مقدمه
مقاومت در برابر آب برای قطعاتی مانند بطری‌های آب که در معرض باران و سایر شرایط آب و هوایی مرطوب از جمله تماس دائمی با آب هستند، ضروری است. درمورد فناوری‌های پرینت سه‌بعدی، چندین عامل بر به دست آوردن قطعات مقاوم در برابر آب تاثیر گذارند: مواد، فرآیند پرینت سه‌بعدی و گزینه‌های پس پردازش.
پرینت سه بعدی مواد مقاوم در برابر آب
بیشتر مواد پرینت سه بعدی مانند PLA اگر برای مدت طولانی در معرض آب قرار گیرند، احتمالا تخریب خواهند شد؛ فلزات نیز به طور کلی به دلیل اکسید شدن توسط آب، دچار زنگزدگی می شوند. موادی که مقاومت خوبی در برابر آب دارند، طبق کد حفاظت از نفوذ تحت عنوان IP 67 و/ یا IP 68 طبقه بندی می شوند.
از مواد پرینت سه بعدی فهرست شده در زیر می توان برای ساخت مدل های سه بعدی مقاوم در برابر آب بدون عملیات سطحی زیاد استفاده نمود.
پلی پروپیلن (PP)
این ماده در میان بطری ها و ظروف بسته بندی مواد غذایی بسیار محبوب است. زیرا ماده ای سبک بوده و برخلاف سایر موادی که در طول زمان آب را جذب می کنند، آن را دفع می نماید (آب گریز است).
پلی پروپیلن بسیار منعطف بوده و دارای چسبندگی میان لایه ای خوب با فضاهای خالی کمی بین لایه ها در هنگام چاپ است. علاوه بر مقاوم بودن در برابر آب، در برابر مواد شیمیایی مخربی مانند اسید و حلال های آلی نیز مقاوم بوده و مقاومت حرارتی خوبی نیز دارد.
فناوری های مناسب پرینت سه بعدی: MJF و SLS
نایلون PA 12
این ماده دارای خاصیت ارتجاعی خوب و مقاومت بالایی در برابر ضربه است. همچنین مقاومت آن در برابر مواد شیمیایی، الکل، مواد سوختی، روغن ها و مواد شوینده نیز عالی است. در برابر آب و هوا و اشعه ی ماوراء بنفش هم پایداری خوبی دارد. PA 12 برخی از خواص مرتبط با ضد آب بودن و همچنین نسبت قیمت به کیفیت خوبی را داراست. با این حال، برای تماس طولانی مدت با آب مناسب نبوده و برای اطمینان از مقاومت بهتر در برابر آب، به عملیات های سطحی خاصی مانند پوشش اپوکسی نیاز دارد.
فناوری های مناسب پرینت سه بعدی: SLS و FDM
قطعه ی پرینت سه بعدی نایلون PA 12 به کمک فناوری MJF
ABS
این ماده برای چاپ قطعات مقاوم در برابر آب عالی است. ABS یک ماده ی مقاوم در برابر ضربه و سخت بوده و دمای تبدیل شیشه ای در حدود 105 درجهی سانتیگراد دارد. همچنین در برابر اسیدهای آبی، فسفر و هیدروکلریک بسیار مقاوم است. با این حال، ممکن است در اثر تابش نور خورشید آسیب ببیند. از این ماده معمولا در خطوط انتقال آب و زه کشی استفاده می شود.
فناوری پرینت سه بعدی مناسب: FDM
کاشی پرینت سه بعدی از جنس ABS به کمک فناوری FDM
پلی کربنات
پلی کربنات یک ماده ی شفاف با مقاومت خوبی در برابر ضربه بوده و ماده ای ایده آل برای ساخت بطری های کودک و بطری های آب چند بار مصرف است.
پلی کربنات ماده ای سخت و بی شکل با مقاومت ضربه ای بالا، پایداری و خواص الکتریکی خوب بوده و دارای محدوده ی دمایی وسیع تری برای استفاده در دمای انحراف حرارتی 140 درجه ی سانتیگراد می باشد.
فناوری پرینت سه بعدی مناسب: FDM
قطعه ی پرینت سه بعدی از جنس پلی کربنات
PETG
PETG دارای مقاومت شیمیایی قابل توجه، دوام و شکل پذیری خوبی بوده و همچنین مقاومت خوبی در برابر آب، رطوبت و ضربه داشته و کمی نیز انعطاف پذیر است. این ماده دارای دمای شکل دهی پایینی می باشد که آن را برای کاربردهای گوناگون محبوب ساخته است.
PETG معمولا برای ساخت ظروف غذا و بطری های نوشیدنی استفاده می شود.
فناوری پرینت سه بعدی مناسب: FDM
ASA (اکریلونیتریل استایرن آکریلات)
این ماده یک ترموپلاستیک آمورف دارای مقاومت بهبودیافته در برابر آب و هوا است. به دلیل مقاومت در برابر اشعه ی ماوراء بنفش و خواص مکانیکی عالی، به طور گسترده در نمونه سازی پرینت سه بعدی استفاده می شود. ASA با دمای تبدیل شیشه ای 108 درجه ی سانتیگراد، مقاومت خوبی در برابر مواد شیمیایی و گرما دارد.
فناوری پرینت سه بعدی مناسب: FDM
قطعه ی پرینت سه بعدی از جنس ASA
فولاد ضد زنگ 1.4404 / L316
درصد نسبتا ناچیز کروم در فولاد ضد زنگ، آن را در برابر آب مقاوم می سازد. این ماده همچنین در برابر اکسیداسیون (زنگ زدگی) نیز کاملا مقاوم است. با این حال، ممکن است توسط آب بر پایه ی کلر آسیب ببیند. به طور معمول از این ماده در فرآوری مواد غذایی، ساخت تجهیزات آزمایشگاهی، مبدل های حرارتی، و پیچ و مهره ها استفاده می شود.
فناوری پرینت سه بعدی مناسب: DMLS
قطعه ی پرینت سه بعدی به کمک فناوری DMLS و از جنس فولاد ضد زنگ L 316
فناوری های پرینت سه بعدی مقاوم در برابر آب
مدل‌سازی رسوب ذوب شده (FDM)، استریولیتوگرافی (SLA) و تفجوشی لیزری گزینشی (SLS) بهترین فناوری‌های پرینت سه بعدی برای تولید قطعات مقاوم در برابر آب هستند. تکنیک های زیر را می توان بیشتر در طول فرآیند چاپ FDM برای دستیابی به خواص مقاومت در برابر آب برای قطعات چاپ شده به کار برد.
ضخامت دیواره
پرینت با ضخامت لایه ی 0.15 میلیمتر، کیفیت چاپ خوب و قطعات مقاوم در برابر آب را به ارمغان می آورد. افزایش ضخامت دیواره، یکی از راه های کاهش نفوذپذیری نسبت به آب است. ضخامت دیواره ممکن است با استفاده از ارتفاع لایهی کم، سنگینتر کردن قسمت توپر قطعه و دمای بالا افزایش یابد.
افزایش پوسته ها (لایه های اطراف قطعه)
به عنوان یک قاعده ی کلی، هرچه محیط های بیشتری اضافه شود، شانس تولید یک قطعه ی مقاوم در برابر آب بیشتر خواهد بود. در واقع، ترکیب 4 تا 6 محیط با ضخامت دیواره ی حدود 3 میلیمتر برای قطعات ضد آب به خوبی عمل می کند. با این حال، مواد مختلف دارای محدودیت های محیطی متفاوتی هستند؛ از این رو توجه به محدودیت محیطی برای ماده ی انتخابی ضروری است.
دمای پرینت بالاتر
دماهای بالاتر ممکن است باعث چسبندگی بهتر لایه ها به یکدیگر شود. این پیوند بهبود یافته، شکاف های بین لایه ای را که ممکن است باعث نشت آب شود، کاهش می دهد.
گزینه های پس پردازش برای تولید قطعات مقاوم در برابر آب
فرآیندهای پس از تولید، راه های مطمئنی هستند برای اطمینان از این که قطعات شما از مقاومت لازم در برابر آب برای عملکرد مورد نظر برخوردار باشند.
پرداخت کاری به کمک بخار
این فرآیند شامل مخلوط کردن لایه ها، حذف شکاف های لایه و سفت شدن آب بندی اطراف قطعه است. این کار عمدتا با استفاده از یک حلال بر روی پرینت محلول انجام می شود. شایان ذکر است که حلال های شیمیایی تا حدودی مختص مواد مورد استفاده هستند.
این عملیات سطحی برای فناوری های MJF و SLS قابل استفاده می باشد.
پرداختکاری به کمک بخار قطعات پرینت سه بعدی
پوشش اپوکسی
قبل از به کارگیری اپوکسی، سمباده زدن و پولی شکاری سطح قطعه ی سه بعدی برای صیقلی کردن هرچه بیشتر آن ضروری است. این فرآیند اطمینان حاصل می کند که قطعه به درستی برای استفاده از اپوکسی آماده شده باشد. اپوکسی های دو قسمتی برای پرداخت کاری و تولید قطعات سه بعدی مقاوم در برابر آب ایده آل هستند. سیالیت آنها به اندازه ای است که در شکاف ها، حفره ها و یا فواصل موجود در پرینت سه بعدی نفوذ نمایند. در مرحله ی بعد، اپوکسی سخت می‌شود تا لایه‌ای سفت و محکم به وجود بیاورد که در برابر آب مقاوم باشد.
اگر در مورد هر یک از مواردی که در این مقاله بیان شده سوالی برایتان پیش آمده است می توانید با همکاران ما تماس بگیرید و مشاوره رایگان داشته باشد.
