پرینت سه بعدی یا تزریق پلاستیک؛ کدام یک روش مناسب‌تری است؟
برای ساخت قطعات پلاستیکی از یکی از دو روش پرینت سه بعدی یا تزریق پلاستیک استفاده می‌شود. هر یک از این دو روش مزایای مخصوص به خود را دارند. از این رو انتخاب اینکه کدام یک از این دو فناوری بهتر و کاربردی‌تر است و می‌تواند به بهبود تولیدات کمک کند کمی مشکل به نظر می‌رسد. اگر بخواهیم به طور مختصر نحوه تولید با روش پرینتر سه بعدی یا قالب گیری تزریق را شرح دهیم، باید بگوییم که در فناوری چاپ سه بعدی ترموپلاستیک، تولید به صورت فرایند افزایشی انجام می‌گیرد. به زبان ساده‌تر پرینتر سه بعدی به صورت لایه لایه قطعه را تکمیل می‌کند. از طرف دیگر در روش قالب گیری تزریقی، یک قالب از پیش ساخته شده با مواد مذاب پر شده و پس از خنک شدن مواد از قالب جدا می‌شود. پرینت سه بعدی یا تزریق پلاستیک هر دو شیوه‌ای کاربردی برای نمونه سازی هستند. اما تفاوت‌های بسیار فاحشی میان هر دو آنها وجود دارد که در ادامه به این موضوع می‌پردازیم.
تفاوت ظاهری میان قطعه ساخته شده با پرینتر سه بعدی و تزریق پلاستیک
تفاوت پرینت سه بعدی و تزریق پلاستیک در تولید قطعات
برای اینکه از میان پرینت سه بعدی یا تزریق پلاستیک یکی را انتخاب نمایید، ابتدا باید دریابید که کدام یک با کسب و کارتان تطابق بیشتری دارد.
قالب گیری تزریقی راهکاری بسیار مناسب برای تولید قطعات به صورت انبوه است.
در روش تزریق پلاستیک میزان تولید ضایعات بسیار کمتر است.
قطعات تولید شده با روش قالب گیری تزریقی از کیفیت ظاهری بالاتری نسبت به پرینت سه بعدی برخوردار هستند.
ساخت قطعات با استفاده از روش تزریق پلاستیک پر هزینه‌تر بوده و نیاز به فضای کارگاهی و شرایط خاص دارد.
برای مقایسه پرینت سه بعدی و تزریق پلاستیک باید بگوییم که در چاپ سه بعدی فرایند تولید کندتر است. اما برای راه اندازی نیاز به بودجه‌ی کمتری دارد و به راحتی قابل راه اندازی در محل کار و حتی در خانه است.
پرینت سه بعدی دقت بسیار بالایی دارد و امکان ایجاد تغییرات مکرر را فراهم می‌کند. از این رو برای تولید قطعات پلاستیکی بسیار پیچیده بسیار مناسب است.
فناوری پرینت سه بعدی چیست؟
چاپ سه بعدی یا 3D Printer که با نام تولید افزایشی یا Additive Manufacturing نیز شناخته می‌شود دقت و سرعت ساخت قطعات پلاستیکی و نمونه سازی را افزایش داده است. این روش به طراحان کمک می‌کند که به راحتی ساده‌ترین و کوچک‌ترین تغییرات را بر روی محصول اعمال کنند. پرینتر سه بعدی گزینه‌ی بسیار مناسبی برای تولید قطعات پلاستیکی ظریف و بسیار کوچک است. همچنین از چاپ قطعات بسیار پیچیده و ترکیبی به خوبی بر می‌آید. تنها ضعف این روش محدودیت در تیراژ تولید است. تولید انبوه با استفاده از پرینتر سه بعدی زمانبر و پر هزینه است.
پرینتر سه بعدی به طراحان کمک می‌کند که به راحتی ساده‌ترین و کوچک‌ترین تغییرات را بر روی محصول اعمال کنند.
مزایای پرینتر سه بعدی
برای مقایسه پرینت سه بعدی و تزریق پلاستیک باید بگوییم که هزینه‌ی راه اندازی چاپگر سه بعدی و مواد اولیه مانند رشته ترموپلاستیک فیلامنت بسیار مقرون به صرفه‌تر از تجهیزات قالب گیری تزریقی است. از سوی دیگر امکان استفاده از نرم افزارهای طراحی پیشرفته و الحاق سخت افزارهای جدید موجب بهبود کیفیت چاپ می‌شود.
از آنجا که نحوه کارکرد پرینتر سه بعدی به صورت افزایشی است، می‌توان در حین چاپ هر نوع تغییر مد نظر را اعمال کرد. با استفاده از این مزیت می‌توان بدون صرف هیچ گونه هزینه‌ای نقص قطعات را برطرف نمود.
عدم نیاز به تنظیمات و تجهیزات خاص پیش از تولید چاپگرهای سه بعدی، آنها را به بهترین گزینه برای ساخت نمونه‌های اولیه بدل کرده است.
فرایند تولید با روش پرینتر سه بعدی یا قالب گیری تزریق متفاوت است. برای ساخت یک وسیله متشکل از قطعات مختلف با استفاده از روش قالب گیری تزریقی باید تمام اجزا به طور جداگانه تولید شوند. اما از آنجا چاپگر سه بعدی قطعات را لایه لایه می‌سازد قادر به اجرای طرح‌های پیچیده متحرک، چند بخشی به صورت اسمبل شده می‌باشد.
عدم نیاز به نیروی کار و فضای کارگاهی وسیع
استفاده از نرم افزارهای طراحی پیشرفته و الحاق سخت افزارهای جدید موجب بهبود کیفیت چاپ می‌شود.
معایب پرینتر سه بعدی
محدودیت در ساخت قطعات: همانطور که پیشتر به آن اشاره شد راه اندازی چاپگر سه بعدی نیاز به فضا و زمان زیادی ندارد. اما تولید محصول زمانبر است و فرایند چاپ به کندی پیش می‌رود. از سوی دیگر چاپ سه بعدی لایه لایه و با دقت میکرونی صورت می‌گیرد. به همین دلیل امکان تولید چند قطعه به طور همزمان وجود ندارد.
ضریب خطای متغیر: از آنجا که چاپگرهای سه بعدی از دقت بسیار بالایی برخوردارند می‌توان ضریب خطای جزئی برای آنها در نظر گرفت. تصور کنید با استفاده از چند دستگاه چاپگر اقدام به تولید همزمان قطعات پلاستیکی کنید. با توجه به ضریب خطای هر کدام از دستگاه‌ها محصولات نهایی در ابعاد تفاوت دارند. این ضعف در ساخت قطعاتی که از ظرافت و دقت بالایی برخوردارند می‌تواند دردسر ساز باشد.
انقباض یا Shrinkage: قطعات تولید شده توسط پرینتر سه بعدی پس از سرد شدن دچار میزان بسیار ناچیزی کاهش وزن می‌شوند.
استحکام: چاپگرهای سه بعدی برای تولید قطعات از ترموپلاستیک به عنوان مواد اولیه استفاده می کنند. این مواد در برابر حرارت و فشار مقاومت کمی دارند.
محدودیت ابعاد: پرینترهای سه بعدی از فضای چاپ محدودی برای ساخت قطعات برخوردار هستند. از این رو تولید قطعات بزرگ به صورت یکپارچه عملا غیر ممکن است. مگر اینکه قطعه مورد نظر به صورت چند تکه و جداگانه ساخته و سپس اسمبل شود.
سطح ناهموار: در مقایسه پرینت سه بعدی و تزریق پلاستیک، محصولات ساخته شده با روش تزریق پلاستیک سطح صاف‌تری دارند. از آنجا که چاپ سه بعدی به صورت لایه لایه صورت می‌گیرد سطح محصول نهایی صاف و صیقلی نیست. به همین دلیل برای افزایش کیفیت ساخت پس از چاپ باید قطعه را به صورت جداگانه پرداخت نمایید.
قالب گیری تزریقی
ساخت قطعات با استفاده از روش قالب گیری تزریقی فرایندی زمانبر است. آماده سازی پیش از تولید ممکن است 5 تا 10 هفته به طول انجامد. به همین دلیل در این شیوه امکان ایجاد تغییرات مداوم در حین تولید وجود ندارد. علاوه بر آن ساخت قالب امری هزینه بر بوده و هرگونه خطا در طراحی موجب ضرر و زیان مالی می‌شود. به طور کلی قالب گیری تزریقی برای تولید قطعات در ابعاد و تیراژ بالا و به عنوان خط تولید مناسب است و صرفه اقتصادی دارد.
محصولات ساخته شده با روش تزریق پلاستیک سطح صاف‌تری دارند.
مزایای قالب گیری تزریقی
این روش برای تولید قطعات در تعداد بالا بسیار مناسب است. همچنین استفاده از چندین قالب به طور همزمان نیز وجود دارد. از این رو قالب گیری تزریقی برای تولید قطعات به صورت انبوه مقرون به صرفه‌تر است.
قطعات تولید شده با استفاده از روش قالب گیری تزریقی از مقاومت بیشتر برخوردار هستند. عمده‌ترین تفاوت پرینت سه بعدی و تزریق پلاستیک در یکپارچه بودن قطعات در روش تزریق است. همین موضوع موجب عدم وجود درز یا شکاف در محصول نهایی می‌شود.
از آنجا که در روش قالب گیری تزریقی مواد اولیه دقیقا مطابق با حجم قالب مورد استفاده قرار می‌گیرند ضایعات کمتری در مقایسه با پرینت سه بعدی تولید می‌شود. به همین دلیل اگر بخواهیم یکی از روش‌های پرینت سه بعدی یا تزریق پلاستیک را برای تولید انبوه انتخاب کنیم، باید بگوییم که که روش قالب گیری تزریقی مقرون به صرفه‌تر است.
از آنجا که تولید قطعات در روش قالب گیری تزریقی به صورت یکپارچه صورت می‌گیرد، سطح محصول نهایی از کیفیت بسیار بالایی برخوردار است.
معایب قالب گیری تزریقی
روش قالب گیری تزریقی نسبت به پرینت سه بعدی محدودیت‌های فراوانی دارد. یکی از این محدودیت‌ها ناتوانی تولیدکننده در اعمال تغییرات و اصلاحات در حین تولید است. به عنوان مثال با استفاده از روش قالب گیری تزریقی نمی‌توان یک محصول چند قطعه‌ای را به یک باره تولید کرد. علاوه بر این ساخت قطعات قائم و زاویه دار در این روش با دشواری فراوان همراه است. برای اعمال ساده‌ترین تغییرات بر روی محصول، قالب باید به طور کامل بازسازی گردد.
راه اندازی خط تولید به روش قالب گیری تزریقی علاوه بر اینکه پر هزینه است، زمانبر نیز می‌باشد. به طور کلی روش قالب گیری تزریقی یک شیوه صنعتی است که علاوه بر هزینه‌های اولیه باید مخارج دیگری چون هزینه ساخت قالب، مواد اولیه، نمونه سازی، دانش فنی و یافتن مکان کارگاهی مناسب در نظر گرفته شوند.
قالب گیری تزریقی نیاز به فضایی بزرگ و کارگاهی برای راه اندازی دارد. علاوه بر آن تولیدات با استفاده از این روش نیازمند چند نفر نیروی انسانی است.
ساخت قالب در روش قالب گیری تزریقی پرهزینه بوده و زمان زیادی صرف آن می‌شود.
کاربرد پرینت سه بعدی
تولید قطعات پلاستیکی در تعداد محدود
ساخت نمونه اولیه قطعات پیش از قالب گیری و سری سازی
امکان چاپ طرح‌های پیچیده و قطعاتی که دارای حفره و شیار می‌باشند.
توانایی ساخت مدل‌های توخالی و متحرک به صورت اسمبل شده
اعمال تغییرات در حین چاپ یا پس از آن
قابل استفاده برای کاربران مبتدی، تجربی و حرفه‌ای
گزینه‌ی بسیار ایده آل برای بخش تحقیق و توسعه شرکت‌ها و سازمان‌ها
راهکاری بسیار مناسب برای انجام تست‌های اولیه پیش از تولید محصول
بهترین گزینه برای ساخت قطعاتی که نیاز به مقاومت بالایی ندارند
کاربرد قالب گیری تزریقی
امکان تولید قطعات در ابعاد بزرگ، یکپارچه و در تیراژ بسیار بالا
برخورداری محصولات از فرمی یکپارچه، منسجم و پیوسته
تولید قطعات با سطحی صاف و صیقلی
چاپ سه بعدی می‌تواند جایگزین قالب گیری تزریقی شود؟
اینکه کدام یک از روش‌های پرینت سه بعدی یا تزریق پلاستیک بهتر است کاری غیر ممکن و دور از منطق است. هر کدام از این دو روش تولید مزایا و معایب منحصر به خود را دارند. به نوعی می‌توان تولید با روش پرینتر سه بعدی یا قالب گیری تزریق را مکمل یکدیگر دانست. پیش از تولید انبوه می‌توان با استفاده از چاپگر سه بعدی کیفیت قطعه، طراحی و… را بررسی کرد و در صورت وجود هرگونه مشکلی آن را برطرف نمود. با این کار می‌توانید از طراحی درست قطعه برای انجام قالب گیری اطمینان حاصل کنید.
از آنجا که فرایند قالب گیری تزریقی زمانبر بوده و هزینه‌ی راه اندازی آن نسبت به پرینتر سه بعدی بیشتر است، چاپ سه بعدی را می‌توان بهترین گزینه برای نمونه سازی اولیه دانست. از پرینتر سه بعدی در صنایعی چون معماری برای ساخت ماکت، پزشکی برای ساخت قالب‌های دندانپزشکی، خودروسازی برای ساخت قطعات صنعتی، پتروشیمی و… استفاده می‌شود. در برخی موارد استفاده از هر کدام از روش‌های پرینت سه بعدی یا تزریق پلاستیک توجیه اقتصادی ندارد. از این رو می‌توان برای نمونه سازی از دستگاه‌های رومیزی تزریق پلاستیک دست ساز موسوم به Diy Desktop Injection Molding Machine استفاده کرد. این نوع دستگاه‌ها برای نمونه سازی محدود در محیط‌های کوچک به صرفه هستند.
امکان تولید قطعات در ابعاد بزرگ و کوچک، یکپارچه و در تیراژ بسیار بالا مهم‌ترین مزیت‌های روش قالب گیری تزریقی هستند.
امکان تولید قطعات در ابعاد بزرگ و کوچک، یکپارچه و در تیراژ بسیار بالا مهم‌ترین مزیت‌های روش قالب گیری تزریقی هستند.
جمع بندی
پرینت سه بعدی یا تزریق پلاستیک، کدام یک از این دو فناوری برای کسب و کار شما بهتر است؟ در این فرصت مزایا و معایب هر یک از این دو روش را شرح دادیم. تفاوت پرینت سه بعدی و تزریق پلاستیک بسیار است و هر کدام از این روش‌ها ویژگی‌های منحصر به خود را دارند. از این رو نمی‌توان گفت که کدام یک از این دو شیوه نسبت به دیگری برتری دارد. البته تمرکز اصلی ما بر روی چاپ سه بعدی با استفاده از متریال ترموپلاستیک یا فیلامنت FDM/FFF بوده است. روش‌های نوینی چون SLA، SLS، پودر پلیمرها و… به طبع پیشرفته‌تر هستند. اما به دلیل هزینه بر بودن توجیه اقتصادی ندارند.
پرینتر سه بعدی برای مجموعه‌هایی که از فضای بزرگ بی بهره‌اند و نیاز دارند که به طور مداوم بر روی قطعات تولیدی تغییرات اعمال کنند بسیار مناسب است. از سوی دیگر شیوه قالب گیری تزریقی برای تولید قطعات در تیراژ بالا که مراحل طراحی را پشت سر گذاشته‌اند کاربرد دارد. همانطور که پیشتر به آن اشاره شد پرینت سه بعدی یا تزریق پلاستیک نسبت به یکدیگر برتری ندارند، بلکه مکمل یکدیگر هستند. نمی‌توان یک فناوری را جایگزین بالقوه دیگری دانست. هر کدام از روش‌های پرینت سه بعدی یا تزریق پلاستیک بسته به نیاز، کاربرد متفاوتی دارند. از آنجا که ساخت قالب در روش قالب گیری تزریقی پرهزینه بوده و زمان زیادی صرف آن می‌شود، با ساخت نمونه‌ی اولیه با پرینتر سه بعدی و رفع عیوب آن پیش از قالب گیری و تولید انبوه می‌توان در وقت و هزینه صرفه جویی قابل توجهی داشت.
