مقالات

صفر تا صد پرینتر سه‌بعدی

پرینتر سه بعدی و دانستنی‌هایی درباره‌ی آن

همه‌چیز از کامپیوتر شروع ‌می‌شود. جایی که مدل سه بعدی قطعه در نرم افزار‌‌ها‌ی مدل‌سازی طراحی‌شده است. بعد نوبت به تولید لایه‌لایه‌ی قطعه توسط پرینتر سه‌بعدی است. این ماشین هوشمند قادر به تولید قطعات پلاستیکی، چوبی، فلزی و سرامیکی است و مدل سه‌بعدی را با لایه‌نشانی ماده‌ی اولیه (به شکل رشته، پودر یا ...) تولید ‌می‌کند. 

نام پرینتر سه بعدی چند سالی است که در صنایع زیاد شنیده می‌شود. فناوری که نامش ما را یاد پرینتر دوبعدی می‌اندازد. علت نام گزاری فرآیند «پرینت سه‌بعدی» در این است که این فرآیند شبیه چاپ روی کاغذ است که با پاششِ مرکب یا جوهر انجام می‌شود؛ با این تفاوت که در چاپ سه‌بعدی این اتفاق با تبلور، سفت‌شدن یا انقیاد مایع یا پودری در مقاطع عرضی قطعه انجام ‌می‌شود. در این متن علاوه بر معرفی محصول اطلاعاتی درباره‌ی این نوع از ماشین‌آلات صنعتی به دست می‌آورید.

ویژگی چاپگرهای سه‌بعدی

روش‌های مختلف چاپ سه‌بعدی بر مبنای تولید مرحله به مرحله است و این دقیقا برخلاف چیزی است که در ریخته‌گری یا قالب‌گیری و...‌‌ ‌به‌صورت تک‌مرحله‌ای رخ می‌دهد. ساخت به روش‌های چاپ سه‌بعدی نسبت به شیوه‌های رایجِ پیشین امتیازات مهمی دارد که در بازاریابی این محصول زیاد درباره‌ی آن صحبت می‌شود، ازجمله:

• عدم نیاز به تجهیزات گران‌قیمتی که در کارخانه‌های ذوب فلزات و برای فرایند فرزکاری به کار گرفته می‌شود
• قابلیت ساخت قطعاتی با ساختار پیچیده و نامتعارف در مدت کوتاه
• تولید ضایعات کمتر

از طرف دیگر، اشکالاتی هم در قیاس با شیوه‌های سنتی ساخت و تولید بر آن وارد است که می‌تواند در صنعت مشکل‌ساز باشد:

• امکان تولید در تعداد و سرعت کم
• استحکام، دقت و جلای کمتر سطوح
• محدودیت در مواد قابل پرداخت و جنس محصول خروجی
• محدودیت در ابعاد قطعه‌ی نهایی با قیمت مناسب

مراحل چاپ سه‌بعدی

معمولا مراحل اصلی چاپ بین همه‌ی ماشین‌آلاتی که برای چاپ سه‌بعدی به کار می‌روند مشترک و به‌صورت زیر است:

1. ایجاد مدل سه بعدی: برای ایجاد مدل سه‌بعدی قطعه در رایانه از نرم‌افزارهای مدل‌سازی سه‌بعدی استفاده می‌‍شود. در بعضی موارد ‌می‌توان از مهندسی معکوس و اسکن سه‌بعدی قطعه‌ای که موجود است استفاده کرد.
2. ایجاد فایل STL مدل : چاپگر ن‌می‌تواند مستقیماً مدل سه بعدی را شناسایی کند. لذا این مدل ابتدا باید به فرمتی تبدیل شود که برای چاپگر قابل‌خواندن باشد. برای این منظور، فایل باید به فرمت STL(STereoLithography) تبدیل شود. این فرمت برای معرفی مدل به چاپگر از چندوجهی‌ها یا مثلث‌‌‌ها‌ استفاده می‌کند. سپس این فایل به برنامه¬ای که عمل لایه‌گذاری فایل را انجام می‌دهد و Slicer نام دارد، وارد ‌می‌شود. این برنامه مدل را گرفته و آن را بهG-code‌‌ ‌تبدیل می‌کند.G-code‌‌ ‌زبان برنامه‌نویسی دستگاه‌های سی‌ان‌سی و چاپگرهای سه‌بعدی است.
3. چاپ مدل: با توجه به جنس و شکل قطعه، سازوکار و دستگاه‌ چاپ سه‌بعدی متناسب انتخاب‌شده و قطعه چاپ می-شود.
4. جدا کردن قطعه ی چاپ شده: پس از پایان چاپ قطعه، باید آن را از ساپورتش جدا کرد. ساپورت، قطعات مازادی است که در طراحی جزو قطعه نبوده‌اند، اما چاپگر ناچار به اضافه کردن آن‌‌ها‌ به قطعه بوده است.
5. پس‌پردازش :(Post-Processing) پس‌پردازش یا مرحله ی پسا‌تولید در فناوری‌های مختلف، متفاوت است. گاهی قطعه تحت اشعه ی فرابنفش قرار ‌می‌گیرد. در بعضی موارد هم تمیزکاری و سنباده‌زنی انجام ‌می‌شود.

روش‌‌ها‌ی پرینت سه بعدی

ساخت و تولید یک محصول سه‌بعدی پیچیدگی‌های خودش را دارد. روش‌‌ها‌ی متنوعی برای پرینت سه‌بعدی وجود دارد. در ادامه برخی از روش‌‌ها‌یی که بیشتر در بازار به کار ‌می‌روند، به شکل مختصر توضیح داده شده‌اند.

پرینت سه بعدی SLS : در این روش پودرپایه، ابتدا یک لایه پودر توسط مکانیزم لایه‌نشانی بر روی سطح پلتفرم پخش می‌شود. سپس مدل که به‌صورت کانتور‌های دور قطعه درآمده، توسط سیستم اسکن لیزر بر روی سطح پودر مشخص می‌شود. توان حرارتی لیزر باعث می‌شود که ذرات پودر در نقاط مشخص‌شده به یکدیگر جوش بخورند و یک جسم جامد را تشکیل دهند. این چرخه تکرار شده و لایه‌ی دیگری از پودر روی لایه‌ی قبلی ریخته می‌شود و این فرآیند تا ساخت کامل قطعه ادامه پیدا می‌کند.

پرینت سه بعدی :SLA این دستگاه از یک سکوی ساخت تشکیل شده است که قطعه‌ی موردنظر بر روی آن ساخته می-شود و داخل یک مخزن حاوی رزین در جهت عمودی حرکت ‌می‌کند. سیستم لیزری که در بالای دستگاه قرار دارد به همراه یک سیستم اسکن لیزر دوبعدی، لکه‌ی لیزر را بر روی سطح رزین در قسمت مشخص ‌می‌تاباند و باعث سفت شدن آن و تشکیل قطعه ‌می‌شود.

پرینتر سه‌بعدی FDM (مدل‌سازی ته‌نشینی گداخته): در این روش‌ نمونه‌سازی سریع برای تولید قطعه از اکسترود کردن فیلامنت¬هایی از پلیمر یا موم به قطر حدودی ۱.۷۵ میلی‌متر استفاده می‌شود. این اکسترودر بر روی یک میز CNC سه‌بعدی قرار دارد که در جهت x و y و z حرکت می¬کند و پلیمر ذوب‌شده در داخل اکسترودر را، به شکل لایه لایه روی قطعه ‌می‌نشاند.

پرینتر سه‌بعدیDDM‌‌  (تولید ته‌نشینی قطرات): در این روش معمولاً از ماده‌ی مومی شکل برای تولید قطعات استفاده ‌می‌شود. یک نازل که بر روی یک میز CNC دوبعدی سوار شده است، موم را ذوب کرده و به قطعات بسیار ریزی تبدیل می-کند و آن ذرات را لایه لایه روی هم ‌می‌گذارد.

پرینتر سه‌بعدی :Polyjet این روش از جهتی به روش SLA و از جهتی به روش DDM شباهت دارد. در این روش از نازل‌‌ها‌یی استفاده ‌می‌شود که به‌جای ریختن مذاب موم، قطرات رزین فوتوپلیمر را بر روی لایه‌ی قبلی ‌می‌ریزد. دقیقا پس از ریختن قطرات رزین فوتوپلیمر، نور فرابنفش آن را سفت کرده و قطعه‌ی موردنظر را تشکیل ‌می‌دهد. در این مرحله دیگر قطعه آماده‌ی خرید و فروش است.

پرینتر سه‌بعدی DLP (پردازش دیجیتالی نور): این روش بر مبنای استفاده از بورد‌‌ها‌ی الکترونیکی DLP است. در این روش تعداد زیادی آینه‌ی میکرونی که بر روی بورد DLP واقع‌شده‌اند، نور را تغییر جهت داده و به نقطه‌ی موردنظر می‌رسانند. از این دستگاه در سیستم‌‌ها‌ی پرینت سه‌بعدی برای سفت کردن رزین مانند روش SLA استفاده ‌می‌شود.

پرینتر سه‌بعدی LOM (تولید اشیا لایه‌لایه): در این روش از یک رول، از جنس پلاستیک، کاغذ، سلولوز، فلز یا ورق‌‌ها‌ی کامپوزیت به‌صورت لایه‌لایه استفاده ‌می‌شود. ابتدا یک رول از ماده‌ روی سکوی ساخت دستگاه قرار ‌می‌گیرد. سپس دورتادور لایه‌ی موردنظر توسط لیزر بریده ‌می‌شود. قبل از بریده شدن لایه‌ی جدید به لایه‌ی قبلی چسبیده ‌می‌شود. در برخی موارد رول در حین قرارگیری بر روی سکوی ساخت به چسب آغشته ‌می‌شود. در غیر این صورت، لایه‌ی جدید، پس از قرارگیری بر روی لایه‌ی قبلی، باید با مکانیزمی به چسب آغشته شود. قسمت‌‌ها‌یی که بریده ‌می‌شوند و اضافه هستند در این روش نقش ساپورت برای لایه‌‌ها‌ی بالایی را ایفا ‌می‌کنند و در آخر ‌می‌بایست از قطعه‌ی نهایی جدا شوند.

اگر به دنبال خرید ماشین‌ صنعتی هستید به سایت ماشین ‌بازار سر بزنید. در این سایت می‌توانید محصولات دانش‌بنیان و غیردانش‌بنیان متنوعی را ببینید و کالای صنعتی را که مناسب کار و خط تولید شماست انتخاب کنید.