پرینت سه بعدی و تزریق پلاستیک دو روش متداول برای ساخت قطعات پلاستیکی هستند. هر کدام از این روش‌ها معایب و مزایای منحصر به خود را دارند. به عنوان مثال روش تزریق برای تولید انبوه محصولات مناسب است؛ اما ساخت قالب در ابتدای کار می‌تواند زمان بر و پرهزینه باشد. از سوی دیگر پرینت سه بعدی مشکلات تزریق پلاستیک را ندارد اما نمی‌توان برای تولید انبوه بر روی این روش حساب باز کرد. با این وجود این دو روش می‌توانند مکمل هم باشند و عیوب یکدیگر را پوشش دهند. ساخت قالب با پرینت سه بعدی می‌تواند فرایند تولید به روش تزریق پلاستیک را به شکل چشمگیری سرعت بخشد.
نکته مهم اینجاست که بسیاری از طراحان و تولید کنندگان از این دو روش ساخت به شکل ترکیبی استفاده می‌کنند؛ به‌طوری که نمونه اولیه را با چاپگر سه‌بعدی می‌سازند و پس از تایید طراحی، تولید انبوه را با قالب‌گیری تزریقی انجام می‌دهند. این روش کار ، هم دقت و انعطاف پرینت سه‌بعدی را حفظ می‌کند و هم صرفه‌جویی تولید انبوه تزریق را به همراه دارد.
ساخت قالب به روش‌های معمول پیچیده، پرهزینه و زمان بر است. اما پرینتر سه بعدی تمام این مشکلات را برطرف کرده است. قالب سازی با پرینت سه بعدی را می‌توان یکی از مدرن‌ترین روش‌های تولید در صنعت به حساب آورد. در این مقاله قصد داریم بیشتر با ساخت انواع قالب با پرینتر سه بعدی آشنا شویم.
برای ساخت قطعات در پرینتر سه بعدی ابتدا باید طرح اولیه‌ی محصول با استفاده از نرم افزارهایی چون 3DMax ترسیم شود. سپس پرینتر سه بعدی با دقت بسیار بالا محصول مورد نظر را به صورت کاملا خودکار تولید می‌کند. از این رو این دستگاه قادر است قطعات بسیار پیچیده را در کمترین زمان ممکن و با دقت بسیار بالا چاپ کند.
با توجه به توانایی‌های این دستگاه ساخت قالب با پرینت سه بعدی علاوه بر کاهش هزینه و زمان تولید می‌تواند موجب افزایش کیفیت محصولات شود. چاپ قطعات پلاستیکی درون محفظه دستگاه صورت می‌گیرد. ابعاد این محفظه و ظرفیت آن تا حدودی ساخت قالب‌های بسیار بزرگ را با محدودیت روبرو می‌کند. اما از آنجا که ساخت قطعات با استفاده از پرینتر سه بعدی با سهولت انجام می‌گیرد امکان ساخت قالب چند تکه نیز وجود دارد که پس از تولید بر روی هم اسمبل شده و یک قالب بزرگ را تشکیل دهند.
روش سنتی ساخت قالب ممکن است چندین روز به طول انجامد. حال فرض کنید که با نقصی در طراحی قطعه مواجه شوید. در چنین شرایطی طرح قالب باید اصلاح گردد و فرایند ساخت قالب از سر گرفته شود. تصور کنید که چه وقت و هزینه‌ای صرف اصلاح یک نقص کوچک می‌شود و تولید کننده را در شرایط سختی قرار می‌دهد. اما ساخت قالب پلاستیک با پرینتر سه بعدی تمامی این مشکلات را برطرف کرده است. برای برطرف کردن نقص کافی است طرح قالب را اصلاح کرده و مجددا آن را چاپ کنید.
در برخی پروژه‌ها، استفاده از قالب‌های چاپ‌شده می‌تواند به تیم طراحی کمک کند تا پیش از صرف هزینه‌های بالا برای قالب فلزی، عملکرد اولیه محصول را ارزیابی کنند. این پیش‌آزمایش‌ها از اتلاف منابع جلوگیری کرده و فرآیند توسعه محصول را بهینه می‌سازند.
ساخت قالب با پرینت سه بعدی تحولی نوین در صنعت تولید است و هنوز به طور کامل جایگزین روش‌های سنتی نشده است. اما با توجه به ویژگی‌ها و مزایای این تکنولوژی جدید به زودی شاهد تاثیر آن در صنعت خواهیم بود.
هیچ روشی صد در صد کامل نیست و به طبع معایبی هم دارد. ساخت قالب با پرینت سه بعدی نیز از این قاعده مستثنی نیست.
مراحل پرینت سه بعدی قالب
ساخت قالب با پرینت سه بعدی کار پیچیده‌ای نیست و توسط هر شخصی که کمی با رایانه و نرم افزارهای طراحی آشنایی داشته باشد قابل انجام است. برای شروع تنها به یک پرینتر سه بعدی، رایانه و مواد اولیه‌ی چاپ احتیاج دارید.
از دو نوع قالب در روش تزریق پلاستیک استفاده می‌شود. قالب Stand Alone و قالب‌هایی که در قاب آلومینیومی قرار می‌گیرند. ساخت هر دو نوع قالب با استفاده از پرینتر سه بعدی امکانپذیر است.
جمع بندی
ساخت قالب به روش سنتی از مراحل زیادی برخوردار است. پرینترهای سه بعدی می‌توانند فرایند ساخت قالب را در زمان کمتر و با دقت بیشتر به انجام برسانند. همین موضوع موجب شده که این فناوری در سال‌های اخیر مورد توجه صنایع مختلف قرار گیرد. ساخت قالب با پرینت سه بعدی در ابعاد کوچک امکانپذیر است و برای ساخت قالب‌های بزرگ چندان رایج نیست. استفاده از این روش برای ساخت قالب تزریق پلاستیک علاوه بر اینکه سرعت تولید را افزایش می‌دهد موجب کاهش هزینه‌ی تولید می‌شود.
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.
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.
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.
با وجود محدودیت‌هایی که پرینت سه‌بعدی دارد، توسعه تکنولوژی رزین‌های صنعتی با مقاومت بالا و همچنین پرینترهای صنعتی SLA، بسیاری از این نواقص را کاهش داده‌اند. استفاده از این پرینترها در برخی موارد جایگزینی مناسب برای قالب‌گیری سنتی در پروژه‌های خاص محسوب می‌شود.
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.
کاربرد پرینت سه بعدی
کاربرد قالب گیری تزریقی
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.
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.
یکی از عوامل مهم در انتخاب میان پرینت سه‌بعدی یا تزریق پلاستیک، حجم و سرعت مورد نیاز تولید است. چنانچه نیاز به تولید سریع قطعات در تعداد محدود دارید، چاپ سه‌بعدی راهکاری ایده‌آل است. اما برای تولید پیوسته و انبوه، تزریق پلاستیک مزیت‌های بیشتری به همراه دارد و از لحاظ کیفیت و مقرون به صرفه بودن دست بالاتر را دارد .
پیشنهاد مطالعه : همه چیز در مورد فواید و معایب محصولات پرینترهای سه بعدی
قالب‌گیری سیلیکونی یکی از روش‌های تولید قطعه است که نسبت به سایر روش‌های تولید انبوه برای تیراژهای پایین و متوسط صرفه‌ی اقتصادی بهتری دارد. با استفاده از قالب‌های لاستیکی و سیلیکونی می‌توان قطعات تزئینی و کاربردی متنوع را در دامنه‌ی گسترده‌ای از انواع مواد تولید کرد.
برای مصارف صنعتی و بهداشتی می‌توان از انواع رزین‌ها، پلی‌اورتان (PU)، موم یا واکس، ترکیبات گچ و سیمان، و فلزات با دمای ذوب پایین استفاده کرد. قالب‌های سیلیکونی به اندازه‌ای کاربردی هستند که حتی در صنایع غذایی نیز برای ساخت انواع شکلات و آبنبات و غیره استفاده می‌شوند.
اگرچه بسته به نوع ماده مورد نیاز، نوع سیلیکون مورد استفاده نیز تفاوت می‌کند، اما مراحل کلی قالب‌گیری برای همه‌ی انواع مواد مشابه است. برای شروع، به یک نمونه‌ی مادر یا نمونه‌ی اولیه نیاز است تا قالب سیلیکونی دور آن شکل بگیرد. این نمونه‌ی مادر می‌تواند یک قطعه‌ی پیش ساخته شده باشد، اما در صورتی که طرح و ایده‌ی شما هنوز در مرحله‌ی طراحی دیجیتالی است و نمونه‌ی فیزیکی از آن ندارید، سریع‌ترین و بهترین راه برای دست‌یابی به نمونه‌ی اولیه، ساخت آن قطعه با پرینتر سه‌بعدی است.
توجه داشته باشید که نوع سیلیکون مورد استفاده بستگی به نوع و دمای ماده مورد استفاده دارد. لذا، قبل از هر کاری، اطمینان حاصل کنید که سیلیکونی که قصد استفاده از آن را دارید، با ماده‌ای که می‌خواهید تولید کنید، سازگاری داشته باشد.
استفاده از پرینتر سه‌بعدی برای ساخت قطعات در تیراژهای پایین و متوسط به عنوان یک روش معمولی در نظر گرفته می‌شود، اما توجه داشته باشید که این روش نیز محدودیت‌های خاص خود را دارد. یکی از این محدودیت‌ها مربوط به صرفه‌جویی اقتصادی است. به دلیل ماهیت تکنولوژی پرینت سه‌بعدی، هزینه تولید در تعداد بالا تأثیر زیادی ندارد. به عبارت دیگر، استفاده از پرینتر سه‌بعدی در مقیاس تولید انبوه به صرفه نیست و در صورت تمایل به تولید در تیراژهای بیشتر، روش‌های دیگری مانند قالب‌گیری جداگانه یا روش‌های تزریق قالبی ممکن است انتخاب بهتری باشد.
پیش تر در مورد کاربردهای پرینت سه بعدی در حوزه های گوناگون با شما صحبت کرده ایم . پیشنهاد می کنیم مقاله زیر را در این زمینه مطالعه نمایید
پیشنهاد مطالعه : کاربردهای پرینت سه بعدی
گام بعدی شامل انتخاب یک ظرف است که برای قرار دادن نمونه مادر و ریختن سیلیکون حول آن استفاده می‌شود. این ظرف می‌تواند از طریق پرینتر سه‌بعدی تهیه شده باشد تا به اندازه‌ی دقیق قطعه ساخته شود و جلوی هدررفتن سیلیکون اضافی را بگیرد. همچنین، می‌توان از قطعات لگوی اسباب‌بازی استفاده کرد تا بعد از خشک شدن سیلیکون، به راحتی قابل جداشدن باشد. البته، هر نوع ظرف دیگری که بتواند نمونه را در خود جای دهد و فضای کافی در اطراف آن را فراهم کند، قابل استفاده است.
تصویر زیر نمونه ای از قالب سیلیکونی را که به کمک پرینتر سه بعدی ساخته شده است را نشان می دهد.
یکی دیگر از روش های رایج و مرسوم در سال های اخیر ، تولید قطعه با پرینتر سه بعدی و سپس ساخت قطعه ریخته گری از آن است.
پرینت سه بعدی در ریخته گری این کمک را به تولید کنندگان می کند که به راحتی و شکلی دقیق قطعه خود را در قالب ساخته و به مرحله تولید برسانند.
در این روش، بدون نیاز به قالبسازی سنگین، قطعات را تولید می‌کنند. با استفاده از پرینتر سه بعدی، مدل سه بعدی قطعه مورد نظر سریعاً ساخته می‌شود و می‌تواند به‌طور مستقیم در فرآیند ریخته گری استفاده شود.
برای ساخت نمونه اولیه در روش ریخته گری، نیاز به مراحل مشخصی است. در صورتی که نمونه اولیه از قطعه وجود داشته باشد، می‌توان آن را اسکن کرده و طرح سه بعدی را ایجاد کرد. در غیر اینصورت، قطعه مورد نظر در نرم افزار طراحی سه بعدی ایجاد شده و سپس پرینت سه بعدی می‌شود. قطعه پلیمری حاصل از پرینت سه بعدی در فرآیند ریخته گری و قالبسازی استفاده می‌شود.
کاربرد پرینت سه بعدی در ریخته گری در سال های اخیر بسیار زیاده شده است و از این روش برای تولیدات بسیار استفاده می شود.
در سال‌های اخیر، پرینت 3 بعدی به عنوان یکی از ابزارهای حیاتی در فرآیند طراحی و تولید مطرح شده است. استفاده از این فناوری برای ساخت قالب با پرینت سه‌بعدی نه‌تنها باعث کاهش زمان و هزینه شده، بلکه امکان طراحی‌های پیچیده و دقیق‌تری را فراهم کرده است.
بسیاری از صنایع با بهره‌گیری از روش‌های نوین، به سمت ساخت قالب تزریق پلاستیک با پرینت سه‌بعدی حرکت کرده‌اند تا در مراحل اولیه تولید، نمونه‌سازی سریعی داشته باشند. قالبسازی با پرینت سه‌بعدی باعث شده تا محدودیت‌های سنتی کنار بروند و انعطاف‌پذیری بیشتری در توسعه محصول فراهم شود.
به این ترتیب، امکان بررسی و اصلاح قطعات پرینت سه‌بعدی پیش از تولید انبوه وجود دارد و هر قطعه چاپ سه‌بعدی می‌تواند به عنوان یک مرحله پیش‌ساخت مطمئن برای تولید نهایی استفاده شود.
تیم پارسیان تری دی نیز می‌تواند به عنوان مشاور در زمینه پرینت سه بعدی در این فرآیند به شما کمک کند.
