مدت ها پیش چاپ یک شیئ بواسطه پرینتر ها موضوعی غیر قابل باور بنظر می‌رسید. اما امروز با ظهور تکنولوژی‌های جدید و سرعت رشد آن در سراسر جهان، کافی است هر آنچه در ذهن‌تان تجسم می‌کنید را اسکن یا مدل‌سازی کنید. پرینت سه بعدی که در سال های اخیر دست بسیاری از متخصصان و صنایع را برای تولید باز کرده است، موضوعی است که در ادامه به بررسی آن خواهیم پرداخت. با پرینت سه بعدی تبریز همراه باشید.
پرینت سه بعدی چیست؟
فن آوری های چاپ سه بعدی یا ساخت افزودنی (AM) با افزودن متوالی لایه به لایه مواد تا زمانی که بخش فیزیکی ایجاد شود، قطعات سه بعدی را از مدل های طراحی به کمک رایانه (CAD) ایجاد می کند.
در حالی که فناوری‌های پرینت سه بعدی از دهه 1980 وجود داشته است، پیشرفت‌های اخیر در ماشین‌آلات، مواد و نرم‌افزار، چاپ سه بعدی را برای طیف وسیع‌تری از مشاغل در دسترس قرار داده است و شرکت‌های بیشتری را قادر می‌سازد از ابزارهایی استفاده کنند که قبلاً به چند صنعت با فناوری پیشرفته محدود می‌شدند.
امروزه، پرینترهای سه بعدی رومیزی و پرینترهای ارزان قیمت، نوآوری را سرعت می‌بخشند و از کسبوکارها در صنایع مختلف از جمله مهندسی، تولید، دندانپزشکی، مراقبت های بهداشتی، آموزش، سرگرمی، جواهرات و شنوایی شناسی حمایت می‌کنند.
پرینت سه بعدی چگونه کار می کند؟
تمام فرآیندهای چاپ سه بعدی با یک مدل CAD شروع می‌شود که برای آماده سازی طرح به نرم افزار ارسال می‌شود. بسته به فناوری، چاپگر سه بعدی ممکن است با انجماد رزین یا پودر تف جوشی، قطعه را لایه به لایه تولید کند. سپس قطعات از چاپگر برداشته می‌شوند و برای کاربرد خاص پردازش می‌شوند.
1. طراحی
پرینتر های سه بعدی قطعاتی از مدل های سه بعدی را ایجاد می کنند که ارائه ای از هر گونه محاسبات ریاضیاتی‌ای باشد که دارای سه بعد است. این مدل ها به کمک کامپیوتر و توسط کَد (CAD) طراحی و ساخته می‌شوند. همچنین می‌توان از داده های اسکن شده‌ی سه بعدی نیز استفاده کرد. سپس از طرح به عنوان یک فایل STL یا OBJ قابل خواندن توسط نرم افزار آماده سازی چاپ، خروجی گرفته می‌شود.
چاپگرهای سه بعدی شامل نرم‌افزاری برای تعیین تنظیمات چاپ و برش مدل دیجیتال به لایه‌هایی هستند که سطح مقطع افقی قطعه را نشان می‌دهند. تنظیمات چاپ قابل تنظیم عبارتند از جهت گیری، ساختارهای پشتیبانی (در صورت نیاز)، ارتفاع لایه و مواد. پس از تکمیل راه‌اندازی، نرم‌افزار دستورالعمل‌ها را از طریق اتصال بی‌سیم یا کابلی به چاپگر ارسال می‌کند.
2. چاپ سه بعدی
برخی از پرینترهای سه بعدی از لیزر برای تبدیل رزین مایع به پلاستیک سخت شده استفاده می‌کنند، برخی دیگر ذرات کوچک پودر پلیمر را در دماهای بالا برای ساخت قطعات ترکیب می‌کنند. بیشتر پرینتر های سه بعدی تا زمانی که پرینت کامل نشود، می‌توانند بدون مراقبت کار کنند و سیستم‌های مدرن به‌طور خودکار مواد مورد نیاز برای قطعات کارتریج را دوباره پر می‌کنند.
3. پرداخت
بسته به تکنولوژی و مواد، قطعات چاپ شده ممکن است نیاز به شستشو در ایزوپروپیل الکل (IPA) داشته باشند تا هر گونه رزین خشک نشده از سطح آنها حذف شود. پس از پخت برای تثبیت خواص مکانیکی، کارِ دستی برای حذف ساختارهای نگهدارنده، یا تمیز کردن با هوای فشرده یا یک مدیا بلستر برای حذف پودر اضافی لازم خواهد شد. برخی از این فرآیندها را می توان با لوازم جانبی به حالت خودکار تبدیل کرد.
قطعات پرینت سه بعدی را می‌توان به طور مستقیم یا پس از پردازش برای کاربردهای خاص و پرداخت مورد نیاز با ماشین کاری، پرایمینگ، رنگ آمیزی، بست یا اتصال استفاده کرد. اغلب، پرینت سه بعدی به عنوان یک مرحله‌ی میانی در کنار روش‌های تولید مرسوم، مانند موارد مثبت برای ریخته‌گری جواهرات و لوازم دندانپزشکی یا قالب‌ها برای قطعات سفارشی عمل می‌کند.
اگر علاقه مند به سفارش خدمات پرینت سه بعدی هستید، این مطلب را مطالعه کنید:
انواع پرینتر های سه بعدی
سه نوع شناخته شده پرینترهای سه بعدی برای قطعات پلاستیکی عبارتند از استریولیتوگرافی (SLA)، تف جوشی لیزری انتخابی (SLS)، و مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM).
استریولیتوگرافی (SLA)
استریولیتوگرافی اولین فناوری چاپ سه بعدی در جهان بود که در دهه 1980 اختراع شد و هنوز هم یکی از محبوب‌ترین فناوری‌ها برای حرفه‌ای‌ها است. چاپگرهای سه بعدی SLA از لیزر برای تبدیل رزین مایع به پلاستیک سخت شده در فرآیندی به نام فوتوپلیمریزاسیون استفاده می‌کنند.
چاپگر های سه بعدی رزین SLA به دلیل توانایی آنها در تولید نمونه های اولیه و قطعات با دقت بالا، همسانگرد و ضد آب در طیف وسیعی از مواد پیشرفته با ویژگی‌های ظریف و سطح صاف، بسیار محبوب شده‌اند. فرمول‌های رزین SLA طیف وسیعی از خواص نوری، مکانیکی و حرارتی را برای مطابقت با ترموپلاستیک‌های استاندارد، مهندسی و صنعتی ارائه می‌دهند.
پرینت سه بعدی رزین یک گزینه عالی برای نمونه های اولیه بسیار دقیق است که تاب‌آوری زیاد و سطوح صاف مانند قالب ها، الگوها و قطعات کاربردی نیاز دارند. چاپگر های سه بعدی SLA به طور گسترده در طیف وسیعی از صنایع از مهندسی و طراحی محصول گرفته تا ساخت، دندانپزشکی، جواهرات، مدل سازی و آموزش استفاده می‌شوند.
کاربرد پرینتر استریولیتوگرافی:
- نمونه سازی سریع
- نمونه سازی عملکردی
- مدل سازی مفهومی
- تولید کوتاه مدت
- برنامه های کاربردی دندانپزشکی
- نمونه سازی و ریخته گری جواهرات
پرینت سه بعدی پلیمری (SLS)
پرینترهای سه بعدی پلیمری (SLS) از یک لیزر پرقدرت برای پخت ذرات کوچک پودر پلیمر به یک ساختار جامد استفاده می‌کنند. پودر ذوب نشده از قطعه در حین چاپ پشتیبانی می‌کند و ما را از استفاده ساختارهای پشتیبانی اختصاصی بی‌نیاز می‌کند. این باعث می‌شود SLS برای هندسه های پیچیده، از جمله ویژگی‌های داخلی، برش‌های زیرین، دیوار‌های نازک و ویژگی‌های منفی ایده‌آل باشد. قطعات تولید شده با چاپ SLS دارای ویژگی‌های مکانیکی عالی هستند، با استحکامی مشابه قطعات قالب گیری تزریقی.
متداول‌ترین ماده برای این نوع پرینتر‌ها نایلون است، یک ترموپلاستیک مهندسی محبوب با خواص مکانیکی عالی. نایلون سبک، قوی و انعطاف‌پذیر است و همچنین در برابر ضربه، مواد شیمیایی، گرما، اشعه ماوراء بنفش، آب و خاک پایدار است.
ترکیبی از هزینه کم برای هر قطعه، بهره‌وری بالا و مواد تثبیت شده، SLS را به انتخابی محبوب در میان مهندسان برای نمونه‌سازی عملکردی، و جایگزینی مقرون‌به‌صرفه برای قالب‌گیری تزریقی برای تولید محدود تبدیل کرده است.
کاربرد های پرینتر سه بعدی پلیمری:
- نمونه سازی عملکردی
- قطعات مصرفی نهایی
- تولید کوتاه مدت یا سفارشی
پرینتر سه بعدی رسوب ذوب شده (FDM)
مدل‌سازی رسوب ذوب شده (FDM) که به عنوان ساخت رشته‌ای ذوب شده (FFF) نیز شناخته می‌شود، پرکاربردترین نوع چاپ سه بعدی در سطح مصرف‌کننده است. چاپگرهای سه بعدی FDM با اکسترود کردن رشته‌های ترموپلاستیک مانند ABS (اکریلونیتریل بوتادین استایرن)، PLA (اسید پلی لاکتیک)، از طریق یک نازل گرم شده، ذوب مواد و اعمال لایه به لایه پلاستیک بر روی یک پلت‌فرم کار می‌کنند. هر لایه یکی‌یکی گذاشته می‌شود تا زمانی که قسمت کامل شود.
پرینترهای سه بعدی FDM برای مدل های اولیه اثبات مفهوم، و همچنین نمونه سازی سریع و کم هزینه‌ی قطعات ساده، مانند قطعاتی که معمولا ماشین کاری می‌شوند، مناسب هستند. با این حال، FDM در مقایسه با SLA یا SLS کمترین وضوح و دقت را دارد و بهترین گزینه برای چاپ طرح‌های پیچیده یا قطعات با ویژگی‌های پیچیده نیست. پرداخت‌های با کیفیت بالاتر ممکن است از طریق فرآیندهای پرداخت شیمیایی و مکانیکی بدست آید. چاپگرهای سه بعدی FDM صنعتی از پشتیبانی‌های محلول برای کاهش برخی از این مشکلات و ارائه طیف وسیع‌تری از ترموپلاستیک‌های مهندسی استفاده می‌کنند، اما قیمت بالایی نیز دارند.
کاربرد پرینتر رسوب ذوب شده:
- مدل‌های اثبات مفهوم اولیه
- نمونه سازی ساده
آیا به قطعات سفارشی یا نمونه های اولیه سریع نیاز دارید؟ در مقایسه با برون سپاری به ارائه دهندگان خدمات یا استفاده از ابزارهای سنتی مانند ماشینکاری، داشتن یک چاپگر سه بعدی داخلی می تواند هفته ها زمان را صرفه جویی کند. همین الان با متخصصان ما تماس بگیرید.
مزایای چاپ سه بعدی
از آنجایی که فرآیندهای تولید افزودنی، اشیاء را با افزودن لایه به لایه مواد می‌سازند، مجموعه‌ای منحصر به فرد از مزیت‌ها را نسبت به فرآیندهای سنتی تولید کاهشی و شکل‌دهنده ارائه می‌کنند.
سرعت
با فرآیندهای تولید سنتی، دریافت یک قطعه ممکن است هفته‌ها یا ماه ها طول بکشد. پرینت سه بعدی، مدل‌های CAD را در عرض چند ساعت به قطعات فیزیکی تبدیل می‌کند و قطعات و مجموعه‌ها را از مدل‌های مفهومی یکباره تا نمونه‌های اولیه کاربردی و حتی تولیدات کوچک برای آزمایش تولید می‌کند. این به طراحان و مهندسان امکان می‌دهد ایده‌ها را سریعتر توسعه دهند و به شرکت‌ها کمک می‌کند تا محصولات را سریعتر به بازار ارائه دهند.
مهندسان در AMRC به چاپ سه بعدی روی آوردند تا به سرعت 500 کلاه حفاری با دقت بالا را که در آزمایش‌های حفاری ایرباس مورد استفاده قرار می‌گرفت، تولید کنند، و زمان تحویل را از هفته‌ها به تنها سه روز کاهش دادند.
هزینه
با پرینت سه بعدی، نیازی به ابزار و راه اندازی پرهزینه مرتبط با قالب گیری تزریقی یا ماشین کاری نیست. از همان تجهیزات می‌توان از نمونه سازی تا تولید برای ایجاد قطعات با هندسه‌های مختلف استفاده کرد. از آنجایی که چاپ سه بعدی به طور فزاینده ای قادر به تولید قطعات کاربردی نهایی می‌شود، می‌تواند مکمل یا جایگزین روش‌های تولید سنتی برای طیفِ رو به رشدی از کاربردها در حجم‌های کم تا متوسط باشد.
Pankl Racing Systems قطعات ماشینکاری شده را جایگزین قطعات پرینت شده سه بعدی کرد که هزینه ها را 80 تا 90 درصد کاهش داد که منجر به صرفه‌جویی 150000 دلاری شد.
سفارشی‌سازی
از کفش‌ها گرفته تا لباس‌ها و دوچرخه‌ها، محصولاتی که در اندازه‌های محدود و یکنواخت ساخته شده‌اند، احاطه شده‌ایم، زیرا کسبوکارها تلاش می‌کنند تا محصولات را استاندارد کنند تا تولیدشان مقرون‌به‌صرفه باشد. با پرینت سه بعدی، فقط طراحی دیجیتال باید تغییر کند تا هر محصول بدون هزینه ابزار اضافی متناسب با مشتری باشد. این تحول ابتدا در صنایعی که تناسب سفارشی ضروری است، مانند پزشکی و دندانپزشکی، جای پای خود را به دست آورد، اما با مقرون به صرفه شدن چاپ سه بعدی، به طور فزاینده‌ای برای سفارشی‌سازی انبوه محصولات مصرفی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ریش تراش ™ Gillette به مصرف کنندگان این قدرت را می‌دهد که با انتخاب 48 طرح مختلف (و تعداد زیاد)، رنگ‌های متنوع و گزینه‌ای برای افزودن متن سفارشی، دسته‌های تیغ پرینت سه بعدی سفارشی ایجاد و سفارش دهند.
علاقه مند به سفارش محصول چاپ شده با دستگاه های پرینتر سه بعدی هستید؟ این مطلب را مطالعه کنید:
آزادی طراحی
پرینت سه بعدی می‌تواند اشکال و قطعات پیچیده‌ای مانند برآمدگی‌ها، میکروکانال‌ها و اشکال ارگانیک ایجاد کند که تولید آنها با روش‌های سنتی تولید پرهزینه یا حتی غیرممکن است. این فرصت را فراهم می‌کند تا مجموعه‌ها را در قطعات کمتر مجزا برای کاهش وزن، کاهش اتصالات ضعیف و کاهش زمان مونتاژ، یکپارچه‌سازی کنیم و امکانات جدیدی را برای طراحی و مهندسی ایجاد کنیم.
سیستم عصبی اولین خط جواهرات سرامیکی پرینت سه بعدی را راه اندازی کرد که شامل طرح‌های پیچیده‌ای است که ساخت آنها با استفاده از هر تکنیک سرامیکی دیگری غیرممکن است.
کاهش ریسک
توسعه محصول یک فرآیند تکراری است که به دورهای متعدد آزمایش، ارزیابی و اصلاح نیاز دارد. پیدا کردن و رفع نقص‌های طراحی به‌موقع می‌تواند به شرکت‌ها کمک کند تا از بازنگری‌های پرهزینه و تغییرات ابزاری جلوگیری کنند. با پرینت سه بعدی، مهندسان می‌توانند نمونه‌های اولیه‌ای را که ظاهر و عملکردی مشابه محصولات نهایی دارند، به طور کامل آزمایش کنند و خطرات مربوط به قابلیت استفاده و مشکلات تولید را قبل از شروع به تولید کاهش دهند.
توسعه دهندگان Plaato، یک قفل هوای شفاف نوری برای آبجوسازی خانگی، 1000 نمونه اولیه را به صورت سه بعدی پرینت کردند تا قبل از سرمایه‌گذاری در ابزارهای گران قیمت، طراحی خود را تنظیم کنند.
کاربرد پرینت سه بعدی
چاپ سه بعدی نوآوری را سرعت می‌بخشد و از کسبوکارها در طیف گسترده‌ای از صنایع، از جمله مهندسی، تولید، دندانپزشکی، مراقبت های بهداشتی، آموزش، سرگرمی، جواهرات، شنوایی شناسی و غیره پشتیبانی می‌کند.
مهندسی و طراحی محصول
نمونه سازی سریع با پرینت سه بعدی به مهندسان و طراحان محصول این امکان را می‌دهد که ایده‌ها را به اثبات واقعی مفهوم تبدیل کنند، این مفاهیم را به نمونه‌های اولیه با کیفیتی بالا که شبیه محصولات نهایی هستند، ارتقا دهند و محصولات را از طریق یک سری مراحل اعتبار سنجی به سمت تولید انبوه هدایت کنند.
کاربردها:
- نمونه سازی سریع
- مدل های ارتباطی
- اعتبار سنجی ساخت
ساخت
تولیدکنندگان فرآیندهای تولید را خودکار می‌کنند و جریان کار را با نمونه‌سازی ابزار اولیه و چاپ سه‌بعدی ابزارهای سفارشی، قالب‌ها و کمک‌های تولیدی با هزینه‌ها و زمان‌های بسیار کمتر نسبت به تولید سنتی ساده می‌کنند. این باعث کاهش هزینه‌ها و عیوب ساخت، افزایش کیفیت، سرعت بخشیدن به مونتاژ و به حداکثر رساندن اثربخشی کار می‌شود.
کاربردها:
- ابزار
- قالب گیری
- ریخته گری فلزات
- تولید کوتاه مدت
- سفارشی سازی انبوه
جواهر سازی
متخصصان جواهرسازی از چاپ CAD و سه بعدی برای نمونه سازی سریع طرح‌ها، متناسب کردن مشتریان و تولید دسته‌های بزرگی از قطعات آماده برای ریخته‌گری استفاده می‌کنند. ابزارهای دیجیتال امکان ایجاد قطعات منسجم و با جزئیات دقیق را بدون خسته‌کننده بودن و تغییرپذیری حکاکی‌های مومی فراهم می‌کنند.
کاربردها:
- ریخته‌گری موم
- قطعات مناسب
- الگوهای اصلی برای قالب گیری لاستیکی
دندانپزشکی
دندانپزشکی دیجیتال خطرات و عدم قطعیت‌های معرفی شده توسط عوامل انسانی را کاهش می‌دهد و ثبات و دقت بالاتری را در هر مرحله از گردش کار برای بهبود مراقبت از بیمار، ارائه می‌دهد. چاپگرهای سه بعدی می‌توانند طیف وسیعی از محصولات و لوازم سفارشی با کیفیت بالا را با هزینه واحد پایین با تناسب برتر و نتایج قابل تکرار تولید کنند.
کاربردها:
- مدل های تاج و پل
- مدل های تراز شفاف و نگهدارنده هاولی
- راهنمای جراحی
- آتل‌ها و راهنماهای اکلوزال
- الگوهای ریخته‌گری و پرس
- دندان مصنوعی
پزشکی
پرینت سه بعدی رومیزی مقرون به صرفه و حرفه‌ای به پزشکان کمک می‌کند تا درمان‌ها و دستگاه‌های سفارشی‌سازی شده را برای خدمت‌رسانی بهتر به هر فرد منحصربفرد ارائه دهند و در را به روی کاربردهای پزشکی با تاثیر بالا باز کنند. در عین حال سازمان‌ها را در زمان و هزینه‌های قابل توجهی از آزمایشگاه تا اتاق عمل صرفه‌جویی کند.
کاربردها:
- مدل‌های تشریحی برای برنامه‌ریزی جراحی
- تجهیزات پزشکی و ابزار جراحی
- کفی و ارتز
آموزشی
چاپگرهای سه بعدی ابزارهای چند منظوره‌ای برای یادگیری همه جانبه و تحقیقات پیشرفته هستند. آنها می‌توانند خلاقیت را تشویق کنند و دانش‌آموزان را در معرض فناوری سطح حرفه‌ای قرار دهند و در عین حال از برنام های درسی در علوم، مهندسی، هنر و طراحی پشتیبانی کنند.
کاربردها:
- مدل های برنامه درسی
- آزمایشگاه‌ها و فضاهای سازنده
- تحقیقات سفارشی
سرگرمی
مدل‌های فیزیکی با کیفیت بالا به طور گسترده در مجسمه‌سازی، مدل‌سازی شخصیت، و ساخت غرفه استفاده می‌شوند. قطعات پرینت سه بعدی در فیلم‌های استاپ‌موشن، بازی‌های ویدیویی، لباس‌های سفارشی و حتی جلوه‌های ویژه برای فیلم‌های پرفروش بازی کرده‌اند.
کاربردها:
- مجسمه های بیش از حد واقع گرایانه
- مدل های شخصیت
- لوازم جانبی
شنوایی شناسی
متخصصان شنوایی و آزمایشگاه‌های قالب گوش از جریان‌های کار دیجیتال و پرینت سه بعدی برای تولید محصولات گوش سفارشی با کیفیت بالاتر و با حجم بالاتر برای کاربردهایی مانند سمعک پشت گوش، محافظ شنوایی، و گوش‌گیرها و هدفون‌های گوش سفارشی استفاده می‌کنند.
کاربردها:
- قالب‌های گوش سیلیکونی نرم
- هدفون‌های سفارشی
مطالعه بیشتر:
منبع: formlabs.com