پرینت سه بعدی چیست ؟ و آشنایی با انواع پرینترهای سه بعدی

پرینت سه بعدی چیست ؟ و آشنایی با انواع پرینترهای سه بعدی

وقتی کلمه‌ی «پرینت» را می‌شنویم در ذهن ما چاپگرهایی تصور می‌شود که متون و طرح‌های دو بعدی را چاپ می‌کنند و به تکثیر آنها سرعت می‌دهند. اما منظور از پرینت سه بعدی چیست ؟

 

وقتی به صفحه بعد سوم را اضافه می‌کنیم با فضایی روبه‌رو می‌شویم که حجمی را اشغال می‌کند. در پرینت سه بعدی با حجم‌های فضایی سروکار داریم. برای این فرآیند روش‌هایی ابداع شده است.

 

با توجه به انواع پرینترهای سه بعدی و روش‌هایی که در آنها استفاده می‌شود به جواب واحدی برای چاپگر سه بعدی چیست، نمی‌رسیم و لازم است پاسخی متناسب با روش‌ها بدهیم.

 

جواب کلی به سؤال پرینت سه بعدی چیست ؟

 

انواع پرینترهای سه بعدی
انواع پرینترهای سه بعدی

 

در جواب به سؤال پرینت سه بعدی چیست ابتدا لازم است مفهومی ساده و اولیه برای آن بیان کنیم تا ما بهتر بتوانیم با انواع پرینترهای سه بعدی آشنا شویم.

 

پرینت سه بعدی یک فرآیند ساخت است. احتمالاً با روش‌های اولیه برای اجرا و ساخت طرح‌های سه بعدی آشنایی دارید. یکی از این روش‌ها کنده‌کاری است.

 

در کنده‌کاری ماده‌ی اولیه را تراش می‌دهیم یا آن را تکه تکه می‌کنیم تا به طرحی که مورد نظر است برسیم. این روش کاهشی است، یعنی از یک ماده‌ی کل به طرح سه‌بعدی می‌رسیم. در این فرآیند ضایعات برداشته می‌شود.

 

در مرحله‌ی اول به سؤال چاپگر سه بعدی چیست این‌گونه جواب می‌دهیم که پرینت سه بعدی روشی افزایشی برای ساخت طرح‌های سه‌ بعدی است. در پرینت سه بعدی با انباشت کردن ماده‌ی اولیه به طرح نهایی می‌رسیم.

 

در این روش ضایعات نداریم مگر اینکه به‌ طور تصادفی و غیرعمدی حاصل شوند. با مشاهده‌ی عملکرد انواع پرینترهای سه بعدی به افزایشی بودن پرینت سه بعدی پی خواهید برد.

 

قالب‌گیری هم روشی مشابه با پرینت سه بعدی است و افزایشی به‌ حساب می‌آید. در قالب‌گیری ماده‌ی اولیه را به داخل حفره‌ای که قالب‌ها ایجاد می‌کنند تزریق می‌کنیم.

 

برای اینکه محصول نهایی یکنواخت و باکیفیتی حاصل شود، باید دما و فشار را در مقادیر کافی تنظیم کنیم. پس به این نتیجه می‌رسیم که در روش پرینت سه بعدی هم باید این یکنواختی را به‌دست آوریم.

 

در اینجا به سؤال پرینتر سه بعدی چیست جواب می‌دهیم که انواع پرینترهای سه بعدی که این فرآیند را اجرا می‌کنند در ساخت طرح‌های سه‌ بعدی افزایشی عمل می‌کنند؛ در فرآیند پرینت سه بعدی با تزریق ماده‌ی اولیه محصول نهایی را شکل می‌دهیم.

 

حال عمکلرد این فرآیند چه تفاوتی با قالب‌گیری که آن هم روشی افزایشی است، دارد؟

 

برای درک فرآیندی که در پرینت سه بعدی طی می‌شود بهتر است مثالی بزنیم.

 

یک صفحه‌ی کاغذ دو بعد دارد. وقتی چندین صفحه را روی هم قرار دهیم به‌طوری که تا ارتفاع مشخصی بالا بیایند یک جسم سه بعدی حاصل می‌شود.

 

این جسم از لایه‌هایی تشکیل شده است که اگر آنها را با وسیله‌ی مناسبی مانند چسب به‌یکدیگر اتصال دهیم، جسم واحدی به‌دست می‌آید که انسجام دارد.

 

ما در این فرآیند صفحه‌های زیادی را روی هم انباشت کردیم تا طرح سه بعدی نهایی را به‌دست آوریم. در پرینت سه بعدی هم این‌گونه عمل می‌کنیم.

 

انواع پرینترهای سه‌بعدی با لایه‌بندی طرح سه بعدی نهایی را به‌وجود می‌آورند. برای انسجام دادن به این لایه‌ها از حرارت و ابزارهای مناسب دیگر استفاده می‌شود.

 

لایه‌بندی را هم به جواب سؤال چاپگر سه بعدی چیست اضافه می‌کنیم و می‌گوییم که انواع پرینترهای سه بعدی در فرآیندی افزایشی با لایه‌بندی، جسم سه بعدی نهایی را می‌سازند.

 

برای پرینت سه بعدی نیاز به طرح سه بعدی داریم. این طرح چگونه به انواع پرینترهای سه بعدی معرفی می‌شود؟ دو روش برای این معرفی وجود دارد:

 

  • فایل‌های stl: امروزه استفاده از دست برای ترسیم طرح‌های سه بعدی مرسوم نیست. مسلماً برای معرفی طرح سه بعدی به‌صورت دیجیتالی عمل می‌کنیم. وقتی که طرح سه بعدی خود را با کمک نرم افزارهایی مانند Autocad، SolidWorks و … ترسیم می‌کنیم، باید آنها را به فایل‌های stl تبدیل کنیم. این فایل‌ها را نرم افزارهایی مانند Slicer می‌توانند بخوانند. فایل stl طرح سه بعدی را لایه‌بندی می‌کند و در اختیار دستگاه پرینتر سه بعدی می‌گذارد.
  • اسکنر سه بعدی: در بعضی موارد هدف ما از پرینت سه بعدی چاپ یک طرح ترسیمی نیست. گاهی اوقات لازم است که از نمونه‌های آماده و ساخته شده استفاده کنیم. برای معرفی این نمونه‌ها به دستگاه پرینتر سه بعدی از یک اسکنر سه بعدی استفاده می‌کنیم.

 

به‌ سراغ سؤال چاپگر سه بعدی چیست می‌رویم و آن را کامل‌تر می‌کنیم:

 

پرینت سه بعدی چیست؟ در انواع پرینترهای سه بعدی در فرآیندی افزایشی با لایه‌بندی به جسمی سه بعدی می‌رسیم. برای معرفی طرح خود به دستگاه پرینتر آن را به لایه‌های مختلف تقسیم می‌کنیم. برای این تقسیم‌بندی از فایل‌های stl و اسکنر سه بعدی استفاده می‌شود.

 

در روش‌های افزایشی برای تولید طرح‌های سه بعدی از ماده‌ی اولیه‌ای استفاده می‌کنیم که حرارت داده شده است.

 

برای آنکه جسم نهایی یکنواختی به‌دست بیاوریم، باید از ماده‌ای استفاده کنیم که مشخصات آن تحت تأثیر فرآیندهایی مانند تغییر دما و فشار قرار نمی‌گیرد.

 

مواد پلیمری موادی هستند که چنین ویژگی را دارند و می‌توان از مشخصات آن بعد از سرد شدن مطمئن بود.

 

در انواع پرینترهای سه بعدی معمولاً از مواد پلیمری استفاده می‌شود (برای آشنایی با کاربرد پرینترهای سه بعدی در ایران اینجا کلیک کنید).

 

استفاده‌ی ترجیحی از مواد پلیمر برای پرینت سه بعدی در جواب به سؤال چاپگر سه بعدی چیست اضافه می‌شود.

 

با اینکه دستگاه‌های پرینتر سه بعدی در انواع مختلف ساخته می‌شوند اما فرآیندهای کلی مشابه در آنها برای پرینت سه بعدی وجود دارد:

 

  • کنترل
  • حرارت‌دهی ماده‌ی اولیه
  • تزریق
  • انسجام و استحکام

 

در اینجا به جوابی کلی می‌رسیم که در زیر بیان می‌کنیم:

 

پرینت سه بعدی چیست؟ پرینت سه بعدی فرآیندی افزایشی برای ساخت طرح‌های سه بعدی است. در این فرآیند با لایه‌بندی به جسم نهایی می‌رسیم. برای معرفی لایه‌های طرح از فایل‌های stl یا دستگاه اسکنر سه بعدی استفاده می‌کنیم.

 

ماده‌ی اولیه برای پرینت سه بعدی ترجیحاً پلیمری هستند. این مواد حرارت داده می‌شوند، به‌صورت لایه‌لایه تزریق می‌شوند و با اتصال محکم لایه‌ها طرخ سه بعدی مورد نظر ساخته می‌شود. در حین لایه‌بندی یا پس از به‌دست آمدن جسم نهایی انسجام و استحکام انجام می‌شود.

 

انواع پرینترهای سه بعدی

 

انواع پرینتر سه بعدی
انواع پرینتر سه بعدی

 

دستگاه‌های پرینت سه بعدی انواع مختلفی دارند. این تنوع علاوه‌بر اینکه حاصل توسعه‌ی تدریجی پرینت سه بعدی است، بلکه از عوامل دیگر هم تأثیر گرفته است.

 

از این عوامل ثانویه می‌توان به هزینه، کاربرد، کیفیت، مواد اولیه و … اشاره کرد. در هر یک از دستگاه‌های پرینتر سه بعدی روشی به‌کار می‌رود که با دیگری متفاوت است.

 

در ادامه هر یک از انواع پرینترهای سه بعدی را بررسی می‌کنیم و متناسب با هر کدام جوابی برای چاپگر سه بعدی چیست ارائه می‌دهیم.

 

تذکر می‌دهیم که دستگاه‌ها را بدون توجه به شرکت تولیدی بررسی می‌کنیم زیرا مسلماً هر شرکتی فاکتورهای خاص خود را برای تولید محصول دارد.

 

دستگاه SLA

 

دستگاه SLA
دستگاه SLA

 

در بین انواع پرینترهای سه بعدی، دستگاه SLA به‌عنوان آغازگر رسمی استفاده از صنعت چاپ برای ساخت محصولات سه بعدی به‌حساب می‌آید.

 

این دستگاه در سال ۱۹۸۷ میلادی توسط شرکت ۳D SYSTMES ایالات متحده‌ی آمریکا معرفی شد و اختراع آن به آقای چارلز چاک هال (Charles Chuck Hull) نسبت داده می‌شود. این اختراع در سال ۱۹۸۶ ثبت شده است.

 

برای رسیدن به جوابی برای پرینت سه بعدی چیست، بر مبنای دستگاه SLA فرآیندی که در آن انجام می‌شود را بررسی می‌کنیم.

 

در دستگاه SLA یک مخزن داریم که در آن یک سکو برای ساخت طرح سه بعدی قرار می‌گیرد. هنگام شروع فرآیند پرینت سه بعدی این سکو معمولاً در بالای مخزن قرار دارد.

 

برای پرینت سه بعدی با دستگاه SLA لایه‌ای از ماده‌ی اولیه روی سکو پخش می‌شود و با ساخت هر لایه سکو به‌ سمت پایین حرکت می‌کند. با ساخت لایه‌های مورد نظر محصول نهایی سه بعدی به‌دست می‌آید.

 

ماده‌ی اولیه که در دستگاه SLA استفاده می‌شود رزین فوتوپلیمر است.

 

در اینجا جواب اولیه به سؤال چاپگر سه بعدی چیست بر مبنای دستگاه SLA، یکی از انواع پرینترهای سه بعدی، می‌دهیم:

 

در فرآیند پرینت سه بعدی سکویی داخل یک مخزن تعبیه می‌شود. این سکو از بالای مخزن به پایین آن با ساخت هر لایه از طرح سه بعدی حرکت می‌کند. ماده‌ی اولیه‌رزین فوتوپلیمر است که برای ساخت هر لایه روی سکو پخش می‌شود.

 

در دستگاه SLA برای ساخت طرح هر لایه از تابش لیزر استفاده می‌شود. برای این منظور یک سیستم لیزر در بالای مخزن تعبیه می‌شود.

 

برای تابش لیزر به روی صفحه‌ای از رزین که روی سکو قرار دارد از آینه استفاده می‌کنیم. آینه برای کنترل لیزر برای ایجاد طرح مورد نظر برای لایه است. رزین در نقاطی که لیزر تابانده می‌شود منسجم و سفت می‌شوند. ضخامت لایه‌ها در دستگاه SLA 70 تا ۵۰۰ میکرون است.

 

هنگام استفاده از دستگاه SLA برای ساخت طرح سه بعدی خود نیاز داریم که برای جسمی که در حال تشکیل شدن است تکیه‌گاه‌هایی قرار دهیم تا واژگون نشوند؛ در همه‌ی موارد طرح ما قائم نیست و ممکن است زاویه‌ای مایل به خود بگیرد.

 

برای قرار دادن تکیه‌گاه از نرم‌افزارهایی استفاده می‌شود. مسلماً نیاز به قرار دادن تکیه‌گاه، ما را برای استفاده از دستگاه SLA برای تولید طرح‌های مختلف محدود می‌کند.

 

بعد از به‌دست آمدن محصول نهایی در دستگاه SLA، آن را با یک حلال شستشو داده و در یک فر قرار می‌دهیم تا با تابش نور فرابنفش فرآیند ساخت تکمیل شود.

 

ما می‌توانیم با شناختی که از فرآیند دستگاه SLA، یکی از انواع پرینترهای سه بعدی، پیدا کردیم جوابی بر مبنای این دستگاه به سؤال پرینت سه بعدی چیست؟ بدهیم:

 

در فرآیند پرینت سه بعدی اشعه‌ی لیزر را روی صفحه‌ای از رزین فوتوپلیمر که روی سکویی داخل یک مخزن قرار دارد تابش می‌دهیم.

 

این سکو با ساخت هر لایه از بالا به پایین حرکت می‌کند تا محصول نهایی سه بعدی به‌دست آید. در مرحله‌ی آخر این محصول شستشو داده می‌شود و آن را در زیر تابش نور فرابنفش قرار می‌دهیم تا ساخت تکمیل شود. این فرآیند در دستگاه SLA یکی از انواع پرینترهای سه بعدی اجرا می‌شود.

 

محصولی که از دستگاه SLA به‌دست می‌آید به‌عنوان یک قطعه‌ی صنعتی کاربرد ندارد زیرا مقاومت زیادی برای محصول حاصل نمی‌شود.

 

این کمبود مقاومت در گزارش‌هایی در مورد محصولات این دستگاه دیده می‌شود. ولی در عین حال محصول دستگاه SLA به‌خاطر لایه‌بندی با رزولوشن مناسب جزئیات دقیق‌تری دارد.

 

SLA یکی از انواع پرینترهای سه بعدی است که کاربر تنها می‌تواند جهت‌گیری طرحی که می‌خواهد چاپ کند و همچنین ضخامت لایه‌ها را تنظیم کند. تنظیمات دیگر دستگاه توسط شرکت سازنده انجام می‌شود.

 

در بین انواع پرینترهای سه بعدی دستگاه SLA جایگاه خاص خود را دارد.

 

با توجه به رزولوشن خوبی که محصولات SLA دارند از این دستگاه برای تولید قالب در صنایعی مانند طلا، جواهر و دندانپزشکی استفاده می‌شود.

 

دستگاه SLS

 

دستگاه SLS
دستگاه SLS

 

دستگاه SLS از انواع پرینترهای سه بعدی است که در آن برای تولید محصولات سه بعدی از مواد پودری اولیه استفاده می‌شود. انواع مختلف مواد از قبیل نایلون، شیشه، سرامیک، فلز و … را برای کار با دستگاه SLS می‌توان انتخاب کرد.

 

عدم محدودیت در نوع ماده‌ی اولیه باعث می‌شود که بتوان محصولات متنوعی را با این دستگاه تولید کرد.

 

به سطحی در دستگاه SLS که طرح سه بعدی ساخته می‌شود پلاتفورم می‌گویند. برای ساخت هر لایه مقداری ماده‌ی پودری را روی سطح پلاتفورم پخش می‌کنیم.

 

مقدار این پودر باید بتواند لایه با ضخامت لازم را به‌وجود بیاورد. معمولاً ضخامت هر لایه تقریباً ۱۰۰ میکرون است.

 

با پخش پودر روی سطح پلاتفورم لازم است تا گرمادهی اولیه را انجام دهیم. البته انجام این مرحله بستگی به نوع ماده‌ی اولیه‌ی پودری دارد و در مورد مواد با خاصیت فلزی حتماً لازم نیست.

 

این گرمادهی برای آن است که مواد را برای مراحل بعد آماده کنیم تا در نهایت محصول باکیفیتی به‌دست آوریم. برای گرمادهی از منابع تابشی استفاده می‌شود.

 

پس از گرمادهی مواد پودری از تابش لیزر برای برجسته کردن طرح مورد نظر روی سطح پلاتفورم استفاده می‌کنیم. لیزر قدرت حرارتی لازم را دارد که بتواند مواد پودری را در نقاط برجسته به‌یکدیگر متصل کند تا طرحی که برای لایه مشخص شده است به‌دست آید.

 

برای ساخت هر لایه در دستگاه SLS مراحل پخش پودر، گرمادهی اولیه و تابش لیزر تکرار می‌شود. این مراحل اجزایی از جواب سؤال چاپگر سه بعدی چیست بر مبنای دستگاه SLS، یکی از انواع پرینترهای سه بعدی، است.

 

یکنواختی قدرت لیزر در دستگاه SLS اهمیت زیادی دارد زیرا علاوه‌بر آنکه طرح‌های هر لایه را شکل می‌دهد لایه‌های مختلف را هم به یکدیگر متصل می‌کند. بنابراین اثر این یکنواختی در کیفیت محصول نهایی مشهود است.

 

سرمایش آخرین مرحله‌ای است که برای ساخت یک طرح سه بعدی با استفاده از دستگاه SLS، یکی از انواع پرینترهای سه بعدی، انجام می‌شود. برای این کار مکانیزم مخصوص در نظر گرفته می‌شود.

 

دستگاه SLS در بین انواع پرینترهای سه بعدی سرعت مناسبی در فرآیند چاپ دارد و تیراژ تولید با آن به بیش از ۵۰۰ قطعه می‌رسد. بنابراین در مواردی که نیاز به سرعت داریم SLS یکی از انتخاب‌های ما خواهد بود.

 

با وجود سرعت بالای دستگاه SLS محصولات تولیدی آن رزولوشن پایینی دارند. برای صنایع ظریف SLS گزینه‌ی مناسبی برای پرینت سه بعدی نیست.

 

محصولات دستگاه SLS از مقاومت کافی برخوردار هستند. کاربرد این دستگاه محدود به تولید قطعات نمونه نمی‌شود. مقاومت این محصولات به‌میزانی است که قدرت و فشار ماشین‌آلات مختلف برای پردازش روی آن را تحمل می‌کند.

 

با کاربرد گسترده‌تری که دستگاه SLS در بین انواع پرینترهای سه بعدی پیدا می‌کند اما هزینه‌های خود را هم دارد. برای این دستگاه نیاز به لیزری قدرتمند برای پردازش روی مواد پودری داریم. تهیه‌ی لیزر با قدرت زیاد برای صنایع کوچک و متوسط گران تمام می‌شود.

 

استفاده از دستگاه SLS در صنایع سنگینی مثل ماشین‌سازی و هواپیماسازی رشد داشته است.

 

با معرفی دستگاه SLS و امکانات و کاربردهای آن به پرینت سه بعدی چیست بر مبنای این دستگاه پاسخ می‌دهیم:

 

در پرینت سه بعدی مواد پودری که محدودیتی برای جنس آن نیست روی سطحی با نام پلاتفورم پخش می‌شوند. برای تولید هر لایه از طرح سه بعدی لیزر را روی پلاتفورم می‌تابانیم تا لایه‌ی مورد نظر به‌دست آید.

 

قدرت لیزر یکنواختی لازم را هنگام تولید همه‌ی لایه‌ها دارد. با به‌دست آمدن محصول نهایی آن را وارد بخش سرمایش می‌کنیم. این فرآیند برای پرینت سه بعدی در دستگاه SLS انجام می‌شود.

چاپگر سه بعدی چیست و دستگاه FDM

 

دستگاه FDM
دستگاه FDM

 

یکی از کاربردهای پرینت سه بعدی تولید محصولی نمونه از طرح سه بعدی است تا بتوانیم مشخصات طرح خود را به‌شکل واقعی‌تر ببینیم.

 

برای این نمونه‌سازی نیاز به سرعت زیادی داریم و استفاده از دستگاه‌هایی که فرآیند آنها طولانی است و بیشتر کاربرد صنعتی دارند توجیه ندارد. در بین انواع پرینترهای سه بعدی شاید دستگاه SLS را انتخاب کنید اما هزینه‌ی آن متناسب با کاربرد نمونه‌سازی نیست.

 

دستگاه FDM فرآیند سریع‌تری برای تولید محصولی سه بعدی دارد و برای نمونه‌سازی، با توجه به هزینه‌ی کمتری که نسبت به انواع پرینترهای سه بعدی دیگر دارد، انتخاب مناسبی است.

 

در فرآیندی که در پرینتر سه بعدی FDM انجام می‌شود از اکسترودر استفاده می‌کنیم. این اکسترودر متصل به یک میز سه بعدی CNC است که در جهات اصلی فضایی حرکت می‌کند. این اکسترودر با ساخت هر لایه رو به بالا می‌رود.

 

موادی که برای اکسترودر آماده می‌شود فیلامنت‌هایی هستند که قطر آنها تقریباً ۷۵/۱ میلی‌متر است. این فیلامنت‌ها صرفاً از نوع پلیمر نیستند و از موم‌ها هم استفاده می‌شود.

 

در فرآیند پرینت سه بعدی در دستگاه FDM فیلامنت‌ها با دو رولر به اکسترودر هدایت می‌شوند. سپس آنها در داخل اکسترودر در دمایی بیش از دمای ذوب قرار می‌گیرند تا برای ساخت لایه‌ی مورد نظر آماده شوند.

 

فیلامنت‌ها پس از قرار گرفتن روی لایه برای ساخت طرح مورد نظر در مدت زمان ۱/۰ ثانیه صلب می‌شوند.

 

در تعریف پرینت سه بعدی با دستگاه FDM، یکی از انواع پرینترهای سه بعدی، مفهوم سرعت و ابزار اکسترودر به‌کار گرفته می‌شوند:

 

چاپگر سه بعدی چیست
چاپگر سه بعدی چیست

 

چاپگر سه بعدی چیست؟ در این فرآیند فیلامنت‌هایی را به اکسترودر منتقل می‌کنیم که در دمایی بالاتر از دمای ذوب برای تزریق آماده می‌شوند.

 

این اکسترود متصل به میز CNC است و با ساخت هر لایه از طرح سه بعدی به‌سمت بالا می‌رود. این فرآیند در دستگاه FDM انجام می‌شود و سرعت آن برای ساخت نمونه‌های سه بعدی مناسب است.

 

با توجه به قیمت پایینی که دستگاه FDM دارد شاید علاوه‌بر نمونه‌سازی برای کاربری‌های صنعتی هم استفاده شوند. برای این کاربری‌ها اندازه‌های ابعادی FDM را افزایش می‌دهند تا بتوان قطعات با حجم زیاد را ساخت.

 

رزولوشن پرینتر سه بعدی FDM 50 تا ۴۰۰ میکرون است و برای نمونه‌سازی از کیفیت مناسبی برخوردار است.

 

از کاربری‌های عمده برای دستگاه FDM تولید ترموپلاستیک با کارایی زیاد است. برخی از این ترموپلاستیک‌های تولیدی که غیرسمی هستند را می‌توان برای بسته‌بندی مواد غذایی و دارویی استفاده کرد. این کاربری مورد علاقه‌ی تولیدکنندگان و مخصوصاً مهندسان مکانیک است.

 

برای آموزش‌های عملی پرینت سه بعدی و همچنین در کسب‌وکارهای کوچک استقبال بیشتری از دستگاه FDM نسبت به دیگر انواع پرینترهای سه بعدی می‌شود. این استقبال به‌دلیل قیمت پایین آن است.

 

برای پرینت سه بعدی با دستگاه FDM نیار به گذاشتن تکیه‌گاه برای جلوگیری از افتادن محصول در حال تولید است. بنابراین در جوابی که به پرینت سه بعدی چیست، می‌دهیم باید این مورد را هم ذکر کنیم.

 

با توجه به کاربری عمده‌ی FDM برای نمونه‌سازی نباید انتظار کیفیت بالا را برای محصولات تولیدی آن داشت؛ به‌خصوص اگر از این دستگاه برای مصارف صنعتی استفاده می‌کنیم.

 

در بین انواع پرینترهای سه بعدی دستگاه FDM گزینه‌ی مناسبی برای طرح‌های پیچیده نیست.

 

جواب خود برمبنای دستگاه FDM به سؤال اصلی این مقاله را کامل‌تر می‌کنیم:

 

در فرآیند پرینت سه بعدی فیلامنت‌هایی را به اکسترودر منتقل می‌کنیم که در دمایی بالاتر از دمای ذوب برای تزریق آماده می‌شوند.

 

این اکسترودر متصل به میز CNC است و با ساخت هر لایه از طرح سه بعدی به‌سمت بالا می‌رود. در حین انجام فرآیند پرینت سه بعدی تکیه‌گاه‌هایی نیز تولید می‌کنیم. این فرآیند در دستگاه FDM انجام می‌شود و سرعت آن برای ساخت نمونه‌های سه بعدی مناسب است.

 

روش DDM

 

جواب به پرسش پرینت سه بعدی چیست
جواب به پرسش پرینت سه بعدی چیست

 

DDM یک روش برای انواع پرینترهای سه بعدی به‌حساب می‌آید و یک عنوان برای دستگاه پرینتر سه بعدی نیست.

 

این روش در صنعت جواهرسازی ریشه دارد. به همین دلیل این روش با نام‌های دیگری مانند DWax، Wax Casting و … شناخته می‌شود. این روش به‌نوعی مشابه ریخته‌گری برای ساخت جواهرات سفارشی است.

 

مانند پرینتر FDM در روش DDM هم از میز CNC استفاده می‌شود اما این میز دو بعدی است. میز CNC مجهز به یک یا چند نازل است که در آنها مواد مومی اولیه ذوب می‌شوند و پس از تبدیل شدن آنها به قطرات ریز عمل تزریق را انجام می‌دهیم.

 

محصولی که از دستگاه DDM به‌دست می‌آید کیفیتی برابر با ۷۰ میکرون دارد.

 

با روش DDM  سوال چاپگر ۳ بعدی چیست این‌گونه جواب داده می‌شود:

 

در پرینت سه بعدی با استفاده از یک میز CNC دوبعدی که به یک یا چند نازل مجهز است قطرات ریز مومی را در کنار هم می‌نشانیم تا یک لایه از محصول سه بعدی به‌دست آید. عمل تزریق قطرات برای تولید همه‌ی لایه‌ها ادامه می‌یابد. این فرآیند در روش DDM اجرا می‌شود.

 

می‌توان از انواع پرینترهای سه بعدی که از روش DDM بهره می‌برند موارد زیر را نام برد:

 

  • پرینترهای مومی کوچک و رومیزی شرکت SolidScape
  • پرینتر سه بعدی مومی و حرفه‌ای Wax Jet که شرکت Statasys تولید می‌کند.

 

به‌منظور ایجاد تکیه‌گاه برای تولید محصول سه بعدی با روش DDM از موم‌هایی با دمای ذوب پایین‌تر استفاده می‌شود. با به‌دست آمدن محصول نهایی آن را به یک حمام گرم منتقل تا تکیه‌گاه‌ها را جدا کنیم.

 

روش DDM در انواع پرینترهای سه بعدی از مواد مومی استفاده می‌کند که مقاومت کمی دارند و شکننده هستند. بنابراین باید احتیاط کرد. همچنین سرعت کار با روش DDM اهمیت دارد زیرا مواد لایه‌های مومی ممکن است ضعیف شوند و تغییر شکل در آنها اتفاق بیافتد.

 

مسلماً DDM روش محبوبی در صنعت جواهر سازی و صنایع ظریف مشابه مانند تولید ایمپلنت‌های دندان است. استفاده از این روش برای تولید قطعات بزرگ مناسب نیست.

 

دستگاه Polyjet

 

دستگاه Polyjet
دستگاه Polyjet

 

دستگاه Polyjet، یکی از انواع پرینترهای سه بعدی، ویژگی‌های خود را از پرینترهای سه بعدی SLA و DDM می‌گیرد. این دستگاه از روشی برای پرینت سه بعدی استفاده می‌کند که برای اولین بار شرکت Objet Geometrics معرفی کرد. شرکت Stratasys روش دستگاه Polyjet را از شرکت مذکور خرید.

 

در دستگاه‌ Polyjet از نازل‌هایی برای تزریق قطرات رزین فوتوپلیمر استفاده می‌شود. با به‌دست آمدن محصول نهایی آن را در معرض تابش نور فرابنفش قرار می‌دهیم تا انسجام و استحکام حاصل شود.

 

همان‌طور که مشاهده می‌کنید فرآیند تولید در Polyjet تلفیقی از پرینترهای SLA و DDM است و به‌راحتی می‌توان آن را تشخیص داد.

 

بر مبنای پرینتر Polyjet بهتر است به سؤال پرینت ۳ بعدی چیست جواب ندهیم زیرا به پاسخی می‌رسیم که با نمونه‌های مشابه بر مبنای دستگاه‌های SLA و DDM اشتراک دارد.

 

پرینتر سه بعدی Polyjet نسبت به دستگاه DDM در میان انواع پرینترهای سه بعدی برتری‌هایی را نشان می‌دهد:

 

  • کیفیت بالا
  • تولید قطعاتی که از چند ماده هستند.
  • تکیه‌گاه‌های تولیدی در آن با فشار آب به‌راحتی برداشته می‌شود.
  • سرعت بیشتر

 

اما با وجود برتری‌ها مقابل دستگاه DDM، نقاط ضعفی هم دارد:

 

  • رزین قیمت بالایی نسبت به موم دارد.
  • هزینه برای تهیه‌ی آن زیاد است.

 

پرینت سه بعدی چیست و دستگاه Multi Jet Fusion

 

همه چیز در مورد پرینت سه بعدی چیست
همه چیز در مورد پرینت سه بعدی چیست

 

شرکت hp که فعالیت آن در عرضه‌ی پرینترهای دو بعدی شناخته شده است دستگاه Multi Jet Fusion را به‌عنوان یکی از انواع پرینترهای سه بعدی عرضه می‌کند. این دستگاه در سال ۲۰۱۵ معرفی شده است.

 

پرینتر Multi Jet Fusion مکانیزمی شبیه به دستگاه SLS دارد و تفاوت آنها در جوش دادن مواد پودری است. در دستگاهی که شرکت hp تولید می‌کند به‌جای لیزر از قدرت تابش برای ایجاد طرح در لایه‌ها استفاده می‌شود.

 

برای جوش دادن مواد پودری در پرینتر سه بعدی Multi Jet Fusion مراحل زیر طی می‌شود:

 

  • با استفاده از نازل‌های Inkjet ماده‌ی Fusing Agent که جوهرمانند است را در قسمت‌هایی از بستر پودری که طرح لایه را شکل می‌دهند تزریق می‌کنیم. این ماده که حالت مایع دارد حرارت تابشی را بیشتر جذب می‌کند و می‌تواند مواد پودری را برای تشکیل طرح منسجم کند.
  • برای آنکه جداسازی طرح لایه به‌راحتی انجام شود در اطراف طرح ماده‌ی Detailing Agent پخش می‌شود. این ماده برخلاف Fusing Agent ضریب جذب حرارت کمتری دارد.

 

اگر بخواهیم جوابی برای سؤال چاپگر ۳ بعدی چیست بر مبنای دستگاه تولیدی hp، یک از انواع پرینترهای سه بعدی، بدهیم به موردی مشابه با دستگاه SLS می‌رسیم.

 

دستگاه Multi Jet Fusion در بین انواع پرینترهای سه بعدی بیشترین سرعت را دارد.

 

دستگاه ۳D Printing

 

علت نامگذاری دستگاه ۳D Printing با عنوانی اختصاصی که معرف صنعت چاپ سه بعدی است شباهت آن به تصور معمول از مفهوم چاپ است.

 

این دستگاه برای اولین بار توسط محققان مؤسسه‌ی فناوری ماساچوست MIT معرفی شد. نام دیگر پرینتر سه بعدی ۳D Printing، Binder Jetting است.

 

در میان انواع پرینترهای سه بعدی دستگاه ۳D Printing مانند یک چاپگر دو بعدی عمل می‌کند. در این دستگاه عامل اتصال چسب با هدهای جوهرافشان برای ایجاد اتصال بین موادی که در لایه موجود هستند تزریق می‌شوند.

 

تزریق چسب به‌صورتی انجام می‌شود که طرح نهایی برای لایه به‌دست آید. این فرآیند برای هر لایه تکرار می‌شود تا به محصول نهایی سه بعدی برسیم.

 

مواد اولیه برای دستگاه ۳D Printing پودری است و معمولاً از گچ استفاده می‌شود؛ امکان استفاده از موادی مانند سرامیک، فلز، شن و ماسه برای این دستگاه وجود دارد.

 

در حین پرینت سه بعدی با دستگاه ۳D Printing مواد پودری که به آنها چسب تزریق نمی‌شود برای محصول نهایی نقش تکیه‌گاه را دارند و ما را از تولید تکیه‌گاه بی‌نیاز می‌کنند.

 

برای بهبود کیفیت اتصالات چسبی در محصول تولیدی با ۳D Printing آنها را حرارت می‌دهیم.

 

به سؤال چاپگر سه بعدی چیست بر مبنای دستگاه ۳D Printing، یکی از انواع پرینترهای سه بعدی، می‌توانیم این‌گونه جواب دهیم:

 

در یک سطح مواد پودری را پخش می‌کنیم. سپس با استفاده از هدهای جوهر افشان عامل اتصال چسب را برای به‌دست آوردن طرح مورد نظر از لایه تزریق می‌کنیم.

 

عمل تزریق را برای هر لایه تکرار می‌کنیم. با تجمع لایه‌های مختلف روی هم به یک جسم سه بعدی می‌رسیم. این فرآیند در دستگاه ۳D Printing، با نام دیگر Binder Jetting، انجام می‌شود.

 

برتری خاص دستگاه ۳D Printing در بین انواع پرینترهای سه بعدی امکان تولید محصولات سه بعدی رنگی با آن است. برای این کار رنگدانه‌های خود را به چسب اضافه می‌کنیم.

 

کیفیت بالایی برای محصولات تولیدی با پرینتر ۳D Printing به‌خصوص از لحاظ صافی سطح نداریم. این دستگاه گزینه‌ی مناسبی برای نمونه‌سازی‌های رنگی است.

 

چاپگر سه بعدی چیست و دستگاه پرینتر سه بعدی DLP

 

دستگاه پرینتر سه بعدی DLP
دستگاه پرینتر سه بعدی DLP

 

در دستگاه پرینتر سه بعدی DLP از ویدئوپروژکتور DLP برای ایجاد طرح در لایه‌های یک محصول سه بعدی استفاده می‌شود.

 

ویدئوپروژکتور DLP دارای یک تراشه‌ی نیمه هادی است که آینه‌های بسیار کوچک میکروسکوپی در آن قرار دارند. این آینه‌ها در آرایشی ماتریسی چیده می‌شوند.

 

هر یک از این آینه‌ها یک پیکسل یا بیشتر تولید می‌کنند و تعداد آنها کیفیت ویدئوپروژکتور را نشان می‌دهد.

 

Digital Projection Ltd برای اولین بار در سال ۱۹۹۷ ویدئوپروژکتور DLP را معرفی کرد. سپس در سال ۱۹۸۷ لری هورنبرک (Larry Hornbeck) از شرکت تگزاس ایسترومنت (Texas Instruments) آن را توسعه داد.

 

فرآیندی که در دستگاه پرینتر DLP، یکی از انواع پرینترهای سه بعدی، برای ساخت محصولات سه بعدی اجرا می‌شود مشابه با دستگاه SLA است. بنابراین با جواب دادن به چاپگر سه بعدی چیست، به پاسخ یکسانی بر مبنای SLA می‌رسیم.

 

از پرینتر سه بعدی DLP برای صنایع ظریف مثل جواهرسازی استفاده می‌شود.

 

در بین انواع پرینترهای سه بعدی، دستگاه پرینتر DLP هزینه‌های کمتری برای تعمیر و نگهداری دارد. این دستگاه ساختار ساده‌تری دارد.

 

دستگاه LOM

 

دستگاه LOM با انواع پرینترهای سه بعدی دیگر فرق اساسی دارد. در این دستگاه با توجه به فرآیندی که اجرا می‌شود از مواد پلیمری یا مومی استفاده نمی‌شود.

 

علاوه‌بر دستگاه FDM، پرینتر LOM هم ابزار مناسبی برای تولید نمونه‌هایی از طرح‌های سه بعدی است. در LOM با تابش لیزر یا با تیغه و به‌کمک کامپیوتر طرح‌های مورد نظر را در لایه‌ها‌ی مختلف برش می‌دهیم.

 

این لایه‌ها از جنس پلاستیک، کاغذ، کامپوزیت و … هستند. برای اتصال این لایه‌ها از رول استفاده می‌شود. رول گرما و فشار لازم را برای یکپارچه کردن لایه‌ها تولید می‌کند.

 

در دستگاه LOM سکوی ساخت محصول سه بعدی، حرکتی رو به پایین دارد.

 

با بررسی دستگاه LOM، یکی از انواع پرینترهای سه بعدی، به جواب متفاوت‌تری برای سؤال پرینت ۳ بعدی چیست می‌رسیم:

 

در پرینت سه‌بعدی با کامپیوتر و با استفاده از لیزر یا تیغه طرح مورد نظر را در لایه‌ای که روی سکوی ساخت قرار دارد برش می‌دهیم.

 

جنس لایه‌ها پلیمری نیست و حالتی جامدگونه دارند. با هر برش سکو به‌سمت پایین حرکت می‌کند تا لایه‌ی بعدی را برش دهیم. برای اتصال لایه‌ها از رول که گرما و فشار لازم را تولید می‌کنند استفاده می‌کنیم. این فرآیند در دستگاه LOM انجام می‌شود.

 

بنیاد ملی علوم ایالات متحده‌ی آمریکا (National Science Foundation – NSF) از طرح شرکت Helisys برای پرینتر سه بعدی LOM حمایت کرد و آن را به مرحله‌ی تجاری‌سازی رساند.

 

در پرینتر سه بعدی LOM، یکی از انواع پرینترهای سه بعدی، نیازی به تولید تکیه‌گاه نیست زیرا اضافات لایه‌ها تکیه‌گاه به‌حساب می‌آیند.

 

دستگاه‌های SLM و DMLS

 

دستگاه‌های SLM و DMLS نوع خاصی از پرینتر SLS است.

 

در دستگاه SLM ماده‌ی اولیه پودر فلزی است و مانند SLS از لیزر برای اتصال ذرات پودری استفاده می‌کنیم.

 

دستگاه DMLS، یکی از انواع پرینترهای سه بعدی، در سطح مولکولی ذرات پودر را اتصال می‌دهد و برای این منظور حرارت لازم را تولید می‌کند.

 

تفاوت دستگاه‌های SLM و DMLS در جنس محصولات تولیدی آنها است. در SLM محصولی به‌دست می‌آوریم که از جنس آلیاژهای فلزی است؛ در حالی که DMLS برای تولید محصول از جنس عنصر فلزی مانند تیتانیوم مناسب است.

 

با شباهت پرینترهای SLM و DMLS به دستگاه SLS، یکی از انواع پرینترهای سه بعدی، نیازی نیست که به سؤال پرینت سه بعدی چیست جواب دهیم زیرا به پاسخی مشابه خواهیم رسید.

 

جواب‌های متنوعی برای پرینت سه بعدی چیست وجود دارد

 

در ابتدا یک تعریف کلی برای پرینت سه بعدی به‌دست آوردیم. سپس با بررسی انواع پرینترهای سه بعدی در سایت پارسیان تری دی به جواب‌های متفاوتی برای پرینت سه بعدی چیست رسیدیم.

 

تفاوت تعریف‌های پرینت سه بعدی بر مبنای هر دستگاه پرینتر سه بعدی به‌خاطر روش‌های گوناگون برای تولید محصول با چاپ است.

ارسال نظر

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

جستجو

جهت مشاوره رایگان تماس بگیرید