خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد

خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد هي المادة الخام الحرارية البلاستيكية المستخدمة في تصنيع طابعات ثلاثية الأبعاد بتقنية الخيوط المنصهرة . تتوفر أنواع عديدة من الخيوط بخصائص مختلفة. ^{[ 1 ]}

تتوفر خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد بأقطار وأنواع مختلفة، وأكثرها شيوعًا 1.75  مم و2.85  مم، ^{[ 2 ]} وغالبًا ما يُخلط بين الأخير والقطر الأقل شيوعًا 3 مم. أما المواد الأكثر شيوعًا فهي حمض البوليلاكتيك (PLA )، والبولي إيثيلين تيريفثالات جليكول ( PETG )، والبولي يوريثان الحراري (TPU). ^{[ 3 ]}

يتكون الخيط من خيط بلاستيكي رفيع متصل ملفوف على بكرة. ^{[ 4 ]}

يُصنع خيط الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام عملية تسخين البلاستيك وبثقه وتبريده لتحويل حبيبات البلاستيك إلى المنتج النهائي. ولكن، على عكس الطابعة ثلاثية الأبعاد، يُسحب الخيط عبر الفوهة بدلاً من دفعه. ويُحدد قطر الخيط بالعملية التي تحدث بعد تسخين البلاستيك، وليس بقطر فوهة البثق. وتُطبق قوة وسرعة مختلفتان على الخيط أثناء سحبه من البثق لتحديد عرضه، والذي يكون عادةً 1.75  مم أو 2.85  مم. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

خيوط منتجة تجارياً

في الإنتاج التجاري، تكون حبيبات البلاستيك إما بيضاء أو شفافة. تُضاف الأصباغ أو مواد أخرى إلى المادة قبل صهرها لإنتاج خيوط ملونة أو ذات خصائص خاصة، مثل زيادة المتانة أو الخصائص المغناطيسية. قبل بثق الخيط، تُسخّن الحبيبات إلى 80  درجة مئوية لتجفيفها وتقليل محتواها المائي. يجب تجفيف الحبيبات لأن العديد من اللدائن الحرارية تمتص الرطوبة ، وبثق البلاستيك الرطب يُسبب عيوبًا في الأبعاد (ينطبق هذا أيضًا على طباعة الخيط النهائي [ ^{7 ] )} . بعد ذلك، تُغذّى الحبيبات إلى جهاز بثق أحادي اللولب حيث تُسخّن وتُبثق لتُصبح خيطًا. ^{[ 5 ]} غالبًا ما يُقاس القطر بواسطة شعاع ليزر (بدون صهر) كجزء من آلية مراقبة الجودة لضمان القطر الصحيح للخيط. ثم يُمرّر الخيط عبر خزان ماء دافئ لتبريده، مما يُعطيه شكله الدائري. ثم يُمرر الخيط عبر خزان ماء بارد لتبريده إلى درجة حرارة الغرفة. بعد ذلك، يُلف على بكرة لإنتاج المنتج النهائي. ^{[ 5 ]}

تتم عملية تحويل خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى نموذج ثلاثي الأبعاد على النحو التالي:

1. يتم تغذية الخيط في طابعة FDM ثلاثية الأبعاد
2. يتم تسخين البلاستيك الحراري إلى ما بعد درجة حرارة التحول الزجاجي داخل رأس التسخين.
3. يتم بثق الخيط وترسيبه بواسطة رأس البثق على منصة البناء حيث يبرد
4. العملية مستمرة، حيث يتم بناء طبقات لإنشاء النموذج

من بين المواد الشائعة الاستخدام في تصنيع الخيوط المنصهرة (FFF)، يُقارن عادةً كل من أكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS) وحمض البوليلاكتيك (PLA) نظرًا لاختلافاتهما في الأداء الحراري والميكانيكي. يُطبع ABS عادةً عند درجات حرارة بثق وسطح طباعة أعلى، ويرتبط عمومًا بمقاومة أكبر للصدمات ودرجة حرارة انحراف حراري أعلى. في المقابل، يُعالج PLA عادةً عند درجات حرارة أقل، ويُعرف بصلابته وسهولة طباعته. تختلف الخصائص الميكانيكية المُبلغ عنها لكلا المادتين تبعًا للنوع، واتجاه الطباعة، وبنية الحشو، وظروف ما بعد المعالجة، ويتم تقييمها عادةً باستخدام طرق اختبار موحدة مثل ASTM D638 وASTM D256 وISO 527. ^{[ 27 ]}

• 
  يمكن لطابعة ESA ثلاثية الأبعاد لتصنيع تقنية الطبقات التجريبية (MELT) طباعة مادة البولي إيثر إيثر كيتون (PEEK).