آشنایی با پرینت سه بعدی

مدل سه بعدی این روزها برای همه کسب و کارها و فعالیت های مختلف استفاده می شود. برای آشنایی با پرینت سه بعدی دعوت می کنیم این بخش آسمونی را تا پایان مطالعه فرمایید.

پرینت 3 بعدی یا ساخت افزایشی به این علت که طراحی از طریق کامپیوتر و پرینتر سه بعدی به طور مستقیم منجر به تولید قطعه فیزیکی می شود، مهم می باشد. فرآیند تولید افزایشی یک شی، با قرار دادن لایه های متوالی از مواد اولیه ایجاد می شود و این روند تا تکمیل قطعه ادامه می یابد. هر یک از این لایه ها را می توان به عنوان یک مقطع افقی نازک برش از قطعه نهایی مشاهده کرد. ساخت افزایشی مخالف ساخت کاهشی که در آن با برداشتن یا ایجاد حفره قطعه نهایی شکل می گیرد، می باشد. در نتیجه ساخت افزایشی به شما این امکان را می دهد تا برای ارائه خدمات پرینتر 3 بعدی اشکال پیچیده تر و با استفاده از مواد کمتر و زمان ساخت کمتر نسبت به روش های تولید سنتی ایجاد کنید. همانطور که می دانیم در تولید سنتی فرآیند تولید قطعه نیاز به طی کردن مراحل مختلفی دارد. یکی از دیگر مزایای پرینت سه بعدی تک مرحله ای بودن فرآیند تولید می باشد. در ادامه به طور کامل تکنولوژی پرینت 3 بعدی را توضیح خواهیم داد.

پرینت 3 بعدی چیست؟

فرایند پرینت 3 بعدی با ایجاد یک فایل دیجیتالی توسط نرم افزارهای طراحی کامپیوتری مانند autocad، solidworks و … یا اسکن سه بعدی یک قطعه آغاز می شود. پس از تکمیل طراحی، فایل ایجاد شده را به منظور قابلیت خوانا بودن برای نرم افزارهای اسلایسر به فرمت STL تبدیل می کنند. پس از آن فایل STL باید توسط نرم افزارهای اسلایسر به صدها و یا هزاران لایه های دو بعدی تقسیم شود. یک پرینتر سه بعدی با تشکیل این لایه های دو بعدی بر روی یکدیگر قطعه سه بعدی را تولید می کند. تمامی فایل های طراحی شده بدون در نظر گرفتن نوع تکنولوژی پرینت 3 بعدی باید قبل از پرینت به لایه های دوبعدی تقسیم شوند. ضخامت این لایه ها توسط کاربر و براساس نوع تکنولوژی پرینت سه بعدی، مواد مورد استفاده و زمان بندی پروژه تعیین می شود. ضخامت لایه کمتر به زمان بیشتری برای پرینت نیاز داشته اما سطح بیرونی قطعه یکنواخت تر می شود.

اکثر فرآیندهای پرینت 3 بعدی نیاز به ساختارهایی جهت پشتیبانی قطعه دارند. این ساختارها که با تراکم کمتری پرینت شده و قابل کندن یا حل شدن می باشند، به عنوان داربست برای جلوگیری از ریزش لایه هایی که زیر آنها لایه دیگری قرار نگرفته ساخته می شوند.  سازه های پشتیبانی پس از اتمام ساخت مدل حذف می شوند.

تاریخچه پرینتر سه بعدی

مخترع پرینتر سه بعدی چه کسی بود؟

نخستین تولیدکننده پرینتر سه بعدی توسط هیدئو کوداما (Hideo Kodama) از موسسه پژوهش صنعت شهری Nagoya توسعه یافت، در آن زمان هیدئو کوداما دو روش دیگر را برای ساخت مدل های سه بعدی ابداع کرد.

پرینتر سه بعدی چه موقع اختراع شد؟

نخستین فعالیت کوداما، بر اساس فعالیت رالف بیکر (Ralf Baker) در دهه 1920 برای نوشتن مقالات دکوراسیون، در سال 1980 تکمیل شد. اختراع او بر اساس سه دهه بعد توسعه یافت. سیستم های سه بعدی Chuck Hull نخستین چاپگر سه بعدی را در سال 1987 ابداع کرد، که از پروسه استریولیتوگرافی استفاده می کرد. این چاپگر از توسعه دو تکنولوژی ترکیب حرارتی لیزر منتخب و ذوب لیزر منتخب پیروی کرد. سایر سیستم های چاپ سه بعدی گرانبها در دهه های 1990 الی 2000 توسعه پیدا کردند، هرچند هزینه آنها بعداً به شدت افت پیدا کرد.

فناوری های چاپ سه بعدی

سه نوع گسترده ای از فناوری چاپ سه بعدی وجود دارد:

• ترکیب حرارتی (Sintering) یک نوع فناوری است که متریال آن گرم می شود، اما به نقطه ذوب نمی رسد. پودر فلزی برای ترکیب حرارتی لیزری مستقیم فلز استفاده می شود، درحالیکه پودرهای ترموپلاست برای ترکیب حرارتی لیزری منتخب به کار می روند.
• متدهای ذوب (Melting) چاپ سه بعدی شامل ادغام بستر پودر، ذوب پرتوی الکترون و تجمع انرژی مستقیم می شود، این موارد از لیزرها، جرقه های الکتریکی یا پرتوهای الکترونی استفاده می کنند تا توسط ذوب سازی متریال با یکدیگر در دماها بالا باعث چاپ شوند.
• استریولیتوگرافی (Stereolithography)، فتوپلیمریزاسیون را برای ایجاد اشیا به کار می برد. این فناوری از منبع نور مناسب برای تبادل با متریال به روش منتخب استفاده می کند، تا بخش مقطعی اشیا را در لایه های نازک و ظریفی ایجاد و اصلاح کند.

تنوعی از متریال چاپ سه بعدی وجود دارد، که شامل "ترموپلاست ها" (مانند بوتادین اکریلونیتریل (ABS))، "فلزات" (مانند پودرها)، "رزین ها" و "سرامیک ها" می شود.

 انواع چاپ سه بعدی

فرایندهای چاپ سه بعدی توسط اصول کلی تولید ISO/ASTM 52900 به هفت گروه طبقه بندی شده است. تمام اشکال چاپ سه بعدی به یکی از انواع زیر مرتبط می شود:

• جت بایندر
• تجمع انرژی مستقیم
• اکستروژن متریال
• جت متریال
• ادغام بستر پودر
• لمینیت سازی صفحه
• پلیمریزاسیون VAT

زمان چاپ سه بعدی چقدر است؟

زمان این نوع چاپ به چند فاکتور بستگی دارد، ازجمله اندازه همان بخش موردنظر و تنظیمات بکاررفته برای چاپ. کیفیت بخش نهایی نیز در زمانی اهمیت دارد که زمان چاپ در آیتم های با کیفیت بالا زمان بیشتری ببرد. چاپ سه بعدی می تواند هر چیزی را از چند دقیقه کوتاه تا چند ساعت یا روز انجام دهد.

سرعت، رزولوشن و حجم متریال همگی از عوامل مهمی به شمار می آیند.

مزیت ها و معایب چاپ سه بعدی

مزیت های چاپ سه بعدی شامل موارد زیر است:

• تولید سفارشی و مقرون به صرفگی هندسه های پیچیده
• هزینه های مناسب شروع اولیه
• سفارشی سازی کامل
• ایده آل برای نمونه سازی سریع
• ایجاد امکان ساخت قطعات با ویژگی های مخصوص

معایب چاپ سه بعدی شامل موارد زیر است:

• می تواند دارای قدرت کمتری نسبت به نمونه های معمولی باشد
• در حجم بالا، هزینه را افزایش می دهد
• محدودیت هایی در صحت و ظرافت کار
• الزامات پساپردازش

 صنایع چاپ سه بعدی

به دلیل تنوع پذیری این فرایند، چاپ سه بعدی در میان دامنه ای از صنایع، ازجمله هوافضا، خودرو، پزشکی، آموزشی، راه آهن و رباتیک و غیره کاربرد دارند.

مراحل خرید پرینتر سه بعدی

• آگاهی کامل از نوع استفاده شما از پرینتر
• شناسایی مدل ایده آل چاپگر
• جستجوی ویژگی های باکیفیت
• مدنظر قرار دادن رزولوشن
• یافتن برند دارای پشتیبانی مناسب

نرم افزارهای موردنیاز پرینتر سه بعدی

چاپگرهای سه بعدی از نرم افزاری با دو منبع اصلی استفاده می کند: نرم افزار خود چاپگر و نرم افزار کامپیوتر.

نرم افزار روی کامپیوترتان، اسلایسر (Slicer) است (رایج ترین نوع فایل چاپگر سه بعدی gcode است). برنامه های اسلایسینگ بسیاری بصورت آنلاین در اختیار قرار دارند، که معروف ترین آنها عبارتند از:

• Cura: یک برنامه اسلایسینگ چاپگر سه بعدی با منبع باز
• Slic3r: یک برنامه اسلایسینگ gcode رایگان