آموزش کار با قلم پرینت سه بعدی

ما در این مقاله به صورت گام به گام تلاش می کنیم که قلم های پرینت سه بعدی را به شما معرفی کنیم و طرز کار با آنها را نیز توضیح دهیم.


قلم سه بعدی چیست؟

«3D Pen» در واقع یک پرینتر سه بعدی دستی است. قلم سه بعدی از عناصر حرارتی و اکسترودری همانند پرینترهای سه بعدی رومیزی بهره می برد. اما به جای این که توسط نرم افزار کامپیوتری و موتورها کنترل شود، شما باید به صورت دستی آن را حرکت دهید.

قلم پرینت سه بعدی چگونه کار می کند؟

همانند تمام دستگاه های پرینت سه بعدی، یک قلم سه بعدی نیز با حرارت دادن به فیلامنت پلاستیکی تا نقطه ذوب و فشار دادن آن برای خروج از اکسترودر کار می کند.

روش کار آن بسیار شبیه به سیستم کار تفنگ چسب حرارتی است. پلاستیک ذوب شده بسیار نرم است و می تواند بر روی یک سطح ریخته شود یا به هر شکلی که شما می خواهید در بیاید. پلاستیک ذوب شده به محض اینکه از اکسترودر خارج می شود، شروع به خنک شدن می کند. بعد از گذشت چند ثانیه، پلاستیک سفت شده و به هر حالتی که به آن داده اید شکل می گیرد.

با 3D Pen چه کارهایی می توان انجام داد؟

 به وسیله این قلمها شما می توانید با پلاستیک نقاشی کنید. می توانید پلاستیک را به هر شکل دلخواه در بیاورید و تقریبا روی هر سطحی آن را اعمال کنید؛ با استفاده از این قلم ها می توانید طرحهای تزئینی را بر روی هر جسمی که می خواهید اضافه کنید؛ حتی با تمرین بیشتر امکان نقاشی سه بعدی در فضای خالی را نیز دارید؛ همچنین از این قلم ها برای تغییر و تعمیر  اجسام پرینت سه بعدی استفاده می شود.

گام اول: یک قلم پرینت سه بعدی انتخاب کنید

چندین نوع متفاوت از 3D Pen برای انتخاب وجود دارد. بیشتر آنها در طراحی پایه ای به هم شبیه هستند ولی در بحث ویژگیها، کمی تفاوت وجود دارد. زمانی که می خواهید یک قلم سه بعدی را انتخاب کنید مواردی را باید در نظر بگیرید: مانند این که «قابلیت استفاده از چه فیلامنت هایی را دارد؟» یا «آیا دما و سرعت قابل تنظیم هستند؟» و «چه تجهیزات جانبی برای آن موجود است؟». اینجا مقایسه ای سریع میکنیم بین برخی مدل های محبوب موجود در بازار ایران و جهان

  • برند معروف 3Doodler:

قیمت: حدود 99 دلار فیلامنت: ABS و PLA تنظیمات سرعت: 2 گزینه سرعت لوازم جانبی: نوک قلم قابل تعویض، پایه


  • برند 3D Air Pen:

قیمت: حدود 70 دلار فیلامنت: ABS تنظیمات سرعت: یک گزینه

  • برند 3DSimo:

(تنها در اروپا، ژاپن و کره جنوبی موجود است) قیمت: حدود 100 دلار فیلامنت: ABS، PLA، WOOD، HIPS، LAYbrick، Bendlay، Flexi تنظیمات سرعت: قابلیت تنظیم دیجیتالی تنظیمات دما: قابلیت تنظیم دیجیتالی

  • 3D Printer Pen:

(در هلند موجود است و به صورت بین المللی ارسال می شود) قیمت: حدود 88 دلار فیلامنت: ABS، PLA و HIPS تنظیمات سرعت: دو گزینه تنظیمات دما: قابلیت تنظیم دیجیتالی تجهیزات جانبی: نوک قلم قابل تعویض، اکسترودر و مادربرد (motherboard)

گام سوم:‌ قلم خود را تنظیم کنید

پیش از این که شروع به پرینت کنید، باید چند تنظیم را روی قلم خود اعمال کنید:

روشن کردن: منبع انرژی را به قلم وصل کرده و آن را روشن کنید.

انتخاب فیلامنت: فیلامنت مورد نظرتان را انتخاب کنید. حواستان باشد که قلم شما قابلیت کار با آن فیلامنت را داشته باشد (سازگاری).

تنظیم دما: اگر قلم شما برای کار با فیلامنت های مختلف طراحی شده، دمایی را انتخاب کنید که برای فیلامنت مورد نظرتان مناسب است. چند لحظه برای اینکه قلم به دمای مناسب برسد صبر کنید. بیشتر مدل ها چراغی دارند که شما را از زمان داغ شدن کافی قلم مطلع می کند.

وارد کردن فیلامنت: فیلامنت را در پورت ورودی فیلامنت وارد کنید. اگر با فیلامنتی که قبلا استفاده شده کار می کنید، انتهای آن را با قیچی ببرید تا صاف شود. این کار از ایجاد گرفتگی جلوگیری می کند. هنگامی که فیلامنت کاملا داخل قلم قرار گرفت، دکمه اکسترود را فشار دهید. شما باید فشار موتور داخلی را بر روی فیلامنت احساس کنید.

تنظیم سرعت: سریع ترین تنظیم را انتخاب کنید و سپس دکمه اکسترود را فشار دهید تا موقعی که فیلامنت از نوک قلم بیرون بیاید. حالا میتوانید نسبت به نوع و چگونگی پرینت، سرعت مناسب را انتخاب کنید.

گام چهارم:‌ طرح های دو بعدی بسازید

ساده ترین راه شروع پروژه، کشیدن طرح های اولیه دو بعدی با پلاستیک است. شاید این کاربردی عجیب برای قلم سه بعدی به نظر برسد اما زمانی که این طرح ها را از روی کاغذ جدا کنید متوجه تفاوت آنها می شوید.

ابتدا یک سطح کاملا تمیز را برای نقاشی انتخاب کنید. استفاده از کاغذ برای این منظور مناسب است. همچنین می توانید از یک نقاشی پرینت شده به عنوان شابلون استفاده کنید. بسیاری از این شابلون ها را به صورت آنلاین می توانید پیدا کنید.

برای شروع طراحی، مقدار کمی پلاستیک را روی کاغذ اکسترود کنید. این نقطه اولیه خواهد بود. سپس در حال اکسترود کردن قلم را به آرامی حرکت دهید و یک خط بکشید.

نوک قلم را نزدیک به کاغذ نگه دارید تا پلاستیک ذوب شده پیش از این که خنک شود به کاغذ بچسبد. هر چه پلاستیک در زمان تماس با کاغذ داغ تر باشد، چسبندگی بهتری خواهد داشت. تمامی خط باید به خوبی به کاغذ بچسبد زیرا بسیاری از فیلامنت ها در زمان خنک شدن منقبض می شوند و این اتفاق می تواند باعث جدا شدن پلاستیک از کاغذ و به هم ریختن شکل پرینت شود.

در پایان خط، اکسترود پلاستیک را متوقف کنید اما قلم را ثابت نگه دارید. چند ثانیه صبر کنید تا پلاستیک بر روی کاغذ سرد شود. سپس قلم را کنار بگذارید. این کار باعث می شود یک نقطه کوچک در جایی که قلم ثابت بوده به جای بماند. شما می توانید این نقطه را به وسیله تماس نوک قلم به آرامی صاف کنید. با تماس قلم این نقطه مجددا ذوب شده و به بخشی از خط تبدیل می شود.

زمانی که می خواهید دو خط را به هم متصل کنید، در نقطه اتصال این دو خط باید توقف کنید. این کار باعث می شود که حرارت نوک قلم انتهای خط اول را دوباره ذوب کند و اتصال قوی تری بین خطوط برقرار شود.

هنگامی که طرح شما کامل شد، آن را به آرامی از روی کاغذ جدا کنید. حالا می توانید به وسیله چاقو یا قیچی، با احتیاط کامل لبه های طرح را تمیز کنید. اگر بعد از این کار هنوز احساس می کنید که لبه های طرح ناهموار است، برای چند دقیقه آن را در فر قرار دهید. دما را کمی بالاتر از دمای ذوب فیلامنت قرار دهید (160 درجه سانتیگراد برای PLA و 106 درجه سانتیگراد برای ABS). این کار تقریبا باعث ذوب مجدد پلاستیک می شود و لبه های طرح را نرم می کند.

گام پنجم:‌ مونتاژ اجسام سه بعدی به وسیله طرح های دو بعدی

ساده ترین راه برای ساخت اجسام سه بعدی به وسیله قلم سه بعدی، متصل کردن چندین طرح دو بعدی با یکدیگر است. به عنوان مثال، من در حال ساخت یک پل ساده خرپایی (Warren Truss) هستم.      

با کشیدن طرح های هر طرف شروع می کنم. من از یک شابلون کمک می گیرم تا اندازه هر دو سمت یکسان باشد.

قطعه پایینی را در وسط سطح کاری خود قرار دهید. سپس طرف اولی را در کنار آن نگه دارید. در نقاطی که دو قطعه با هم در تماس هستند، مقدار کمی پلاستیک اعمال کنید. چسباندن جاهایی که سطوح بیشتری با هم در تماس هستند راحت تر است. من در گوشه های هر مثلث آنها را به هم متصل می کنم. اگر می خواهید اتصال قویتری برقرار کنید، می توانید یک خط جدید در گوشه ای که قطعه ها با هم ارتباط دارند بکشید. این کار را برای هر دو سمت مدل انجام دهید. در انتها قطعه بالایی را به همین روش به مدل متصل کنید.

هنگامی که شکل اصلی مدل به دست آمد، می توانید مجددا به وسیله قطرات پلاستیک نقاط ضعیف تر را تقویت کنید. برای این که شکل نهایی مدل زیباتر به نظر برسد، نقاط اتصال را به وسیله یک قیچی یا سیم چین تمیز کنید. توصیه می کنیم که مدل سه بعدی را همانند طرح دو بعدی در داخل فر قرار ندهید زیرا ممکن است شکل مدل دچار به هم ریختگی شود.

گام ششم: ساخت آزادانه اجسام سه بعدی در فضای باز

قابلیت طراحی آزادانه در فضا احتمالا مشهورترین ویژگی قلم پرینت سه بعدی است و البته سخت ترین آنها نیز هست. نقاشی در فضای خالی کار بسیار دشواری است؛ برای این که بتوانید شکلی فوق العاده همانند آنهایی که در تبلیغات می بینید بکشید، باید به شدت تمرین کنید. پس اگر تلاش های اولیه شما جالب نبود، دلسرد نشوید.

برای شروع طراحی سه بعدی، شما به یک نقطه ابتدایی جامد نیاز دارید. یک نقطه بزرگ پلاستیک بر روی کاغذ بگذارید. سپس در حالی که اکسترود با سرعت پایین انجام می شود، قلم را در هوا حرکت دهید. حواستان باشدکه دستتان را با همان سرعتی که پلاستیک اکسترود میشود حرکت دهید.

برای ساخت یک خط مستقیم، بدنه قلم را در خط پلاستیک قرار داده و به آرامی بالا ببرید. مقدار کمی فشار کافی است تا خط پلاستیکی را در زمان خنک شدن صاف نگه دارد. هنگامی که به نقطه پایانی خط رسیدید، اکسترود پلاستیک را متوقف کنید ولی قلم را برای چند ثانیه نگه دارید.

برای این که پلاستیک بتواند وزن خود را تحمل کند، ابتدا باید سرد و جامد شود. شما می توانید به وسیله فوت کردن یا استفاده از یک پنکه کوچک، به سرعت خنک شدن پلاستیک کمک کنید. زمانی که پلاستیک سخت شد، قلم را کنار بگذارید. پلاستیک ذوب شده در نازل ممکن است یک نقطه کوچک یا یک رشته نازک از خود بجا بگذارد. شما می توانید آنها را به وسیله قیچی یا سیم چین تمیز کنید.

ساخت یک خط منحنی سخت تر است؛ دوباره، کار را با یک نقطه بزرگ پلاستیک بر روی کاغذ به عنوان نقطه ابتدایی شروع کنید. در حالی که اکسترود با سرعت پایین انجام می شود، قلم را به آرامی بالا بیاورید. همانند زمانی که خط مستقیم می کشید، قلم را در جهتی که میخواهید حرکت دهید. به محض اینکه حدود یک اینچ پلاستیک اکسترود شد، توقف کنید. زمانی که پلاستیک شروع به خنک شدن کرد، باید آن را به شکل دلخواه جهت دهید.

شما می توانید به وسیله فوت کردن یا استفاده از یک پنکه کوچک، به سرعت خنک شدن پلاستیک کمک کنید. هنگامی که اولین بخش پلاستیک شکل داده شد، یک اینچ دیگر اکسترود کرده و دوباره آن را شکل دهید. این کار را ادامه دهید تا یک بخش بزرگ شکل بگیرد. در نهایت باید از یک نقطه شروع دیگر استفاده کنید زیرا نقطه اولیه تا یک وزن معینی را تحمل می کند.

زمانی که می خواهید دو قطعه را به هم وصل کنید، برای چند ثانیه قلم را روی نقطه اتصال نگه دارید. با این کار حرارت نوک قلم نقطه اتصال را تا اندازه ای ذوب می کند و دو قطعه پلاستیکی به هم می چسبند.

نکته: سخت ترین قسمت ساخت طراحی آزادانه در فضا، کار کردن با سرعت مناسب است. شما باید دست خود را با همان سرعتی حرکت دهید که اکسترودر پلاستیک را ذوب می کند. در غیر اینصورت خط دچار خمیدگی می شود. همچنین باید رد هنگام خنک شدن پلاستیک، قلم را به اطراف حرکت دهید تا مدل شکل بگیرد. پس باید کاملا بدانید که پلاستیک چگونه به سرعت سرد و جامد می شود. این کار به تمرین زیادی نیاز دارد.

گام هفتم: تغییر و تعمیر دیگر اجسام پلاستیکی

از قلم های پرینت سه بعدی برای تغییر و تعمیر اجسام پلاستیکی نیز استفاده می شود. پلاستیک ذوب شده ای که از قلم سه بعدی بیرون می آید می تواند با اکثر سطوح اتصال پیدا کند، اما اتصال آن با دیگر ترموپلاستیک ها راحت تر انجام می شود. گرمای نوک قلم و پلاستیک ذوب شده می تواند سطوح دیگر پلاستیکی را آب کند و دو قطعه پلاستیکی را به هم بچسباند. این کار به خصوص زمانی موثر است که پلاستیک تعمیری از جنس همان پلاستیک فیلامنت باشد.

به همین دلیل، قلم پرینت سه بعدی برای تعمیر و تغییر دیگر اجسام سه بعدی پرینت شده عالی است. اگر اجسامی دارید که توسط پرینتر سه بعدی رومیزی ساخته شده اند، می توانید با استفاده از قلم سه بعدی جزئیاتی را به آنها بیافزایید. قلم می تواند در اطراف حرکت کند و در هر جهتی پرینت را انجام دهد. این به شما اجازه می دهد که کارهایی را انجام دهید که با پرینترهایی که محور ثابت دارند غیر ممکن است.

می توانید از قلم برای تعمیر اجسامی که شکسته یا خراشیده شده اند استفاده کنید. کافی است نوک قلم را نزدیک به سطح مورد نظر نگه دارید. سپس مقدار کمی پلاستیک را مستقیما در محل شکستگی اکسترود کنید. از نوک قلم برای فشردن پلاستیک داخل شکاف و صاف کردن آن استفاده کنید. صبر کنید تا گرمای نوک قلم پلاستیک سطح جسم را ذوب کند. ممکن است ظاهر تعمیر چندان جالب به نظر نرسد ولی این کار باعث قوی شدن جسم می شود و در کاربرد آن موثر است.

جمع بندی آموزش 3D Pen

به اجسامی که روزانه به وسیله متریالی مانند فیلامنت شما ساخته می شوند نگاه کنید. برای نمونه از ABS در ساخت لگو، قاب تلویزیون و مانیتور، دسته قهوه ساز، قاب گوشی و بیشتر پلاستیک های موجود در کامپیوتر استفاده می شود. میتوانید بخشهایی از این لوازم را با قلم سه بعدی تعمیر یا تزیین کنید.

لگوها معمولا وسایل سرگرم کننده ای هستند. شما می توانید جزئیات تزئینی به آنها اضافه کنید. مثلا می توانید به شخصیت های لگو مدل موهای دلخواه خود را بدهید. یا می توانید قطعه مخصوص خود را بسازید که به زمینه لگو نیز متصل شود. حتی می توانید از قلم استفاده کنید تا قطعات لگو را به صورت دائمی به هم بچسبانید.

نکته: در بازار ایران مارک 3Doodler محبوبیت زیادی دارد و برندهای دیگری مثل «مای ریول» یا «لیکس» و غیره نیز هستند.