ساپورت در پرینتر سه بعدی

ساپورت ها در پرینت سه بعدی

در این مقاله با ساپورت (تکیه گاه) و کاربردهای آن آشنا شده، همچنین در مورد اینکه چه زمانی ساپورت ها در پرینت سه بعدی مورد نیاز است و تاثیر آن بر روی کیفیت و قیمت قطعات پرینت شده به چه میزان خواهد بود، اطلاعات کاملی کسب می کنیم.

مهمترین عوامل در تشخیص نیاز یا عدم نیاز به ساپورت در قطعات پرینت شده سه بعدی

همان طور که می دانید قطعات چاپ شده به وسیله پرینتر سه بعدی، به صورت لایه به لایه ساخته می شوند. به صورت همیشگی لایه قبلی برای ساخت لایه بعدی موردنیاز است، هز زمان که لایه قبلی قادر به نگه داشتن لایه بعدی نباشد، ما نیازمند به استفاده از ساپورت می باشیم.

مهم ترین عوامل جهت تشخیص نیاز یا عدم نیاز به ساپورت شامل : 1- تکنولوژی چاپ سه بعدی 2-پیچیدگی مدل می باشد.

نحوه استفاده از ساپورت ها در پرینت سه بعدی و تکنولوژی های مختلف

پس از اندیشه در مورد اینکه چه تکنولوژی را برای چاپ مدل سه بعدی به کار می بریم، مهم است که در مورد ساپورت ها و نحوه تاثیر آن ها بر روی قطعه نهایی تفکر کنیم. نحوه به کارگیری و تاثیر ساپورت ها در تکنولوژی های مختلف پرینت سه بعدی، تفاوت های بسیار زیادی با یکدیگر دارد.

ساپورت ها در پرینت سه بعدی تکنولوژی FDM

روش FDM، مواد پلاستیکی ذوب شده را در یک مسیر مشخص بر روی صفحه دستگاه اکسترود می کند. زمانی که مواد اکسترود شد، خنک گردیده و تشکیل یک سطح جامد را داده که پایه و اساسی برای تشکیل لایه بعدی را فراهم می کند. این لایه ها به ترتیب تکرار می شوند تا تشکیل یک سطح جامد را بدهند.

چه زمانی در پرینت سه بعدی تکنولوژی FDM به ساپورت نیاز داریم

در چاپ FDM، هر لایه به عنوان مجموعه ای از رشته های گرم که به موضوعات زیر و اطراف آن چسبیده است چاپ می شود. هر رشته نسبت به رشته های قبلی ذره ای بسط داده می شود، که این موضوع اجازه می دهد مدل هایی با زوایه ای تا 45 درجه ساخته گردد. وقتی جسمی برآمدگی هایی با زوایای بیشتر از 45 درجه دارد، ساخت قطعه نیازمند ساپورت بوده تا لایه قبلی را نگه دارد و از ریختن پلاستیک جلوگیری کند.

نیاز و عدم نیاز به ساپورت در قطعات پرینت شده سه بعدی

Bridge و ساپورت ها در پرینت سه بعدی

مواد داغ می توانند فاصله بین دو نقطه را در روش شناخته شده ای به نام Bridge پر کنند. Bridgeها اجازه می دهند مواد بدون ساپورت و با حداقل میزان خم شدگی چاپ شوند. به طور کلی اگر Bridge بیش از 5 میلیمتر طول داشته باشد، برای رسیدن به یک کیفیت سطح مطلوب ساپورت موردنیاز است.

برای اینکه بهتر با مفهوم ساپورت آشنا گردید سه حرف H,Y,T را در نظر بگیرید.

بازوهای حرف Y را به راحتی می توان چاپ نمود، حتی اگر بازوهای Y بسیار کشیده و بلند باشند، چون آن ها در زاویه 45 درجه یا کمتر اکسترود شده و نیازی به ساپورت ندارند.

حرف H کمی پیچیده تر است اما اگر Bridge مرکزی آن زیر 5 میلی متر باشد می توان آن را بدون هیچ گونه ساپورت و هیچ گونه خمشی چاپ نمود، اما در موارد بیشتر از  5 میلیمتر ساپورت موردنیاز می باشد.

حرف T برای بازوها نیاز به ساپورت داشته و در صورت عدم وجود ساپورت مواد ریزش می کنند.

نقش ساپورت در قطعات پرینت شده سه بعدی

در اینجا هر سه حرف هنگام چاپ نشان داده شده اند.

چاپ سه بعدی حروف مختلف با ساپورت

همچنین تصویر T در حالتی که ساپورت نگذاریم به نمایش گذاشته شده است، که در این حالت بازو تضعیف و نیاز به عملیات پس از تولید زیادی دارد.

نقش ساپورت در قطعات پرینت شده سه بعدی

معایب قرار دادن ساپورت برای قطعات پریت شده سه بعدی با تکنولوژی FDM

1- از معایب اصلی قرار دادن ساپورت برای قطعات FDM این است که همیشه عملیات پس از تولید موردنیاز است و این امر باعث آسیب رسیدن به سطحی که در تماس با ساپورت است می شود.

2- مشکل دیگر قرار دادن ساپورت این بوده که ساپورت ها دارای ثبات کمتری نسبت به لایه های جامد دیگر می باشند، که این امر باعث می شود لایه ی پرینت شده بر روی ساپورت، کیفیت کمتری داشته باشد.

3- جدا کردن ساپورت ها از قطعات کوچک بسیار مشکل بوده و آسیب نزدن به قطعات در حین عملیات جداسازی ساپورت ها بسیار مشکل است.

4- علاوه بر موارد ذکر شده ساپورت گذاری همیشه مستلزم استفاده از مواد اضافی و در نتیجه بالا رفتن هزینه های مربوطه می باشد، همچنین اضافه کردن پروسه ای جهت جدا کردن ساپورت ها الزامی بوده، که منتج به افزایش زمان تولید و  بالا رفتن هزینه های کل می باشد.

ساپورت گذاری در پرینتر سه بعدی

چه مقدار ساپورت در تکنولوژی FDM موردنیاز است؟

قرار دادن ساپورت به میزان کم اما در مکان درست باعث می شود قطعه به درستی چاپ شود. قطعه زیر یک نمونه خوب برای چاپ درست با استفاده از ساپورت کم می باشد.

قرار دادن ساپورت در مکان مناسب

در قطعه زیر که شکل یک توپ داخل مکعب است نمونه ای است که نیاز به ساپورت های بسیار زیادی دارد. جدا کردن ساپورت ها در این نمونه امری بسیار مشکل است که با استفاده از دم باریک باید انجام گیرد. همیشه باید برای به حداقل رساندن آسیب ها به سطوح تلاش نمود، پس از برداشتن ساپورت ها نیز صاف کردن و سنباده زدن سطوح نیز امری بسیار دشوار است.

استفاده از ساپورت ها برای تولید قطعات پیچیده

در چاپ سه بعدی با تکنولوژی fdm این مدل بدون ساپورت نمی تواند چاپ شود و اگر هم چاپ شود دارای دقت و کیفیت نخواهد بود، در این مورد علیرغم هزینه اضافه شده برای ساپورت و افزایش زمان چاپ، نیاز به عملیات پس از تولید طولانی جهت کندن ساپورت ها از قطعه پرینت شده وجود دارد. 

دو نوع مختلف ساپورت ها در روش FDM

به طور کلی در روش FDM از دو نوع ساپورت استفاده می کنند.

1- نوع آکاردئونی

2- نوع درختی

نقش ساپورت در قطعات پرینت شده سه بعدی

ساپورت آکاردئونی تصویر سمت چپ و ساپورت درختی تصویر سمت راست

نوع اول یک حالت آکاردئونی مسطح یا شبکه بندی شده است که مناسب ترین حالت برای پرینتر سه بعدی می باشد و نوع دیگر درخت مانند است که توسط برخی از چاپگرهای دیگر استفاده می گردد. روش درختی کاربرد کمی داشته اما به دلیل سطح تماس بیشتری که با قطعه کار دارد، باعث کیفیت سطح بالاتر و عملیات پس از تولید مناسب تر می گردد.

ساپورت ها در پرینت سه بعدی

به طور کلی اپراتور دستگاه پرینتر سه بعدی باید بهترین نوع ساپورتی که برای کار شما مناسب است را مشخص نموده و حالتی که کمترین آسیب به زیبایی سطح قطعه را می رساند بر می گزیند.

استفاده از ساپورت حل شونده در قطعات پرینت شده سه بعدی

در چاپگرهای ظریف با دو سر چاپی از مواد قابل حل شدن برای ساپورت استفاده می کنند. این مواد حلال در آب، PVA می باشند که برای حذف آن ها پس از اتمام کار قطعه را با آب می شورند. در تمامی دستگاه های FDM صنعتی از مواد حلال در آب، PVA استفاده می گردد.

ساپورت ها در پرینت سه بعدی تکنولوژی SLA و DLP

استریولیتوگرافی SLA و پردازش نور دیجیتال DLP قطعات را از طریق تابش نور به مایع (فتوپلیمر)، به وسیله یک منبع نور ایجاد می کنند.

مواد مورد استفاده در تکنولوژی های SLA و DLP پلیمرهای حساس به نور (رزین) هستند که در قالب مایع قرار می گیرند و توسط فرآیند پلیمریزاسیون تبدیل به جسم جامد می شوند.

پرینتر سه بعدی SLA

تمامی چاپگرهای SLA و DLP برای اطمینان از چسبیدن قطعه به صفحه دستگاه و آنکه قطعه در داخل محفظه دستگاه شناور نباشد، به ساپورت نیاز دارند. SLA و DLP از دقیق ترین تکنولوژی ها هستند، که قادر به چاپ کوچکترین و پیچیده ترین اشیا با جزئیات دقیق هستند.

در تکنولوژی های SLA و DLP ساپورت ها بر روی سطح پایانی قطعه کار تاثیر گذاشته، به دلیل آنکه پس از ساخت قطعه نیاز به عملیات پس از تولید بوده تا بتوانیم آن ها را از قطعه کار جدا نماییم، در نتیجه باعث آسیب زدن به سطح قطعه یا زبری سطح کار می شود. البته با استفاده از عملیات پس از تولید مناسب، استفاده از ساپورت ها تاثیری در کیفیت چاپ نمی گذارد.

ساپورت ها در تکنولوژی SLA

جدا کردن ساپورت ها در تکنولوژی های SLA و DLP

الکل ایزوپروپیل برای شستشوی رزین از قسمت های تکمیل شده کار مورد استفاده قرار می گیرد. ساپورت ها می توانند از طریق دست خورد گردیده یا به وسیله انبردست از سطح قطعه تمام شده جدا گردند. پس از جدا کردن ساپورت ها، برای از بین بردن جای ساپورت ها ار روی قطعه، قطعات سنباده زده می شوند.

جدا کردن ساپورت ها با انبردست در پرینتر سه بعدی

نکات مهم در هنگام طراحی ساپورت ها در تکنولوژی SLA و DLP

در پرینت سه بعدی تکنولوژی  SLA و DLP جهتی که قطعه را پرینت می گیریم، نقش بسیار مهمی در میزان و نوع ساپورت ها بازی می کند. با تغییر جهت قطعه، میزان ساپورت موردنیاز و در نتیجه هزینه قطعه تمام شده را می توان به شدت کاهش داد.

همچنین جهتی که قطعه را پرینت می گیریم، محلی که ساپورت باید در آن قسمت قرار بگیرد را مشخص می کند. اگر ظاهر قسمتی از قطعه برای ما اهمیت دارد، جهت پرینت قطعه و ساپورت ها را طوری تعیین می نماییم که هیچ تماسی با آن قسمت نداشته باشد.

تاثیر جهت قرار دادن قطعه در میزان ساپورت در پرینتر سه بعدی

برای چاپ قطعات پیچیده با مقدار زیادی از جزئیات و پیچیدگی ها، تقسیم چاپ به بخش های جداگانه و سپس جمع آوری آنها با هم (چسباندن آن ها از طریق اتصالات محکم و مقاوم در برابر ضربات) می تواند کیفیت چاپ و ظاهر قطعات را بهبود بخشد.

ساپورت ها در تکنولوژی Material jetting

فن آوری های جدید همانند Poly jet و متریال جتینگ شبیه به پرینترهای دو بعدی چاپ جوهر عمل می کنند، با این تفاوت که به جای پرینت جوهر بر روی کاغذ، فتوپلیمر مایع را روی یک سینی ساخته و فورا با استفاده از نور UV آن را سفت می کنند.

چه زمانی در تکنولوژی Material jetting  به ساپورت نیاز داریم

این تکنولوژی در تمامی موارد بدون در نظر گرفتن جهت ریختن قطعات به ساپورت نیاز دارد. ساپورت ها محلول در آب هستند، یا در طی عملیات پس از تولید با استفاده از روش های واترجت، حمام اولتراسونیک و ماسه شویی حذف می شوند. در این تکنولوژی بر خلاف تکنولوژی FDM، ساپورت ها به هیچ وجه به ظاهر، کیفیت سطح یا ویژگی های فنی قطعات چاپ شده آسیب نمی رساند. بعد از عملیات پس از تولید مناسب، تشخیص قطعاتی چاپی با ساپورت از کل قطعات تقریبا غیرممکن است.

ساپورت ها در تکنولوژی Material jetting

نکات مهم در طراحی ساپورت ها در تکنولوژی Materal jetting

توصیه می شود در عملیات پس از تولید از ابزارهای قدرتمند همچون (واتر جت، سندپلاست) استفاده گردد. قطعات و مدل های پیچیده ممکن است آسیب دیده یا خم شوند، به همین دلیل باید در مورد قواعد این تکنولوژی اطلاعات کاملی داشته باشید.

ساپورت ها در تکنولوژی SLS

در تکنولوژی SLS نیازی به ساپورت وجود ندارد، زیرا زمانی که قطعه در حال ساخته شدن به صورت لایه به لایه است، پودر خود به عنوان ساپورت عمل می نماید. عدم نیاز به ساپورت در تکنولوژی SLS باعث آزادی کامل در طراحی شده، اما هزینه و زمان چاپ برای قطعه را افزایش می دهد، SLS نیاز به زمان زیادی جهت ساخت قطعه، خنک کردن، تمیز کردن و یک پروسه چند مرحله ای جهت عملیات پس از تولید شامل حذف پودر توسط تفنگ هوا می باشد.

ساپورت ها در پرینتر سه بعدی تکنولوژی SLS

ساپورت ها در تکنولوژی چاپ سه بعدی فلزات

فن آوری چاپ سه بعدی فلزات در تمامی موارد از ساپورت استفاده می کند تا مدل ها را بر روی صفحه ساخت ثابت نگه دارد. اما زاویه های بیشتر از 35 درجه را می توان بدون ساپورت ایجاد نمود. زمانی که از ساپورت استفاده می کنید باید به این مورد فکر کنید که دسترسی به آن ها آسان باشد و در هنگام عملیات پس از تولید به راحتی بتوان آن ها را جدا نمود.

استفاده از ساپورت ها بر کیفیت چاپ به هیچ وجه تاثیر نمی گذارد و با عملیات پس از تولید مناسب، تمامی علائم را می توان از مدل چاپی حذف نمود.

استفاده از ساپورت در چاپ سه بعدی فلزات

بررسی کلی ار نظر نیاز به ساپورت در پرینت سه بعدی با تکنولوژی های مختلف

تکنولوژی موردنظراحتیاج به ساپورت
FDMبه مشخصات هندسی مدل بستگی دارد
SLA & DLPدر بیشتر مواقع موردنیاز است
Material jettingهمیشه، اما حل شونده می باشد
SLSهرگز
Binder jettingهرگز
چاپ سه بعدی فلزاتدر بیشتر مواقع موردنیاز است

مقالات مرتبط

خدمات و مشاوره رایگان

021-88726992