CNC, وبلاگ

پرینتر سه بعدی

پرینترهای سه بعدی ماشین های هوشمندی هستند که با استفاده از مواد اولیه، محصول را بر اساس مدل سه بعدی کامپیوتری می سازند. پروسه ساخت با پرینترهای سه بعدی به صورت لایه به لایه انجام می شود. لایه ها یکی پس از دیگری بر روی یکدیگر قرار می گیرند و در نهایت محصول فیزیکی تولید می شود. پرینترهای سه بعدی می توانند محصولات پلاستیکی، چوبی، فلزی، سرامیکی و … تولید کنند. پرینتر سه بعدی شما را قادر به پرینت گرفتن و به نوعی ساخت اشیاء به صورت سه بعدی خواهد کرد . این عمل طی فرایند افزودن لایه های متعدد انجام می شود به طوری که برش هایی به صورت مقاطع افقی روی هم قرار می گیرند تا در نهایت فرم شئ ایجاد شود. این فرایند باعث می شود تا از ساخت مجسمه و ماکت به روش های قدیمی فاصله بگیریم و روند سریع تر، به صرفه تر و با دور ریز کمتری انجام شود. با استفاده از پرینت سه بعدی دیگر نیازی به برش و کنده کاری بر روی مواد اولیه نیست و با صرف کمترین مقدار از مواد اولیه می توان به نتیجه دلخواه رسید. همچنین دقت و ظرافت در این روش بسیار بالا می باشد.

کاربرد پرینتر سه بعدی

معمولاً چاپ سه ‌بعدی برای ساخت پیش‌نمونه‌های پلاستیکی یا فلزی در فرایند طراحی اجزائی جدید از یک محصول بزرگ‌تر کاربرد دارد. بااین‌حال، می‌تواند در ساخت یک محصول کامل برای ارائه به مشتریان نیز به‌کار آید. آنچه با چاپگرهای سه ‌بعدی ساخته می‌شوند دامنه وسیعی دارد: از پیکره‌های کوچک پلاستیکی گرفته، تا بافت قالب‌ها، قطعات استیل ماشین‌آلات، و ایمپلنت ‌های تیتانیوم که در جراحی استفاده می‌شوند. امروزه مدل‌سازی سه ‌بعدی در رشته‌های گوناگونی همچون قطعه سازی، معماری، طراحی صنعتی، روباتیک، صنایع هوافضا و… رایج است. این مدل‌سازی‌ها تا پیش از این به شکل تصاویر دوبعدی روی صفحه‌های نمایشگر یا روی کاغذ ارائه می‌شدند تا افراد با دیدن آن‌ها درکی از آنچه طراحان در ذهنشان دارند بدست آورند. چاپگرهای سه ‌بعدی توانایی تولید هر نوع قطعه‌ای با هر شکل و زاویه‌ای که باشد، تو پر باشد، یا تو خالی، صاف باشد یا منحنی، … هر قطعه‌ای با هر طراحی را دارد. این نیاز در همه جا قابل لمس است. صنعت، پزشکی، آموزشی، خودرو سازی، نظامی و هر کاری که نیاز به شبیه‌سازی، تولید ماکت و ساخت طرح اولیه دارد، با استفاده از چاپگر سه‌بعدی، هم می‌تواند، فرایند زمان‌بر شبیه‌سازی و ساخت ماکت قطعات را تسریع بخشد و تنها با چاپ گرفتن طرح سه‌بعدی در زمانی بسیار کم، به بررسی قطعه بپردازد.

کاربر پرینتر سه بعدی در صنایع مختلف:

  • معماری (ساخت ماکت)
  • پزشکی(ساخت اعضای مصنوعی)
  • شیمی (ساخت مدل های مولکولی یا ساخت تجهیزات آزمایشگاهی)
  • روباتیک (ساخت اجزا و قطعات پیچیده)
  • میراث فرهنگی (ساخت نمونه از اثر تاریخی)
  • مجسمه سازی(ساخت تندیس و مجسمه های شخصیت های برجسته )
  • صنعت (ساخت اجزا و قطعات پیچیده صنعتی)

 و همچنین می تواند در بسیاری از صنایع کاربردی دیگر مورد استفاده قرار گیرد.

انواع فناوری های پرینتر سه بعدی

  • استریولیتوگرافیSetereo Lithography Aparatus) SLA)

در این روش، از رزین فوتوپلیمر برای تولید قطعات استفاده می‌شود، که آن را به‌صورت گزینشی توسط لیزری با طول‌موج خاص سفت می‌کنند. دستگاه استریولیتوگرافی از یک سکوی ساخت تشکیل شده‌است، که قطعه موردنظر بر روی آن ساخته می‌شود و در داخل یک مخزن حاوی رزین در راستای عمودی حرکت می‌کند. همچنین یک سیستم لیزر در بالای دستگاه قرار دارد که به‌همراه یک سیستم اسکن لیزر دوبعدی لکه لیزر را بر روی سطح رزین در قسمت مشخص می‌تاباند و باعث سفت‌شدن آن و تشکیل قطعه می‌شود. قطعه به‌صورت لایه‌لایه بر روی هم ساخته می‌شود و به بالا می‌آید و ضخامت هر لایه در این روش حدوداً ۷۰ تا ۵۰۰ میکرون است.

  • فرایند تابش نور Digital Light Processing) DLP)

این فناوری مثل استریولیتوگرافی با فوتوپلیمر کار می‌کند. تفاوت عمده این دو روش در منبع تابش پرتو آن‌هاست. در «فرایند تابش نور» از یک منبع نور معمولی استفاده می‌شود، به‌همراه یک صفحه LCD یا DMD که تمام سطح مخزن حاوی رزین فوتوپلیمر را در یک لحظه تحت‌تأثیر قرار می‌دهد و در واقع هر لایه را در یک لحظه می‌سازد و به‌همین‌دلیل عموماً از فناوری استریولیتوگرافی سریع‌تر است.

همانند استریولیتوگرافی، فناوری DLP قطعاتی با دقت بسیار عالی می‌سازد و همچنین مشکلات مشابهی نیز دارند. یکی از مزایای این روش نسبت به استریولیتوگرافی آن است که در فرایند تابش نور به یک مخزن حاوی رزین با عمق بسیار کم نیاز است. این باعث کاهش هزینه و صرفه‌جویی در هدررفت مواد اولیه می‌شود.

  • مدل سازی رسوبندهFused deposition modeling) FDM)    

 در این تکنولوژی از مواد پلاستیکی یا فلزی استفاده می شود. این موارد که با گرمایی که دستگاه تولید می کند نرم می شوند از نوک نازل خارج شده و بلافاصله سرد و سفت می شوند. نازل توسط یک نرم افزار و بر اساس مدلی که به پرینتر داده می شود کنترل خواهد شد تا لایه ها و در نهایت فرم کلی مورد نظر را بسازد

  • لیزر انتخابی Selective Laser Sintering) SLS)

تف‌ جوشی گزینشی لیزر به کمک یک لیزر و ذوب و سپس جامد کردن لایه‌ها از مواد اولیه پودری محصول نهایی را شکل می‌دهد. در این فرایند، به‌جای هدِ افشانک‌ها و پیونده مایع، اشعه‌های به‌دقت‌هدایت‌شده‌ای از لیزر داریم که با ایجاد حرارت پودر را در نقاط مختلف، بنا به اقتضای طرح، می‌گدازند و می‌سوزانند. چاپگرهای SLS معمولاً با مواد اولیه‌ای از جنس پودر پلاستیک، و یا آمیخته‌ای از فلز و پیونده کار می‌کنند؛ که در مورد دوم، ممکن است لازم باشد شیء چاپ‌شده، برای رسیدن به استحکام بیشتر، در کوره حرارت ببیند و سپس براده‌برداری و صاف‌کاری شود

  • Selective laser melting) SLM)

تفاوت این روش با SLS خیلی ناچیز است و اصطلاحا به دستگاه هایی که با فناوری SLS به تولید قطعات فلزی به صورت مستقیم می پردازند SLM گفته می شود، چرا که در آن ها پودر فلز به صورت کامل ذوب می شود

  • ذوب پرتو الکترونElectronic Beam Melting) EBM)

در این روش نیز ماده اولیه به‌صورت پودر است. ولی دستگاه لیزر جای خودش را به تفنگ الکترونی می‌دهد، که از طریق پرتاب پرقدرت الکترون‌ها به ماده اولیه در شرایط خلأ فرایند چاپ سه‌بعدی انجام می‌شود. ماده اولیه، در ذوب پرتو الکترون، پودر فلزی است که در اثر تابش پرتو الکترونی که توسط کامپیوتر کنترل می‌شود، ذوب و لایه‌به‌لایه تا تشکیل نهایی قطعه ادامه می‌یابد. برخلاف تف‌جوشی لیزر در این روش پودر فلزی به‌طور کامل ذوب می‌شود. این روند معمولاً در دماهای بالا (تا ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد) انجام می‌شود.

کاربرد EBM عمدتاً در ایمپلنت‌های پزشکی و صنعت هوافضا است. این روش، در مقایسه باتف‌جوشی لیزر، نسبتاً کند و گران است. دسترسی محدود به مواد اولیه‌اش از دیگر معایب این روش است.

  • ساخت ورق چینی شدهLaminated object manufacturing) LOM)

چاپگر LOM از ورقه‌های چسب‌دار استفاده می‌کند، که در طول صفحه کار و غلتک گرم قرار داده شده‌است. غلتک گرم، با عبور از روی ورقه، چسب آن را ذوب می‌کند. سپس لیزر اندازه‌های دلخواه از قطعه را ترسیم می‌کند. پس از اتمام لایه‌ها، صفحه کار به اندازه یک‌شانزدهم اینچ به سمت پایین حرکت می‌کند. ورقه جدیدی از مواد در طول بستر کشیده می‌شود و توسط غلتک داغی به آن می‌چسبد. این روند بارها و بارها تکرار می‌شود، تا زمانی‌که قطعه به‌طور کامل چاپ شود. پس از جدا شدن مواد اضافی، می‌توان قطعه را سمباده کشید یا رنگ‌آمیزی کرد. اگر در طول چاپ از مواد کاغذی استفاده شود، قطعه مشخصاتی مانند چوب پیدا می‌کند، که باید در مقابل رطوبت محافظت شود. دراین‌صورت رنگ کردن قطعه می‌تواند اقدام مساعدی باشد.

با اینکه LOM پرطرفدارترین شیوه چاپ سه‌بعدی نیست، اما یکی از مقرون‌به ‌صرفه ‌ترین و سریع‌ترین روش‌هاست. هزینه چاپ، به دلیل ارزان بودن مواد خام، پایین است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*

code