پرینتر سه بعدی

اغلب کاربران تصور می‌کنند که پرینترهای سه بعدی فقط برای آزمایشگاه‌های خاص طراحی شده و کاربرد دارند. پرینترهای سه بعدی فقط برای مصارف آزمایشگاهی طراحی نشده‌اند. با توجه به اینکه ساختن و نهایی کردن هر ایده‌ای به وسایل مختلفی نیاز دارد، پرینتر سه بعدی میتواند به عنوان یکی از مهم‌ترین ابزارها برای هر مهندس و یا سازنده‌ای باشد. در این متن سعی کرده‌ایم به تمامی سوالات شما پاسخ دهیم. تیترها را دنبال کنید. 

شناخت پرینتر سه بعدی 3D Printer

پرینتر سه بعدی به انگلیسی 3D Printer دستگاهی که قادر است اشیاء فیزیکی سه بعدی را با استفاده از روش‌های چاپ افزایشی توسط ماده‌ای خاص ساختاردهی کند به عبارت دیگری چاپ سه بعدی انجام دهد. این فناوری به کاربران امکان می‌دهد تا طراحی‌های سه بعدی خود را به صورت مستقیم از رایانه به یک شی فیزیکی تبدیل کنند. عملکرد یک پرینتر سه بعدی بر مبنای افزایش لایه به لایه مواد رسانا برای ساخت قطعات است. در این فرایند، ابتدا مدل سه بعدی مورد نظر در نرم افزار طراحی شده و سپس به فایل استاندارد سه بعدی مانند فایل STL تبدیل می شود. سپس فایل طراحی شده به پرینتر سه بعدی ارسال می‌شود تا عملیات چاپ سه بعدی شروع شود. پرینتر سه بعدی در طی فرایند چاپ، موادی مانند پلاستیک، متال، سرامیک، رزین و چندین ماده دیگر را به صورت مایع، پودر یا نخ مصرف می‌کند. سپس سطح را به طور تدریجی پر می‌کند تا قطعه سه بعدی نهایی ایجاد شود. در هر لایه، پرینتر سه بعدی مواد را به شکل دقیقی می‌چسباند و آن را به لایه بعدی اضافه می‌کند تا قطعه کامل شود. پرینترهای سه بعدی در حوزه‌های مختلفی از جمله طراحی صنعتی، پزشکی، معماری، هنر و تفریح، تحقیقات علمی و تولید قطعات سفارشی استفاده می‌شوند. آنها به طراحان و سازندگان امکان می‌دهند تا به سرعت و به صورت هزینه موثر طراحی‌ها و نمونه‌های خود را تولید کنند. همچنین به آنها امکان می‌دهد تا از خلاقیت بیشتری برخوردار شوند. همچنین، با پرینترهای سه بعدی، امکان ساخت قطعات با هندسه پیچیده و ساختار داخلی متفاوت هم وجود دارد که با روش‌های سنتی ساخت امکان‌پذیر نبوده است. در مجموع، پرینتر سه بعدی یک فناوری نوآورانه است که باعث انقلابی در روش‌های طراحی و تولید قطعات شده است. این فناوری به کاربران امکان می دهد تا با سرعت بالا، هزینه کمتر و انعطاف‌پذیری بیشتر، اشیاء سه بعدی خود را تولید و به واقعیت بپیوندانند.

شناخت روش کارکرد پرینتر سه بعدی

روش کارکرد پرینتر سه بعدی به طور کلی به مراحل زیر تقسیم می‌شود.

• طراحی سه بعدی: در ابتدا، مدل سه بعدی قطعه مورد نظر با استفاده از نرم‌افزارهای طراحی سه بعدی ایجاد می‌شود. این نرم‌افزارها اجازه می‌دهند تا طرح‌ها را از ابتدایی‌ترین سطح به صورت دیجیتالی رسم و طراحی کنید.
• تبدیل به فایل استاندارد سه بعدی: پس از طراحی، فایل طراحی سه بعدی به فرمت استانداردی مانند STL (Stereolithography) تبدیل می‌شود. فایل STL حاوی اطلاعات هندسی قطعه است و توصیف کننده ساختار سطح‌ها و لایه‌های مختلف آن است.
• آماده‌سازی پرینتر: پس از تهیه فایل STL، پرینتر سه بعدی باید آماده شود. این شامل انتخاب مواد چاپ، تنظیمات پرینتر مانند دما و سرعت چاپ و آماده‌سازی سطح چاپگاه برای شروع فرآیند چاپ است.
• فرآیند چاپ: پرینتر سه بعدی آغاز به کار می‌کند و به صورت لایه به لایه قطعه را ساختاردهی می‌کند. این فرآیند با توجه به نوع پرینتر و فناوری استفاده شده، ممکن است تفاوت‌هایی داشته باشد. به عنوان مثال، در پرینترهای با فناوری FDM (Fused Deposition Modeling)، مواد به صورت نخ‌های پلاستیکی یا فیلامنت پلاستیکی به نازل پرینتر ارسال می‌شوند و در اثر حرارت، مواد ذوب شده را به لایه‌های بعدی منتقل می‌کند.
• پس‌پردازش: پس از اتمام فرآیند چاپ، قطعه ساخته شده از پرینتر سه بعدی خارج می‌شود. در این مرحله، ممکن است نیاز به پس‌پردازش داشته باشد. پس‌پردازش شامل عملیاتی مانند برش، سنگ‌زنی، صیقل‌کاری و دیگر عملیات مکمل برای به دست آوردن قطعه نهایی و قابل استفاده است.

مقرون به صرفه‌ترین و پیشرفته‌ترین پرینترهای سه بعدی از فناوری‌هایی مانند FDM، SLA (Stereolithography), SLS (Selective Laser Sintering) و یا MJF (Multi Jet Fusion) استفاده می‌کنند. هرکدام از این فناوری‌ها و روش‌ها جزئیات و مزایا و معایب خاص خود را دارند. با استفاده از پرینتر سه بعدی، می‌توان قطعات سازه‌ای، قطعات صنعتی، مدل‌های توضیحی، لوازم خانگی، ابزارها و یا هر نوع شی فیزیکی دیگری را به صورت سه بعدی تولید کرد. این فناوری از طریق سرعت، دقت، انعطاف‌پذیری و کاهش هزینه‌های تولید، به صنایع مختلف ارزش افزوده می‌دهد.

انواع پرینتر سه بعدی براساس تکنولوژی پرینت

پرینترهای سه بعدی براساس تکنولوژی به کار رفته در روند اجرای فرآیند ساخت دسته بندی می‌شوند. در ادامه 5 تکنولوژی معمول در پرینترهای سه بعدی را معرفی می‌کنیم.

• تکنولوژی FDM: مخفف شده Fused Deposition Modeling این تکنولوژی از طریق ذوب و رساندن مواد پلاستیکی، لایه به لایه قطعه را ساختاردهی می‌کند. پرینترهای FDM بسیار رایج و قابل دسترس هستند.
• تکنولوژی SLA: مخفف شده Stereolithography در این تکنولوژی، لیزر یا نور مشابه، رزین مایع را تشدید کرده و به طور تدریجی لایه به لایه قطعه سه بعدی را ساختار می‌دهد. SLA برای قطعات با جزئیات بالا و دقت بالا استفاده می‌شود.
• تکنولوژی SLS: مخفف شده Selective Laser Sintering در این تکنولوژی، لیزر بر روی پودر مواد مانند پلاستیک، متال و سرامیک تابیده می‌شود تا لایه به لایه قطعه سه بعدی را ساختاردهی کند. SLS برای تولید قطعات پیچیده و با سطح‌های داخلی توصیه می‌شود.
• تکنولوژی DLP: مخفف شده Digital Light Processing این تکنولوژی نزدیک به SLA است، اما در آن یک پروژکتور دیجیتال برای تاباندن نور بر روی رزین استفاده می‌شود تا قطعه سه بعدی شکل گیرد.
• تکنولوژی MJF: مخفف شده Multi Jet Fusion در این تکنولوژی، پودر پلاستیکی روی سطح تخته‌ای قرار می‌گیرد و با استفاده از جت‌های چندگانه، مواد محلولی بر روی پودر را تشدید می‌کند. این فناوری سرعت بالا و قابلیت تولید دقیق را ارائه می‌دهد.

همچنین، تکنولوژی‌های دیگری مانند Binder Jetting و LOM (Laminated Object Manufacturing) نیز وجود دارند که در آنها روش‌های مختلفی برای ساخت قطعات سه بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اجزا تشکیل دهنده یک پرینتر سه بعدی چه مواردی هستند؟

دستگاه 3d پرینت یک ابزار فنی و مهندسی تقریبا پیچیده است. این دستگاه از اجزا مختلفی تشکیل شده است. بخش‌های مدار فرمان و سخت افزارهای مکانیکی همگی در کنار هم قرار می‌گیرند تا پرینتر به درستی کار کند. پرینتر سه بعدی از اجزا مختلفی تشکیل شده است. این اجزا عبارتند از:

• ساختار فریم: ساختار فریم یا قاب پرینتر سه بعدی، بستری است که اجزای دیگر پرینتر را در بر می‌گیرد و آنها را به هم متصل می‌کند. معمولا از فلز یا پلاستیک سخت برای ساخت این ساختار استفاده می‌شود.
• سیستم حرکتی: پرینتر سه بعدی باید قادر باشد تا به طور دقیق و هماهنگ حرکت کند. این شامل موتورها، پلکان‌نورد، پلکان مکانیکی یا سیستم حرکتی خطی است که به پرینتر امکان حرکت در محورهای مختلف را می‌دهد.
• سیستم اکستروژن: در پرینترهای سه بعدی با فناوری FDM، سیستم اکستروژن مواد مصرفی (معمولا فیلامنت پلاستیکی) را مدیریت می‌کند. این شامل موتور اکستروژن، نازل، گرم‌کننده و مکانیزم پیشروی مواد است.
• سیستم کنترل: پرینتر سه بعدی نیاز به سیستم کنترل دقیقی دارد تا تنظیمات مختلف مانند دما، سرعت چاپ و حرکت را اجرا کند. این شامل یک میکروکنترلر، ماژول‌های الکترونیکی و نرم‌افزار کنترل است.
• سیستم حسگرها: برخی از پرینترهای سه بعدی حسگرهای مختلفی دارند تا وضعیت مختلفی را مانند دما، سطح چاپگر و پیشرفت چاپ را مشاهده کنند. این موارد شامل حسگرهای دما، حسگرهای آلتراسونیک، حسگرهای تشخیص سطح و غیره است.
• سیستم تغذیه: پرینتر سه بعدی برای عملکرد صحیح نیاز به منبع تغذیه مناسب دارد. این شامل منبع تغذیه برق است که برای تأمین برق مورد نیاز سایر اجزا استفاده می‌شود.
• سطح چاپگر: سطح چاپگر یا بستر چاپ، سطحی است که بر روی آن قطعه سه بعدی ساخته می‌شود. این سطح ممکن است مستقیما به پرینتر متصل شده یا قابل جدا شدن باشد و می‌تواند از مواد مانند چرم، شیشه، فولاد، سیلیکون و غیره ساخته شود.

همچنین، توجه به فیلامنت‌ها و مواد مصرفی استفاده شده در پرینتر سه بعدی نیز لازم است. انتخاب مواد مصرفی مناسب برای پرینتر، نقش بسزایی در کیفیت و دقت قطعات ساخته شده دارد. به طور کلی، مواد مصرفی شامل فیلامنت‌های پلاستیکی (مانند PLA و ABS)، رزین‌های خوراکی (برای SLA)، پودرهای متنوع (برای SLS و MJF) و سایر مواد مصرفی مخصوص به فناوری‌های خاص استفاده شده در پرینترهای سه بعدی می‌شوند.

کیت پرینتر سه بعدی 3D

برای چاپ سه بعدی نیازمند دستگاهی به اسم پرینتر 3d هستیم. در سال‌های گذشته شرکت‌های ایرانی بسیار مختلفی اقدام به ساخت پرینتر سه بعدی کرده‌اند. برای خرید یک پرینتر سه بعدی بایستی ابعاد پرینت و تکنولوژی پرینت آن‌ها را مد نظر قرار دهید. دستگاه چاپ سه بعدی خانگی معمولا ابعاد پرینت کمتر از 50 سانتی متر دارد. مدل‌های 30 سانتی متری و 20 سانتی متری از انواع پرمصرف خانگی هستند. میتوانید در این شاخه از دانشجو کیت پرینترهای مختلف تولید ایران را با گارانتی و آموزش راه اندازی دریافت کنید. همانطور که توضیح داده شد، ابعاد پرینت و تکنولوژی پرینت این دستگاه‌ها اهمیت دارند. برای خرید پرینتر سه بعدی ارزان میتوانید از نوع کیت پرینتر استفاده کنید. معمولا راه اندازی یک چاپگر سه بعدی فرآیندی پیچیده است. پس از نهایی سازی مونتاژ قطعات، بایستی کالیبره شوند. به همین دلیل خرید کیت پرینتر 3d را خیلی توصیه نمی‌کنیم. این دستگاه‌ها دارای مدل‌های قابل دار و بدون قاب هستند. که تاثیر آن در شکل دستگاه و ایمنی کار کردن است.