بستن
0 محصول
مشاهده سبد خرید
چگونه از شکستن یا دفرمگی مدل‌های رزینی در حین پرینت جلوگیری کنیم؟
عارف کیمیایی
1403/11/15
زمان مطالعه: 11 دقیقه
در کارگاه‌هایی که از پرینت سه بعدی رزینی استفاده می‌کنند، معمولاً دو اتفاق اعصاب‌خردکن بیش از بقیه تکرار می‌شود: مدل وسط کار از لایه جدا می‌شود و در مخزن رها می‌گردد، یا قطعه بعد از چاپ، ترک می‌خورد، تاب برمی‌دارد و دیگر قابل استفاده نیست. در ظاهر، مشکل شبیه هم است؛ اما ریشه‌ها می‌تواند از طراحی اشتباه گرفته تا تنظیمات نور، دما، ساپورت و حتی نحوه شست‌وشو و پخت نهایی باشد. بسیاری از این ایرادها در نهایت خود را به شکل شکستگی مدل های سه بعدی، دفرمگی، لایه‌لایه شدن یا جداشدن از صفحه ساخت نشان می‌دهند. نکته مهم این است که پرینت رزینی یک حلقه مستقل نیست؛ جزئی از یک فرایند کامل است که از طراحی شروع می‌شود و تا شست‌وشو، پخت نهایی و حتی نگهداری قطعه ادامه دارد. در این متن، با نگاه کارگاهی و عملی جلو می‌رویم: از فهم رفتار رزین شروع می‌کنیم، سراغ طراحی و تنظیمات چاپ می‌رویم، نقش ساپورت‌ها، دما و پس‌فرایند را بررسی می‌کنیم، و در پایان یک چک‌لیست کاربردی ارائه می‌دهیم تا احتمال شکست و دفرمگی را در کارگاه خودتان به حداقل برسانید.
درک رفتار رزین؛ درک شکستگی مدل های سه بعدی
رزین فوتوپلیمری بر خلاف پلاستیک‌های FDM، با نور سخت می‌شود و در عمق می‌پزد. همین ویژگی، هم مزیت است (جزئیات بالا) و هم منبع دردسر. چند نکته پایه‌ای: رزین تازه و کاملاً هم‌خورده رفتار قابل پیش‌بینی‌تری دارد؛ رزین کهنه، ته‌نشین یا آفتاب‌خورده شکننده‌تر می‌شود. اگر نوردهی کم باشد، لایه‌ها نرم و نیم‌پخته می‌مانند و در حین کشش از مخزن یا شست‌وشو دفرمه می‌شوند. اگر نوردهی بیش از حد باشد، رزین در نواحی نازک بیش از حد سخت و ترد می‌شود و تمایل به ترک و شکستگی بالا می‌رود. هر رزین، محدوده دمای کاری خود را دارد؛ محیط خیلی سرد، هم ویسکوزیته را بالا می‌برد و هم چسبندگی لایه به مخزن را زیاد می‌کند که خود عامل شکستن یا کنده شدن است. درک این رفتار، پیش‌نیاز هر تغییری است؛ تا وقتی علت فیزیکی را نفهمیم، فقط تنظیمات را حدس می‌زنیم.
علت‌های رایج شکستگی مدل های سه بعدی در پرینت رزینی
وقتی قطعه رزینی می‌شکند، معمولاً فقط یک عامل مقصر نیست. ترکیب چند خطا، کار را به این نقطه می‌رساند. علت‌های رایج:
- دیواره‌ها و جزئیات بیش از حد نازک، به‌خصوص در بخش‌هایی که نیروهای کشش از مخزن زیاد است.
- نوردهی نامتعادل: لایه‌های ابتدایی بیش از حد سفت، لایه‌های میانی یا نهایی نیمه‌پخته.
- سرعت و ارتفاع لیفت (بالا آمدن پلتفرم) نامناسب؛ حرکت سریع در رزین غلیظ، تنش ناگهانی ایجاد می‌کند.
- ساپورت‌های کم یا بدچینش: که اجازه نمی‌دهند مدل، نیروهای مکانیکی را در حین جدا شدن از کف مخزن تحمل کند.
- طراحی با سطح مقطع بزرگ و تخت به سمت FEP، که نیروی مکش زیادی ایجاد می‌کند.
- دمای محیط: پایین یا تغییرات دمایی زیاد در حین کار.
اگر در کارگاه خود مرتب با شکستگی مدل های سه بعدی مواجه می‌شوید، بررسی این چند محور، بهترین نقطه شروع است؛ چون اغلب مشکل در یکی از همین حلقه‌هاست.
طراحی هوشمندانه مدل؛ کاهش شکستگی مدل های سه بعدی
بخش زیادی از مشکلات پرینت رزینی، در مرحله طراحی قابل پیشگیری است. چند اصل مهم در طراحی:
1. حداقل ضخامت دیواره‌ها و جزئیات
- برای قطعات کاربردی یا جواهرات، دیواره‌های باریک‌تر از حد مشخص (بسته به رزین و کاربرد) ریسک دفرمگی و شکست را بالا می‌برند.
- در مسیرهای طولانی و نازک، بهتر است ضخامت را کمی افزایش دهید یا ریب‌های تقویتی اضافه کنید.
2. حذف گوشه‌های تیز و تمرکز تنش
- گوشه‌های ۹۰ درجه، در هنگام کشش از مخزن و بعدتر در استفاده، محل تمرکز تنش هستند.
- فیلت یا پخ کوچک در گوشه‌ها، هم چاپ را پایدارتر می‌کند و هم قطعه را مقاوم‌تر.
3. تقسیم حجم‌های بزرگ
- قطعات با سطح مقطع بزرگ، نیروی مکش شدیدی به FEP وارد می‌کنند. بهتر است در صورت امکان، مدل را به چند بخش تقسیم و بعد از چاپ مونتاژ کنید.
- برای پوسته‌های ضخیم، می‌توان داخل را خالی کرد و با حفره‌های تخلیه، هم وزن و هم تنش‌های حرارتی را کم کرد.
4. توجه به جهت قرارگیری در دستگاه
یکی از مهم‌ترین عوامل در جلوگیری از شکستگی قطعات رزینی، نحوه قرارگیری مدل در مخزن است. مدلی که کاملاً تخت و موازی با کف قرار گیرد، بیشترین تنش را در لحظات جدا شدن لایه‌ها تحمل می‌کند و این موضوع احتمال تاب‌برداشتگی یا جدا شدن لایه‌ها را افزایش می‌دهد. با ایجاد یک زاویه ملایم، معمولاً بین ۳۰ تا ۴۵ درجه، سطح مقطع هر لایه کوچک‌تر شده و نیروهای مکش به‌طور یکنواخت‌تری پخش می‌شوند؛ نتیجه آن چاپی پایدارتر و بدون تنش اضافی است. از طرف دیگر، تنظیمات چاپ نقش تعیین‌کننده‌ای دارند. نوردهی بیش از حد لایه‌های پایه باعث ایجاد بخش‌های بسیار سخت و شکننده در پایین مدل می‌شود، در حالی که نوردهی کم در لایه‌های بالاتر می‌تواند منجر به نرمی بیش از حد و شکست در هنگام لیفت گردد. همین موضوع درباره تعداد لایه‌های پایه، سرعت و ارتفاع لیفت و دمای محیط نیز صدق می‌کند؛ هر کدام اگر از محدوده استاندارد خارج شوند، به تغییر رفتار رزین و ایجاد ترک یا دفرمگی منجر خواهند شد. علاوه بر این‌ها، ساپورت‌ها باید به‌صورت هدفمند طراحی شوند؛ یعنی در نقاط حساس، چگالی بیشتری داشته باشند و اتصالات آن‌ها طوری باشد که بعد از چاپ بدون ضربه جدا شوند. در نهایت، حفظ دمای پایدار در کارگاه و پرهیز از تغییرات ناگهانی، نقش مهمی در جلوگیری از تنش حرارتی و شکستن مدل‌ها دارد.
خارج کردن مدل از صفحه ساخت و مخزن؛ کوچک‌ترین ضربه، بزرگ‌ترین خسارت
بسیاری از قطعات رزینی، در خود چاپ سالم‌اند؛ اما در مرحله جدا کردن از صفحه ساخت یا شست‌وشو آسیب می‌بینند. برای کاهش این ریسک:
- بعد از پایان چاپ، به مدل کمی زمان بدهید تا قبل از دستکاری، دمای آن با محیط یکی شود.
- برای جدا کردن از صفحه ساخت، به‌جای ضربه‌های شدید با کاردک، از حرکات کنترل‌شده و زاویه‌دار استفاده کنید.
- اگر مدل نازک و حساس است، می‌توانید صفحه ساخت را برای چند دقیقه در آب گرم (در حد مجاز برای رزین) قرار دهید تا جداشدن ساده‌تر شود.
در قطعاتی که قبلاً سابقه شکستگی مدل های سه بعدی در همین مرحله را داشته‌اید، ثبت تجربه و پیدا کردن روش جداکردن مناسب (ابزار، زاویه، دما) تفاوت بزرگی ایجاد می‌کند.
شست‌وشو و پخت نهایی؛ تکمیل فرایند بدون شکستگی مدل های سه بعدی
پس‌فرایند رزین، بخشی از فرایند چاپ است، نه مرحله‌ای حاشیه‌ای. دو خطای مرسوم شامل: شست‌وشو و پخت نهایی از مرحله‌های ظریف در چاپ رزینی هستند و اگر درست مدیریت نشوند، می‌توانند باعث ایجاد ترک‌های ریز، تاب‌برداشتگی یا شکنندگی قطعه شوند. شست‌وشوی خشن، تکان دادن شدید مدل در الکل یا نگه‌داشتن طولانی‌مدت آن در محلول، به‌ویژه برای قطعاتی که دیواره‌های نازک دارند، خطر تغییر شکل یا آسیب سطحی را افزایش می‌دهد. برای جلوگیری از این مشکل، بهتر است زمان شست‌وشو دقیق و طبق دستور رزین تنظیم شود و دو مرحله شست‌وشوی ملایم جایگزین یک مرحله شدید گردد تا هم پاکسازی کامل انجام شود و هم تنش اضافی به قطعه وارد نشود. در ادامه، پخت نهایی نیز باید با نور و زمان کنترل‌شده انجام شود. نور خیلی شدید یا پخت طولانی باعث سخت شدن بیش از حد لایه‌های بیرونی در حالی می‌شود که بخش‌های داخلی هنوز در حال تنظیم هستند؛ این اختلاف انعطاف‌پذیری تنش داخلی ایجاد می‌کند. انجام پخت در چند نوبت کوتاه، همراه با بررسی و چرخاندن مدل، بهترین راه برای جلوگیری از دفرمگی و ترک‌های دیررس است.
چک‌لیست عملی برای کارگاه؛ از ایده تا قطعه سالم
برای اینکه نکات بالا در کار روزمره فراموش نشود، داشتن یک چک‌لیست کنار دستگاه بسیار مفید است. در آغاز هر چاپ، داشتن یک روند استاندارد که بدون بخش‌بندی فهرست‌وار همه جزئیات مهم را پوشش دهد، باعث می‌شود کیفیت خروجی پایدار بماند و خطاهای تکرارشونده به‌مرور حذف شوند. پیش از شروع، بررسی می‌شود که طراحی قطعه از نظر ضخامت دیواره‌ها در محدوده‌ای باشد که هم استحکام لازم را ایجاد کند و هم در فرآیند چاپ دچار شکستگی یا تاب‌برداشتگی نشود. همچنین گوشه‌های تیز تا حد امکان با فیلت یا پخ نرم شده‌اند تا هم از تجمع تنش جلوگیری شود و هم کیفیت سطحی پس از چاپ بهتر باشد. انتخاب زاویه مناسب برای قرارگیری مدل نسبت به کف مخزن نیز اهمیت زیادی دارد؛ چون این زاویه تعیین می‌کند نیروهای جداشدن لایه‌ها چگونه به قطعه منتقل شوند و آیا نواحی حساس تحت فشار اضافی قرار می‌گیرند یا نه. در ادامه، تنظیمات چاپ بر اساس نوع رزین کنترل می‌شود؛ از جمله نوردهی لایه‌ها، شرایط لایه‌های پایه و سرعت‌های لیفت. دمای محیط نیز باید در بازه‌ای قرار گیرد که رزین رفتار پایداری داشته باشد، و قبل از شروع کار، رزین باید کاملاً هم زده شود تا ذرات و رنگدانه‌ها به‌صورت یکنواخت پخش شوند. این مرحله کوچک، نقش بزرگی در جلوگیری از تفاوت رنگ یا ضعف مکانیکی برخی بخش‌ها دارد. بخش مهم دیگر، طراحی و چیدمان ساپورت‌هاست. نواحی نازک و حساس باید پشتوانه کافی داشته باشند و در عین حال موقعیت ساپورت‌ها طوری انتخاب شود که در نمای اصلی کار کمترین اثر بصری باقی بگذارد و نیاز به سنباده‌کاری اضافه ایجاد نشود. پس از اتمام چاپ نیز فرایند جداسازی، شست‌وشو و پخت باید با دقت انجام شود. اگر قطعه بدون ضربه و با روش مناسب از صفحه ساخت جدا شود، خطر ترک‌های ریز یا خستگی موضعی کاهش می‌یابد. شست‌وشو باید با زمان و شدت کنترل‌شده انجام گیرد تا سطح قطعه آسیب نبیند و از طرفی رزین خام باقی نماند. در پایان، پخت نهایی بهتر است در چند مرحله کوتاه و قابل کنترل انجام شود تا قطعه به‌صورت یکنواخت سخت شود و تنش داخلی ایجاد نشود. با تداوم این روند و ثبت نتایج، به‌مرور خطاهایی مثل شکستگی، ناهمگونی سطح یا تاب‌برداشتگی در کارگاه کاهش پیدا می‌کند و کیفیت چاپ‌ها به سطح قابل پیش‌بینی و پایدار می‌رسد.
پیشگیری بهتر از تعمیر شکستگی مدل های سه بعدی
شکستن یا دفرمه شدن مدل‌های رزینی، نتیجه مستقیم یک خطا نیست؛ محصول زنجیره‌ای از تصمیم‌ها و تنظیمات است که از طراحی تا پس‌فرایند کشیده می‌شود. هر جا این زنجیره ضعیف باشد، خودش را به شکل ترک، تاب‌خوردگی، جدا شدن از صفحه ساخت یا شکستن ناگهانی نشان می‌دهد. راه‌حل پایدار این است که پرینت رزینی را به‌عنوان یک فرایند کامل ببینیم:
- طراحی را با ذهنیت ساخت و مقاومت انجام دهیم، نه فقط زیبایی.
- برای هر رزین و هر نوع قطعه، پروفایل چاپ و ریخته‌ای استاندارد بسازیم و به آن پایبند بمانیم.
- ساپورت‌گذاری را جدی بگیریم و آن را بخشی از مهندسی قطعه بدانیم.
- محیط کارگاه، دما، شست‌وشو و پخت نهایی را کنترل کنیم.
- و مهم‌تر از همه، هر بار شکست یا دفرمگی را ثبت و تحلیل کنیم تا تجربه به دانش تبدیل شود.
وقتی این نگاه فرایندی در کارگاه جا بیفتد، پرینت رزینی از «منبع دردسر» به «ابزار مطمئن تولید» تبدیل می‌شود؛ قطعات ظریف و پیچیده با تکرارپذیری بالا چاپ می‌شوند، دوباره‌کاری‌ها کاهش می‌یابند و ذهن طراح آزاد می‌شود تا به ایده‌های جسورانه‌تری فکر کند، بی‌آنکه نگران باشد خروجی کار، باز هم قربانی همان چرخه تکراری شکستگی مدل های سه بعدی می‌شود.
