پرینت سه بعدی چیست؟ همه چیز درباره انواع پرینتر سه بعدی و کاربردهای آنها

امروزه برای بسیاری از خوانندگان، فناوری پرینت سه بعدی شناخته شده است و سوال پرینت سه بعدی چیست را پاسخ داده اند. اما هنوز بسیاری از مردم با تکنولوژی ها و انواع پرینت سه بعدی و فناوری های مختلف پرینت سه بعدی آشنا نیستند. مانند پرینتر های دو بعدی کاغذ که فناوری های مختلفی مانند پرینتر های جوهر افشان و لیزری برای آنها وجود دارد، پرینتر های سه بعدی نیز دارای فناوری های بسیار متفاوتی می باشند که تعداد آنها هر روز در حال افزایش است. این روش های مختلف از حیث تکنیک به هم افزودن مواد و از نوع به کار گیری مواد مختلف دارای تفاوت می باشند. پرینت سه بعدی در یک کلام یعنی ساخت یک شیء فیزیکی از روی یک فایل دیجیتالی. این فرآیند با کمک تکنیک های مختلف پرینت سه بعدی مانند رسوب لایه به لایه ماده انجام می شود فرآیند تولید افزایشی یا پرینت سه بعدی یک شی، با قرار دادن لایه های متوالی از مواد اولیه ایجاد می شود و این روند تا تکمیل قطعه ادامه می یابد. هر یک از این لایه ها را می توان به عنوان یک مقطع افقی نازک برش از قطعه نهایی مشاهده کرد. ساخت افزایشی مخالف ساخت کاهشی که در آن با برداشتن یا ایجاد حفره قطعه نهایی شکل می گیرد، می باشد. در نتیجه ساخت افزایشی به شما این امکان را می دهد تا برای ارائه خدمات پرینتر ۳ بعدی اشکال پیچیده تر و با استفاده از مواد کمتر و زمان ساخت کمتر نسبت به روش های تولید سنتی ایجاد کنید. آگاهی از انواع روش های پرینت سه بعدی و مزیت ها و محدودیت های هر کدام از اهمیت ویژه ای در شناخت این فناوری برخوردار است. امروزه حدود ۲۵ تکنیک برای پرینت سه بعدی در دنیا وجود دارد که بعضی از آنها تجاری شده اند و می توان گفت حدود ۱۰ مورد از آنها در بازار و و صنعت قطعه سازی و نمونه سازی به صورت رایج وجود دارد. در مقاله روش های پرینت سه بعدی درباره اصول دسته بندی و نام گذاری انواع روش های پرینت سه بعدی به صورت کامل و جامع توضیح دادیم. در این مقاله می خواهیم به هر کدام از انواع روش های پرینت سه بعدی که برای ارائه خدمات پرینتر ۳ بعدی متنوع هستند ، به صورت اختصاصی بپردازیم. روش های پرینت سه بعدی که در حال حاضر بیشتر در بازار رویت می شوند؛ شامل SLA، SLS، FDM، LOM، ۳D-Printing (BinderJetting)، DDM، Polyjet، DLP و FusionJet می باشند که در ادامه در خصوص هر کدام مختصر توضیح خواهیم داد.

انواع پرینتر سه بعدی چیست

در ادامه به انواع فناوری های پرینتر سه بعدی که هم اکنون در دنیا وجود دارند خواهیم پرداخت. تکنولوژی پرینت سه بعدی روز به روز در حال توسعه است. از این رو روش های جدید پرینتر سه بعدی به تکنیک های موجود این تکنولوژی برای ارائه خدمات پرینت سه بعدی متنوع اضافه می شود. از قرار گرفتن انواع روش های این تکنولوژی در کنار تکنولوژی  اسکن سه بعدی قادر به انجام مهندسی معکوس بسیاری از قطعات هستیم. پرینترهای سه بعدی براساس نوع تکنولوژی به کار رفته در آن ها برای تولید قطعه به انواع مختلفی تقسیم می شوند. با توجه به پیشرفت روزافزون و سریع این تکنولوژی، فرآیندهای تولیدی جدیدی در حال اضافه شدن می باشند:

پرینتر سه بعدی SLS

پرینتر سه بعدی SLS، پرینت سه بعدی به روش پخت لیزری انتخابی یا Selective laser sintering که به اختصار SLS خوانده می شود، یک نوع پرینتر سه بعدیست که از یک لیزر پرقدرت برای ذوب ذرات کوچک پودر پلیمر به یک ساختار جامد بر اساس مدل سه بعدی استفاده می کند. سیستم‌های مختلفی در یک دستگاه SLS به همراه یکدیگر کار می‌کنند تا قطعه ساخته شود. قسمت‌های اصلی دستگاه که می‌بایست در کنار هم کار کنند تا قطعه ساخته شود عبارتند از:

• سیستم اسکن لیزر
• سیستم های حرارتی
• سیستم گردش گاز بی اثر
• سیستم تغذیه پودر
• سیستم پلاتفورم
• واحد کنترل (الکترونیک و نرم افزار)

SLS از چند جهت از سایر تکنیک های چاپ سه بعدی متمایز است:

• مواد: SLS معمولاً از مواد پودری، عمدتاً نایلون یا سایر پلیمرهای ترموپلاستیک استفاده می کند. این پودرها را می توان با افزودنی ها مخلوط کرد تا به خواص مختلفی مانند افزایش استحکام، انعطاف پذیری یا مقاومت در برابر حرارت دست یابد.
• فرآیند: در طول فرآیند SLS، یک لایه نازک پودر در سراسر سکوی ساخت پخش می شود. لیزر به صورت انتخابی پودر را با توجه به سطح مقطع مدل سه بعدی ذوب می کند. پس از ذوب شدن یک لایه، سکوی ساخت پایین می آید و لایه جدیدی از پودر روی آن اعمال می شود. این فرآیند تا زمانی که کل شی ساخته شود تکرار می شود.
• بدون ساختار پشتیبانی: برخلاف برخی از روش‌های چاپ سه بعدی دیگر، SLS به ساختارهای پشتیبانی نیاز ندارد زیرا پودر ذوب نشده در هر لایه از قطعه در حین چاپ پشتیبانی می‌کند. این امکان ایجاد هندسه های پیچیده و ویژگی های داخلی را فراهم می کند که با روش های دیگر دشوار یا غیرممکن است.
• پس پردازش: پس از چاپ، جسم در یک بلوک از پودر ذوب نشده قرار می گیرد. باید از این بستر پودری برداشته و تمیز شود. برخی از تکنیک‌های پس پردازش، مانند سندبلاست یا رنگرزی، می‌توانند برای بهبود سطح ظاهری یا ظاهر شی چاپ شده استفاده شوند.
• کاربردها: SLS به طور گسترده برای نمونه های اولیه کاربردی، قطعات مصرف نهایی و تولیدات کوچک تا متوسط استفاده می شود. توانایی آن در ایجاد قطعات قوی و بادوام با هندسه های پیچیده باعث محبوبیت آن در صنایعی مانند هوافضا، خودروسازی و تجهیزات پزشکی شده است.

چاپگرهای SLS به دلیل پیچیدگی، هزینه مواد (در این پرینتر از پودر استفاده می شود که با توجه به قیمت فیلامنت بسیار گرانتر است) و ماشین آلات و تخصص مورد نیاز برای کارکرد مؤثر، معمولاً گران‌تر هستند و بیشتر در محیط‌های حرفه‌ای و صنعتی به جای چاپ سه‌بعدی در سطح مصرف‌کننده استفاده می‌شوند.

پرینت سه بعدی SLM

در این تکنیک نیز از فایل CAD طراحی شده استفاده می شود.منبع انرژی این پرینتر سه بعدی فلز یک پرتو لیزر توان بالا است که سبب ذوب پودر فلزی می شود. در بسیاری از منابع SLM به عنوان زیرمجموعه ای از SLS محسوب می شود. اما این تصور غلط است زیرا در SLM مواد فلزی به طور کامل درون قطعه جامد سه بعدی ذوب می شوند. تاریخچه SLM با پروژه تحقیقاتی آلمانی توسط گروهی از موسسه  Fraunhofer  در سال ۱۹۹۵ آغاز شد.

 پس از انتخاب فایل STL فرایند پرینت آغاز می شود. پودر فلز به صورت یکنواخت بر روی صفحه پخش می شود، سپس هر لایه دو بعدی تحت اشعه لیزر انرژی بالا قرار گرفته، کاملا ذوب  شده و یک لایه جامد را تشکیل می دهد. پس از اتمام لایه، این فرآیند برای تشکیل لایه بعدی تکرار می شود. فلزات مورد استفاده در SLM شامل فولاد ضد زنگ، تیتانیوم، کروم کبالت و آلومینیوم می باشند. این روش به طور گسترده ای در تولید قطعات با هندسه های پیچیده و ساختار با دیوارهای نازک و حفره ها و یا کانال های پنهان استفاده می شود. بسیاری از پروژه های پیشگام SLM، تولید قطعات سبک وزن در صنعت هوافضا بوده است. SLM همچنین برای پروژه هایی که با مشکلاتی چون شکلدهی یا سختی دسترسی فیزیکی به سطوح ماشینکاری روبرو هستند استفاده می شود. کاربرد این روش بیشتر در صنعت هوافضا و ارتوپدی می باشد.

پرینت سه بعدی SLA ( دستگاه لیتوگرافی سه بعدی Setereo Lithography Aparatus  )

از دیگر انواع پرینت سه بعدی، پرینت سه بعدی به روش لیتوگرافی سه بعدی یا استیریولیتوگرافی یا Stereo lithographic apparatus یا Stereolithography که به اختصار SLA نامیده می شود است.روش SLA  قدیمی ترین روش ساخت افزایشی می باشد که همچنان در اجرای پروژه های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. ایده و کاربرد این روش شگفت انگیز است. این روش توسط چارلز هال یکس از بنیانگذاران سیستم های سه بعدی در سال ۱۹۸۶ اختراع شد. روند پرینت شامل تبدیل پلاستیک مایع به شی سه بعدی توسط دستگاه پرینت سه بعدی SLA می باشد. پرینت SLA با تزریق پلاستیک مایع و سرد شدن آن سبب تشکیل قطعه می شود. اگرچه قطعاتی که به این روش تولید می شوند سطح صاف و یکنواختی دارند اما این کیفیت بسیار بستگی به ماشین SLA مورد استفاده دارد. فرآیند پرینت شامل چند مرحله می باشد.

1. نخستین مرحله طراحی سه بعدی مدل در نرم افزار و تبدیل آن به فایل STL است که شامل اطلاعات هر لایه می باشد.
2. پس از تشکیل هر لایه و سخت شدن آن، دستگاه پرینتر به اندازه ضخامت لایه در مخزن پایین رفته و اشعه لیزر لایه بعدی را تشکیل می دهد.
3. پس از اتمام پرینت لایه ها، شی با یک حلال شسته شده و در فر ماورابنفش به منظور پایان کار قرار می گیرد.

مدت زمان لازم برای پرینت به اندازه دستگاه پرینتر سه بعدی بستگی دارد. پرینت قطعات کوچک بین ۶ تا ۸ ساعت و پرینت قطعات بزرگتر تا چند روز ممکن است ادامه پیدا کند. روش SLA به علت کوتاه بودن زمان پرینت و هزینه پایین تولید به طور گسترده در نمونه سازی استفاده می شود. با این حال از این روش کمتر برای تولید نهایی استفاده می شود. با اینکه روش SLA قدیمی ترین روش تولید پرینت سه بعدی می باشد همچنان مورد استفاده بسیاری از کمپانی ها برای نمونه سازی است. این تکنولوژی کمتر برای مصارف خانگی استفاده می شود.

پرینتر سه بعدی FDM (مدلسازی ته نشینی گداخته،  Fused Deposition Modeling)

تکنولوژی FDM نخستین بار توسط اسکات کرومپ در دهه ۱۹۸۰ توسعه و اجرا شد. سایر شرکت های چاپ سه بعدی فناوری های مشابهی تحت نام های مختلف معرفی کرده اند. شرکت MakerBot که امروزه یکی از شناخته شده ترین کمپانی ها می باشد، فناوری تقریبا یکسان به نام FFF تولید می کند. با کمک FDM شما می توانید نه تنها نمونه های کاربردی، بلکه مدل های مفهومی و محصولات نهایی را نیز چاپ کنید. نکته خوب در مورد این روش این است که تمام قسمت های چاپ شده با FDM از کیفیت مقاومت بالای مکانیکی، حرارتی و شیمیایی برخوردار بوده که برای مهندسین مکانیک و تولید بسیار مفید است. FDM تنها تکنولوژی چاپ سه بعدی است که قطعات با ترموپلاستیکهای تولید می کند. در این روش قطعه از پایین ترین لایه با تزریق فیلامنت ترموپلاستیک به صورت لایه لایه تولید می شود. کل فرآیند کمی شبیه به استریولیتوگرافی است. اگر این سوال پیش بیاید که فیلامنت چیست، فیلامنت رشته‌هایی از مواد پلیمری است که قابلیت گداخته شدن و بازسازی شکل را دارند.

در ابتدا نرم افزار اسلایسر مدل CAD را به تعدادی لایه ها تقسیم می کند که اطلاعات پرینت هر لایه را شامل می شود. پرینتر فیلامنت تموپلاستیک را تا رسیدن به دمای ذوب آن حرارت می دهد و به وسیله نازل بر روی صفحه کار تزریق می کند. هنگامی که هر لایه در تماس با لایه زیرین خود قرار می گیرد سرد و سخت می شود. پس از اتمام هر لایه، صفحه کار به منظور شروع تزریق لایه بعدی پایین می رود. زمان چاپ بستگی به اندازه و پیچیدگی یک قطعه دارد. اجسام کوچک می توانند نسبتا سریع تکمیل شوند، در حالی که قطعات بزرگتر یا پیچیده تر نیاز به زمان بیشتری دارند. در مقایسه با استریولیتوگرافی این روش کندتراست. هنگامی که چاپ تکمیل می شود ساختار پشتیبانی می تواند به راحتی با قرار دادن شی در حلال آب و مواد شوینده یا کندن ساختار با دست حذف شود. فناوری FDM امروزه در صنایع مختلف مانند شرکت های خودرو سازی مانند هیوندا و BMW و یا شرکت های مواد غذایی مانند Nestle و Dial استفاده می شود. از FDM برای توسعه محصول جدید، مدلسازی مفهومی، نمونه سازی و حتی در توسعه تولید استفاده می شود. با وسیله این روش چاپ سه بعدی امکان ساخت اشیاء با هندسه های پیچیده فراهم شد. این قطعات مقاومت حرارتی و مکانیکی بالایی دارند.

پرینتر سه بعدی Polyjet

این روش از جهتی به روش SLA و از جهتی به روش DDM شباهت دارد. در این روش از نازل هایی استفاده می شود که به جای ریختن مذاب موم، قطرات رزین فوتوپلیمر را بر روی لایه قبلی می ریزد. دقیقا پس از ریختن قطرات رزین فوتوپلیمر، در معرض نور یک لامپ فرابنفش که در آن جا همواره روشن است قرار گرفته و سفت می شود و قطعه مورد نظر را تشکیل می دهد. این روش برای اولین بار توسط شرکت Objet Geometries واقع در اسرائیل شکل گرفت و اخیرا توسط شرکت Stratasys امریکا خریداری شده است. این دستگاه ها دارای دقت بسیار بالایی می باشند و در تولید قطعات ظریف بسیار خوب عمل می کنند ولی نمی توان از قطعات آن برای تولید مدل ریخته گری دقیق استفاده کرد. نکته ای که در رابطه با این روش وجود دارد قیمت بالای رزین مورد استفاده در این روش است. این دستگاه همچنین قابلیت تولید قطعات چند ماده ای را دارد و نازل چندگانه دستگاه می تواند رزین از جنس های مختلف را در نقاط مختلف بریزد. همچنین این دستگاه برای تولید ساپورت هم از یک رزین جداگانه استفاده می کند که بعدا به وسیله فشار آب از بین می رود.

مزایای  پرینتر سه بعدی PolyJet

1. دقت ابعادی بسیار بالا در بین روش های پرینت سه بعدی موجود
2. سرعت عمل در تولید قطعه
3. صافی سطح عالی قطعات
4. توانایی منحصر به فرد در ایجاد قطعه های ظریف و دقیق

 محدودیت های پرینتر سه بعدی PolyJet

1. گرانقیمت بودن دستگاه و متریال مورد استفاده
2. نیاز به ساپورت
3. توان تولید فقط با استفاده از برخی مواد پلیمری ترموست
4. شکننده بودن قطعه

 

پرینتر سه بعدی Multi Jet Fusion شرکت HP

این فناوری از سال ۲۰۱۵ به بازار معرفی شده است و شرکت HP که در زمینه پرینتر های دو بعدی کاغذی شهرت بین المللی دارد وارد عرصه پرینت سه بعدی شده است. این ورود یک تحویل در فناوری پرینت سه بعدی است. فناوری Multi Jet Fusion تا حد زیادی شبیه به روش SLS می باشد در دسته بندی گداخت بستر پودری (Powder Bed Fusion) قرار می گیرد. در این روش به جای اینکه از یک لیزر برای جوش داد ذرات پودر به یکدیگر استفاده شود از هیتر های تابشی، علاوه بر پیشگرم برای ذوب نیز استفاده می شود. در این روش پس از انجام لایه نشانی پودر و پیش گرم، ماده ای شبیه جوهر به نام Fusing Agent بر روی قسمت هایی از سطح پودر که به قطعه تبدیل می شوند پاشیده می شود. این ماده به شکل مایع بوده و توسط هد های InkJet بر روی سطح پودر نشانده می شود. این ماده به رنگ سیاه بوده و به گونه ای طراحی شده است که انرژی حرارتی تابشی را بر مابقی قسمت ها بیشتر جذب کرده و موجب ذوب ماده در قسمت هایی می شود که این ماده بر روی آن قرار دارد. برای جلوگیری از نفوذ حرارت به حاشیه قطعه بر روی حاشیه بیرونی قطعات ماده دیگری به نام Detailing Agent پاشیده می شود که ضریب جذب کمتری از خود ماده پلی آمید داشته و باعث می شود لبه های قطعه به صورت تیز در آید و کیفیت سطحی بهبود یابد.

 

پرینت سه بعدی (۳D Printing) یا روش BinderJetting

با اینکه به صورت اصطلاحی به تمام روش های پرینت سه بعدی، چاپ سه بعدی هم گفته می شود، اما در اصل چاپ سه بعدی خود یک روش جداگانه از روش های پرینت سه بعدی می باشد و برای خود دارای هویت جداگانه ای می باشد. این روش برای اولین بار توسط محققان موسسه فناوری ماساچوست، MIT، ابداع شد. در این روش یک قطعه به صورت سه بعدی پرینت می شود درست شبیه روشی که در پرینتر های کاغذ جوهر افشان استفاده می شود. در این روش یک لایه از پودر توسط یک مکانیزم لایه نشانی بر روی سکوی ساخت دستگاه پخش شده و سپس، مطابق با شکل قطعه در آن لایه از روی فایل CAD لایه لایه شده یک هد پرینتر جوهر افشان در نقاط مورد نظر به جای جوهر مقداری چسب بر روی پودر می ریزد و این باعث می شود که در آن نقاط ذرات پودر به یکدیگر بچسبند و تشکیل جسم صلب بدهند و در نقاط دیگر پودر دست نخورده باقی بماند. در این روش پودر های دست نخورده باقی مانده همچنین نقش ساپورت برای لایه های بالایی را ایفا کرده و دیگر به تولید ساختار ساپورت جداگانه وجود ندارد. پس از تولید کامل قطعه تا آخر آن را از میان بقیه پودر های دست نخورده خارج می کنند و معمولا برای اینکه چسب مورد نظر بهتر چسبندگی داشته باشد، عملیات حرارتی بر روی آن انجام می شود.

مزایای روش BinderJetting چاپ سه بعدی

1. از دامنه وسیعی از مواد می توان به کمک آن به تولید قطعه پرداخت
2. می توان با استفاده از یک هد جوهر افشان رنگی، به وسیله این روش قطعات چند ماده ای و چند رنگ تولید کرد.
3. قطعات تولید شده به وسیله ماده آردی شکل دارای قیمت بسیار پایینی هستند.
4. همچنین از این روش می توان در تولید قطعات فلزی به شکل نهایی به صورت غیر مستقیم استفاده کرد.

پرینتر سه بعدی DDM ( تولید ته نشینی قطرات، Droplet Deposition Manufacturing)

این روش با نامهای دیگری مانند DWax نیز شناخته می شود. در این روش معمولا از ماده مومی شکل برای تولید قطعات استفاده می شود. یک نازل که بر روی یک میز CNC دو بعدی سوار شده است موم را ذوب کرده و به صورت قطعات بسیار ریزی تبدیل می کند و آن ذرات را بر روی لایه قبلی می نشاند. قطر ذرات هم اندازه هستند و حدود ۷۰ میکرون می باشند. این روش همان روشی است که توسط شرکت SolidScape استفاده می شود و پرینتر های مومی کوچک و رومیزی را تولید می کند. به دلیل دقت بسیار خوب و صافی سطح عالی، امروزه این روش بیشتر برای تولید مدل مومی جهت استفاده در ریخته گری دقیق و تولید جواهرات و قطعات ایمپلنت های دندانی بیشتر کاربرد دارد. ولی این روش به دلیل سرعت پایین، قادر به تولید قطعات بزرگ نمی باشد و از این رو برای تولید قطعات ظریف و کوچک از آن بهره گرفته می شود. یک نمونه از جواهر ساخته شده به این روش در شکل زیر نشان داده شده است.

پرینتر سه بعدی DLP ( پردازش دیجیتالی نور، Digital Light Processing)

از این روش نیز مانند روش DDM در تولید قطعات ظریف و برای استفاده به عنوان مدل مورد استفاده در ریخته گری دقیق استفاده می شود. این روش بر مبنای استفاده از بورد های الکترونیکی DLP می باشد. این بورد ها در دهه ۸۰ میلادی با استفاده از سیستم های MEMS اپتیکی در شرکت Texas Instruments شکل گرفت و از آنها در نمایشگر ها، تلویزیون ها و پروژکتور ها استفاده می شد و اساس آن بر این است که تعداد زیادی آینه میکرونی بر روی بورد DLP واقع شده اند که می توانند تغییر جهت دهند و نور را به نقطه مورد نظر برسانند. از این سیستم در سیستم های پرینت سه بعدی برای سفت کردن رزین مانند روش SLA استفاده می شود. این روش دارای دقت بالایی بوده و می توان قطعات بسیار ظریفی را برای استفاده در جواهر سازی تولید کند.

پرینتر سه بعدی LOM (تولید اشیا لایه لایه، Laminated Object Manufacturing )

این روش برای اولین بار توسط شرکت Helisys معرفی شد و با حمایت مالی بنیاد ملی علوم امریکا(National Science Foundation – NSF) به تجاری سازی رسید. در این روش برای تولید قطعه به صورت لایه لایه از یک رول استفاده می شود که این رول می تواند از جنس پلاستیک، کاغذ، سلولوز، فلز یا روق های کامپوزیت باشد. شمای کلی این روش در شکل زیر نشان داده شده است.

یک رول از ماده مورد نظر بر روی سکوی ساخت دستگاه قرار می گیرد و سپس دور تا دور لایه مورد نظر در آن لایه بر اساس فایل CAD لایه لایه شده معمولا توسط لیزر بریده می شود. قبل از بریده شدن لایه جدید به لایه قبلی چسبیده می شود، در برخی موارد رول در حین قرار گیری بر روی سکوی ساخت دستگاه به چسب آغشته می شود و در غیر اینصورت پس از قرارگیری بر روی لایه قبلی می بایست توسط یک مکانیزم به چسب آغشته شود. قسمت هایی که بریده می شوند و اضافه هستند در این روش نقش ساپورت برای لایه های بالایی را ایفا می کنند و در نهایت می بایست از قطعه نهایی جدا شوند. لایه های ایجاد شده در روش LOM معمولا بین ۵۰ تا ۵۰۰ میکرون می باشند. LOM یکی از سریعترین روش های نمونه سازی است که توسط شرکت کالیفرنیایی Helisys توسعه داده شد. در طول فرآیند LOM، لایه های کاغذ چسبناک، ورقه های پلاستیکی یا فلزی با استفاده از گرما و فشار ذوب شده سپس تحت اثر لیزر کنترل شده توسط کامپیوتر به شکل دلخواه در می آیند. فرایند LOM شامل چند مرحله می شود. در ابتدا، فایل CAD به فرمت STL تبدیل می شود.

چاپگر LOM از ورقه های پوشش داده شده با چسب استفاده می کند که در طول صفحه کار و غلطک گرم قرار داده شده است. غلطک گرم با عبور از روی ورقه چسب آن را ذوب می کند. سپس لیزر اندازه های دلخواه از قطعه را ترسیم می کند. پس از اتمام لایه ها، صفحه کار به اندازه یک شانزدهم اینچ به سمت پایین حرکت می کند. ورقه ی جدیدی از مواد در طول بستر کشیده شده و توسط غلتک داغی به آن می چسبد. این روند بارها و بارها تکرار می شود تا زمانی که قطعه به طور کامل پرینت شود. پس از جدا شدن مواد اضافی می توان قطعه را سمباده کشید یا رنگ آمیزی کرد. اگر در طول چاپ از مواد کاغذی استفاده شود، قطعه مشخصاتی مانند چوب پیدا می کند که باید در مقابل رطوبت محافظت شود. در این صورت رنگ کردن قطعه می تواند ایده مناسبی باشد. با اینکه  LOM پر طرفدارترین شیوه ی چاپ نمی باشد اما یکی از مقرون به صرفه ترین و سریع ترین روش ها است. هزینه چاپ به دلیل ارزان بودن مواد خام، پایین است. با استفاده از روش  LOM امکان پرینت قطعات نسبتاَ بزرگ می باشد. در حال حاضر Cubic Technologies، جانشین شرکت Helisys، سازنده ی اصلی چاپگرهای LOM می باشد. این روزها شرکت های زیادی نیستند که از تکنولوژی LOM استفاده کنند اما خالی از لطف نیست که به شرکت ایرلندی Mcor Technologies Ltd، فروشنده چاپگرهای سه بعدی LOM اشاره ای کنیم. دستگاه های این کمپانی به طور گسترده ای توسط هنرمندان، معماران و توسعه دهندگان محصولات به منظور ساخت پروژه های قابل اجرا با کاغذ های نامه معمولی مورد استفاده قرار می گیرد. چاپگرهایی که توسط کمپانی Cubic Technologies برای مصارف خانگی به فروش می رسد در مقایسه با محصولات شرکت هایی چون Makerbot Replicator و یا ۳D System’s Cube، تا حدودی گران تر هستند. با این حال چاپگرهای شرکت Mcor Technologies ممکن است در آینده نزدیک مورد محبوبیت قرار گیرند چرا که این کمپانی همکاری اش را با شرکت تامین کننده لوازم اداری Staples آغاز کرده است. آن ها خدمات چاپ محصولاتی از قبیل قاب موبایل، خودکار، جواهرات و بسیاری قطعات کاربردی دیگر را ارائه می کنند. همچنین امکان سفارشات اختصاصی که بر اساس طراحی خود مشتری باشد را نیز فراهم کرده اند.

پرینت سه بعدی به روش EBM

EBM  نوع دیگری از ساخت افزایشی برای قطعات فلزی است که در ابتدای قرن حاظر توسط Arcam AB ساخته شد. در این روش نیز همانند SLM ماده اولیه به صورت پودر می باشد. تفاوت اصلی این دو روش در این است که SLM از پرتو لیزر قدرتمند به عنوان منبع انرژی استفاده می کند، این در حالی است که EBM از یک پرتو الکترون استفاده می کند. ماده مورد استفاده در EBM، پودر فلزی است که در اثر تابش پرتو الکترونی که توسط کامپیوتر کنترل می شود، ذوب شده و لایه به لایه تا تشکیل نهایی قطعه ادامه می یابد. بر خلاف SLS، در EBM پودر فلزی به طور کامل ذوب می شود. این روند معمولا در دماهای بالا تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد انجام می شود. در مقایسه با SLM این روش نسبتا کند و گران است. دسترسی محدود به مواد از دیگر معایب این روش است. در حال حاضر مواد مورد استفاده این روش، تیتانیوم تجاری، Inconel 718 و Inconel 625 است. کاربرد EBM عمدتا در ایمپلنت های پزشکی و صنعت هوافضا می باشد. فیلم زیر پرینت سه بعدی ماشین مسابقه میلر ۹۱ سال ۱۹۲۷ با استفاده از انواع روش های پرینت سه بعدی : FDM , SLS , PolyJet , SLA است که با دیدن آن می توایند با انواع روش های پرینت سه بعدی آشنا شوید.

دسته بندی روش های مختلف پرینت سه بعدی

   جدول دسته بندی روش های مختلف پرینت سه بعدی مطابق با استاندارد ISO/ASTM 52900

تکنیک پرینت سه بعدی	توضیح	فناوری ها	مواد قابل پرینت
اکستروژن مواد  Material Extrusion	روش پرینت سه بعدی که در آن مواد به صورت انتخابی (Selective) از سر یک نازل یا اریفیس خارج شده و بر روی هم اضافه می شوند. عموما در این روش ها مواد با استفاده از مکانیزم CNC بر روی یکدیگر نشانده می شود.	روش ساخت با فیلامنت گداخته (FFF[1]) که بیشتر با نام FDM[2] (روش مدلسازی ته نشینی گداخته) شناخته می شود	فیلامنت پلیمر های ترموپلاستیک و مواد شبه لاستیک مانند TPU و مواد فلزی به صورت غیر مستقیم (فناوری شرکت Desktop Metal)
پلیمریزاسیون مخزنی  Vat Polymerization	روش پرینت سه بعدی است که در آن رزینی که داخل یک مخزن قرار دارد به صورت انتخابی به وسیله پلیمریزاسون نوری سفت می شود. عمدتا این در طول موج فرابنفش قرار دارد.	لیتوگرافی سه بعدی (SLA[3]) و فرآوری مستقیم نور (DLP[4])	رزین های ترموست
گداخت بستر پودر  Powder Bed Fusion	در این روش پرینت سه بعدی انرژی حرارتی (عمدتا به صورت نور لیزر یا باریکه الکترون) به صورت انتخابی (Selective) بر روی بستر پودر کانونی می شود تا به ذوب یا جوش ذرات پودر منتهی شود.	تفجوشی انتخابی با لیزر (SLS[5])، تفجوشی مستقیم فلزات با لیزر (DMLS[6])، ذوب انتخابی با لیزر (SLM[7])، ذوب با باریکه الکترون (EBM[8]) و فناوری FusionJet شرکت HP	پودر پلیمر های ترموپلاستیک منجمله TPU شبه لاستیک، پودر فلزات، کامپوزیت پودر های فلزات و پلیمر ها سرامیک ها، ماسه ریخته گری
پاشش مواد  Material Jetting	روش پرینت سه بعدی که در آن قطرات مواد (به صورت رزین نوری یا مذاب ترموپلاستیک) به صورت انتخاب (Selective) بر روی یک سکوی ساخت پاشیده می شود.	فناوری PolyJet یا MJM[9] و فناوری DDM[10] یا DOD[11]	رزین های ترموست و ترموپلاستیک مومی شکل
پاشش چسب  Binder Jetting	روشی از پرینت سه بعدی است که در آن یک عامل چسبناک مایع به صورت انتخابی بر روی قسمت های مشخصی از سطح پودر پاشیده شده و ذرات پودر را به یکدیگر می چسباند.	روش Binder Jet یا همان پرینت سه بعدی	پودر سرامیکی به همراه چسب، پودر فلزات به همراه چسب، پودر کچ و باکالیت همراه چسب و ماسه ریخته گری
انرژی نشانی مستقیم  Direct Energy Deposition	روش پرینت سه بعدی که در آن از انرژی حرارتی کانونی شده برای جوش دادن مواد استفاده می شود. مواد در این روش خود در حال پاشش بر روی سطح می باشد.	فناوری LENS[12]، فناوری پاشش فلزات مستقیم DMD[13] و فناوری رسوب گذاری فلزات بر مبنای لیزر (LBMD[14])	پودر فلزات و فیلامنت های فلزی (الکترود جوش)

روش پرینت سه بعدی که در آن ورق های از ماده بر روی همدیگر قرار گرفته و به هم میچسبند و اطراف قطعات بریده می شوند تا قطعه نهایی را شکل دهند  فناوری ساخت ورقه ورقه قطعات (LOM[15]) و فناوری ساخت افزایشی فراصوت (UAM[16])  ورق فلزات، ورق پلیمر ها، ورق کاغذ

MultiJet Modeling	MJM	۹	Fused Filament Fabrication	FFF	۱
Droplet Deposition Manufacturing	DDM	۱۰	Fused Deposition Modeling	FDM	۲
Droplet On Demand	DOD	۱۱	Stereo Lithography Apparatus	SLA	۳
Laser Engineering Net Shaping	LENS	۱۲	Direct Light Processing	DLP	۴
Direct Metal Deposition	DMD	۱۳	Selective Laser Sintering	SLS	۵
Laser Based Metal Deposition	LBMD	۱۴	Direct Metal Laser Sintering	DMLS	۶
Laminated Object Manufacturing	LOM	۱۵	Selective Laser Melting	SLM	۷
Ultrasonic Additive Manufacturing	UAM	۱۶	Electron Beam Melting	EBM	۸

کاربردهای پرینت سه بعدی چیست؟

حالا که پاسخ این سوال که پرینت سه بعدی چیست را پیدا کردیم، به سراغ کاربردهای آن می رویم

چاپگر سه بعدی در آشپزی

چاپگر سه بعدی مواد غذایی بجای استفاده و خرید فیلامنت، با فشرده سازی لایه لایه غذا در سه بعد، غذا را بوجود می‌آورد. انواع مختلفی از غذاها مانند شکلات ها، آب نبات ها، کراکر، ماکارونی و پیتزا انتخاب های مناسبی برای تولید به این روش می باشند.

چاپگر سه بعدی در طراحی و مد

چاپ سه بعدی توسط طراحان مد وارد دنیای لباس شده است و محصولات مختلفی مانند کفش و لباس ها توسط چاپگر سه بعدی تولید شده اند. در تولید تجاری، نایک از چاپگر سه بعدی به منظور ساخت نمونه اولیه و ساخت کفش فوتبال ۲۰۱۲ Vapor Laser Talon برای بازیکنان فوتبال آمریکایی استفاده کرده است. New Balance کفش های سه بعدی شخصی سازی شده برای ورزشکاران تولید کرده است.

چاپگر سه بعدی و تولید عینک

از دیگر کاربرد های چاپگر سه بعدی مربوط به صنعت عینک سازی و ساخت عینک های سفارشی می باشد. چاپگر سه بعدی برای شرکت هایی که در زمینه مد فعالیت می کنند بسیار ارزشمند است، به ویژه اگر آن را تبدیل به ابزار چاپ توسط خود شخص برای خریداران کند. با این که چنین تغییراتی به این زودی اتفاق نخواهد افتاد اما وقوع آن حتمی بوده و تغییرات چشمگیری در طرز تفکر ما بوجود خواهد آورد.

چاپگر سه بعدی در خودروسازی

چاپگر سه بعدی در تولید اتومبیل ها، کامیون ها و هواپیماها، ساخت افزایشی در طراحی و تولید مورد استفاده قرار گرفته است: در اوایل سال ۲۰۱۴، کارخانه Koenigsegg اعلام کرد که یک خودرو به نام Urbee که بسیاری از اجزای آن با چاپگر سه بعدی ساخته شده اند را به عنوان اولین خودروی چاپ سه بعدی شده تولید کرده است. در سال ۲۰۱۴، Local Motors Strati، وسیله نقلیه ای با استفاده از پلاستیک ABS و فیبروکربن را که کاملا به روش چاپ سه بعدی تولید شده بود، عرضه کرد. در ماه می سال ۲۰۱۵ ایرباس اعلام کرد که ایرباس A350 XWB جدید خود شامل بیش از ۱۰۰۰ قطعه تولید شده توسط  چاپ سه بعدی می باشد. در سال ۲۰۱۵، هواپیمای جنگنده یورو فایتر نیروی هوایی سلطنتی با قطعات چاپی پرواز کرد. نیروی هوایی ایالات متحده شروع به کار با چاپگرهای سه بعدی کرده است و نیروی هوایی اسرائیل همچنین یک چاپگر سه بعدی را برای چاپ قطعات یدکی خریداری کرده است. در سال ۲۰۱۷، GE Aviation نشان داد که از طراحی برای تولید افزودنی یک موتور هلیکوپتر با ۱۶ قسمت به جای ۹۰۰ استفاده کرده است که تاثیر بالقوه زیادی بر کاهش پیچیدگی زنجیره های آن داشته است. برای آشنایی بیشتر با کاربرد چاپگر سه بعدی در خودروسازی حتما این مقاله را مطالعه کنید.

چاپگر سه بعدی در اسلحه سازی

تاثیر چاپگر سه بعدی در ساخت سلاح های گرم شامل دو بعد است: روش های تولید جدید برای شرکت های تأسیس شده و امکانات جدید برای ساخت اسلحه های گرم توسط خود شخص. در سال ۲۰۱۲، گروه  Defense Distributedآمریکا اعلام کرد که قصد دارد یک اسلحه گرم پرینت سه بعدی شده پلاستیکی را طراحی کند که هر کس بتواند با یک چاپگر سه بعدی آن را دانلود و تولید کند. پس از بیان این طرح این سوال مطرح شد که چاپ سه بعدی و ماشینکاری CNC ممکن است بر اثربخشی کنترل تفنگ تاثیر گذار باشد.

چاپگر سه بعدی در پزشکی

استفاده های چاپگر سه بعدی در جراحی ها در اواسط دهه ۱۹۹۰ با استفاده از مدل های تشریحی برای برنامه ریزی جراحی بازسازی استخوانی آغاز شد. ساخت ایمپلنت های شخصی سازی شده در گسترش استفاده از تکنولوژی چاپ سه بعدی در عرصه پزشکی انجام شد. برنامه ریزی جراحی مجازی و هدایت عمل با استفاده از ابزارهای چاپ سه بعدی شخصی سازی شده در بسیاری از زمینه های جراحی از جمله جایگزینی کل مفصل با موفقیت بسیار زیادی استفاده شده است. همچنین استفاده از تولید افزایشی برای تولید ایمپلنت های ارتوپدی (فلزات) به دلیل توانایی ساخت ساختارهای سطحی متخلخل افزایش یافته است. انتظار می رود که دستگاه های کمک شنوایی و دندانپزشکی بزرگترین منطقه توسعه تکنولوژی چاپگر سه بعدی سفارشی در آینده باشد. در ماه مارس ۲۰۱۴، جراحان در سوانسی از قطعات چاپ سه بعدی شده برای بازسازی چهره یک موتورسیکلت سوار که در یک تصادف جاده ای به شدت مجروح شده بود، استفاده کردند. در ماه می ۲۰۱۸، چاپ سه بعدی برای پیوند کلیه برای نجات یک پسر سه ساله مورد استفاده قرار گرفت. از سال ۲۰۱۲، فناوری چاپ سه بعدی زیستی توسط شرکت های فناوری بیوتکنولوژی و دانشگاهی مورد استفاده قرار گرفته است تا در برنامه های مهندسی بافتی که در آن اندام و قطعات بدن با استفاده از تکنیک های جوهر افشان ساخته می شود، مورد مطالعه قرار گیرد. اخیراَ یک قلب بر روی تراشه ساخته شده است که با خواص سلول ها مطابقت دارد.

چاپگر سه بعدی و آموزش

چاپ سه بعدی و به خصوص چاپگر های سه بعدی منبع باز جدیدترین فناوری هایی هستند که در کلاس درس مورد استفاده قرار می گیرند. بعضی از نویسندگان ادعا می کنند که چاپگر سه بعدی یک انقلاب بی سابقه در آموزش STEM ارائه می دهد. شواهد چنین ادعاهایی توانایی نمونه سازی با هزینه کم و سرعت بالا در کلاس های درس توسط دانش آموزان و همچنین ساخت تجهیزات ارزان قیمت با کیفیت بوده اند.

چاپگر سه بعدی و میراث فرهنگی

در چندین سال گذشته، چاپگر سه بعدی در زمینه میراث فرهنگی برای اهداف نگهداری، ترمیم و انتشار به شدت مورد استفاده قرار گرفته است. بسیاری از موزه های اروپایی و آمریکای شمالی چاپگرهای سه بعدی خریداری کرده اند و آثار گمشده خود را به این روش بازسازی می کنند. موزه هنرهای متروپولیتن و موزه بریتانیا از چاپگرهای خود برای ایجاد سوغاتی هایی که در مغازه های موزه موجود است استفاده می کنند. موزه های دیگر، مانند موزه ملی تاریخ نظامی و موزه تاریخی وارنا، بیشتر از طریق پلت فرم آنلاین مدل های دیجیتالی مصنوعات خود که با استفاده از اسکنر سه بعدی Artec  اسکن شده اند را در اختیار کسانی که می توانند در خانه با استفاده از چاپگر سه بعدی آنها را چاپ کنند، قرار می دهند.

چاپگر سه بعدی و تولید عملگرهای نرم

عملگرهای نرم چاپ سه بعدی شده از کاربردهای رو به رشد تکنولوژی چاپ سه بعدی می باشند. این عملگرها برای استفاده و تطابق با ساختارهای نرم و اندام ها به ویژه در بخش های زیست پزشکی و توسعه تعامل بین انسان و ربات مناسب می باشند. اکثر عملگرهای نرم موجود با روش های متداول ساخته شده اند که نیاز به ساخت دستی دستگاه ها، مونتاژ و تکرارهای طولانی دارند. برای جلوگیری از جنبه های خسته کننده و وقت گیر فرایندهای ساخت فعلی، محققان در جستجوی روش تولید مناسب برای ساخت موثر عملگرهای نرم هستند. بدین ترتیب، عملگرهای نرم چاپ سه بعدی شده به منظور انقلابی سازی طراحی و ساخت عملگرهای نرم با خصوصیات هندسی، عملکردی و کنترلی دلخواه در یک رویکرد سریع تر و ارزان تر معرفی می شوند. در فیلم زیر می توانید یکی دیگر از کاربردهای چاپگر سه بعدی را مشاهده کنید.

مراحل پرینت سه بعدی چیست؟

فرآیند پرینت سه بعدی را می توان به طور کلی به مراحل زیر تقسیم کرد:

1. طراحی و مدلسازی سه بعدی

اولین گام در پرینت سه بعدی، طراحی شیئی است که قرار است چاپ شود. این معمولا با استفاده از نرم افزار طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) انجام می شود. این طرح در یک محیط مجازی ایجاد شده و امکان کنترل دقیق بر ابعاد و هندسه را فراهم می کند. برای طراحی های پیچیده تر، می توان از اسکن سه بعدی برای ایجاد یک مدل دیجیتالی از یک شی موجود استفاده کرد.

2. تبدیل فایل به STL یا فرمت مشابه

پس از تکمیل مدل سه بعدی، به فرمت فایل مناسب برای چاپ سه بعدی تبدیل می شود. رایج ترین فرمت STL (Stereolithography) است که سطح مدل سه بعدی را به صورت مجموعه ای از مثلث های به هم پیوسته نشان می دهد. فرمت های دیگری مانند OBJ یا AMF نیز بسته به چاپگر و نیازهای خاص چاپ استفاده می شود.

3. Slicing

فایل STL سپس توسط نرم افزار برش پردازش می شود که مدل سه بعدی را به لایه های نازک و افقی تقسیم می کند. این فرآیند مدل را به یک سری لایه های مقطعی تبدیل می کند و یک فایل G-code حاوی دستورالعمل هایی برای چاپگر سه بعدی تولید می کند.

4. چاپ

فایل G-code به چاپگر سه بعدی ارسال می شود و فرآیند چاپ را آغاز می کند. چاپگر با استفاده از مواد انتخاب شده (پلاستیک، رزین، فلز و غیره) شی را لایه به لایه می سازد. مواد در لایه‌های متوالی اضافه می‌شوند و معمولاً از طریق ذوب یا پخت با هم ذوب می‌شوند تا جسم نهایی را ایجاد کنند.

5. پس از پردازش

پس از تکمیل چاپ، ممکن است برای بهبود ظاهر و ویژگی های شی، پس پردازش مورد نیاز باشد. این فرآیند می تواند شامل تمیز کردن، سنباده زدن، رنگ آمیزی یا استفاده از سایر تکنیک های تکمیل باشد. برای برخی از روش های چاپ سه بعدی، ساختارهای پشتیبانی که در حین چاپ استفاده می شوند نیز باید حذف شوند.

6. بررسی و تست کیفیت

مرحله نهایی شامل بازرسی شی چاپ شده از نظر دقت و کیفیت است. بسته به کاربرد مورد نظر، شی ممکن است تحت آزمایش های مختلفی نیز قرار گیرد تا اطمینان حاصل شود که مشخصات مورد نیاز را برآورده می کند.

مواد اولیه پرینت سه بعدی چیست ؟

مواد اولیه مورد استفاده در پرینترهای سه بعدی بسته به نوع فناوری چاپ بسیار متفاوت است. در اینجا برخی از رایج ترین مواد ذکر شده است:

1. ترموپلاستیک ها: پرکاربردترین و رایج ترین انواع فیلامنت پرینت سه بعدی، ترموپلاستیک ها هستند،به ویژه برای تکنیک پرینت سه بعدی FDM چاپگرهای مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM). ترموپلاستیک های رایج عبارتند از:
   • PLA (اسید پلی لاکتیک): زیست تخریب پذیر و مشتق از منابع تجدیدپذیر است که آن را دوستدار محیط زیست می کند.
   • ABS (اکریلونیتریل بوتادین استایرن): به دلیل استحکام، چقرمگی و مقاومت در برابر حرارت شناخته شده است.
   • PETG (پلی اتیلن ترفتالات گلیکول): سهولت چاپ را با استحکام و انعطاف پذیری ترکیب می کند.
2. رزین ها: در چاپگرهای استریولیتوگرافی (یا تکنولوژی پرینت سه بعدی SLA) و پردازش نور دیجیتال (تکنیک پرینت سه بعدی DLP)، اینها فوتوپلیمرهای مایعی هستند که هنگام قرار گرفتن در معرض طول موج های خاص نور سخت می شوند. رزین ها را می توان به گونه ای فرموله کرد که خواص مختلفی از جمله جزئیات بالا، انعطاف پذیری یا مقاومت در برابر حرارت را نشان دهد.
3. پودرها: پرینت سه بعدی SLS یا تف جوشی لیزری انتخابی (SLS)  و سایر فناوری‌های چاپ مبتنی بر پودر از پودرهای ریز، معمولاً پلاستیک‌هایی مانند نایلون یا فلزات، از جمله فولاد ضد زنگ، آلومینیوم و تیتانیوم استفاده می‌کنند. پودرها امکان چاپ قوی و دقیق را فراهم می کنند.
4. رشته ها و پودرهای فلزی: برای پرینت سه بعدی فلزی، هم از رشته های فلزی (برای چاپگرهای FDM) و هم از پودرهای فلزی (برای SLS و زینترینگ مستقیم فلزات لیزری – DMLS) استفاده می شود. فلزات رایج عبارتند از فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، تیتانیوم و طلا.
5. مواد کامپوزیتی: برخی از چاپگرهای سه بعدی می توانند از مواد کامپوزیتی استفاده کنند که پلاستیک های مخلوط با مواد افزودنی مانند فیبر کربن، شیشه یا پرکننده چوب هستند. این کامپوزیت ها خواص بهبود یافته ای مانند افزایش استحکام یا زیبایی منحصر به فرد را ارائه می دهند.
6. رشته های تخصصی: رشته های تخصصی مختلفی نیز وجود دارند که خواص منحصر به فردی دارند، مانند رشته های رسانا، رشته های مغناطیسی و رشته هایی که با دما تغییر رنگ می دهند.
7. مواد بیولوژیکی: برای کاربردهای چاپ زیستی، مواد می توانند شامل جوهرهای زیستی متشکل از سلول ها، فاکتورهای رشد و مواد زیست سازگار باشند. اینها در زمینه های پزشکی و تحقیقاتی برای مهندسی بافت و پزشکی بازساختی استفاده می شوند.

هر ماده دارای مجموعه ای از ویژگی های خاص خود است که آن را برای کاربردهای مختلف مناسب می کند و انتخاب ماده اغلب به دوام، انعطاف پذیری، جزئیات و پرداخت مورد نیاز جسم چاپی بستگی دارد.

مزایای پرینت سه بعدی چیست

• چاپ سه بعدی و سرعت

چاپ سه بعدی به روش SLS  یکی از مزایای اصلی فناوری های ساخت افزایشی، توانایی تولید قطعات با سرعتی بالاتر از سایر تکنیک های تولید متعارف است. این ویژگی بخصوص برای نمونه سازی سریع، به طراح اجازه می دهد که یک نمایش فیزیکی از ایده خود را ظرف چند ساعت به نمایش بگذارد. این کار تولیدکنندگان را قادر می سازد تا مشکلات بالقوه را شناسایی و آنها را سریعا برطرف کنند.

• چاپ سه بعدی و کاهش هزینه

در اغلب موارد، فناوری های ساخت افزایشی هزینه ها را به روش های گوناگون کاهش می دهند. برای مبتدیان هزینه های انرژی مصرفی عملکرد ماشین به ویژه هنگامی که شما در نظر دارید عملیات تولید را با سرعت انجام دهید به طور کلی کم است. تکنولوژی چاپ سه بعدی همچنین به کاهش هزینه های مواد و نیروی کار کمک می کند. اما مهمتر از همه، این فناوری سبب کاهش ریسک در هنگام گردش کاری تولید می گردد. با استفاده از فناوری های ساخت افزایشی برای نمونه سازی سریع، کسب و کار قادر به مشاهده و تعمیر مدل ها قبل از ارسال آنها برای تولید نهایی می باشد. این امر تا حد زیادی باعث کاهش هزینه های غیر ضروری در طول فرایند تولید می شود.

• چاپ سه بعدی و افزایش آزادی در طراحی و پیچیدگی هندسه

یکی دیگر از امکانات مهمی که تکنولوژی ساخت افزایشی فراهم می سازد، افزایش آزادی در طراحی و توانایی تولید هندسه های پیچیده است. با توجه به فرایند لایه به لایه ای که در تکنولوژی چاپ سه بعدی از آن استفاده می شود، شما قادر به دستیابی به زاویه ها و شکل هایی هستید که ساخت آن با استفاده از سایر تکنیک های تولید تقریبا غیرممکن است.

•  پرینتر سه بعدی صنعتی و خانگی

هر ساله تکنولوژی های تولید افزایشی مقرون به صرفه تر شده و به این ترتیب به طور فزاینده ای برای گستره وسیع تری از کاربردهای صنعتی قابل دسترس می گردند. همراه با این رشد، دانش و سهولت در استفاده نیز افزایش یافته و در نتیجه تعداد بیشتری از مردم قادر به ادغام این فناوری در جریان کار خود خواهند بود.

• چاپ سه بعدی و سفارشی سازی

سفارش ماکت چاپ سه بعدی یکی از برجسته ترین ویژگی های فناوری های ساخت افزایشی، توانایی سفارشی سازی انبوه است. از آنجایی که قطعات چاپ سه بعدی شده معمولا در یک زمان تولید میشوند، این ویژگی به طراحان و شرکتهای تجاری امکان تغییر، اصلاح و یا سفارشی کردن محصولات خود را به منظور تطبیق با ویژگی های درخواستی می دهد. سفارشی سازی انبوه یکی از مهمترین علل فروش پرینترهای سه بعدی است.

• چاپ سه بعدی و تولید ضایعات کمتر

یکی دیگر از مزایای فناوری های ساخت افزایشی، تولید ضایعات کمتر است. در مقایسه با دیگر تکنیک های تولید مانند تراش CNC، تکنولوژی چاپ سه بعدی از مواد کمتری استفاده کرده و میزان ضایعات را کاهش می دهد. این به نوبه خود نیاز به حمل نمونه های اولیه و محصولات به فاصله های طولانی را کاهش می دهد. در حال حاضر، فایل های دیجیتال را می توان به هر نقطه ای ارسال و با استفاده از یک چاپگر سه بعدی آن ها را تولید کرد.

معایب فناوری پرینت سه بعدی چیست

• چاپ سه بعدی و محدودیت های مواد

یکی از دلایلی که فناوری های تولید افزایشی همیشه برای تولید نهایی استفاده نمی شود، محدودیت های مواد اولیه موجود است. در حالی که این مسئله ای است که به آرامی در حال برطرف شدن می باشد، خط فعلی مواد چاپ سه بعدی حرفه ای دارای خواص مکانیکی کمی هستند. از آنجایی که قطعات به صورت لایه ای ساخته می شوند، در مقایسه با تراشکاری یا قالب گیری تزریقی، قطعاتی ضعیف تر و دارای چگالی کمتری می باشند. با این حال از آنجایی که این صنعت به سرعت در حال پیشرفت می باشد، قابلیت های مواد مورد استفاده آن نیز پیشرفت خواهد کرد. کاربرد چاپ سه بعدی در پزشکی

• چاپ سه بعدی و محدودیت های اندازه

ضعف دیگری که این فناوری با آن روبرو می باشد محدودیت در اندازه قطعه تولیدی است. قابلیت های اندازه محدود به حجم ساخت پرینتر سه بعدی است، به این معنی که شما نمی توانید بیش از محدودیت های از پیش تعیین شده چاپ کنید. این کار نه تنها باعث جلوگیری از تولید اشیاء بسیار بزرگ می شود، بلکه چاپ همزمان قطعات کوچک را نیز ناممکن می سازد . چاپ سه بعدی دایناسور

• چاپ سه بعدی و دقت دستگاه

اگر شما به دنبال تولید قطعه ای با دقت سوزنی هستید، بهتر است با احتیاط از تکنولوژی چاپ سه بعدی استفاده کنید. بسیاری از مواد دقتی در حدود ۰٫۱ میلیمتر دارند. صنعت چاپ سه بعدی در این زمینه پیشرفت کرده است، اما قبل از سرمایه گذاری بر روی یک پرینتر سه بعدی بهتر است دقت دستگاه را مورد بررسی قرار دهید.

• چاپ سه بعدی و محدودیت های تولید

اگر چه چاپ سه بعدی دارای ارزش غیر قابل انکاری در ساخت سریع نمونه های اولیه می باشد، زمانی که بخواهیم به فراتر از آن نگاه کنیم محدودیت های چشمگیری وجود دارد. در حالیکه پرینترهای سه بعدی می توانند به صرفه جویی در هزینه ها برای تولید نمونه های اولیه و کوتاه مدت کمک کند، در تولید انبوه این مزیت به ضرر تبدیل شده و هزینه ها افزایش می یابد. تکنیک هایی مانند قالب گیری تزریقی، راه حل های سریع و ارزان تری برای تولید انبوه محصولات نهایی ارائه می دهند. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره پرینت سه بعدی فیلم زیر را حتما مشاهده کنید یا به مقالات موجود در سایت مراجعه کنید.

سخن پایانی

در پایان پس از معرفی مختصر هر کدام از تکنیک های پرینت سه بعدی، میتوانید جزئیات بیشتری از هرکدام از این تکنیک ها را در صفحه ی مربوط به خودشان مطالعه نمایید. آی دیزاین علاوه بر تولید و فروش پرینتر های سه بعدی با کیفیت ، کلیه ی خدمات پرینت سه بعدی در همه ی تکنولوژی های بالا را انجام میدهد. کافیست با ما تماس بگیرید.  

منبع:

https://3dprinting.com/

https://all3dp.com/1/additive-manufacturing-technologies-guide/