هنگام پرینت سه بعدی یک قطعه موارد بسیاری باید در نظر شود. تنظیمات بسیاری پیش از شروع چاپ باید بررسی شوند. یکی از مواردی که اغلب نادیده گرفته می شود نازل است. با این حال، نازل به عنوان آخرین بخشی که با فیلامنت پرینت سه بعدی در تماس است تأثیر قابل توجهی بر زمان و کیفیت چاپ دارد. انتخاب نازل مناسب گامی مهم در بهبود کیفیت چاپ سه بعدی است. در این مقاله اطلاعات لازم جهت انتخاب مناسب ترین نازل مورد بررسی قرار گرفته است.

اهمیت نازل پرینتر سه بعدی

نازل یک قطعه مکانیکی در چاپگر های سه بعدی است که فیلامنت از آن خارج می شود. این قطعه انرژی حرارتی تأمین شده توسط کارتریج گرم کننده را هدایت می کند و سبب ذوب فیلامنت می گردد. بنابراین با توجه به کاربرد نازل در پرینتر سه بعدی سه ویژگی اصلی در طراحی نازل اساسی هستند: اندازه، جنس و قطر داخلی.

هرچه نازل پرینتر سه بعدی بزرگتر باشد جرم و سطح بیشتری برای انتقال گرما به فیلامنت وجود دارد که سبب افزایش کارایی فرایند و همچنین افزایش سرعت اکستروژن می گردد. انتقال حرارت به جنس نازل نیز وابسته است زیرا هر ماده بر اساس ویژگی های خود انرژی را به طور متفاوتی هدایت می کند.

قطر داخلی نازل نیز بر میزان پلاستیک اکسترود شده در ثانیه تأثیر می گذارد و حداکثر سرعت اکستروژن را نیز تعیین می کند. قطر داخلی بر دقت قطعه نهایی نیز اثر دارد، قطرهای کوچکتر امکان چاپ لایه ها و دیواره های نازکتری را فراهم می کنند.

به طور خلاصه، هر سه ویژگی نازل می توانند تأثیر زیادی در مدت زمان چاپ و همچنین کیفیت قطعه نهایی داشته باشند.

اندازه نازل پرینتر سه بعدی

همانطور که پیش از این شاره کردیم اندازه نازل تعیین می کند که تا چه اندازه می تواند فیلامنت را در هنگام اکستروژن گرم کند. منظور ما از اندازه نازل، جرم فیزیکی و طول قطعه است. اندازه نازل نباید با قطر سوراخ که اندازه فضای داخلی که فیلامنت از آن عبور می کند اشتباه گرفته شود.

نازل های استاندارد

اندازه نازل های موجود در بازار محدود هستند زیرا طول شافت نازل توسط نوع و اندازه بلوک تعیین می شود. ابعاد استاندارد فعلی برای این قطعات مطابق با انتهای داغ V6 و اکسترودرهای MK8 است که طول کلی آنها از نوک تا انتهای رزوه M6x1 بین ۱۲ تا ۱۳ میلی متر می باشد.

نازل های ولکانو (Volcano)

نازل هایVolcano به طور خاص برای سرعت و دمای بالاتر طراحی شده اند و حداقل سه برابر پلاستیک داغ را در مقایسه با  نازل های انتهای داغV6  پردازش می کنند. به همین دلیل، مدل های ولکانو برای هدایت حرارتی بهتر به یک نازل طولانی تر، معمولاً ۲۱ میلی متر، نیاز دارند.

نازل های سوپرولکانو (SuperVolcano)

اگرچه این مدل نازل در چاپگرهای سه بعدی موجود به ندرت دیده می شود اما همانطور که از نام این نازل ها پیداست، نسخه های طولانی تری از نازل های ولکانو هستند و طولی تقریباً ۵۰ میلی متری دارند.

جنس نازل های پرینت سه بعدی

ویژگی بعدی نازل ها جنس آنهاست. تمام نازل های تولید شده امروزی برای هدایت حرارتی نسبتاً بالا و تلرانس ساخت بسته از نوعی فلز ساخته شده اند. با توجه به این موضوع، از فلزات مختلفی در ساخت نازل ها استفاده می شود که هر کدام دارای خصوصیات منحصر به فردی هستند و بر روند چاپ سه بعدی تأثیر می گذارند. در این مقاله محبوب ترین مواد برای ساخت نازل آورده شده است.

نازل های پرینت سه بعدی برنجی

برنج معمولاً متداولترین فلزی است که برای نازل های پرینتر های سه بعدی مورد استفاده قرار می گیرد. این آلیاژ مس و روی انتقال حرارت بسیار خوبی را در عین قیمت نسبتاً کم ارائه می دهد. اگرچه این نازل ها ارزان قیمت هستند، اما برنج مقاوم ترین ماده نیست و در برابر سایش بسیار آسیب پذیر است.

نازل های برنجی ممکن است در طی ضربه یا اصطکاک در طول روند چاپ سه بعدی خراب شوند. حتی اگر این خرابی قابل توجه نباشد، با گذشت زمان به آرامی افزایش می یابد که می تواند به ابعاد خارجی نازل لطمه بزند. مواد مخصوص چاپ سه بعدی مانند الیاف کربن و فیلامنت های فلزی پر شده حاوی ذرات ساینده هستند که در صورت استفاده مکرر می توانند سطوح داخلی نازل را خراب کنند، این امر به نوبه خود می تواند کیفیت چاپ را به خطر بیندازد. بنابراین بهتر است از نازل های برنجی برای چاپ مواد غیر ساینده استفاده می شود.

حداکثر دما: ۳۰۰ درجه سانتیگراد

بهترین استفاده با: فیلامنت های غیر ساینده مانند PLA ، ABS ، PETG ، نایلون و TPE

نازل های پرینتر سه بعدی از جنس فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ یکی دیگر از مواد محبوب مورد استفاده در نازل ها است زیرا مقاومت در برابر سایش بهتری در مقایسه با نمونه های برنجی ارائه می دهد. این نازل ها همچنین تا حدی از چسبیدن پلاستیک ذوب شده به سطح آن جلوگیری می کنند و نازل را تمیزتر نگه می دارند. نازل های با جنس فولاد ضد زنگ برای مواد فودگرید مناسب هستند.

فولاد ضد زنگ امکان استفاده با فیلامنت های گسترده تری را فراهم می سازد اما همچنان برای استفاده زیاد با مواد ساینده توصیه نمی شود. همچنین این ماده در مقایسه با برنج رسانایی حرارتی کمتری دارد.

حداکثر دما: ۵۰۰ درجه سانتیگراد

بهترین استفاده با: فیلامنت های غیر ساینده و استفاده کم از مواد ساینده مانند NylonX، الیاف کربن، فیلامنت های درخشان در تاریکی، فیلامنت های فلزی، چوبی و سرامیکی پر شده.

نازل های پرینتر سه بعدی از جنس فولاد سخت

نازل های از جنس فولاد سخت یک پیشرفت بزرگ محسوب می شوند زیرا برای استفاده مکرر با مواد ساینده به اندازه کافی سخت هستند و به معنای واقعی کلمه سال ها بدون تعویض قابل استفاده می باشند. با این حال رسانایی گرمایی این ماده کمتر از دو ماده قبلی است و رسیدن به دمای هدف بیشتر طول می کشد.

برخی ادعا می کنند که سطح داخلی این نازل ها مانند سایر مواد “نرم” صاف نیست و این امر منجر به کاهش کیفیت چاپ می شود. قبل از استفاده از این نازل ها موارد ذکر شده را در نظر بگیرید زیرا هزینه آنها نسبت به نازل های معمولی بیشتر است.

حداکثر دما: ۵۰۰ درجه سانتیگراد

بهترین استفاده با: همه مواد از جمله استفاده مداوم از مواد ساینده

نازل های پرینتر سه بعدی مونتاژ شده

نازل های مونتاژ شده از دو قسمت جداگانه ساخته شده اند که به یکدیگر متصل هستند. و هر یک از این بخش ها از مواد مختلفی ساخته شده اند تا از بهترین خصوصیات آن ها استفاده شود. بعضی از مواد مانند فولاد سخت در عین دوام بالا هدایت حرارتی کمتری دارند.

نازل های مونتاژ شده معمولاً دارای ماده ای هستند که انتقال حرارت خوبی دارد، در حالی که قسمت داخلی که با فیلامنت در تماس قرار می گیرد بادوام و در برابر سایش مقاوم است.

این نازل ها به طور خاص برای کاربردهای دما بالا و موادی مانند PEEK و فیلامنت های الیاف کربن توصیه می شوند. برخی از این نازل ها شامل مواد عالی مانند یاقوت هستند. نیازی به گفتن نیست که نازل های مونتاژ شده بسیار گران تر از انواع معمولی از جنس برنج و فولاد ضد زنگ هستند.

حداکثر دما: دماهای بالا، حداکثر دمای دقیق در مدل های مختلف متفاوت است

بهترین استفاده با: همه مواد، شامل استفاده زیاد از مواد ساینده و پلاستیک های مهندسی مانند PEEK و Ultem

قطر داخلی نازل های پرینت سه بعدی

آخرین مشخصه نازل مورد بحث در این مقاله قطر سوراخ داخلی است. به طور کلی قطر نازل از ۰٫۱ میلی متر تا ۱٫۰ میلی متر متغیر است. این امر انعطاف پذیری زیادی را برای کاربر پرینتر سه بعدی فراهم می سازد. سؤال این است که با این همه گزینه، کدام مدل باید انتخاب شود؟

انتخاب قطر نازل باید براساس متعادل سازی سرعت و میزان اکسترود فیلامت صورت گیرد. استاندارد مطلق در پرینترهای سه بعدی امروزی نازل ۰٫۴ میلی متری است که تقریباً در همه دستگاه های معروف یافت می شود. قطر نازل تعادل زیادی بین سرعت و دقت ایجاد می کند.

لازم به ذکر است که محدوده ضخامت لایه مناسب تا حدودی به قطر نازل بستگی دارد. به عنوان یک قاعده کلی، حداکثر ضخامت لایه نباید از ۸۰٪ قطر نازل بیشتر باشد. به عنوان مثال، ضخامت لایه توصیه شده برای یک نازل ۰٫۴ میلی متری حداکثر ۰٫۳۲ میلی متر است.

بدون شک نازل های بزرگتر مواد بیشتری را از طریق ارتفاع و عرض لایه ضخیم تر تزریق می کنند. از طرف دیگر، نازل های کوچکتر (کمتر از ۰٫۴ میلی متر) می توانند قطعات پرینت سه بعدی شده با جزئیات شگفت آوری ارائه دهند که مرز بین لایه ها به سختی قابل مشاهده است. قطر سوراخ کم علاوه بر کاهش سرعت چاپ با افزایش احتمال مسدود شدن همراه است.

همانطور که مشاهده کردید انتخاب نازل مناسب در فرایند پرینت سه بعدی بسیار اهمیت دارد. درک مزایا و معایب نازل ها و مواد مختلف می تواند عملکرد دستگاه و کیفیت چاپ شما را تا حد زیادی بهبود بخشد.

منبع: https://m.all3dp.com

در صورت تمایل میتوانید فایل PDF این مقاله را در قسمت زیر دانلود و با ذکر منبع مورد استفاده قرار دهید.

pdf راهنمای انتخاب نازل پرینتر سه بعدی