انواع فیلامنت پرینتر سه بعدی؛ راهنمای کامل انتخاب بهترین فیلامنت برای چاپ سه بعدی

اگر وارد دنیای پرینت سه بعدی شده باشید، خیلی زود با یک سوال مهم مواجه می‌شوید: «بهترین فیلامنت پرینتر سه بعدی کدام است؟»

پس از اینکه فهمیدیم پرینتر سه بعدی چیست و کدام نوع آن باکیفیت تر است، باید بگوییم که واقعیت این است که کیفیت نهایی چاپ سه بعدی تنها به پرینتر بستگی ندارد؛ بلکه انتخاب فیلامنت مناسب نیز تأثیر بسیار زیادی روی استحکام، کیفیت سطح، دوام، مقاومت حرارتی و حتی موفقیت یا شکست یک پروژه دارد.

امروزه ده‌ها نوع فیلامنت مختلف در بازار وجود دارد که هرکدام برای کاربرد خاصی طراحی شده‌اند. برخی برای ساخت قطعات تزئینی مناسب هستند، برخی برای قطعات صنعتی و مکانیکی، برخی انعطاف‌پذیرند و برخی مقاومت بسیار بالایی در برابر حرارت، ضربه یا مواد شیمیایی دارند.

در این مقاله از سازه 3D قصد داریم انواع فیلامنت پرینتر سه بعدی را به زبان ساده بررسی کنیم، تفاوت آن‌ها را توضیح دهیم، مزایا و معایب هرکدام را بشناسیم و در نهایت به شما کمک کنیم بهترین فیلامنت را برای پروژه خود انتخاب کنید.

فیلامنت پرینتر سه بعدی چیست؟

فیلامنت پرینتر سه بعدی ماده اولیه‌ای است که در پرینترهای سه بعدی FDM مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده معمولاً به شکل رشته‌ای بلند و پیچیده شده روی قرقره تولید می‌شود و از انواع مختلف پلیمرها ساخته می‌شود.

در فرآیند چاپ، فیلامنت وارد اکسترودر شده، توسط هات‌اند ذوب می‌شود و سپس به صورت لایه به لایه روی صفحه چاپ قرار می‌گیرد تا قطعه نهایی شکل بگیرد.

بیشتر فیلامنت‌های موجود در بازار با قطرهای ۱.۷۵ میلی‌متر و ۲.۸۵ میلی‌متر تولید می‌شوند که امروزه قطر ۱.۷۵ میلی‌متر رایج‌ترین استاندارد در میان پرینترهای سه بعدی رومیزی است.

به زبان ساده، اگر پرینتر سه بعدی را یک خودرو در نظر بگیریم، فیلامنت همان سوختی است که امکان تولید قطعات را فراهم می‌کند.

مهم‌ترین ویژگی‌های یک فیلامنت خوب چیست؟

قبل از آشنایی با انواع فیلامنت‌ها بهتر است بدانیم هنگام انتخاب فیلامنت باید به چه معیارهایی توجه کنیم.

استحکام مکانیکی

یکی از مهم‌ترین فاکتورها میزان مقاومت قطعه در برابر فشار، ضربه و تنش‌های مکانیکی است. برای مثال فیلامنت PLA کیفیت چاپ بالایی دارد اما در برابر ضربه نسبتاً شکننده است؛ در حالی که نایلون و پلی‌کربنات مقاومت بسیار بیشتری دارند.

مقاومت حرارتی

برخی قطعات در محیط‌های گرم استفاده می‌شوند. اگر فیلامنت مقاومت حرارتی کافی نداشته باشد ممکن است تغییر شکل دهد یا حتی ذوب شود.

انعطاف‌پذیری

در ساخت قطعاتی مانند واشر، ضربه‌گیر، قاب محافظ و قطعات لاستیکی نیاز به فیلامنت‌های انعطاف‌پذیر مانند TPU وجود دارد.

کیفیت سطح نهایی

برخی فیلامنت‌ها مانند PLA قابلیت تولید سطوح صاف و تمیزی دارند و برای مدل‌های تزئینی گزینه بسیار مناسبی هستند.

مقاومت در برابر رطوبت و مواد شیمیایی

برای محیط‌های صنعتی یا فضای باز، مقاومت در برابر آب، روغن، اسیدها و اشعه UV اهمیت زیادی پیدا می‌کند.

قیمت فیلامنت

هزینه فیلامنت نیز نقش مهمی در انتخاب آن دارد. برخی فیلامنت‌ها قیمت اقتصادی دارند و برخی دیگر به دلیل ویژگی‌های تخصصی، چندین برابر گران‌تر هستند.

مثلا اگر میانگین قیمت فیلامنت PLA حدود ۲۵۰۰۰۰۰ تومان باشد، ABS میتواند حدود ۳/۴ آن یعنی 1800000تومان باشد.

انواع فیلامنت پرینتر سه بعدی

در ادامه با مهم‌ترین و پرکاربردترین فیلامنت‌های موجود در صنعت چاپ سه بعدی آشنا می‌شویم.

فیلامنت PLA؛ محبوب‌ترین فیلامنت پرینتر سه بعدی

فیلامنت PLA چیست؟

PLA یا Polylactic Acid یکی از پرمصرف‌ترین مواد اولیه در دنیای پرینت سه بعدی است. این فیلامنت از منابع طبیعی مانند نشاسته ذرت، نیشکر و سایر مواد گیاهی تولید می‌شود و به همین دلیل به عنوان یک ماده زیست‌تخریب‌پذیر شناخته می‌شود.

اگر تازه وارد دنیای چاپ سه بعدی شده‌اید، PLA بهترین گزینه برای شروع خواهد بود.

مزایای فیلامنت PLA

• چاپ بسیار آسان: PLA کمترین میزان دردسر را هنگام چاپ ایجاد می‌کند و اکثر پرینترهای سه بعدی بدون نیاز به تنظیمات پیچیده می‌توانند آن را چاپ کنند.
• کیفیت سطح عالی: این فیلامنت جزئیات بسیار خوبی ارائه می‌دهد و سطح قطعات چاپ شده معمولاً صاف و تمیز است.
• تاب‌خوردگی کم: برخلاف ABS، احتمال وارپ شدن PLA بسیار پایین است.
• سازگاری با محیط زیست: به دلیل منشاء گیاهی، آسیب کمتری به محیط زیست وارد می‌کند.
• قیمت مناسب: PLA یکی از اقتصادی‌ترین فیلامنت‌های بازار محسوب می‌شود.

معایب فیلامنت PLA

• مقاومت حرارتی پایین در دماهای نسبتاً پایین ممکن است تغییر شکل دهد.
• شکنندگی در برابر ضربه شدید مقاومت محدودی دارد.
• مقاومت کم در فضای باز نور خورشید و رطوبت طولانی‌مدت می‌توانند باعث کاهش عمر آن شوند.

کاربرد های PLA

• ماکت‌سازی
• دکوراسیون
• فیگور و اکشن فیگور
• نمونه‌سازی اولیه
• قطعات آموزشی
• محصولات تزئینی
• ساخت پروتوتایپ

نحوه چاپ PLA با پرینتر سه بعدی

دمای نازل: ۱۹۰ تا ۲۲۰ درجه سانتی‌گراد

دمای تخت چاپ: ۰ تا ۶۰ درجه سانتی‌گراد

درجه سختی چاپ: بسیار آسان

مناسب برای: مبتدیان و کاربران خانگی

فیلامنت ABS؛ انتخابی برای قطعات صنعتی

پس از PLA، یکی از شناخته‌شده‌ترین فیلامنت‌های بازار ABS است. این ماده سال‌هاست در تولید محصولات صنعتی، قطعات خودرو و حتی اسباب‌بازی‌های معروفی مانند لگو مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ABS مقاومت مکانیکی و حرارتی بسیار بیشتری نسبت به PLA دارد و به همین دلیل برای ساخت قطعات کاربردی گزینه محبوبی محسوب می‌شود.

مزایای ABS

• مقاومت بالا در برابر ضربه
• تحمل حرارتی مناسب
• امکان سنباده‌کاری
• قابلیت رنگ‌آمیزی
• مناسب برای قطعات مکانیکی

معایب ABS

• تولید بوی نسبتاً زیاد هنگام چاپ
• احتمال وارپ شدن بالا
• نیاز به تخت گرم
• نیاز به محیط بسته برای چاپ حرفه‌ای

کاربرد های ABS

• قطعات صنعتی
• بدنه تجهیزات الکترونیکی
• قطعات خودرو
• نمونه‌های مهندسی
• قطعات کاربردی مقاوم

نحوه چاپ ABS با پرینتر سه بعدی

دمای نازل: ۲۳۰ تا ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد

دمای تخت چاپ: ۹۰ تا ۱۱۰ درجه سانتی‌گراد

درجه سختی چاپ: متوسط تا سخت

مناسب برای: کاربران حرفه‌ای و صنعتی

فیلامنت PETG؛ تعادل عالی میان PLA و ABS

یکی از محبوب‌ترین فیلامنت‌های چند سال اخیر PETG است. این ماده بسیاری از مزایای PLA و ABS را به صورت همزمان در اختیار کاربر قرار می‌دهد.

PETG استحکام بالایی دارد، در برابر آب مقاوم است، چاپ نسبتاً آسانی دارد و در عین حال کمتر دچار تاب‌خوردگی می‌شود.

بسیاری از کاربران حرفه‌ای PETG را بهترین فیلامنت همه‌کاره برای چاپ سه بعدی می‌دانند.

مزایای PETG

• مقاومت مکانیکی بالا
• مقاومت عالی در برابر رطوبت
• انعطاف‌پذیری مناسب
• مقاومت شیمیایی خوب
• چاپ آسان‌تر نسبت به ABS

معایب PETG

• ایجاد رشته‌های اضافی (Stringing)
• چسبندگی زیاد به سطح چاپ
• نیاز به تنظیمات دقیق‌تر نسبت به PLA

کاربرد های PETG

• قطعات صنعتی
• قطعات مقاوم در برابر آب
• تجهیزات فضای باز
• جعبه‌های محافظ
• قطعات کاربردی روزمره

نحوه چاپ PETG با پرینتر سه بعدی

دمای نازل: ۲۲۰ تا ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد

دمای تخت چاپ: ۷۰ تا ۹۰ درجه سانتی‌گراد

درجه سختی چاپ: متوسط

فیلامنت TPU؛ انتخابی برای قطعات انعطاف‌پذیر

اگر تا به حال به ساخت قطعاتی مانند قاب گوشی، ضربه‌گیر، واشر، تسمه یا قطعات لاستیکی فکر کرده باشید، احتمالاً نام TPU را شنیده‌اید.

TPU یا Thermoplastic Polyurethane یکی از محبوب‌ترین فیلامنت‌های انعطاف‌پذیر در صنعت پرینت سه بعدی است که ترکیبی از خاصیت کشسانی، مقاومت سایشی و دوام بالا را ارائه می‌دهد.

برخلاف PLA و ABS که پس از چاپ کاملاً سخت هستند، قطعات چاپ شده با TPU می‌توانند خم شوند، کشیده شوند و پس از اعمال نیرو به حالت اولیه بازگردند.

مزایای TPU

• انعطاف‌پذیری بالا: مهم‌ترین مزیت TPU خاصیت کشسانی فوق‌العاده آن است که امکان تولید قطعات نرم و انعطاف‌پذیر را فراهم می‌کند.
• مقاومت سایشی عالی: برای قطعاتی که دائماً در معرض اصطکاک هستند گزینه بسیار مناسبی محسوب می‌شود.
• مقاومت در برابر روغن و مواد شیمیایی: TPU در برابر بسیاری از روغن‌ها و مواد شیمیایی عملکرد مناسبی دارد.
• مقاومت ضربه‌ای بالا: این فیلامنت انرژی ضربه را جذب می‌کند و از شکستن قطعه جلوگیری می‌کند.

معایب TPU

• چاپ دشوارتر نسبت به PLA و PETG
• نیاز به تنظیم دقیق سرعت چاپ
• حساسیت بیشتر به تنظیمات اکسترودر
• زمان چاپ طولانی‌تر

کاربرد های TPU

• قاب گوشی
• ضربه‌گیر
• واشر و اورینگ
• قطعات صنعتی انعطاف‌پذیر
• کفش و تجهیزات ورزشی
• چرخ ربات‌ها
• گیره و بست‌های انعطاف‌پذیر

نحوه چاپ TPU

دمای نازل: ۲۲۰ تا ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد

دمای تخت چاپ: ۴۰ تا ۷۰ درجه سانتی‌گراد

درجه سختی چاپ: متوسط تا سخت

فیلامنت نایلون (Nylon)؛ استحکام و دوام در سطح صنعتی

نایلون یکی از قدرتمندترین مواد مورد استفاده در چاپ سه بعدی است. این فیلامنت به دلیل مقاومت مکانیکی بالا، استحکام کششی مناسب و مقاومت سایشی فوق‌العاده، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بسیاری از قطعات مکانیکی که تحت فشار قرار می‌گیرند با استفاده از نایلون چاپ می‌شوند.

مزایای نایلون

• مقاومت مکانیکی بسیار بالا: یکی از مقاوم‌ترین فیلامنت‌های موجود در بازار است.
• مقاومت سایشی عالی: برای چرخ‌دنده‌ها و قطعات متحرک بسیار مناسب است.
• انعطاف‌پذیری مناسب: برخلاف PLA شکننده نیست.
• دوام طولانی مدت: در شرایط سخت عملکرد فوق‌العاده‌ای دارد.

معایب نایلون

• جذب شدید رطوبت: بزرگ‌ترین نقطه ضعف نایلون جذب رطوبت هوا است.
• نیاز به خشک‌کن فیلامنت: برای چاپ باکیفیت معمولاً باید قبل از چاپ خشک شود.
• چاپ نسبتاً دشوار: به تجهیزات حرفه‌ای‌تری نسبت به PLA نیاز دارد.

کاربرد نایلون

• چرخ‌دنده
• قطعات مکانیکی
• تجهیزات صنعتی
• اتصالات مهندسی
• قطعات مقاوم به سایش

فیلامنت پلی‌کربنات (PC)؛ غول مقاومت در چاپ سه بعدی

پلی‌کربنات یا PC یکی از مقاوم‌ترین مواد قابل چاپ در پرینترهای سه بعدی FDM محسوب می‌شود.

این ماده مقاومت ضربه‌ای بسیار بالایی دارد و در صنایع مختلف برای تولید قطعات مهندسی استفاده می‌شود.

جالب است بدانید برخی انواع پلی‌کربنات آنقدر مقاوم هستند که در ساخت شیشه‌های ضدگلوله نیز از خانواده این پلیمر استفاده می‌شود.

مزایای PC

• مقاومت فوق‌العاده در برابر ضربه
• تحمل حرارتی بسیار بالا
• استحکام مکانیکی عالی
• دوام صنعتی

معایب PC

• چاپ دشوار
• نیاز به دمای بسیار بالا
• احتمال تاب‌خوردگی زیاد
• نیاز به پرینتر حرفه‌ای

کاربرد پلی‌کربنات

• قطعات صنعتی
• محافظ‌های ایمنی
• تجهیزات مهندسی
• ابزارهای صنعتی
• قطعات مقاوم در برابر حرارت

فیلامنت ASA؛ بهترین گزینه برای فضای باز

ASA را می‌توان نسخه ارتقاء یافته ABS دانست.

این فیلامنت بسیاری از مزایای ABS را حفظ کرده اما یک ویژگی بسیار مهم به آن اضافه شده است: مقاومت بالا در برابر اشعه UV و شرایط محیطی.

به همین دلیل ASA یکی از بهترین گزینه‌ها برای قطعاتی است که قرار است در فضای باز استفاده شوند.

مزایای ASA

• مقاومت در برابر نور خورشید
• مقاومت در برابر باران و رطوبت
• استحکام بالا
• دوام طولانی در فضای باز

معایب ASA

• تولید بو هنگام چاپ
• نیاز به محیط بسته
• احتمال وارپ شدن

کاربرد ASA

• تجهیزات فضای باز
• قطعات خودرو
• تابلوها و علائم
• محفظه تجهیزات الکترونیکی

فیلامنت HIPS؛ پشتیبان حرفه‌ای چاپ سه بعدی

HIPS مخفف High Impact Polystyrene است و بیشتر به عنوان متریال ساپورت در چاپ‌های پیچیده استفاده می‌شود.

ویژگی اصلی این فیلامنت قابلیت حل شدن در لیمونن است که حذف ساپورت‌ها را بسیار آسان می‌کند.

کاربرد های HIPS

• ساپورت قطعات ABS
• مدل‌های پیچیده
• چاپ‌های صنعتی

فیلامنت های کامپوزیتی؛ نسل پیشرفته فیلامنت‌ها

فیلامنت‌های کامپوزیتی از ترکیب پلیمرهای پایه با مواد دیگر تولید می‌شوند تا ویژگی‌های جدیدی به دست آورند.

این گروه از فیلامنت‌ها روزبه‌روز محبوب‌تر می‌شوند.

فیلامنت چوب (Wood Filament)

این فیلامنت معمولاً از PLA و پودر چوب ساخته می‌شود و حس و حال چوبی را به طور تقریبی منتقل میکند. این نوع فیلامنت ها با وجود مناسب بودن برای قطعات تزئینی، به مرور زمان باعث سایش نازل پرینتر سه بعدی میشود و این قطعه مصرفی را زودتر خراب میکند.

ویژگی‌ها

• ظاهر مشابه چوب طبیعی
• قابلیت سنباده‌کاری
• مناسب برای دکوراسیون

کاربرد ها

• مجسمه
• ماکت
• محصولات دکوراتیو

فیلامنت کربن (Carbon Fiber)

فیلامنت‌های تقویت شده با الیاف کربن یکی از محبوب‌ترین گزینه‌های مهندسی هستند.

ویژگی‌ها

• استحکام بسیار بالا
• وزن کم
• دقت ابعادی بهتر

کاربردها

• قطعات هوافضا
• قطعات مسابقه‌ای
• تجهیزات صنعتی

فیلامنت فلزی (Metal Filled)

این فیلامنت‌ها حاوی پودر فلز هستند و ظاهری شبیه فلز واقعی ایجاد می‌کنند. علاوه بر ظاهر، خواص فلزی نیز میدهد. برخی از این خواص مانند زنگ زدگی و نیز آهنربایی بودن، میتوانند این دسته از فیلامنت ها را بسیار محبوب کرده اند.

کاربردها

• دکوراسیون
• مجسمه
• قطعات نمایشی

مقایسه انواع فیلامنت‌های پرینتر سه بعدی

بهترین فیلامنت برای مبتدیان چیست؟

اگر تازه وارد دنیای پرینت سه بعدی شده‌اید، بدون شک PLA بهترین فیلامنت برای مبتدیان است.

این فیلامنت:

• ارزان است.
• چاپ آسانی دارد.
• کیفیت سطح بالایی ارائه می‌دهد.
• به تنظیمات پیچیده نیاز ندارد.

بهترین فیلامنت برای قطعات مکانیکی چیست؟

برای قطعاتی که تحت فشار قرار می‌گیرند معمولاً گزینه‌های زیر پیشنهاد می‌شوند:

• PETG
• Nylon
• PC
• Carbon Fiber

نحوه نگهداری فیلامنت پرینتر سه بعدی

یکی از اشتباهات رایج کاربران، نگهداری نامناسب فیلامنت است.

رطوبت می‌تواند کیفیت چاپ را به شدت کاهش دهد و باعث ایجاد حباب، کاهش استحکام و افت کیفیت سطح شود.

برای نگهداری صحیح:

• فیلامنت‌ها را داخل کیسه وکیوم نگهداری کنید.
• از سیلیکاژل استفاده کنید.
• در محیط خشک قرار دهید.
• برای نایلون و TPU از خشک‌کن فیلامنت استفاده کنید.

جمع‌بندی

انتخاب بهترین فیلامنت پرینتر سه بعدی کاملاً به نیاز پروژه بستگی دارد. اگر به دنبال چاپ آسان و اقتصادی هستید، PLA بهترین گزینه است. اگر استحکام بیشتری می‌خواهید، PETG و ABS انتخاب‌های مناسبی هستند.

برای قطعات انعطاف‌پذیر باید سراغ TPU بروید و برای پروژه‌های صنعتی سنگین، نایلون، پلی‌کربنات و فیلامنت‌های کربنی بهترین عملکرد را ارائه می‌دهند.

پیشنهاد می‌کنیم قبل از خرید فیلامنت، شرایط پروژه، نوع پرینتر، دمای چاپ و محیط استفاده از قطعه را بررسی کنید تا بهترین نتیجه ممکن را از چاپ سه بعدی خود دریافت کنید.

سوالات متداول (FAQ)

بهترین فیلامنت برای شروع پرینت سه بعدی چیست؟
فیلامنت PLA به دلیل چاپ آسان، قیمت مناسب و کیفیت بالا بهترین گزینه برای کاربران مبتدی است.

تفاوت PLA و PETG چیست؟
PLA چاپ آسان‌تر و کیفیت سطح بهتری دارد، اما PETG مقاومت مکانیکی و شیمیایی بالاتری ارائه می‌دهد.

آیا TPU ضد آب است؟
بله، TPU مقاومت بسیار خوبی در برابر آب و رطوبت دارد.

کدام فیلامنت بیشترین مقاومت حرارتی را دارد؟
پلی‌کربنات (PC) و برخی انواع نایلون از مقاوم‌ترین فیلامنت‌ها در برابر حرارت هستند.

آیا همه پرینترهای سه بعدی از تمام فیلامنت‌ها پشتیبانی می‌کنند؟
خیر. برخی فیلامنت‌ها مانند PC، نایلون و کامپوزیت‌ها به دمای بالا، نازل مقاوم یا محفظه بسته نیاز دارند.

منابع: https://all3dp.com/ ،  https://www.prusa3d.com/ ، https://www.simplify3d.com/resources/materials-guide/