تکنولوژی پرینترهای سه بعدی

تکنولوژی های پرینتر سه بعدی

در طول چند سال گذشته پرینتر سه بعدی پس از تبدیل به یک ابزار نمونه سازی صنعتی سریع، در حال تبدیل شدن به ستاره ای برای ایجاد یک انقلاب صنعتی جدید می باشد. برای اولین بار در تاریخ روش های تولید است که توسط تکنولوژی های پرینتر سه بعدی یک دستگاه جمع و جور و ارزان قیمت این امکان را به وجود آورده که اجسام را به طور مستقیم از یک فایل دیجیتال تولید کنیم.

نمودار تکنولوژی های پرینتر سه بعدی

توسط تکنولوژی های پرینتر سه بعدی، تولید محصولات تنها با ایجاد و اشتراک گذاری فایل در اینترنت توسط کاربر ممکن گردیده، که این امر دارای جذابیت فراوان برای عموم بوده و این مفهوم به تدریج در جهان به وجود می آید که مصرف کنندگان در حال تبدیل شدن به طراحان جهان اطرافشان هستند.

تکنولوژی چاپ

به طور کلی تکنولوژی های پرینتر سه بعدی به سه مرحله اصلی تقسیم می گردد: 1- طراحی 2-  لایه لایه کردن 3- چاپ

مراحل چاپ سه بعدی

در تکنولوژی های پرینتر سه بعدی به وجود آوردن مدل دیجیتال در شروع کار  اولین قدم است. مدل را می توان با استفاده از نرم افزارهای مختلف طراحی  ایجاد نمود یا می توان با استفاده از اسکن سه بعدی ایجاد کرد.

هنگامی که مدل سه بعدی ایجاد می شود، آن را به لایه های مختلف تقسیم نموده و  در یک فایل با فرمتی که برای دستگاه قابل خواندن باشد به چاپگر انتقال می دهیم. چاپگر پس از دریافت اطلاعات، شروع به چاپ لایه ها با استفاده از مواد داده شده که به عنوان ورودی به دستگاه داده شده می کند، این پروسه ادامه پیدا می کند تا قطعه نهایی شکل گیرد.

مراحل چاپ سه بعدی

تعداد زیادی از فن آوری ها چاپ سه بعدی وجود دارد که با پردازش مواد مختلف به روش های گوناگون قطعه نهایی را ایجاد می کنند. موادی هم چون  پلاستیک های کاربردی، فلزات، سرامیک ها و شن و ماسه به طور معمول برای نمونه سازی صنعتی و تولید محصولات مورد استفاده قرار می گیرند. تحقیقات نیز برای چاپ بافت های زنده و صنایع غذایی انجام گرفته و دورنمای خوبی از خود بجای گذاشته است.

در حال حاضر پلاستیک گسترده ترین ماده در چاپ سه بعدی است که معمولا ABS یا PLA به کار گرفته می شود، همچنبن رزین نیز تبدیل به یکی از پرکاربردترین مواد در پرینترهای سه بعدی گردیده است.

در اینجا ما آماری از پرکاربردترین صنایع و بیشترین جنس هایی که در فرآیند چاپ سه بعدی استفاده می گردد را استخراج نموده ایم.

نمودار موارد مصرف پرینترهای سه بعدی در صنایع مختلف

نمودار مربوط به جنس های مختلف به کار رفته در پرینترهای سه بعدی

انواع تکنولوژی های پرینتر سه بعدی و پرکابردترین آن ها

همان طور که ذکر کردیم تمامی تکنولوژی های به کار رفته در پرینترهای سه بعدی با روش اختصاصی خود، شکل فیزیکی را از طرحی دیجیتال به صورت لایه به لایه ایجاد می نمایند.

برای رفع سردرگمی، ما یک دیاگرام از پرکاربردترین و اصلی ترین تکنولوژی های چاپ در بالاترین سطح ایجاد نموده ایم.

نمودار مربوط به تکنولوژی های پرینتر سه بعدی

در چاپ سه بعدی انتخاب تکنولوژی مناسب تولید با توجه به نیازی که داریم امر ساده ای نیست. طیف وسیع تکنولوژی ها و مواد موجود در چاپ سه بعدی این مفهوم را برای ما تداعی می کند که چندین مورد از آن ها می تواند مناسب نیاز موردنظر باشد، اما این نکته بسیار مهم باید در نظر گرفته شود که هر کدام از تکنولوژی ها در دقت ابعادی، کیفیت سطوح پایانی و عملیاتی که پس از تولید قطعه موردنیاز است با یکدیگر تفاوت های زیادی دارند. در این جا ما سعی داریم انواع تکنولوژی های مختلف را به صورت مختصر برای شما توضیح دهیم.

تکنولوژی FDM

تکنولوژی FDM یکی از تکنولوژی های پرینتر سه بعدی بوده که به آن فرآیند ذوب فیلامنت نیز گویند، این روش فراگیرترین فرآیند در تکنولوژی های پرینتر سه بعدی است. این تکنولوژی قطعات را با استفاده از رشته های مواد گرمانرم جامد (فیلامنت) می سازد. روش کار بدین صورت است که رشته ها از طریق یک نازل گرم ذوب و فشرده گردیده، سپس چاپگر به طور مداوم نازل را در مکان های مختلف حرکت داده و مواد ذوب شده در مکان های دقیقی که از پیش برای دستگاه تعیین شده تزریق می کند.

تکنولوژی FDM

تکنولوژی FDM

تکنولوژی FDM به کار رفته در پرینتر سه بعدی

تکنولوژی SLA

تکنولوژی SLA یکی از تکنولوژی های پرینتر سه بعدی است که از یک صفحه اصلی تشکیل شده که قابلیت فرو رفتن در یک مخزن شفاف پر از رزین مایع فتوپلیمر را دارد. زمانی که پلت فرم (صفحه دستگاه) در مخزن رزین غوطه ور می گردد، یک لیرز نقطه ای که در داخل دستگاه قرار دارد شروع به تابش در مسیر مشخص نموده و سطح مقطع (لایه) را از طریق پایین تانک سفت و جامد می نماید. پس از اینکه لایه به وسیله لیزر نقشه برداری شد، صفحه دستگاه بلند شده و اجازه داده تا لایه جدید از رزین در زیر قطعه جریان پیدا نماید، این پروسه لایه به لایه تکرار گردیده تا یک قطعه جامد تولید گردد.  به طور معمول قطعات ساخته شده به روش SLA پس از تولید جهت بهبود خواص مکانیکی در معرض نور UV قرار می گیرند.

تکنولوژی SLA

تکنولوژی SLA به کار رفته در پرینتر سه بعدی

تکنولوژی DLP

DLP یک روش مشابه به SLA جهت چاپ سه بعدی است، با این تفاوت که DLP از نور دیجیتال یک پروژکتور برای به تصویر درآوردن هر لایه در لحظه استفاده می کند. در بعضی از قطعات، روش DLP می تواند زمان چاپ سریعتری نسبت به روش SLA به دست آورد، زیرا کلیه لایه در یک لحظه شکل گرفته، در صورتی که لیزر مسیر را ردیابی می نماید.

تکنولوژی DLP

تکنولوژی CDLP به کار رفته در پرینتر سه بعدی

تکنولوژی CDLP

روش CDLP دقیقا مشابه روش DLP است با این تفاوت که به حرکت مداوم صفحه دستگاه در جهت Z  (به سمت بالا) نیاز است. این روش به دلیل عدم نیاز به ایستادن و جدا کردن قطعه از صفحه دستگاه منتج به تولید بسیار سریعتر و عدم لایه لایه شدن قطعه خروجی و در نتیجه مقاومت بیشتر آن می گردد.

تکنولوژی CDLP

CDLP technology

تکنولوژی SLS

تکنولوژی SLS یکی از تکنولوژی های پرینتر سه بعدی است که قطعات پلاستیکی جامد را با سفت کردن لایه های نازک پودر توسط لیزر در یک لحظه انجام می دهد. این فرآیند با پخش لایه اولیه پودر روی صفحه دستگاه شروع، سپس سرتاسر مقطع قطعه اسکن و توسط تابش لیزر، مقطع مشخص از پودر سخت شده و به حالت جامد در می آید، سپس صفحه دستگاه به اندازه ضخامت یک لایه رو به پایین حرکت و یک لایه جدید از پودر ریخته شده و این روند تا ایجاد قطعه ادامه پیدا می کند. نتیجه این فرآیند تولید قطعه ای است که در میان انبوهی از پودرهای مواد سفت گردیده، در مرحله بعدی قطعه از پودر جدا، تمیز و پس از آن جهت عملیات پس از تولید آماده می گردد.

تکنولوژی SLS

تکنولوژی SLS

تکنولوژی SLS به کار رفته در پرینتر سه بعدی

تکنولوژی  SLM و DMLS

هر دو روش SLM و DMLS قطعات را مشابه روش SLS تولید می کنند اما تفاوت اصلی در این است که SLM و DMLS در تولید قطعات فلزی استفاده می گردد. SLM یک ذوب کامل از پودر فلزی را به دست می آورد، در حالی که DMLS پودر را به دمای نزدیک ذوب می رساند تا ذرات در حالت شیمیایی با هم ترکیب شوند.

تکنولوژِِی  SLM و DMLS

SLM technology

DMLS با آلیاژهای نیکل، TI64 و غیره کار می کند، در حالی که در SLM می توانید فلزات تک ترکیب مانند آلمینیوم را به کار ببرید. بر خلاف روش SLS، روش های SLM و DMLS برای جبران تنش ها نیاز به ساپورت دارند، که این امر امکان اعوجاج و تاب برداشتن قطعه را از بین می برد. DMLS پیشرفته ترین فرآیند چاپ سه بعدی فلز با بزرگترین پایه جهت دستگاه است.

تکنولوژی Material jetting

پروسه Material Jetting فرآیند پاشش یک ماده فتوپلیمری از صدها نازل کوچک برای تولید یک قطعه به صورت لایه لایه است.. در روش Material Jetting عمل پاشش مواد (رزین های گرماسخت) باعث افزایش سرعت گردیده و در مقایسه با تکنولوژی های دیگر که مسیری را برای رسیدن به سطح مقطع یک لایه دنبال می کنند برتری زمانی دارد. هنگامی که قطره های کوچک بر روی پلتفرم دستگاه ریخته می شوند، با استفاده از اشعه UV سفت می گردند. فرآیندهای جتینگ نیاز به ساپورت داشته که به صورت همزمان با قطعه اصلی چاپ می گردد که جنس آن  اغلب از موادی انتخاب گردیده که در حین عملیات پس از تولید به راحتی حذف شوند.

تکنولوژی Material jetting

material technology 3dprint

تکنولوژی Binder Jetting

یک فرآیند تولید افزودنی است که در آن یک ماده متصل کننده که در حالت مایع است، به صورت انتخابی ذرات بخش های مختلف پودر را به هم می چسباند، سپس لایه های مواد برای ایجاد یک جسم به یکدیگر متصل می شوند. سر پرینتر به صورت استراتژیک چسب را داخل پودر می ریزد، جعبه کار پایین آمده و لایه دیگری از پودر پخش گردیده و چسب اضافه می گردد و به همین روال با گذشت زمان قطعه از لایه های پودر و چسب شکل می گیرد.

Binder Jetting قادر به چاپ مواد مختلف از جمله فلزات، شن و سرامیک است.

تکنولوژی Binder Jetting

تکنولوژی Binder jetting

تکنولوژی Poly jet

فن آوری مدل سازی پلی جت تکنولوژی است که برای ساختن طرح از مواد فتوپلیمر (پلیمرهای حساس به نور) به صورت لایه به لایه استفاده می گردد. در این فرآیند برای تشکیل مدل نهایی لایه های فوق نازک بر روی صفحه دستگاه پخش می گردند. هر فتوپلیمر پس از پاشش، توسط نور UV سفت شده و قطعات تولید شده به روش Poly jet در صورت لزوم پس از تولید بلافاصله می تواند مورد استفاده قرار گیرد. در شکل های هندسی پیچیده از مواد ژله ای مانند به عنوان ساپورت استفاده می گردد که به آسانی توسط دست یا واترجت می توانند حذف شوند.

تکنولوژی Poly jet

poly jet technology

حال که با تکنولوژی های پرینتر سه بعدی آشنا گردیدیم، خالی از لطف نیست نگاهی بیاندازیم  به آمار پرفروشترین تکنولوژی های پرینتر سه بعدی که در سال 2018 استخراج شده است.

نمودار مربوط به تکنولوژی های مختلف

  با مشاهده آمار تکنولوژی های پرینتر سه بعدی در می یابیم که محبوبترین تکنولوژی جهان FDM است که 61 درصد از درآمد کل پرینترها را به خود اختصاص داده است. تکنولوژی SLS با 17 درصد بالاتر از SLA و DLP جایگاه دوم را گرفته، جای تعجب نیست به آن دلیل که بیشتر ماشین های صنعتی (7 از 10 دستگاه)  با استفاده از این روش تولید می گردند.SLA و DLP به مراتب کمتر از SLS با 15 درصد جایگاه دوم را در بین محبوبترین و پرفروشترین روش های ساخت نوع 2 کسب نموده که این امر نشان از آن دارد که ماشین های صنعتی SLA محبوبیت بیشتری نسبت به قبل کسب نموده اند.. همچنین PolyJet با 3 درصد و اختلاف زیاد رتبه 4 ام را دراختیار دارد.

 برای دیدن نمونه کارها از نمایشگاه ما بازدید نمایید.

مقالات مرتبط

خدمات و مشاوره رایگان

021-88726992