پرینتر سه بعدی

 پرینت سه بعدی یا تولید افزودنی فرآیند ساخت اشیاء سه بعدی از یک فایل دیجیتال است.

ایجاد یک شی پرینت سه بعدی با استفاده از فرآیندهای افزایشی به دست می آید. در یک فرآیند افزایشی، یک شی با گذاشتن لایه‌های متوالی از مواد تا زمانی که جسم ایجاد شود، ایجاد می‌شود. هر یک از این لایه ها را می توان به عنوان یک برش نازک مقطع از جسم مشاهده کرد.

با این حال یک استثنا وجود دارد و به آن چاپ سه بعدی حجمی می گویند. با چاپ حجمی می توان کل ساختارها را به یکباره و بدون نیاز به ساخت لایه به لایه شکل داد. با این حال، شایان ذکر است که در حال حاضر، فناوری حجمی عمدتاً در مرحله تحقیقاتی است.

پرینت سه بعدی برعکس تولید تفریقی است که به عنوان مثال یک دستگاه فرز، یک بلوک از مواد را برش می دهد یا خالی می کند. پرینت سه بعدی شما را قادر می سازد تا با استفاده از مواد کمتری نسبت به روش های تولید سنتی، اشکال پیچیده تولید کنید. برای خرید دستگاه چاپ سه بعدی می توانید از طریق همین سایت اقدام کنید.

صنعت چاپ سه بعدی

پذیرش چاپ سه بعدی به حجم بحرانی رسیده است، زیرا کسانی که هنوز تولید افزودنی را در جایی در زنجیره تامین خود ادغام نکرده اند، اکنون بخشی از یک اقلیت در حال کاهش هستند. جایی که پرینت سه بعدی در مراحل اولیه فقط برای نمونه سازی و تولید یکباره مناسب بود، اکنون به سرعت در حال تبدیل شدن به یک فناوری تولید است.

نمونه هایی از پرینتر سه بعدی

پرینت سه بعدی انواع مختلفی از فناوری ها و مواد را در بر می گیرد زیرا پرینت سه بعدی تقریباً در تمام صنایعی که فکرش را بکنید استفاده می شود. مهم است که آن را به عنوان مجموعه ای از صنایع متنوع با کاربردهای بی شماری ببینیم. چند مثال:

• محصولات مصرفی (عینک، کفش، طراحی، مبلمان)
• محصولات صنعتی (ابزار ساخت، نمونه های اولیه، قطعات کاربردی نهایی)
• محصولات دندانپزشکی
• پروتز
• مدل‌ها و ماکت‌های مقیاس معماری
• بازسازی فسیل ها
• تکرار آثار باستانی
• بازسازی شواهد در آسیب شناسی قانونی
• وسایل فیلم

انواع پرینترهای سه بعدی چیست؟

در سال 2015، ISO/ASTM 52900 برای استاندارد کردن نحوه طبقه بندی پرینترهای سه بعدی و فناوری چاپ سه بعدی ایجاد شد. در مجموع هفت دسته فرآیند ایجاد شد.

• پرینتر سه بعدی رزینی: فتو پلیمر مایع (رزین) که توسط نور پخت می شود
• پرینتر سه بعدی فلزی: ترموپلاستیک مذاب (رشته) که از طریق یک نازل گرم شده رسوب می کند
• همجوشی بستر پودری (PBF): ذرات پودری که توسط یک منبع انرژی بالا ذوب می شوند
• جت مواد: قطرات ماده ذوب حساس به نور مایع که روی یک بستر پودری رسوب کرده و با نور پخته می شود.
• بایندر جتینگ: قطرات ماده اتصال دهنده مایع که روی بستری از مواد دانه بندی شده رسوب کرده و بعداً با هم تف جوشی می شوند.
• رسوب مستقیم انرژی: فلز مذاب به طور همزمان رسوب و ذوب می شود
• لمینیت ورق: ورق های جداگانه مواد برش خورده و با هم لمینت شده اند.

پرینتر سه بعدی فلزی چیست؟

پرینتر سه بعدی فلزی یک فرآیند تولید افزودنی است که اشیاء فیزیکی را از یک مدل دیجیتال از مواد مبتنی بر فلز ایجاد می کند. مانند هر ماده دیگری، چاپ های فلزی یک لایه در یک زمان با استفاده از تکنیک های مختلفی ساخته می شوند که در روش جوش دادن مواد اولیه فلزی، اغلب به شکل پودر، متفاوت است. تولید افزودنی‌های فلزی به منابع انرژی با توان بالاتر نیاز دارد… و ماهیت بسیار صنعتی‌تری نسبت به سایر اشکال دارد.

به این ترتیب، فلز چاپ سه بعدی سبک، بادوام و انعطاف پذیرتر از فلزات سنتی است (استحکام و کیفیت می تواند با قطعات ساخته شده معمولی مطابقت داشته باشد). چاپگرهای سه بعدی فلزی، تولید داخلی قطعات بر اساس تقاضا را امکان پذیر می کنند، که ریسک زنجیره تامین و جایگزینی سریع برای کاربردهای با سایش بالا را کاهش می دهد.

پرینتر سه بعدی فلزی چگونه کار می کند؟

چاپ سه بعدی فلزی با یک مدل طراحی به کمک کامپیوتر آغاز می شود. این مدل‌های دیجیتالی به بخش‌های مقطعی تقسیم می‌شوند و دستورالعمل‌های چاپگر را در مورد نحوه اجرای هر لایه تغذیه می‌کنند.

از آنجا، فرآیند ساخت واقعی آغاز می شود. به طور کلی، این کار با پخش یک لایه نازک از پودر فلزی در سراسر یک پلت فرم شروع می شود. یک منبع پرانرژی – لیزر، پرتو الکترونی یا اولتراسوند – سپس به طور انتخابی پودر را مطابق نقشه فایل CAD ذوب می‌کند و ذرات فلز را با هم ذوب می‌کند.

این دماها اغلب از 1000 درجه سانتیگراد فراتر می روند و به محیط های به شدت کنترل شده نیاز دارند. به عنوان مثال، در یک محفظه خلاء، گازهایی مانند نیتروژن یا آرگون برای جلوگیری از اکسیداسیون مواد استفاده می شود.

بعد از اینکه هر لایه جدید با لایه قبلی ترکیب شد، سینی ساخت پایین می آید و یک لایه پودر تازه اعمال می شود. این روند تا زمانی که کل قسمت تشکیل شود تکرار می شود. پس از تکمیل، سازه‌های پشتیبانی از قطعه جدا می‌شوند، که معمولاً مراحل بعدی پس از تولید را طی می‌کند، مانند عملیات حرارتی یا ماشین‌کاری، برای بهینه‌سازی خواص، زیبایی و پایان مورد نظر.

در لایه به لایه قطعات ساختمان فقط از مقدار لازم مواد استفاده می‌شود. هنگامی که مواد اضافی وجود دارد، اغلب جمع آوری شده و در پروژه بعدی بازیافت می شود. این نه تنها ضایعات را به حداقل می رساند و هزینه های مواد را کاهش می دهد، بلکه “روش های تولید پایدارتر را ترویج می کند.

پرینتر سه بعدی رزین چیست و چگونه کار می کند؟

چاپ رزین که به عنوان استریولیتوگرافی یا چاپ SLA نیز شناخته می شود، یک فناوری پرینتر 3d است که به طور فزاینده ای محبوب است. معمولاً گران‌تر از چاپ FDM است، بنابراین چاپ SLA در بین کاربران و مشاغل پیشرفته DIY محبوبیت بیشتری دارد. 

پرینترهای سه بعدی رزین از مایع به جای پلاستیک جامد مانند پرینترهای رشته ای استفاده می کنند. کاربر یک مخزن در چاپگر را با رزین مایع پر می کند. مانند فیلامنت چاپگر، امروزه انواع مختلفی از رزین ها موجود است. 

برخی برای چاپ اولیه طراحی شده اند در حالی که برخی دیگر دارای ویژگی های تخصصی مانند مقاومت در برابر حرارت یا درجه بندی ایمنی درجه پزشکی هستند. 

چاپگرهای رزینی طراحی بستر چاپ متفاوتی نسبت به چاپگرهای رشته ای دارند. آنها مدل ها را وارونه چاپ می کنند و بارها بستر چاپ را در حوضچه رزین فرو می برند و با لیزر چشمک می زنند. لیزر به سرعت سطح مقطع رزین مایع را جامد می کند تا مدل را تشکیل دهد.

پس از اتمام پرینت، باید خشک شود. یکی از اشکالات چاپ رزین این است که بیشتر رزین ها به استثنای رزین های پزشکی سمی هستند. بنابراین، کاربران باید در مورد کار با چاپ رزین تا زمانی که تمیز و پخته شود مراقب باشند. 

کاربران آن را با استفاده از ابزار یا در حالی که دستکش می پوشند از چاپگر خارج می کنند. یک فرآیند اولیه تمیز کردن و پخت شامل تمیز کردن چاپ در دو لگن ایزوپروپیل الکل، برس کشیدن چاپ، سپس کنار گذاشتن آن برای خشک شدن در نور UV (یا بیرون در نور شدید خورشید) است. ماشین‌های تمیزکننده و پخت خودکار نیز امروزه در دسترس هستند، اگرچه می‌توانند بسیار گران باشند.

فرآیند چاپ SLA به طور کلی کندتر از چاپ فیلامنت است، اما تمایل به ارائه چاپ با کیفیت بالاتر دارد. چاپ رزین دقیق تر از FDM است، به همین دلیل است که معمولا در کاربردهای پزشکی و صنعتی استفاده می شود. برای کاربران DIY نیز عالی است. پروژه‌هایی که شامل چاپ‌های کوچک یا جزئیات ظریف هستند، برای پرینت سه‌بعدی رزین مناسب هستند.

چاپگرهای سه بعدی صنعتی FFF/FDM™

بسیاری از شرکت ها چاپگرهای سه بعدی رومیزی خود را به عنوان “صنعتی” تبلیغ می کنند. چاپگرهای رومیزی ممکن است در کاربردهای صنعتی واقعی استفاده شوند، اما بین پرینترهای سه بعدی که برای کاربردهای صنعتی واقعی طراحی و ساخته شده اند و چاپگرهایی که برای سرگرمی یا استفاده حرفه ای طراحی شده اند، تفاوت هایی وجود دارد.

در این مقاله، ما تجربه خود را از حداقل مشخصات مورد نیاز برای دستیابی به پرینتر سه بعدی صنعتی واقعی از درجه مهندسی تا بالاترین کارایی مواد برجسته خواهیم کرد.

3 ویژگی پرینترهای سه بعدی صنعتی

چاپگر سه بعدی صنعتی یک دستگاه قوی است که برای زندگی در کف کارخانه طراحی و ساخته شده است تا تولید متعارف را پیش ببرد. در اینجا چند ویژگی وجود دارد که باید در چاپگرهای سه بعدی صنعتی به دنبال آنها باشید

1. قابلیت کار با مواد با کارایی بالا و درجه مهندسی

یک چاپگر سه بعدی صنعتی واقعی باید با مجموعه ای از مواد کار کند که قبلاً در کاربردهای صنعتی مانند قالب گیری تزریقی و ساخت قطعات کامپوزیتی استفاده می شود. چنین موادی معمولاً دارای خواص مکانیکی قوی یا ویژگی های اضافی مانند مقاومت شیمیایی، تاخیر در شعله یا اتلاف الکترواستاتیکی هستند. 

به عنوان مثال، پلیمرهای PAEK/PEEK، ULTEM™، PC، یا موادی که با الیاف کربن یا شیشه تقویت شده‌اند، برخی از موادی هستند که عملکرد برتر را برای کاربردهای صنعتی یا پیشرفته ارائه می‌دهند.

حداقل الزامات برای پردازش مواد با کارایی بالا و درجه مهندسی چیست؟

اکثر مواد با کارایی بالا الزامات سختگیرانه ای برای چاپ صحیح دارند. برای مثال، ULTEM™ 9085، برای دستیابی به مقاومت مکانیکی بهینه و ابعاد دقیق، به دمای حداقل 170 درجه سانتیگراد در محفظه ساخت نیاز دارد. سایر مواد به چرخ دنده های محرک سخت شده، صفحات ساخت ویژه یا نازل های اختصاصی نیاز دارند.

به همین دلیل است که این ویژگی به تنهایی یک شاخص قوی است که چاپگر سه بعدی را می توان صنعتی واقعی در نظر گرفت، زیرا نشان می دهد که چاپگر می تواند با موادی که قبلاً در کاربردهای صنعتی استفاده شده است کار کند.

2. یک چاپگر سه بعدی صنعتی واقعی باید یک محفظه ساختمانی بزرگ و فعال داشته باشد

محفظه گرم شده امکان تولید قطعات قوی ساخته شده با مواد با کارایی بالا را فراهم می کند. با این حال، مزایای عمده ای حتی برای مواد اولیه وجود دارد. به عنوان مثال، قطعات چاپ شده از ABS در یک محفظه ساختمانی با حرارت غیرفعال معمولاً 20-30٪ ضعیف تر از همان مواد چاپ شده در یک محفظه گرمایش فعال هستند. تفاوت در استحکام در پرینترهایی که فقط محفظه دارند، آشکارتر است.

ابعاد محفظه ساخت نیز کلیدی است. مجموع حجم X، Y و Z بزرگ‌ترین قسمتی را که می‌توانید بسازید، یا چند قسمت را که می‌توانید همزمان چاپ کنید، تعیین می‌کند. توانایی حفظ دمای بالا، پایدار و یکنواخت در یک محفظه ساختمانی بزرگ یکی از ویژگی های حیاتی یک چاپگر سه بعدی صنعتی واقعی است. محفظه ساخت باید از موادی استفاده کند که برای کار در محیط های با دمای بالا طراحی شده اند.

3. سرعت چاپ بالا برابر است با بهره وری بالا

یک چاپگر سه بعدی صنعتی واقعی باید قطعات را به سرعت تحویل دهد. هنگام مقایسه سرعت چاپ پرینترهای سه بعدی مختلف، باید کل زمان مورد نیاز برای چاپ یک مدل با پارامترهای چاپ مشابه را ارزیابی کرد. این امکان مقایسه مستقیم سرعت چاپ مرتبط با کیفیت چاپ مشابه را فراهم می کند. 

همچنین مهم است که سرعت حرکت بیکار سفر را با سرعت چاپ اشتباه نگیرید. سرعت حرکت بالا امکان تعویض و تمیز کردن سریع نازل را فراهم می کند، که هنگام چاپ با مواد پشتیبانی مهم است.

نتیجه

در بالا به اینکه پرینتر های سه بعدی چیست و انواع پرینتر های سه بعدی های سه بعدی پرداختیم. شما با خواندن این مقاله با توجه به ویژگی های منحصر به فرد هر دستگاه چاپگر سه بعدی، می توانید بهترین انتخاب را داشته باشید. 

برای اطلاع از قیمت دستگاه پرینتر سه بعدی و خرید پرینتر سه بعدی می توانید به این سایت مراجعه کنید و پرینتر سه بعدی ارزان را تهیه کنید.