การศึกษาเปิดเผยผลผลิตที่แท้จริงของเส้นใยการพิมพ์ 3 มิติ 1 กก.

ลองจินตนาการถึงปากกาพิมพ์ 3 มิติของคุณที่สร้างโลกทั้งใบในแต่ละจังหวะ แต่คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าเส้นใยหนึ่งกิโลกรัมสามารถไปได้ไกลแค่ไหน? คำตอบไม่ใช่ตัวเลขธรรมดา แต่เป็นการคำนวณที่ซับซ้อนซึ่งได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลายประการ

เมื่อเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติเข้าถึงได้มากขึ้น วัสดุต่างๆ ก็ได้เกิดขึ้น ในการพิมพ์ FDM 3D บนเดสก์ท็อป เส้นใยพลาสติกเหล่านี้มีอยู่ทั่วไป โดยแต่ละเส้นมีคุณสมบัติและการใช้งานเฉพาะตัว:

• PLA (กรดโพลีแลกติก):วัสดุชีวภาพที่ได้มาจากทรัพยากรหมุนเวียน เช่น แป้งข้าวโพด PLA ได้รับความนิยมเนื่องจากพิมพ์ง่าย มีความแข็งแรงดี และมีความมันเงา โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับการพิมพ์ที่อุณหภูมิต่ำ
• ABS (อะคริโลไนไตรล์ บิวทาไดอีน สไตรีน):ทนทานและยืดหยุ่นกว่า PLA แต่ต้องใช้อุณหภูมิการพิมพ์ที่สูงกว่า มักใช้สำหรับชิ้นส่วนเครื่องจักรกล
• PETG (โพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลตไกลคอล):ทนต่อสารเคมีได้ดีเยี่ยมและได้รับการรับรองการสัมผัสกับอาหารของ FDA ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับอาหาร
• ไนลอน:ขึ้นชื่อในด้านความแข็งแรงและความทนทานเป็นพิเศษ แม้ว่าจะมีแนวโน้มที่จะดูดซับความชื้นและท้าทายในการพิมพ์ก็ตาม พื้นผิวเรียบเพิ่มความยากในการพิมพ์
• พีซี (โพลีคาร์บอเนต):มีคุณสมบัติต้านทานความร้อนสูงและความแข็งแรงเชิงกล แต่ต้องการเพิ่มเติมจากอุปกรณ์การพิมพ์ โดยทั่วไปต้องใช้เครื่องพิมพ์ที่มีอุณหภูมิสูงในตัว
• TPU (เทอร์โมพลาสติกโพลียูรีเทน):เส้นใยยืดหยุ่นเหมาะสำหรับส่วนประกอบที่ยืดหยุ่น ขั้วต่อที่ยืดหยุ่น และเครื่องมือที่ทนทาน

โดยทั่วไปวัสดุเหล่านี้มีจำหน่ายในเส้นผ่านศูนย์กลางมาตรฐานสองขนาด: 1.75 มม. และ 2.85 มม. รุ่น 1.75 มม. มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นเนื่องจากความสามารถในการพิมพ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น

เส้นใยพันบนแกนม้วนตั้งแต่ขนาดทดลอง 50 กรัม ไปจนถึงม้วนอุตสาหกรรมขนาด 10 กิโลกรัม สำหรับการพิมพ์ 3D บนเดสก์ท็อป ข้อกำหนดทั่วไปคือ 1 กิโลกรัม

หลังจากกำหนดน้ำหนักและประเภทของวัสดุแล้ว ความยาวของเส้นใยจะขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางเป็นหลัก เส้นผ่านศูนย์กลางทั่วไป ได้แก่ 1.75 มม. และ 2.85 มม.

ความหนาแน่นของวัสดุส่งผลโดยตรงต่อจำนวนเส้นใยที่สามารถพันบนแกนม้วนที่มีน้ำหนักคงที่ วัสดุที่มีความหนาแน่นต่ำกว่า เช่น PLA (ประมาณ 1.24 ก./ซม.) จะให้ความยาวที่ยาวกว่าโดยมีน้ำหนักเท่ากัน PETG ซึ่งมีความหนาแน่นสูงกว่า (ประมาณ 1.27 ก./ซม.) ส่งผลให้ม้วนสั้นลง

เส้นใยชนิดพิเศษ เช่น CopperFill ที่ผสมผงโลหะ มีความหนาแน่นสูงกว่า (สูงถึง 3.9 ก./ซม. หรือมากกว่า) ซึ่งช่วยลดความยาวได้อย่างมาก ตัวอย่างเช่น CopperFill 1 กิโลกรัมอาจให้พลังงานประมาณ 107 เมตรเท่านั้น

ตามข้อมูลที่แสดง ความยาวของเส้นใย 1 กิโลกรัมขึ้นอยู่กับความหนาแน่นและเส้นผ่านศูนย์กลางของวัสดุ

ต้องใช้ฟิลาเมนต์จำนวนเท่าใดในการพิมพ์โมเดล 3 มิติโดยเฉพาะ ขึ้นอยู่กับการตั้งค่าการแบ่งส่วนต่างๆ รวมถึงปริมาณการพิมพ์ เปอร์เซ็นต์การเติม และความสูงของเลเยอร์

• รุ่นใหญ่โดยธรรมชาติแล้วต้องใช้วัสดุมากขึ้น รุ่นที่สูงขึ้นจำเป็นต้องมีเส้นใยในแนวตั้งมากขึ้น
• เปอร์เซ็นต์การเติมที่สูงขึ้นหมายถึงการตกแต่งภายในที่แข็งแกร่งขึ้น สิ้นเปลืองพลาสติกมากขึ้น การเติมแบบเบาบางช่วยประหยัดวัสดุ
• ความสูงของชั้นที่เล็กลงสร้างเลเยอร์มากขึ้นโดยใช้เส้นใยมากขึ้นเพื่อความละเอียดที่ละเอียดยิ่งขึ้น

โชคดีเป็นส่วนใหญ่ซอฟต์แวร์การแบ่งส่วนเช่น Cura สามารถประมาณการใช้ฟิลาเมนต์ก่อนพิมพ์ได้ นอกจากนี้ยังมีเครื่องคำนวณเส้นใยออนไลน์ที่ให้การประมาณค่าตามขนาดของแบบจำลองและการตั้งค่าการพิมพ์

เป็นการอ้างอิงคร่าวๆ การพิมพ์สูง 6 นิ้วรุ่นด้วยเติม 15%อาจจะใช้10-15 เมตรเส้นลวดขนาด 1.75 มม. การประมาณค่าที่แม่นยำจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุด

เพื่อลดต้นทุนและลดของเสียเมื่อซื้อและใช้เส้นใย ให้พิจารณาคำแนะนำเหล่านี้:

• ซื้อแบรนด์คุณภาพ:เส้นใยระดับพรีเมียมรักษาเส้นผ่านศูนย์กลางและความหนาแน่นสม่ำเสมอ เพื่อให้มั่นใจว่าคุณจะได้ความยาวตามที่ระบุไว้ ตัวเลือกที่ถูกกว่าอาจแตกต่างกันมากขึ้น
• ปรับการตั้งค่าการแบ่งส่วนให้เหมาะสม:เปิดใช้งาน "การเติมแบบเบาบาง" "การเติมก่อนผนัง" และลดความสูงของเลเยอร์เพื่ออนุรักษ์วัสดุในขณะที่ยังคงคุณภาพการพิมพ์ไว้
• เส้นใยแห้งอย่างเหมาะสม:วัสดุบางชนิด (เช่น ไนลอน) ดูดซับความชื้น การอบแห้งก่อนใช้งานจะช่วยป้องกันฟองอากาศและรักษาความสม่ำเสมอ
• พลาสติกรีไซเคิล:บดงานพิมพ์ที่ล้มเหลวและเส้นใยที่เหลือให้เป็นเม็ด จากนั้นใช้เครื่องรีไซเคิลเพื่อรีดเส้นใยของคุณเอง

การเพิ่มประสิทธิภาพเส้นใยให้สูงสุดช่วยให้แต่ละแกนสามารถผลิตแบบจำลองได้มากขึ้น เวลาที่ใช้ในการเพิ่มประสิทธิภาพนำไปสู่การใช้วัสดุที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

• หลอดด้ายขนาด 1.75 มม. ขนาด 1 กก. โดยทั่วไปจะมีความยาว 107 ถึง 400 เมตร โดยมีความยาวแตกต่างกันไปตามความหนาแน่น
• เปอร์เซ็นต์การเติม ขนาดแบบจำลอง และความสูงของชั้นเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อข้อกำหนดของเส้นใย
• การเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดขึ้นอยู่กับวัสดุที่มีคุณภาพ การตั้งค่าที่เหมาะสม และการรีไซเคิลพลาสติกเมื่อเป็นไปได้

การรู้อย่างแม่นยำว่าแกนม้วนหนึ่งยาวกี่เมตรจะช่วยประเมินความต้องการวัสดุสำหรับโครงการพิมพ์ 3 มิติที่วางแผนไว้ การจับคู่ปริมาณเส้นใยให้เหมาะสมกับปริมาณงานพิมพ์ของคุณจะช่วยหลีกเลี่ยงของเสีย