نقش کلیدی پرینترهای سه بعدی در ساخت و نمونه سازی مدرن
چاپگرهای سه بعدی که گاهی اوقات به اشتباه به عنوان "ماشین های چاپ سه بعدی" شناخته می شوند، ماشین های تولیدی افزایشی هستند که در ساخت قطعات سفارشی با دقت تخصص دارند.
همانطور که از نام آن پیداست، چاپگرهای سه بعدی مواد را لایه به لایه اضافه می کنند تا یک شی سه بعدی را تشکیل دهند. تقریباً هر هندسه ای را می توان به صورت سه بعدی پرینت کرد، از جمله برخی که نمی توانند با سایر فرآیندهای سنتی ساخته شوند.
سی سال پیش، پرینترهای سه بعدی بزرگ، گران قیمت بودند و عمدتاً برای نمونه سازی و مدل سازی قطعات صنعتی مورد استفاده قرار می گرفتند. در دهه گذشته، هزینهها بهطور چشمگیری کاهش یافته است تا جایی که بیشتر علاقهمندان یا ماشینفروشیها میتوانند یک قفسه کامل از این شگفتیهای کوچک را بخرند. عملیات ماشینکاری و قالبگیری که زمانی به آسیابهای CNC پیشرفته و سیستمهای قالبگیری تزریقی پیچیده محدود میشد، اکنون میتواند روی دسکتاپ همه انجام شود. نه تنها فناوری بهبود یافته است، بلکه هزینه ها نیز کاهش یافته است.
مواد چاپ نیز تکامل یافته اند: اکنون می توانید با ده ها تنوع پلاستیکی، فلز و حتی کامپوزیت های فیبر کربنی چاپ کنید. از استیک مصنوعی گرفته تا تیغه های توربین، چاپ سه بعدی به فناوری تبدیل شده است که همه این کارها را انجام می دهد.
چگونه کار می کند
سه شکل محبوب پرینت سه بعدی عبارتند از: fused deposition modeling (FDM)، stereolithography (SLA) و laser sintering (SLS. (SLS در درجه اول یک فرآیند صنعتی است، در حالی که FDM و SLA طیف وسیعی از تولید صنعتی پیشرفته تا واحدهای رومیزی ساده را پوشش می دهند.
چاپگرهای سه بعدی به دلایلی به عنوان " ماده افزودنی" طبقه بندی می شوند. بر خلاف آسیاب های CNC که مجبورند مواد را با استفاده از برش های چرخشی حذف کنند، فرآیندهای افزودنی اجسام را یک لایه در یک زمان می سازند. نرم افزار تخصصی یک مدل سه بعدی را به لایه هایی به ضخامت 0.05 میلی متر برای چاپگرهای ذوب شده و ضخامت 0.01 میلی متر برای فرآیندهای SLA "برش" می دهد. سپس این لایهها توسط فرآیند چاپ رسوب میکنند و به آرامی یک شی سهبعدی ایجاد میکنند.
FDM - انعطاف پذیر و مقرون به صرفه
اگر به دنبال امتحان پرینت سه بعدی هستید، نمی توانید با چاپگر مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM) اشتباه کنید. FDM اولین فناوری بود که به درستی به سطح سرگرمی رسید و در دهه گذشته به طور مداوم بهبود یافته است.
به خاطر داشته باشید که اگرچه "F" در FDM مخفف "fused" است، اما تنها شرط لازم برای "جوهر" چاپ سه بعدی FDM این است که به خودش بچسبد. نازل های گرم شده برای چاپ پلاستیک و سایر موادی که می توانند برای چاپ ذوب شوند استفاده می شود، اما اگر در حال چاپ غذا، سلول های زنده یا سایر مواد غیر قابل ذوب هستید، نازل خنک می ماند.
طیف مواد FDM بسیار گسترده است، از پلاستیک های ساده (PLA، ABS، PET و نایلون) تا مواد درونی تر، مانند فیبر کربن، الیاف چوب، و همچنین مواد فلزی و رسانا. بخاری های هد و صفحه چاپ را خاموش کنید و از چاپگرهای FDM می توان برای چاپ خمیر، خمیر سرامیکی، شکلات و مواد مختلف دیگر استفاده کرد.
ظرفیت چاپگرهای FDM تقریباً نامحدود است. علاوه بر کارهای روزمره، مردم ماشینها، اعضای بدن انسان و حتی کل خانه را چاپ کردهاند. از سوی دیگر، اگر جزئیات کوچک چیزی است که نیاز دارید، به قدیمی ترین فرآیند چاپ سه بعدی نگاه کنید…
SLA - اولین و بهترین
استریولیتوگرافی (یا SLA) اولین فناوری تولید افزودنی بود که آزمایشگاه را ترک کرد، اما تا همین اواخر، برای کاربران غیر صنعتی بسیار گران بود. این به این دلیل است که SLA از نور ماوراء بنفش برای سخت کردن رزین مایع حساس به نور استفاده می کند.
مانند یک چاپگر FDM، SLA اشیاء خود را از پایین به بالا چاپ می کند. اما بر خلاف FDM که اشیاء را از صفحه به بالا چاپ می کند، SLA اغلب از صفحه به پایین چاپ می کند. این تفاوت و بسیاری موارد دیگر باعث می شود که FDM و SLA فرآیندهای نسبتاً متفاوتی داشته باشند. پیشرفتهای اخیر در فناوری رزین و پوشش SLA، این واحدها را به اندازه پرینترهای FDM ارزان کرده است.
SLA قادر است جزئیات بسیار دقیق تری را ارائه دهد و فقط به وضوح لیزر (یا پروژکتور یا صفحه نمایش LED، اگر به DLP یا LCD علاقه دارید) محدود می شود. نکات منفی شامل هزینه رزین، فرآیند تولید نامرتب و موادی است که اغلب سمی هستند. اشیاء SLA همچنین نیاز به تمیز کردن و سخت شدن بیشتر تحت منبع نور UV دارند، در حالی که اشیاء FDM مستقیماً خارج از چاپگر قابل استفاده هستند.
SLS - نیروگاه صنعتی
به دنبال ساخت یک توربین گاز هستید؟ سپس selective laser sintering (SLS) ممکن است فناوری چاپ سه بعدی برای شما باشد.
SLS اغلب در جاهایی وارد می شود که فرآیندهای ماشینکاری معمولی شکست می خورند. اگر قطعه ای به حفره ها یا خطوط مخفی نیاز دارد که توسط کاتر روی دوک نمی توان ایجاد کرد، SLS ممکن است تنها راه ایجاد قطعه باشد. علاوه بر این، SLS اغلب سریعتر از ماشینکاری معمولی است و بیشتر و بیشتر برای تولیدات کوچک قطعات با ارزش بالا استفاده می شود. تنها محدودیت، استحکام مواد متخلخل در مقایسه با همتای جامد آن است.
در حالی که بسیار گران تر از چاپگرهای FDM است، قیمت این دستگاه های SLS، مانند اکثر ابزارهای چاپ سه بعدی، در حال کاهش است. همچنین می توانید راهنمای ما را در مورد آخرین چاپگرهای SLS از سطح مبتدی تا نیمه حرفه ای بررسی کنید.
بسیاری از چاپگرهای SLS سطح سرگرمی داشته در واقع از پلاستیک پودری به عنوان ماده اولیه استفاده می کنند. فرآیندهای SLS فلزی هنوز عمدتاً در قلمرو صنعتی کار می کنند، جایی که این فناوری معمولاً به عنوان ذوب لیزری انتخابی (SLM) یا کلوخه لیزری مستقیم فلزات (DMLS) نامیده می شود.
چاپگرهای سه بعدی به سرعت در حال تبدیل شدن به مته قابل شارژ قرن بیست و یکم هستند: هر خانواده ای به آن نیاز دارد. و از آنجایی که چاپ سه بعدی روز به روز در دسترس تر می شود، هرگز زمان بهتری برای شروع چاپ وجود نداشته است. سپس، برخی از این فرآیندها کاملاً پیچیده هستند و میتوانند به تخصص فنی نیاز داشته باشند.