پرینترهای سه بعدی | 3D Printer

چاپگر یا پرینتر سه بعدی چیست؟

هر دستگاهی که بتواند یک قطعه سه بعدی را از یک طرح کامپیوتری بسازد یک چاپگر سه بعدی است. اساس کار چاپگر های سه بعدی، فناوری تولید و ساخت افزایشی است. امروزه بر حسب جنس و ابعاد قطعه و ویژگی های آن ، چاپگر های سه بعدی متفاوتی وجود دارد که به روش های مختلفی کار می کنند. اما همه ی آن ها بر اساس همین فناوری ساخت افزایشی می باشد.

پرینتر سه بعدی چگونه کار می کند؟

[um_loggedin]

[/um_loggedin]

انواع پرینتر های سه بعدی

پرینتر سه بعدی انواع متفاوتی دارد، بر اساس این که قطعه شما از چه جنسی است، باید از پرینتر های مختلفی استفاده کنید. در صورتی که میخواهید یک قطعه پلیمری استفاده کنید، باید از پرینتر مخصوص این کار استفاده کنید و اگر میخواهید یک اندام طبیعی را چاپ کنید، باید از بایو پرینتر های محصوص استفاده کنید.

چرا پرینتر های سه بعدی متفاوت داریم؟

ویژگی های مواد مختلف با یک دیگر متفاوت است. به همین خاطر نحوه ی ساخت آن ها و شکل دادن آن ها نیز متفاوت است، برای مثال گونه ای از پلیمر ها به راحتی ذوب می شوند و گونه ای دیگر در اثر حرارت می سوزند. یا سرامیک ها برای ذوب شدن به دماهای بسیار بالا احتیاج دارند، در حالی که فلزات به دمای نسبتا کمتری نیاز دارند. به خاطر تفاوت در ویژگی های مواد، برای چاپ آن ها نیز باید از روش های متفاوتی استفاده شود.

چه پرینتری برای چاپ مواد مختلف نیاز داریم؟

[um_loggedin]برای پرینت مواد می توانیم از روش های مختلفی استفاده کنیم. اما به صورت کلی مطرح ترین پرینتر ها برای چاپ مواد به شرح زیر است

مواد پلیمری

شناخته شده ترین پرینتر ها برای چاپ مواد پلیمری، پرینتر های FDM ، DLP و SLA هستند. برای پلیمر های ترموپلاست( ترموپلاست گونه ای از پلیمر ها می باشد که با حرارت دیدن نرم و خمیری شکل می شوند) از روش FDM استفاده می شود.این پرینتر ها ارزان ترین و متداول ترین پرینتر ها بوده و کاربرد خانگی نیز دارند.مواد اولیه برای این پرینتر ها فیلامنت های پلیمری می باشد. و برای پلیمر های ترموست(ترموست گونه ای از پلمیرها هستند که در اثر حرارت می سوند) از روش DLP و SLA استفاده می شود. این پرینتر ها کمی گران تر از پرینتر های FDM می باشند و ماده اولیه آن ها رزین مایع می باشد.

فلزات و آلیاژ ها

شناخته شده ترین پرینر ها برای چاپ فلزات، پرینتر های SLM ،SLS و DMD می باشند. این پرینتر ها از پودر فلز به عنوان ماده اولیه و از پرتو لیزر به عنوان منبع انرژی برای ذوب کردن فلز استفاده می کنند. این پرینتر ها در دسته ی پرینتر های گرانقیمت قرار می گیرند و کاربرد صنعتی دارند.

سرامیک ها

برای سرامیک ها نیز روش های SLS و Bimnder Jet می باشد، این پرینتر ها نیز در دسته پرینتر های گرانقیمت قرار می گیرند.

تنوع پرینتر ها بسیار بیشتر از آن چیزی می باشد که در این مقاله به آن پرداخته شده است. به زودی در مقاله های بعد به صورت جامع انواع پرینتر های سه بعدی را معرفی و بررسی می کنیم[/um_loggedin]

مزایای پرینتر های سه بعدی

پرینتر های سه بعدی به عنوان یک ابزار ساخت نقش بسیار مهمی در صنعت ایفا می کنند. تبدیل سریع یک طرح سه بعدی دیجیتال، به یک قطعه سه بعدی واقعی، بدون نیاز به ساخت قالب و یا صرف هزینه و زمان هنگفت یکی از مهمترین ویژگی های استفاده از پرینتر های سه بعدی می باشد، در واقع امروزه متداول ترین راه برای ساختن نمونه های اولیه، استفاده از پرینتر های سه بعدی می باشد.

مزیت بعدی صرفه جویی در مصرف مواد می باشد، استفاده از ساخت افزایشی، میزان هدر رفت مواد را تا حد مناسبی کاهش می دهد، علی الخصوص نسبت به روش های ساخت کاهشی(نظیر CNC)، به همین خاطر استفاده از روش های ساخت افزایشی می تواند در جلوگیری از هدر رفت مواد نیز کمک کنید.

بازنگری در طراحی های قطعات نیز از مهمترین ویژگی های ساخت افزایشی می باشد. هر روش ساخت محدودیت های خاص خود را دارد، در هنگام طراحی یک قطعه، باید محدودیت های روش های ساخت را نیز مد نظر قرار داد. زیرا هر قطعه ای را نمی توان ساخت. ساخت افزایشی محدودیت های بسیار کمتری دارد، به همین خاطر می توان طراحی های بسیار پیچیده تر را انجام و نسبت به ساخت آن ها اقدام کرد.

خواص ویژه، برخی از روش های ساخت افزایشی می توانند قطعاتی را بسازند که خواص مواد آن ها در محدوده ی بهتری قرار داشته باشد.

اگر بخواهیم از مزایای دستگاه پرینتر سه بعدی صحبت کنیم، می توانیم بگوئیم که این تکنولوژی باعث ایجاد تغییرات زیادی در زندگی امروزی شده است و دلیل این تغییرات عملکرد بالای این دستگاه در تولید مدلهای سه بعدی پیچیده و کاهش بسیاری از هزینه های پیش تولید و بخصوص نمونه سازی است.

علاوه بر موارد فوق، استفاده از پرینتر سه بعدی در پروسه تولید محصولات خاص و سفارشی، باعث صرفه جویی بسیار بالایی در هزینه هایی مانند ساخت قالب که پیش از این به صورت سنتی انجام می شد و بسیار پروسه زمان بری بود می شود. با توجه به نوع ماده مصرفی جهت تولید کالا، در برخی موارد مانند مواد سیلیکون می توان به کمک پرینتر سه بعدی قالب را پرینت سه بعدی نموده و مستقیماً از آن جهت قالب گیری مواد مختلف استفاده نمود.

{دروس مرتبط در مدرسه دیزاین: طراحی شخصی ساز چیست؟ | طراحی سفارشی چیست؟}
همچنین استفاده از پرینتر سه بعدی به جای روشهای سنتی تولید، باعث کاهش دور ریز و یا ضایعات می شود که این موضوع علاوه بر محیط زیست، باعث کاهش هزینه های تولید نیز میگردد.در پرینترهای سه بعدی، پیچیده بودن یک مدل زیاد حائز اهمیت نیست و دستگاه پرینتر سه بعدی می تواند یک مدل سه بعدی با پیچیدگی بسیار زیاد را پرینت نموده و آماده استفاده نماید.

به عبارت دیگر قطعات پیچیده ای که پیش از امکان تولید آنها به روشهای سنتی وجود نداشت، امروزه به کمک پرینتر سه بعدی قابل تولید است و این باعث می شود تا پروسه تولید یک محصول به دلیل ترکیب شدن چندین قطعه در همدیگر و ایجاد یک قطعه پیچیده کوتاهتر شود.

دلایل زیادی برای استفاده از پرینتر های سه بعدی وجود دارد، که به صورت جداگانه به آن ها پرداخته خواهد شد. هدف از این مقاله تنها آشنایی مقدماتی با مفهوم ساخت افزایشی و چاپ سه بعدی می باشد. در مقالات دیگر می توانید مباحثی که در این بخش تنها به معرفی کوتاه آن ها پرداخته شد را به صورت کامل بخوانید.

معایب پرینتر سه بعدی

هر دستگاهی در کنار مزایای خود دارای معیبی نیز هست و می توان گفت که دستگاه بی عیب نداریم. برخی از معایب و یا نقاط ضعف عبارتند از:[um_loggedin]

[/um_loggedin]

بطور کلی می توان گفت که در حال حاضر مهمترین کاربرد این دستگاه، نمونه سازی اولیه محصول جهت کنترل و ایراد یابی محصول طراحی شده و رفع ایرادهای احتمالی و در نهایت تولید انبوه محصول توسط روشهای تولید دیگر مانند ریخته گری و یا تزریق پلاستیک است.

{درس مرتبط در مدرسه دیزاین: پروتوتایپ یا نمونه اولیه محصول چیست؟ }

اساس کار پرینتر سه بعدی

طرز کار پرینتر سه بعدی صنعتی از مواد اولیه که عموما رشته های پلاستیکی به نام فیلامنت هستند، کار می کنند. چاپگر های سه بعدی صنعتی میتوانند با رزین،سرامیک،موم،کاغذ،ماسه و سنگ نیز چاپ انجام دهند به این ترتیب مواد اولیه طی فرآیندهایی در پرینتر سه بعدی صنعتی در قسمتی به نام اکسترودر ذوب می شود. سپس از طریق نازل (مجرای خروج مواد اولیه مذاب) روی میز خود بصورت لایه ای طبق طرح سه بعدی، شروع به ساختن نمونه می کند.

بر خلاف دستگاه های تولید سنتی مانند دستگاه تراش و یا دستگاه فرز که قطعه سه بعدی با براده برداری و یا تراش فلز تولید می شود، در چاپگر سه بعدی، مدل سه بعدی با بارگذاری و یا افزودن مواد بر روی همدیگر تولید می شود.

این کار شباهت بسیار زیادی به کار ساختمان سازی و یا دیوار سازی توسط یک بنا دارد. همانطور که بنا برای ساخت دیوار آجرها را لایه به لایه بر روی هم می چیند، در پرینترهای سه بعدی نیز مواد بصورت لایه به لایه روی همدیگر چیده می شوند تا در نهایت مدل سه بعدی ساخته شود.در پرینترهای سه بعدی با تکنولوژی FDM، مواد و یا همان فیلامنت توسط اکسترودر به داخل هیتر و یا گرم کن هدایت شده و در آنجا ذوب شده و از طریق نازل تزریق می گردد.

مواد تزریق شده توسط یک سیستم حرکتی بر روی صفحه و بر اساس یک برنامه از پیش تعریف شده تزریق می گردد و این کار آنقدر تکرار می گردد تا قطعه سه بعدی ساخته شود.  به همین دلیل به آن تکنولوژی ساخت افزایشی و یا additive manufacturing گفته می شود. لازم به ذکر است که انواع مختلفی از پرینترهای سه بعدی با تکنولوژی های مختلف وجود دارد که در این جا به بررسی برخی از آنها پرداخته می شود.

انواع تکنولوژی پرینتر سه بعدی

[um_loggedin]

[/um_loggedin]

کاربردهای پرینتر سه بعدی

مقالات بسیاری در مورد کاربردهای پرینتر سه بعدی نوشته و منتشر شده است که شما عزیزان می توانید جهت کسب اطلاعات دقیقتر در مورد کاربردهای این دستگاه به آنها مراجعه نمائید ولی بطور کلی می توان گفت که از این دستگاه می توان تقریباً در تمامی صنایع استفاده نمود. برخی از صنایعی که به وفور از آن استفاده می شود عبارتند از:

• هوا و فضا
• معماری و ماکت سازی
• صنایع اتومبیل سازی
• صنعت محصولات تجاری و کالاهای مصرفی
• تجهیزات الکترونیکی
• صنایع نظامی و انتظامی
• پزشکی و دندانپزشکی
• آموزش
• قالب سازی

(نکته: ویدئوها از یوتیوب لینک شده است)

جمع‌بندی

همین امروزه نیز می توانید با قیمت بسیار کم، کمتر از قیمت یک تلفن همراه ، یک پرینتر سه بعدی در خانه داشته باشید. هرچند که بسیاری از پرینتر های سه بعدی و مواد اولیه آن ها همچنان قیمت های بالایی دارند، و برای داشتن آن ها در خانه باید صبر کنیم. در صورتی که خود یک پرینتر سه بعدی داشته باشید، می توانید به راحتی فایل های سه بعدی خود را چاپ کنید. اما در صورتی که پرینتر ندارید، یا می خواهید مواد خاصی را پرینت کنید که دستگاه های آن به صورت تجاری در نیامده است می توانید به مراکزی که خدمات چاپ سه بعدی را ارائه می دهند مراجعه کنید. امروزه ارائه خدمات چاپ سه بعدی یکی از مشاغل رو به رشد می باشد که می تواند یک راه خوب برای درآمد زایی نیز باشد. شما می توانید برای چاپ طرح های خود به این مراکز مراجعه کنید، یا حتی با خرید پرینتر سه بعدی به ارائه این خدمات بپردازید و کسب درآمد کنید.