انواع مختلف پرینت سه بعدی

تاریخچه چاپ سه بعدی

چاپ سه بعدی که عموما با فرهنگ “خودت انجام بده” (DIY) برای علاقه‌مندان و سرگرمی شناخته می‌شود، اکنون کاربردهای تجاری و صنعتی هم پیدا کرده است. برای مثال، امروزه مهندسان اغلب از چاپگرهای سه بعدی برای نمونه‌سازی و ساخت اشیاء هندسی سبک استفاده می‌کنند.

ریشه‌های چاپ سه بعدی در “نمونه‌سازی سریع” قرار دارد. زمانی که فناوری پایه در دهه ۱۹۸۰ اختراع شد، از این اصطلاح برای توصیف آن استفاده می‌شد، زیرا در آن زمان چاپ سه بعدی تنها برای ساخت نمونه اولیه مناسب بود و نه قطعات تولیدی. در واقع، هدف اصلی از خلق آن صرفاً تسریع توسعه محصولات جدید از طریق نمونه‌سازی سریع بود.

جالب اینجاست که این فناوری در زمان معرفی اولیه توجه زیادی جلب نکرد. در سال ۱۹۸۱، هیدئو کوداما از ژاپن اولین حق اختراع را برای ماشینی ثبت کرد که از نور ماوراء بنفش برای سفت کردن رزین‌های حساس به نور استفاده می‌کرد. سه سال بعد، اولیویه دِ ویت، ژان کلود آندره و آلن لومِهوت فرانسوی به طور مشترک برای فناوری مشابهی حق اختراع ثبت کردند. هر دو حق اختراع رها شدند و جنرال الکتریک اعلام کرد که “مورد دوم فاقد پتانسیل تجاری قابل توجه است”.

در سال ۱۹۸۴ بود که چارلز هُل آمریکایی حق اختراعی را برای “دستگاهی برای تولید اشیاء سه بعدی به روش استریولیتوگرافی” ثبت کرد. او فایل STL را اختراع کرد و سه سال بعد در ۱۹۸۷ شرکت “سیستم‌های سه بعدی” را تأسیس نمود.

در همان دهه، با ثبت اختراع برای فناوری‌های “تَلبین لیزری گزینشی” (SLS) و “مدل‌سازی رسوب گداخته” (FDM) در ایالات متحده، گام‌های بلندی در زمینه چاپ سه بعدی برداشته شد. شرکت‌های “تولید رومیزی” (DTM) و “استراتاسیس” پیشگامان صنعت چاپ سه بعدی بودند که تقریباً در همان زمان تأسیس شدند.

پس از آن، با تجاری‌سازی سریع، این صنعت متحول شد. اولین “چاپگرهای سه بعدی” بزرگ و پرهزینه بودند و سازندگانشان برای عقد قرارداد نمونه‌سازی صنعتی با شرکت‌های بزرگ خودروسازی، کالاهای مصرفی، محصولات بهداشتی و هوافضا رقابت می‌کردند.

تا سال ۱۹۸۷، شرکت “سیستم‌های سه بعدی” اولین چاپگر SLA با کیفیت تجاری را معرفی کرد؛ در سال ۱۹۹۲، استراتاسیس و DTM به ترتیب اولین چاپگرهای FDM و SLS تجاری را عرضه کردند. اولین پرینتر سه بعدی فلز در سال ۱۹۹۴ توسط شرکت آلمانی “سیستم‌های اپتیکال الکتریکی” (EOS) معرفی شد.

با آغاز هزاره جدید، شرکت‌های فعال در زمینه چاپ سه بعدی برای سودآوری رقابت شدیدی با یکدیگر داشتند. پیشرفت در علم مواد و انقضای بسیاری از حق اختراع‌ها، باعث مقرون به صرفه شدن چاپ سه بعدی گردید.

به‌زودی، به لطف پیشرفت‌های صورت گرفته در صنعت چاپ سه بعدی، دیگر فرآیندهای تولید صرفاً در اختیار شرکت‌های با پشتوانه ماشین‌آلات و سرمایه سنگین قرار نگرفت. امروزه، چاپ سه بعدی به راه‌حلی پیشرفته برای ساخت انواع مختلف قطعات تولیدی تبدیل شده است.

برای خرید قطعات پرینتر سه بعدی نیاز به شناخت قطعات و کیفیت آنها دارید. حتما قبل از خرید قطعات پرینتر سه بعدی سعی کنید از فروشگاه معتبر خرید خود را انجام دهید همچنین قیمت ها را مقایسه کنید تا بهترین خود را انجام دهید. یکی از شرکت های فعال در این زمینه شرکت سحاب می باشد که از طریق سایت cafeelec.ir محصولات خود را به بازار ارائه می نماید. شما می توانید با مراجعه به این سایت از خدمات پرینتر سه بعدی استفاده نمایید.

پرینت سه بعدی چگونه کار می کند؟

طبق استاندارد  ISO/ASTM 52900 ، مربوط به اصول کلی و اصطلاحات در تولید افزودنی، فرآیندهای پرینت سه بعدی را در هفت گروه مجزا دسته بندی می کند. هر نوع چاپ سه بعدی کمی متفاوت عمل می کند.

زمان صرف شده برای چاپ یک شیء سه بعدی به نوع چاپ، اندازه خروجی، نوع ماده، کیفیت مورد نظر و پیکربندی تنظیم بستگی دارد. چاپ سه بعدی می تواند از چند دقیقه تا چند روز طول بکشد.

انواع پرینت سه بعدی:

1. فیوژن بستر پودری

در همجوشی بستر پودری (PBF)، انرژی حرارتی به شکل یک پرتو الکترونی یا لیزر، به طور انتخابی مناطق خاصی از بستر پودر را برای ایجاد لایه‌ها ذوب می‌کند. این لایه ها تا زمانی که قسمتی ساخته شود روی یکدیگر ساخته می شوند.

PBF ممکن است شامل فرآیندهای پخت یا ذوب باشد. با این حال، روش عملیات اولیه یکسان باقی می ماند. ابتدا، یک غلتک یا تیغه پوشش مجدد، یک لایه ریز پودر را روی سکوی ساخت قرار می دهد. سپس سطح بستر پودری با استفاده از منبع حرارتی اسکن می شود. این منبع به طور انتخابی دمای ذرات را برای اتصال مناطق خاص افزایش می دهد.

هنگامی که منبع حرارت یک مقطع یا لایه را اسکن می کند، سکو پایین می آید تا این روند برای لایه بعدی تکرار شود. خروجی نهایی حجمی با قطعات ذوب شده است که پودر اطراف آن بدون تاثیر باقی می ماند. سپس پلت فرم بالا می رود تا امکان بازیابی ساخت کامل را فراهم کند. همجوشی بستر پودری شامل چندین روش چاپ استاندارد مانند تف جوشی لیزری انتخابی (SLS) و تف جوشی لیزری مستقیم فلزات (DMLS) است.

SLS به طور منظم برای تولید قطعات پلیمری برای نمونه‌های اولیه و اجزای کاربردی استفاده می‌شود. چاپ SLS با بستر پودری به عنوان تنها ساختار پشتیبانی انجام می شود. فقدان ساختارهای پشتیبانی اضافی امکان ایجاد هندسه های پیچیده را فراهم می کند. با این حال، قطعات تولید شده اغلب دارای تخلخل داخلی و سطح دانه ای هستند و به طور کلی نیاز به پس پردازش دارند.

SLS مشابه ذوب لیزری انتخابی (SLM)، همجوشی بستر پودر پرتو الکترونی (EBPBF) و تف جوشی لیزری مستقیم فلزات (DMLS) است. با این حال، این فرآیندها برای ایجاد قطعات فلزی استفاده می‌شوند و برای همجوشی ذرات پودر، یک لایه در یک زمان، به لیزر متکی هستند.

DMLS دمای ذرات را فقط تا نقطه همجوشی افزایش می‌دهد و در نتیجه آنها در سطح مولکولی ترکیب می‌شوند. از طرفی SLM ذرات فلز را کاملا ذوب می کند. هر دو این تکنیک ها گرما فشرده هستند و بنابراین به ساختارهای پشتیبانی نیاز دارند. پس از پایان فرآیند، ساختارهای پشتیبانی با استفاده از ماشینکاری CNC یا به صورت دستی حذف می شوند. سپس قطعات برای رفع تنش‌های پسماند در طول پردازش پس از پردازش حرارتی می‌شوند.

این تکنیک‌های پرینت سه بعدی فلزی، اجزایی با خواص فیزیکی باکیفیت ایجاد می‌کنند که گاهی حتی از فلز پایه استفاده‌شده قوی‌تر هستند. پرداخت سطح نیز اغلب عالی است. از نظر مواد، این تکنیک‌ها می‌توانند سوپرآلیاژهای فلزی و سرامیک‌هایی را پردازش کنند که استفاده از آنها در سایر فرآیندها دشوار است. با این حال، هر دو DMLS و SLM هزینه بر هستند و حجم سیستم اندازه خروجی را محدود می کند.

2. فوتوپلیمریزاسیون VAT

فتوپلیمریزاسیون VAT را می توان به دو روش تقسیم کرد: پردازش نور دیجیتال (DLP) و استریولیتوگرافی (SLA). هر دوی این فرآیندها با استفاده از یک منبع نور برای پخت انتخابی مواد مایع (معمولاً رزین) ذخیره شده در خمره، اجزایی را یک لایه در یک زمان ایجاد می کنند.

DLP با “چشمک زدن” تصویری از هر لایه کامل بر روی سطح مایع در vat کار می کند. از سوی دیگر، SLA برای درمان مایع به یک منبع UV یا لیزر تک نقطه‌ای متکی است. پس از اتمام چاپ، رزین اضافی باید از روی خروجی پاک شود، پس از آن، مورد باید در معرض نور قرار گیرد تا استحکام آن بیشتر شود. سازه های پشتیبانی، در صورت وجود، باید پس از پردازش حذف شوند، و می توان قطعه را برای ایجاد یک پوشش با کیفیت بالاتر پردازش کرد.

این روش‌ها برای خروجی‌هایی که نیاز به دقت ابعادی سطح بالایی دارند، مناسب‌تر هستند، زیرا می‌توانند آیتم‌های با جزئیات پیچیده با پرداخت عالی ایجاد کنند. بنابراین، DLP و SLA برای تولید نمونه های اولیه مناسب هستند.

با این حال، خروجی این روش ها اغلب شکننده است، و آنها را برای نمونه های اولیه کاربردی کمتر مناسب می کند. رنگ و خواص مکانیکی این قطعات نیز احتمالاً در برابر اشعه ماوراء بنفش خورشید کاهش می یابد و آنها را برای استفاده در فضای باز نامناسب می کند. در نهایت، سازه های پشتیبانی اغلب مورد نیاز هستند و ممکن است لکه هایی به جا بگذارند که می توان آنها را از طریق پس پردازش از بین برد.

3. جت بایندر

بایندر جت با قرار دادن یک لایه ریز از مواد پودری مانند ماسه پلیمری، سرامیک یا فلز بر روی سکوی ساخت کار می کند. پس از این، یک هد چاپ قطرات چسب را برای اتصال این ذرات رسوب می دهد. از این رو این قطعه لایه به لایه ساخته می شود.

قطعات فلزی باید به صورت حرارتی پخته شوند یا با فلزی که نقطه ذوب پایینی دارد مانند برنز نفوذ کنند. قطعات ساخته شده از سرامیک یا پلیمر تمام رنگی را می توان با استفاده از چسب سیانواکریلات اشباع کرد. معمولاً برای تکمیل خروجی نیاز به پس پردازش است.جت بایندر کاربردهای متعددی دارد، از جمله قالب های سرامیکی در مقیاس بزرگ.

4. UVTools

این راه حل منبع باز یک مجموعه جامع چاپ رزین، یک نمایش فایل عالی و بهینه سازی شده برای تعمیر لایه و دستکاری برای SLA ماسک شده است. این با PrusaSlicer سازگار است و به کاربران امکان دسترسی به پروفایل های چاپگر MSLA شخص ثالث را می دهد.

کنترل موتور دو مرحله ای (TSMC) یکی از ویژگی های مهم UVTools است که سرعت چاپ لایه ای را برای قسمت های حرکتی مختلف برای هر لایه امکان پذیر می کند. این امر زمان چاپ را کاهش می دهد و احتمال موفقیت چاپ را افزایش می دهد.

در نهایت، UVTools به کاربران اجازه می دهد تا یک چاپ کالیبراسیون زمان پخت لایه رزین سفارشی برای آزمایش رزین های جدید و تنظیم پیکربندی مناسب برای ارتفاع لایه های مختلف ایجاد کنند.

5. WebPrinter

این راه حل مبتنی بر مرورگر را می توان برای پیش نمایش G-code بدون نیاز به باز کردن فایل در یک برش دهنده با قابلیت کامل استفاده کرد. کاربران فقط باید فایل G-code را آپلود کنند و WebPrinter مسیر ابزاری را که فایل به چاپگر سه بعدی ارسال می کند را نشان می دهد. این یک روش سریع و ساده برای مشاهده خروجی پرینت سه بعدی بالقوه است.

6. Ultimaker Cura

این برش دهنده منبع باز با اکثر چاپگرهای سه بعدی مدرن سازگار است. Cura برای مبتدیان بسیار مناسب است زیرا استفاده از آن آسان، سریع و شهودی است. از سوی دیگر، کاربران پیشرفته می توانند از آن برای دسترسی به 200 تنظیمات برای اصلاح چاپ استفاده کنند.

7. Simplify3D

Simplify3D یک ابزار برش قدرتمند برای افزایش کیفیت چاپ سه بعدی است. CAD را به لایه‌ها تقسیم می‌کند، مشکلات مدل را تصحیح می‌کند و پیش‌نمایش کاربر از خروجی نهایی را به نمایش می‌گذارد. ویژگی‌های ممتاز آن برای چاپگرهای سه بعدی سازمانی مفید است.