کاربرد پلی کربنات در چاپگرهای سه بعدی

چاپ سه بعدی

یکی از اختراعات قرن حاضر ، چاپ سه‌بعدی (به انگلیسی: three-dimensional printing: 3D printing) است. با قرارگیریِ پی‌درپیِ لایه‌هایی به روی یکدیگر، در یک سطح‌مقطع دوبعدی، اشیائی سه‌بعدی ساخته می‌شود. در چاپهای معمولی چاپ با پاششِ مرکب یا جوهر بر روی کاغذ اتفاق می افتد. در روش سه‌بعدی تبلور، با سفت‌شدن یا انقیاد یک ماده مایع یا پودرمانند در هر نقطه از مقاطعِ عرضیِ جسم مورد نظر ،چاپ انجام می گیرد. روش های متنوعی برای چاپ سه بعدی ابداع شده که یکی از آنها چاپ سه بعدی FDM است. در این مقاله کاربرد پلی کربنات در چاپ سه بعدی را مورد بررسی قرار می دهیم .

پرینتر سه بعدیFDM مدلسازی ته نشینی گداخت (Fused Deposition Modeling)

این روش یکی از روش های نمونه سازی سریع و پرینت سه بعدی است.
در آن برای تولید قطعه از اکسترود کردن فیلامنت هایی از پلیمر و یا موم به قطر حدودی ۱٫۷۵ میلیمتر استفاده می شود.این اکسترودر بر روی یک میز CNC سه بعدی قرار دارد که در جهت x  و y و z حرکت می کند. پلیمر ذوب شده در داخل اکسترودر را، بر روی قطعه می نشاند و بعد از تمام شدن یک لایه به اندازه یک ضخامت لایه به سمت بالا حرکت می کند. فیلامنت پلیمری در این روش در ابتدا بر روی یک قرقره قرار دارد و در طول ساخت قطعه توسط دو رولر به سمت اکسترودر کشیده می شود. در آن تا دمایی بالاتر از دمای ذوب گرم می شود (که این دما به نوع ماده بستگی دارد) . هنگامی که بر روی قطعه سرد شده قبلی می نشیند در مدت زمان ۰٫۱ ثانیه منجمد می شود.

فیلامنت چاپگر سه‌بعدی

متریال یا مواد مصرفی پرینترهای سه بعدی FDM
از رشته‌های پلیمری (پلاستیکی) ساخته می‌شود که به آن فیلامنت یا Filament می گویند.
فیلامنت‌ها در رنگ ، جنس و ضخامت‌های مختلفی عرضه می‌شوند. این مواد بسته به دمای ذوب خود تغییر حالت می دهد.
پرینتر سه بعدی از طریق نازل می‌تواند لایه‌ها را روی هم قرار دهد تا قطعه ساخته شود.

فیلامنت پلی کربناتPolycarbonate:

فیلامنت پلی کربنات (PC) ترکیبی ترموپلاست به عنوان مستحکم ترین متریال پرینتر سه بعدی شناخته شده است. اگرچه بافت بسیار سفتی دارد ولی خشک و سخت نیست. به دمای بالا مقاومت خوبی داشته و تقریبا شفاف می‌باشد. تا به امروز این فیلامنت به عنوان متریالی برای پرینترهای سه بعدی صنعتی گران‌قیمت کاربرد داشت . به تازگی تولید‌کننده‌های بسیاری این فیلامنت باارزش را حتی برای پرینترهای سه بعدی رومیزی نیز عرضه کرده‌اند. همانند فیلامنت ABS و PLA، فیلامنت پلی کربنات می‌تواند دمای بالای ۱۰۰ درجه سانتیگراد را تحمل نماید. بنابراین برای ساخت قطعاتی که در معرض احتراق، فشار مکانیکی و دمای بالا هستند، مناسب است. فیلامنت پلی کربنات برای قسمت‌های مهندسی ساخت با کیفیت بالا که نیاز به استحکام، ضربه‌پذیری دارند کاملا ایده‌آل می‌باشد. ویژ‌گی دیگری‌ که متریال پلی کربنات دارد در وضوح بصری آن بوده که جسم ساخته شده با آن همانند بلور درخشان به نظر خواهد رسید. فرآیندهای پس از پرینت همانند سنباده‌کاری و اسپری لاک الکلی، شفافیت شیشه‌ای را ایجاد می‌کند.

ویژگی‌های فیلامنت پلی کربنات (PC) پرینتر سه بعدی:

. مناسب بودن برای ساخت قطعات در معرض حرارت

. استحکام بالا، شفافیت و مقاومت دمایی

. دوام طولانی

. محلول بودن در استون (Acetone)

. مضر برای تولیدات غذایی

. میانگین دما بین ۲۷۰ تا ۳۱۰ درجه سانتیگراد پیشنهاد می‌گردد

. در حین خنک‌شدن انقباض (Shrinkage) جزیی دارد و بهتر است در محفظه محصور در گرما پرینت سه بعدی انجام شود

. دمای بهینه بستر گرم‌شونده ساخت ۹۰ تا ۱۰۵ درجه سانتیگراد می‌باشد

. پرینتر سه بعدی با شرایط متوسط به بالا نیاز است؛ همانند کنترل هوشمند دمای نازل و پلیت