولاذ أو الياقوت؛ وإلا فإن الفوهة النحاسية سوف تبلى بسرعة. في حين أن الأجزاء أكثر صلابة وقوة، إلا أنها تميل أيضًا إلى أن تكون أكثر هشاشة، وتنكسر بدلاً من الانحناء تحت تأثير قوي. التكاليف أعلى أيضًا، على الرغم من أن إعدادات الطباعة تظل قريبة من إعدادات المادة الأساسية. تتميز المطبوعات النهائية أيضًا بسطح غير لامع، وهو ما يعتبره العديد من المستخدمين ميزة إضافية.

الاستخدامات:مناسب بشكل أفضل للأجزاء القوية وخفيفة الوزن التي لا ينبغي أن تنثني، مثل إطارات الطائرات بدون طيار، وهيكل السيارة RC، والأقواس، وتركيبات الأدوات، والنماذج الأولية الوظيفية. غالبًا ما يختار المهندسون النايلون المصنوع من ألياف الكربون للأجزاء التي تحتاج إلى الجمع بين الوزن المنخفض والصلابة العالية، وأحيانًا كبديل للألمنيوم.

المواد الأساسية	قوة الشد	معامل الانثناء	طباعة درجة الحرارة	طباعة درجة حرارة السرير
جيش التحرير الشعبي الصيني	~50-65 ميجا باسكال	4.5 - 6.0 جيجا باسكال	210 - 230 درجة مئوية	55 - 65 درجة مئوية
بيتغ سي إف	~45-60 ميجا باسكال	3.5 - 5.0 جيجا باسكال	230 - 250 درجة مئوية	70 - 90 درجة مئوية
نايلون CF	~50-80 ميجا باسكال	5.0 - 7.0 جيجا باسكال	250 - 280 درجة مئوية	90 - 120 درجة مئوية

خيوط مملوءة بالمعادن

تقوم الخيوط المملوءة بالمعادن بخلط مسحوق المعدن الناعم مع مادة بلاستيكية أساسية، عادة ما تكون PLA. تشمل الأنواع الشائعة جيش التحرير الشعبى الصينى المملوء بالبرونز والنحاس والنحاس والفولاذ. يمنح المحتوى المعدني المضاف المطبوعات مظهرًا معدنيًا ووزنًا أثقل بشكل ملحوظ. مباشرة بعد الطابعة، تتميز الأجزاء عادةً بلمسة نهائية غير لامعة تتطلب معالجة لاحقة مثل الصنفرة أو التلميع لإضفاء لمعان معدني حقيقي.

طباعة هذه الخيوط أصعب من طباعة PLA القياسية. غالبًا ما يحتاجون إلى سرعات طباعة أبطأ ودرجات حرارة أعلى للفوهة لمنع الانسدادات. مثل ألياف الكربون، فإن الجزيئات المعدنية كاشطة، لذلك يوصى بشدة باستخدام فوهة من الفولاذ المقسى أو الياقوت. تميل المطبوعات أيضًا إلى أن تكون أكثر هشاشة - فهي تكتسب صلابة ولكنها تفقد صلابتها - وتكون المادة بشكل عام أكثر تكلفة من الخيوط الشائعة.

الاستخدامات:مثالية للدعائم التنكرية والتماثيل والمجوهرات والعناصر الزخرفية ونماذج المفاهيم حيث يكون المظهر المعدني الواقعي والثقل مهمًا.

قوة الشد	معامل الانثناء	طباعة درجة الحرارة	طباعة درجة حرارة السرير
مقارنة بـ PLA (أكثر هشاشة قليلاً)	أعلى من PLA (أكثر صلابة)	200 - 230 درجة مئوية	50 - 70 درجة مئوية

نظرة خاطفة (بولي إيثر إيثر كيتون)

تعتبر PEEK واحدة من أكثر اللدائن الحرارية تقدمًا المتاحة للطباعة ثلاثية الأبعاد. ومن المعروف أنه لدن بالحرارة عالي الأداء مع قوة ميكانيكية استثنائية، ومقاومة للتآكل والمواد الكيميائية، وخصائص مثبطة للهب متأصلة. بفضل نسبة القوة إلى الوزن الممتازة، يمكن لـ PEEK أحيانًا أن تحل محل المعدن في البيئات الصعبة. كما أنه متوافق حيوياً وقابل للتعقيم، مما يجعله ذا قيمة في المجالات الطبية والعلمية.

ومع ذلك، فإن الطباعة باستخدام PEEK تمثل تحديًا كبيرًا. إنها تتطلب معدات متخصصة قادرة على تحمل درجات حرارة البثق العالية جدًا، وغرفة ساخنة، وسطح بناء عالي الحرارة لمنع الالتواء. ويجب التحكم في العملية بعناية حتى تتبلور المادة بشكل صحيح دون أن تتشقق. وبسبب هذه المتطلبات الصارمة، فإن الآلات الصناعية أو الطابعات الاحترافية المتقدمة فقط هي المناسبة لـ PEEK. بالإضافة إلى ذلك، فإن الخيوط نفسها أغلى بكثير من المواد البلاستيكية القياسية، مما يحد من استخدامها في السياقات المهنية والصناعية.

الاستخدامات:يتم اختيار PEEK فقط عندما يكون الأداء الأعلى مطلوبًا على الإطلاق، ويتم العثور على PEEK في مكونات الطيران وقطع غيار السيارات عالية الأداء والمزروعات الطبية وتطبيقات النفط والغاز.

قوة الشد	معامل الانثناء	طباعة درجة الحرارة	طباعة درجة حرارة السرير
~90-100 ميجا باسكال	3.5 - 4.0 جيجا باسكال	380 – 420 درجة مئوية	120 - 230 درجة مئوية

نصائح لاختيار الخيوط المناسبة

تحديد متطلبات المشروع

ابدأ بتحديد الخصائص الأساسية للجزء الخاص بك. ضع في اعتبارك ما إذا كانت تحتاج إلى قوة ومتانة عالية أو مرونة أو مقاومة للحرارة والطقس الخارجي. على سبيل المثال، يعتبر PLA مناسبًا للنماذج الأولية البسيطة، في حين أن ABS أو PETG سيكون أكثر ملاءمة للمكونات المتينة والحاملة. بالنسبة للأجزاء التي يجب أن تكون مرنة، مثل الحشيات أو مقابض الهاتف، يوصى باستخدام مادة TPU أو خيوط مرنة أخرى.

ضع في اعتبارك قدرات الطابعة

تأكد من أن الطبقة الساخنة والسرير المُدفأ في الطابعة الخاصة بك يمكن أن تحقق درجات الحرارة اللازمة. تتطلب المواد مثل النايلون والبولي كربونات درجات حرارة قذف أعلى وغالبًا ما تكون غلافًا ساخنًا. ينبغي طباعة الخيوط الكاشطة، بما في ذلك الأنواع المملوءة بألياف الكربون أو المعدن، بفوهة صلبة لمنع التآكل.

حساب البيئة وظروف التشغيل

اختر المواد المناسبة للتطبيق النهائي. للاستخدام الخارجي، يعمل PETG أو ASA بشكل جيد بسبب مقاومة الأشعة فوق البنفسجية والطقس. قد تتطلب البيئات ذات درجات الحرارة العالية استخدام ABS أو PETG أو النايلون أو البولي كربونات. بالنسبة للأجزاء الملامسة للأغذية، يجب أن يؤخذ بعين الاعتبار فقط PLA أو PETG المعتمدين. للحصول على ميزات عالية الدقة، استخدم مواد منخفضة الانكماش مثل PLA أو PETG.

تقييم متطلبات التشطيب

يمكن أن ينتج PLA وPETG أسطحًا ملساء، ويمكن تنعيم ABS كيميائيًا، وغالبًا ما تتطلب الخيوط المتخصصة مثل الخشب أو المعدن الصنفرة أو التلميع. ضع في اعتبارك ما إذا كنت مستعدًا لمزيد من المعالجة اللاحقة لتحقيق النهاية المطلوبة.

ضع في اعتبارك التكلفة والتوافر

PLA وABS غير مكلفين ومتاحين على نطاق واسع. PETG وTPU بأسعار معتدلة ويمكن الوصول إليها، في حين أن النايلون والبولي كربونات والمواد المركبة أكثر تكلفة. تعتبر المواد البلاستيكية عالية الأداء مثل PEEK أو PEI باهظة الثمن وتستخدم بشكل أساسي في السياقات الصناعية.

التوازن بين قابلية الطباعة والأداء

PLA وPETG سهل الاستخدام ومناسب لمعظم المبتدئين. يوفر ABS وASA أداءً ميكانيكيًا أفضل ومقاومة للحرارة ولكنهما يتطلبان إعدادًا أكثر دقة. توفر المواد البلاستيكية الهندسية المتقدمة مثل النايلون والبولي كربونات خصائص فائقة ولكنها تتطلب طابعات احترافية.

الطباعة ثلاثية الأبعاد مع Chiggo

تبدأ كل طباعة ثلاثية الأبعاد رائعة باختيار الخيوط الصحيح. في Chiggo، نقدم مجموعة كاملة من خدمات الطباعة ثلاثية الأبعاد المخصصة لتلبية احتياجات مشروعك. بفضل مجموعة واسعة من المواد والخبرة المهنية، نقدم قطعًا قوية ودقيقة وجاهزة للإنتاج.قم بتحميل ملف CAD الخاص بك اليومللحصول على عرض أسعار فوري.