راهنمای چاپ سه بعدی

افرادی که در صنعت چاپ سه بعدی مشغول می باشند ، لازم است تا راهنمایی های استفاده از آن را فرا گیرند . تمامی فرایند های چاپ سه بعدی با یک مدل CAD شروع می شوند ، صنعت کار با چاپگر سه بعدی ؛ مزایایی چون هزینه کم ، آزادی طراحی ، سفارشی سازی و سرعت بالا را دارا می باشد .

چاپ سه بعدی چیست ؟

فناوری‌ پرینت سه بعدی یا ساخت افزودنی (AM) ؛ قطعات سه بعدی را از مدل‌ های طراحی و با کمک رایانه (CAD) و با افزودن متوالی لایه به لایه مواد تا زمانی که بخش فیزیکی آن ایجاد شود ، می سازد . در حالی که فناوری‌ های پرینت سه بعدی از دهه 1980 وجود داشته است ، پیشرفت‌ های اخیر در ماشین‌ آلات ، مواد و نرم‌ افزار ، چاپ سه‌ بعدی را برای طیف وسیع‌ تری از کسب‌ و کار ها در دسترس قرار داده است و شرکت‌ های بیشتری را قادر می‌ سازد تا از ابزارهایی استفاده کنند که قبلاً فقط به چند صنعت با فناوری پیشرفته محدود می‌شدند . امروزه ، پرینتر های سه بعدی رومیزی و رومیزی ارزان قیمت ، نوآوری را سرعت می بخشند و از کسب و کارها در صنایع مختلف از جمله مهندسی ، تولیدی ها ، دندانپزشکی ، مراقبت های بهداشتی ، آموزشی ، سرگرمی ، جواهرات و شنوایی شناسی حمایت می کنند . پرینت سه بعدی و یا به عبارتی چاپ سه بعدی از فناوری های پرکاربرد امروزه می باشد . درآمدزایی با پرینترهای سه بعدی به سبب همین تکنولوژی های بروز ، بسیار مورد استقبال قرار گرفته است .

تکنولوژی بوجود آمده توسط چاپگر سه بعدی و یا به عبارتی پرینتر سه بعدی ، باعث شده تا برخی ایده ها ، بسیار راحتتر به واقعیت پیوند بخورند.

نحوه کار

تمام فرآیندهای چاپ سه بعدی با یک مدل CAD شروع می شوند که برای آماده سازی طرح به نرم افزار ارسال می شوند . 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 می شوند و پس از پردازش برای کاربرد های خاص استفاده می شوند . انواع محصولات پرینترهای سه بعدی را می توانید با آگاهی کامل بر نحوه ی کار چاپگر ها تولید کنید .

• طراحی : چاپگرهای سه بعدی قطعاتی را از مدل های سه بعدی ایجاد می کنند ، نمایش های ریاضی هر سطح سه بعدی که با استفاده از نرم افزار طراحی به کمک رایانه (CAD) ایجاد شده یا از داده های اسکن سه بعدی ساخته شده است. سپس طرح به عنوان یک فایل STL یا OBJ قابل خواندن توسط نرم افزار آماده سازی چاپ صادر می شود. 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 اتمام نصب، نرم افزار دستورالعمل ها را از طریق اتصال بی سیم یا کابلی به چاپگر ارسال می کند.
• چاپ سه بعدی : برخی از پرینترهای سه بعدی از لیزر برای تبدیل رزین مایع به پلاستیک سخت شده استفاده می کنند، برخی دیگر ذرات کوچک پودر پلیمر را در دماهای بالا برای ساخت قطعات ترکیب می کنند. بیشتر پرینترهای سه بعدی تا زمانی که پرینت کامل نشود می توانند بدون مراقبت کار کنند و سیستم های مدرن به طور خودکار مواد مورد نیاز برای قطعات کارتریج را دوباره پر می کنند. با چاپگرهای سه بعدی Formlabs، یک داشبورد آنلاین به شما امکان می دهد چاپگرها، مواد و تیم ها را از راه دور مدیریت کنید.
• پس از فرآیند : بسته به تکنولوژی و مواد بکار گرفته شده ، قطعات چاپ شده ممکن است نیاز به شستشو در ایزوپروپیل الکل (IPA) داشته باشند تا هرگونه رزین خشک نشده از سطح آنها حذف شوند ، پس از پخت برای تثبیت خواص مکانیکی ، کار دستی برای حذف ساختارهای نگهدارنده ، یا تمیز کردن با هوای فشرده یا مدیا بلاستر برای حذف پودر اضافی . برخی از این فرآیند ها را می توان با لوازم جانبی خودکار کرد . قطعات پرینت سه بعدی را می توان به طور مستقیم و یا پس از پردازش برای کاربرد های خاص و پرداخت مورد نیاز با ماشین کاری ، پرایمینگ ، رنگ آمیزی ، بست یا اتصال استفاده کرد . اغلب ، پرینت سه بعدی به عنوان یک گام میانی در کنار روش‌های تولید مرسوم ، مانند موارد مثبت برای ریخته‌ گری جواهرات و لوازم دندانپزشکی یا قالب‌ها برای قطعات سفارشی عمل می‌کند .

پرینترهای سه بعدی

چاپ سه بعدی از فرآیند های تولیدی مدرن محسوب می‌شود که در سال‌ های اخیر به فعالیت‌ های مختلف وارد شده و کارهای متعددی با آن ارائه شده است . این نوع چاپ به فرآیند تولید اجسام سه بعدی از فایل‌ های دیجیتال اطلاق می‌شود که مواد در آن به‌ صورت کنترل شده و لایه لایه به یکدیگر پیوند داده می‌شوند تا یک شی سه بعدی ساخته شود . به عبارت دیگر در چاپ سه بعدی عمل چاپ با تبلور، سفت شدن و یا انقیاد یک مایع با پودر در هر نقطه‌ از مقاطع عرضی آن جسمی که می‌خواهیم چاپ کنیم، اتفاق می‌افتد . شایان ذکر است امروزه در مشاغل مختلف صنعتی مانند مهندسی مکانیک، ساخت و تولید ابزار، طلاسازی، مهندسی پزشکی، هوا فضا و صنایع فضایی از فناوری چاپ سه بعدی استفاده می‌شود . سه نوع شناخته شده پرینتر های سه بعدی برای قطعات پلاستیکی عبارتند از استریولیتوگرافی (SLA) ، تف جوشی لیزری انتخابی (SLS) و مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM) . Formlabs دو فناوری چاپ سه بعدی حرفه ای SLA و SLS را ارائه می دهد که این ابزارهای ساخت صنعتی قدرتمند و در دسترس را به دستان خلاق حرفه ای ها در سراسر جهان می آورد .

انواع

1. استریولیتوگرافی (SLA) : استریولیتوگرافی اولین فناوری چاپ سه بعدی در جهان بود که در دهه 1980 اختراع شد و هنوز هم یکی از محبوب ترین فناوری ها برای حرفه ای ها است. چاپگرهای سه بعدی SLA از لیزر برای تبدیل رزین مایع به پلاستیک سخت شده در فرآیندی به نام فوتوپلیمریزاسیون استفاده می کنند. چاپگرهای 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 ویژگی های ظریف و سطح صاف، بسیار محبوب شده اند. فرمول‌های رزین SLA طیف وسیعی از خواص نوری، مکانیکی و حرارتی را برای مطابقت با ترموپلاستیک‌های استاندارد، مهندسی و صنعتی ارائه می‌دهند.
2. تف جوشی لیزری انتخابی (SLS) : پرینترهای سه بعدی تف جوشی لیزری انتخابی (SLS) از یک لیزر پرقدرت برای پخت ذرات کوچک پودر پلیمر به یک ساختار جامد استفاده می کنند. پودر ذوب نشده از قطعه در حین چاپ پشتیبانی می کند و نیاز به ساختارهای پشتیبانی اختصاصی را بی نیاز می کند. این باعث می شود SLS برای هندسه های پیچیده، از جمله ویژگی های داخلی، برش ها، دیوارهای نازک و ویژگی های منفی ایده آل باشد. قطعات تولید شده با چاپ SLS دارای ویژگی های مکانیکی عالی هستند، با استحکامی مشابه قطعات قالب گیری تزریقی.
3. مدل سازی 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. پرینترهای سه بعدی FDM با اکسترود کردن رشته های 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 پلت فرم کار می کنند. هر لایه یکی یکی گذاشته می شود تا زمانی که قسمت کامل شود.

موارد کاربرد

SLA استریولیتوگرافی از پرینتر های چاپ سه بعدی ، ایده آل برای موارد زیر است :

• تولید کوتاه مدت
• نمونه سازی سریع
• مدل سازی مفهومی
• نمونه سازی عملکردی
• برنامه های کاربردی دندانپزشکی
• نمونه سازی و ریخته گری جواهرات

SLS تف جوشی لیزری از پرینتر های چاپ سه بعدی ، ایده آل برای موارد زیر است :

• قطعات مصرف نهایی
• نمونه سازی عملکردی
• تولید کوتاه مدت ، پل یا سفارشی

FDM مدل‌سازی رسوب ذوب شده از پرینتر های چاپ سه بعدی ، ایده آل برای موارد زیر است :

• نمونه سازی ساده
• مدل‌های اثبات مفهوم اولیه

مزایا

مزایای چاپ سه بعدی ، به دلیل تکنولوژی های بکار رفته در آن تقریبا سبب جذب کاربران زیادی شده است .

1. هزینه : با پرینت سه بعدی، نیازی به ابزار و راه اندازی پرهزینه مربوط به قالب گیری تزریقی یا ماشین کاری نیست. از همان تجهیزات می توان از نمونه سازی تا تولید برای ایجاد قطعات با هندسه های مختلف استفاده کرد. همانطور که چاپ سه بعدی به طور فزاینده ای قادر به تولید قطعات کاربردی نهایی می شود، می تواند مکمل یا جایگزین روش های تولید سنتی برای طیف رو به رشدی از کاربردها در حجم های کم تا متوسط ​​باشد .
2. سفارشی سازی : از کفش‌ها گرفته تا لباس‌ها و دوچرخه‌ها، محصولاتی که در اندازه‌های محدود و یکنواخت ساخته شده‌اند، احاطه شده‌ایم، زیرا کسب‌وکارها تلاش می‌کنند محصولات را استاندارد کنند تا تولیدشان مقرون به صرفه باشد. با پرینت سه بعدی، فقط طراحی دیجیتال باید تغییر کند تا هر محصول بدون هزینه ابزار اضافی متناسب با مشتری باشد .
3. آزادی طراحی : پرینت سه بعدی می تواند اشکال و قطعات پیچیده ای مانند برآمدگی ها، میکروکانال ها و اشکال ارگانیک ایجاد کند که تولید آنها با روش های سنتی تولید پرهزینه یا حتی غیرممکن است. این فرصت را فراهم می کند تا مجموعه ها را به قطعات کمتر مجزا ادغام کنیم تا وزن کاهش یابد، اتصالات ضعیف کاهش یابد و زمان مونتاژ کاهش یابد و امکانات جدیدی برای طراحی و مهندسی ایجاد شود.
4. کاهش ریسک : توسعه محصول یک فرآیند تکراری است که به دورهای متعدد آزمایش، ارزیابی و اصلاح نیاز دارد. پیدا کردن و رفع نقص‌های طراحی در مراحل اولیه می‌تواند به شرکت‌ها کمک کند تا از بازنگری‌های پرهزینه و تغییرات ابزاری در مسیر جلوگیری کنند .

سرعت بالای تولید شدن قطعات چاپ سه بعدی

با فرآیندهای تولید سنتی ، دریافت یک قطعه ممکن است هفته ها 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 مدل‌ های مفهومی یک‌ باره تا نمونه‌ های اولیه کاربردی و حتی تولیدات کوچک برای آزمایش تولید می‌کن د. این به طراحان و مهندسان امکان می دهد ایده ها را سریعتر توسعه دهند و به شرکت ها کمک می کند تا محصولات را سریعتر به بازار بیاورند . 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 . بنابراین سرعت تولیدی قطعات چاپ سه بعدی بالا بوده و یکی از دلایل پرطرفدار بودن این صنعت می باشد . سرعت چاپ PLA: بهترین تنظیمات سرعت چاپ و موارد دیگر را با داشتن آگاهی کامل بر آن می توانید طبق نیاز تنظیم کنید .