پرينتر سه بعدي چيست؟ انواع پرينتر هاي سه بعدي كاربرد آن و فوايد و مضررات آنها

پرينتر سه بعدي چيست؟

پرينتر سه بعدي امروزه در كشورهاي پيشرفته و صنعتي جايگاه مخصوص و غير قابل اجتنابي را به خود اختصاص داده اند.

كاهش هزينه،كوتاه تر شدن زمان توليد،ساختن قطعات فوق پيچيده،آسان شدن مرحله توليد،توليد با مواد مختلف،در اختيار داشتن فرآيند طراحي و ساخت و رفع اشكالات با پرينت هاي متعدد و رسيدن به ايده آل ترين خروجي و … از جمله امكاناتي هستند كه پرينتر سه بعدي در اختيار كاربران خود قرار ميدهد.

پرينتر سه بعدي با توجه به فرآيند توليد خود و مواد مصرفي به انواع مختلفي تقسيم ميشوند كه در ادامه به معرفي پركاربرد ترين انواع آن مي پردازيم.

تاريخچه

فرايند استريوليتوگرافي براي نخستين بار در سال 1986 توسط يك تاجر و مخترع آمريكايي بنام چارلز هال (Charles Hull) و به عنوان راهي براي تبديل لايه‌هاي مواد به يك شي جامد اختراع شد. در حقيقت او موفق شد با استفاده از يك محفظه محتواي پليمر مايع حساس به نور ماوراءبنفش و يك ليزر ماوراءبنفش ، ساختار مواد را به صورت لايه‌هاي جامد در آورد. يكي از مزاياي روش استريوليتوگرافي سرعت آن است. يك قطعه مي‌تواند در مدت زمان كوتاهي ساخته شود. زمان ساخت قطعات معمولاً به ابعاد قطعه و پيچيدگي جزييات آن بستگي دارد كه مي‌تواند چند ساعت و يا بيشتر از يك روز به طول بي انجامد.

انواع

امروزه استريوليتوگرافي مدرن امكان ايجاد مدل هاي سه بعدي با مواد متنوعي را فراهم مي‌كند. لايه‌هاي ورقه‌اي نازك  پوشيده شده از پلاستيك مي‌توانند با استفاده از يك ليزر ذوب‌شده ، به لايه‌ي زيرين خود متصل و در نهايت يك حجم كامل سه‌بعدي به وجود آورند. اين ليزر مي‌تواند قطعات اضافي را از شي جدا كند. اين در حالي است كه هنوز هم مي‌توان از روش فوتوپليمر  هال يا همان تابش پرتو ليزر فرابنفش به يك فوتوپليمر (محلول حساس به نور) حساس به اشعه ماوراي بنفش براي ايجاد شدن شي بر روي سطح استفاده كرد. 

مشخصات

 
در روند استريوليتوگرافي، يك ليزر براي فراهم آوردن پرتوهاي كنترلي انرژي كه مستقيماً بر لايه‌هاي نازك مواد اعمال مي‌شوند، مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين انرژي منجر به اتصال لايه‌ها به يكديگر يا واكنش شيميايي مايع فتو ري اكتيو ⁵، سپس مستحكم شدن و اتصال آن با لايه‌ي زيرين مواد مي‌گردد. لازم به ذكر است، به دليل پيچيدگي اين فرايند، اشعه‌ي ليزر همواره به صورت كامپيوتري كنترل مي‌شود.

نرخ زمان

فرايند چاپ اشيا سه بعدي به اندازي چاپ اسناد معمولي سريع نيست. طراحي مدلهاي سه بعدي با استفاده از مايع فتو ري اكتيو يا اشعه‌ي ماوراءبنفش بطورمعمول بين 6 تا 12 ساعت به طول مي‌انجامد، اگر چه بايد گفت براي طراحي اين اشيا با استفاده از كامپيوتر به صرف مدت زماني حتي بيش از اين ، بسته به پيچيدگي مدل، احتياج خواهيد داشت.

اهميت

استريوليتوگرافي امكان ايجاد قطعات، مدلها يا ديگر اشياء پيچيده را با سرعت و قيمت كمتر فراهم مي‌آورد. اين فرايند همچنين، ساخت قطعات منحصر بفرد يا نمونه‌هاي اوليه‌ي يك شي را باهدف تست و پيش از توليد انبوه آن ، البته بدون نياز به قالب‌ها ، الگوهاي خاص يا ديگر مواد و موارد مورد نياز براي ساخت‌وساز، امكان‌پذير مي‌نمايد.

مدلهاي سه بعدي رنگي

امروزه اغلب مدلهاي سه بعدي مبتني بر لايه‌هاي ورقه‌اي نازك پوشيده شده از پلاستيك، رزين يا حتي نشاسته‌ي ذرت هستند. در واقع، شيوه ديگري كه به دليل سرعت، دقت و صرفه انرژي آن، كاربرد گسترده‌اي در صنايع يافته ‌است، استفاده از مخزني از پودر پليمري است كه در آن هر لايه جسم نه با ذوب ليزري، بلكه به سادگي با يك ماده رزيني ساخته مي‌شود. سيستمي شبيه به سر چاپگرهاي دوبعدي جوهر افشان، رزين را نقطه به نقطه به سطح پودر مي‌افزايد و لايه‌اي از جسم را تشكيل مي‌دهد. يك برتري اين روش در آن است كه مي‌توان رنگ‌هاي مختلفي را با رزين آميخت و جسمي با رنگ‌بندي دلخواه را توليد كرد. اگرچه اين روش بسيار كارا است، اما سيستم‌هاي چاپ آن و نيز مواد مورد استفاده از آن هنوز براي كاربردهاي خانگي بسيار گران هستند. 

مضرات

تحقيقات دانشمندان موسسه فناوري ايلينويز نشان مي‌دهد چاپگرهاي سه‌بعدي در صورتي كه در محيط مناسب قرار نگيرند، مي‌توانند براي سلامتي انسان مضر باشند. اگر چه پرينترهاي سه بعدي جديد تقريباً به همه افراد اجازه مي‌دهند به خلق اشيا سه بعدي بپردازند اما نبايد از اين حقيقت غافل شد كه فرآيندهاي صورت گرفته براي نيل به اين هدف نظير: ذوب مواد اوليه ، منجر به پراكنده شدن ذرات  فوق‌العاده ريز در هوا مي‌شود و از آنجايي كه اين پرينترها براي كاربردهاي خانگي فاقد هرگونه تهويه يا فيلتر هستند، اين ذرات مي‌توانند مستقيماً وارد ريه‌ها و يا حتي جريان خون شده و نهايتا باعث بروز مشكلات قلبي – تنفسي شوند. لازم به ذكر است ،غلظت بالاي اين ذرات حتي مي‌تواند، منجر به سرطان ريه يا آسم شود.

همان طور كه گفته شد، پرينترهاي سه بعدي داراي مزايا و مضراتي هستند. اين پرينترها حتي در دانش پزشكي نيز كاربرد دارند. با استفاده از تكنولوژي پرينترهاي سه‌بعدي شايد در آينده دور ديگر مجبور به خريد كالا از فروشگاه نباشيد و بتوانيد هر آنچه را نياز داريد، از غذا گرفته تا پوشاك مورد نظر خود، را بسازيد! اما به راستي اين تكنولوژي تا چه اندازه مي‌تواند خود را با واقعيت الگوهاي طبيعي وفق دهد؟ آيا اين تكنولوژي باعث رفع مشكلاتي كه بشر سال‌هاست با آن‌ها دست و پنجه نرم مي‌كند خواهد بود؟

پرينترهاي سه بعدي

FORMLABS

مواد مصرفى اين پرينتر سه بعدى كه به شكل هاى مختلف رزين ميباشد كه داراى خواص و قابليت هاى منحصر به فرد بوده كه در ريخته گرى مستقيم،قطعات با مقاومت بالا،قطعات شفاف و … كاربرد دارد.
طرز كار اين پرينتر كه از ليزر براى ساخت قطعات استفاده ميكند بدينگونه مى باشد كه ليزر از طريق حركت دقيق آيينه ها به مخزن رزين دستگاه تابانده شده و محصول نهايى ساخته مى شود.
اين دستگاه ارزشمند كه حاصل تكنولوژى روز كشور آمريكا مى باشد هم اينك از طريق شركت بعد سوم در اختيار مصرف كننده هاى ايرانى قرار گرفته و اين شركت در زمينه فروش دستگاه،تامين قطعات و رزين هاى اين دستگاه فعاليت مى كند.هم اينك امكان ارايه خدمات پرينت در زمينه هاى صنعتى،پزشكى و دندانسازى،طلا سازى با امكان قالب گيرى مستيم از مواد (Castable) در اختيار شما عزيزان قرار گرفته است.

تكنولوژيSLS

طرز كار پرينتر سه بعدي SLS

طرز كار اين پرينتر توليد افزايشي مى باشد به اين صورت است كه پرينتر سه بعدى از يك نوع منبع تغذيه بالا مانند يك ليزر استفاده كرده و مخلوطي از ذرات ريز مواد اوليه مانند فلز، سراميك و يا پودر شيشه را به توده اي جامد سه بعدي تبديل مي كند. در اين روش معمولا از پودر مواد استفاده ميشود.در اين روش مواد به وسيله نور ليزر كه از قبل معين شده در نرم افزار، مواد پودر مانند را با استفاده از مدل سه بعدي نمونه (به عنوان مثال يك فايل سه بعدي طراحي شده به وسيله solidwork و يا اسكن سه بعدي) بر روي سطح توليد مي كند.روش قرار گيرى لايه ها در اين تكنولوژي به اين صورت است كه نخست لايه ايي از مواد اوليه بر روي سطح قرار داده و پس از جامد شدن و خشك شدن به وسيله ليزر، لايه هاى بعدي مواد اوليه را بر روي لايه قبل قرار مي دهيم و اين روند تا تمام شدن قطعه مورد نظر ادامه خواهد داشت

جنس مواد اوليه و كاربردI SLS

اين روش در مقايسه با ديگر روشهاي پرينت سه بعدي يا توليد و نمونه سازى سريع مي تواند مواد اوليه مختلفي را براي كاربردهاي گوناگون پشتيباني كند. موادي از جنس پليمرها مانند فلزات مي توانند به عنوان مواد اوليه چاپ به وسيله اين اين تكنولوژي به كار مي رود كه نمونه ساخته شده به وسيله اين آلياژ از استحكام بالايي برخوردار بوده و در بعضي موارد مي توان اين قطعات را به عنوان قطعه نهايي و قابل مصرف به كار برد.

در كل مي توان گفت كه تكنولوژي SLS با توجه به امتيازات بالايي كه در ساخت اجسام با هندسه هاي پيچيده دارد، به عنوان يكي از پر كاربردترين روشهاي ساخت نمونه اوليه در صنايع مختلف و همچنين به منظور توليد برخي قطعات مصرفى كاربرد دارد. همچنين امروزه اين تكنولوژي در بخش و صنايع به خصوص صنايع ماشين سازى و هواپيما سازى به سرعت رو به رشد است

شايد تنها دليلى كه باعث ميشود اين چاپگر سه بعدى كمتر مورد استفاده كارگاه هاى كوچك تر شود قيمت بالاى دستگاه ها و مواد اوليه مى باشد ولى توجه به امر كه برخى از قطعات طراحى شده و مورد نياز در صنعت تنها راه توليدشان به خاطر شكل طرح، فقط پرينتر سه بعدى مى باشد استفاده از اين دستگاه و نياز به آن را در صنعت توجيه ميكند.

پرينتر سه بعدي فلزي

پرينت سه بعدي فلز

پرينتر سه بعدي

تكنولوژي SLA

Stereolithography

طرز كار پرينتر سه بعدي

در اين فناوري (SLA) نيز از يك مايع (رزين) براي توليد يك بخش جامد استفاده مي شود. در اين فناوري از اشعه ماوراي بنفش مايع و ليزر فرابنفش براي ساخت لايه هاي جسم استفاده مي شود.در اين تكنولوژي باريكه اي از نور ليزر UV به رزين به وسيله آينه تابيده مي شود تا حجم شكل بگيرد.
پرينتر formlabs نامى آشنا در صنعت پرينترهاى سه بعدى مى باشد كه در رده پرينترهاى سه بعدى SLA جايگاه ويژه اى در آمريكا و اروپا به خود اختصاص داده.اين پرينتر رزينى در سال ٢٠١۵ پر فروش ترين پرينتر رزينى جهان بوده و توانسته نيازهاى كاربران خاص خود را بر طرف كند
زمينه گسترده فعاليت اين پرينتر سه بعدى در حوضه هاى صنعت،الكترونيك،نمونه سازى دقيق،پزشكى،دندانسازى،معمارى و ماكت سازى،طلا سازى باعث شده تا اين ابر پرينتر بتواند قطعاتى با دقت و ظرافت باور نكردنى توليد كند

 پرينتر سه بعدي

تكنولوژي FDM

fused deposition modeling

طرز كار

تمام پرينتر هاي سه بعدي از يك فناوري مشابه براي ساخت محصول استفاده نمي كنند. راه هاي مختلفي براي انجام اين كار وجود دارد. تفاوت عمده اين فناوري ها در روش ساخت لايه هايي است كه به منظور ايجاد محصول نهايي مورد استفاده قرار مي گيرند. در اين روش از موادي با قابليت ذوب شدن براي توليد لايه ها استفاده مي شود.

طرز كار پرينتر سه بعدي بدين گونه است كه داراي سه محور آزاد حركت مي باشند در محور طول و عرض و ارتفاع در حركت هستند.همان طور كه در شكل زير قابل مشاهده است پرينتر هاي سه بعدي ابتدا مواد مصرفي را ذوب كرده و سپس از طريق نازل خود به صورت رشته هاي ذوب شده در كنار هم قرار ميگيرند و به هم متصل ميشوند و شكل و طرح مورد نظر را از پايه ساخته و مرحله به مرحله در محور z يا همان ارتفاع دستگاه بالا مي آيد تا پرينت به پايان رسد.

دقت حركت موتورها و توانايي قرار دادن نازل در محل مورد نظر پارامتري هست كه دقت دستگاه هاي پرينتر سه بعدي را تعيين ميكند كه پرينترهاي ارزشمند كه قابليت توليد قطعات دقيق را دارند از استپ موتورهاي دقيق تر استفاده مي كنند كه يكي از عوامل ايجاد طيف وسيع قيمت در پرينتر ها است.

همان طور كه توضيح داده شد عوامل مختلفي در توليد قطعه توسط پرينتر سه بعدي نقش دارند كه يكي ديگر از مهمترين آنها خروجي خود نازل مي باشد كه در پرينترهاي موجود در بازار اكثرا از نازل با خروجي با قطر ۰٫۴ ميليمتر استفاده مي كنند كه در پرينتر هاي دقيق تر از نازل هاي دقيق تر با خروجي ۰٫۳ و ۰٫۲ ميليمتر نيز استفاده مي شود.كه پرينتر zmorph كه اين مجموعه پس از برسي هاي زياد متناسب با نياز هاي امروزه صنعت و توليد ايران دانسته قابليت پشتيباني از نازل ۰٫۲ را داشته كه توانايي توليد قطعات با دقت و سطح بسيار بالا را ايجاد كرده است

جهت خريد و سفارش  انواع پرينتر هاي سه بعدي با كارشناسان ما تماس حاصل بفرماييد 

021-88346282