سخت افزار

پرینتر سه بعدی چیست؟توضیحات کامل و انواع روش های آن

پرینتر سه بعدی

امروزه حدود ۲۵ تکنیک برای پرینت سه بعدی در دنیا وجود دارد که بعضی از آنها تجاری شده اند و می توان گفت حدود ۱۰ مورد از آنها در بازار و و صنعت قطعه سازی و نمونه سازی به صورت رایج وجود دارد. در این مقاله می خواهیم به هر کدام از انواع روش های پرینت سه بعدی که برای ارائه خدمات پرینتر ۳ بعدی متنوع هستند ، به صورت اختصاصی بپردازیم. روش های پرینت سه بعدی که در حال حاضر بیشتر در بازار رویت می شوند؛ شامل SLA، SLS، FDM، LOM، ۳D-Printing (BinderJetting)، DDM، Polyjet، DLP و FusionJet می باشند.

پرینتر سه بعدی چیست؟

در این مقاله می خواهیم درباره انواع فناوری های پرینتر سه بعدی که هم اکنون در دنیا وجود دارند توضیح دهیم. تکنولوژی پرینت سه بعدی روز به روز در حال توسعه است. از این رو روش های جدید پرینتر سه بعدی به تکنیک های موجود این تکنولوژی برای ارائه خدمات پرینت سه بعدی متنوع اضافه می شود. از قرار گرفتن انواع روش های این تکنولوژی در کنار تکنولوژی اسکن سه بعدی قادر به انجام مهندسی معکوس بسیاری از قطعات هستیم. در این مقاله به طور مفصل به روش های مرسوم و پرکاربرد این تکنولوژی می پردازیم.


برای مطالعه بیشتر: ۶ نرم افزار عالی برای بررسی سلامت باتری لپ تاپ


دستگاه پرینتر سه بعدی SLS از دستگاه‌هایی است که به وسیله ماده اولیه پودری شکل به ساخت قطعه می‌پردازد، از این رو پودر پایه است. سیستم‌های مختلفی در یک دستگاه SLS به همراه یکدیگر کار می‌کنند تا قطعه ساخته شود.

قسمت‌های اصلی دستگاه که می‌بایست در کنار هم کار کنند تا قطعه ساخته شود عبارتند از:

  • سیستم اسکن لیزر
  • سیستم های حرارتی
  • سیستم گردش گاز بی اثر
  • سیستم تغذیه پودر
  • سیستم پلاتفورم
  • واحد کنترل (الکترونیک و نرم افزار)

پرینتر سه بعدی SLS

ساخت قطعه در دستگاه SLS به این صورت اتفاق می‌افتد که در ابتدای کار لازم است تا فایل CAD قطعه مورد نظر به دستگاه شناسانده شود. برای این منظور تا به حال کارهای نرم افزاری زیادی در دنیا انجام شده است. فایل CAD مورد نظر می‌بایست لایه لایه شود.

پرینتر سه بعدی

سپس صفحه دیگری بالاتر از صفحه قبلی به اندازه ضخامت یک لایه با جسم قطع داده می‌شود و این کار تا جایی پیش می‌رود که به بالاترین قسمت جسم برسد. در پایان، تعداد زیادی کانتور‌های بسته که نشان دهنده اطراف جسم هستند به دست می‌آیند. در ادامه خواهیم دید که این کانتور‌ها محل عبور لیزر را بر روی سطح پودر مشخص می‌کنند.

مطالب مرتبط
کارت گرافیک Nvidia چه رابطه‌ای با قیمت بیت کوین دارد؟

مفهوم لایه لایه شدن یک جسم سه بعدی و تبدیل آن به کانتور های دو بعدی:


پس از به دست آمدن کانتور‌ها به ساخت فیزیکی قطعه پرداخته می‌شود. در این مرحله، ابتدا یک لایه پودر توسط مکانیزم لایه نشانی بر روی سطح پلاتفورم پخش می‌شود. پس از پخش شدن پودر سطح آن توسط گرمکن‌های تابشی دستگاه تا دمای مشخصی پیشگرم می‌شوند. (البته این مخصوص دستگاه های SLS پلیمری است، در فرآیند SLS فلزی این پیشگرم به دلایل فنی مورد نیاز نیست.)

مزایای پرینتر سه بعدی SLS:

  • امکان تولید قطعات کاربردی و عملیاتی
  • استحکام و ضربه پذیری بالای قطعات
  • پایداری حرارتی و شیمیایی بالا
  • زیست سازگاری و کاربرد در تولید گاید ها و مدل های جراحی، پروتز و اورتز و داربست های مهندسی بافت
  • قابلیت ماشینکاری و پولیش و رنگ
  • سرعت بالای تولید قطعات در تیراژ تولید تا ۵۰۰
  • به صرفه در تولید تیراژ بالاتر نسبت به مابقی روش های پرینت سه بعدی

شاید این مطلب هم برایتام مفید باشد: آموزش مقدماتی نرم افزار فتوشاپ – شروع کار با فوتوشاپ


محدودیت های پرینتر سه بعدی SLS:

  • هزینه بالا برای کاربرد هایی که نیاز به استحکام مکانیکی بالا ندارند.
  • دقت متوسط این روش نسبت به روش های دقیق تر مثل روش DLP و PolyJet
  • عدم توانایی تولید قطعات به صورت توخالی مانند روش FDM

پرینتر سه بعدی SLA ( دستگاه لیتوگرافی سه بعدی Setereo Lithography Aparatus )

این روش نخستین روش ابداع شده در حوزه ی پرینت سه بعدی می باشد که در سال ۱۹۸۸ میلادی توسط شرکت ۳D SYSTEMS امریکا بر اساس اختراع آقای چارلز هال (Charles Hull) معرفی گردید. در این روش از رزین فوتوپلیمر برای تولید قطعات استفاده می شود که آن را به صورت انتخابی توسط لیزری با طول موج خاص سفت می کنند. شمای کلی این روش در شکل زیر نشان داده شده است.

مطالب مرتبط
بررسی امکانات و کاربردهای Surface Pen

دستگاه SLA از یک سکوی ساخت تشکیل شده است که قطعه مورد نظر بر روی آن ساخته می شود و در داخل یک مخزن حاوی رزین در جهت عمودی حرکت می کند. همچنین یک سیستم لیزر در بالای دستگاه قرار دارد که به همراه یک سیستم اسکن لیزر دو بعدی لکه لیزر را بر روی سطح رزین در قسمت مشخص می تاباند و باعث سفت شدن آن و تشکیل قطعه می شود. قطعه به صورت لایه لایه بر روی هم ساخته می شود و به بالا می آیدو هر لایه در این روش مابین حدود ۷۰ تا ۵۰۰ میکرون قابل تغییر می باشد.

چاپگرSLA

مزیت های پرینتر SLA:

  • دقت ابعادی و صافی سطح خوب
  • از این روش می توان در تولید قطعات شفاف استفاده کرد.

معمولا روش SLA در صنعت بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد و در کنار روش SLS از جمله روش های صنعتی پرینت سه بعدی محسوب می شود. از قطعات SLA می توان به صورت غیر مستقیم در تولید قطعات صنعتی نیز بهره جست.

محدودیت های پرینترSLA:

  • نیاز به تولید ساپورت برای گرفتن زیر قطعه تولید شده
  • از قطعات روش SLA نمی توان به عنوان قطعات نهایی استفاده کرد.

نیاز است تا قطعه پس از تولید در دستگاه پرینتر سه بعدی برای سفت شدن کامل چند ساعت در معرض اشعه فرابنفش قرار بگیرد.


درباره ی مهمترین مشکلات گوشی های موبایل آیفون چه می دانید؟


پرینتر سه بعدی FDM (مدلسازی ته نشینی گداخته، Fused Deposition Modeling)

پرینتر سه بعدی FDM

این روش یکی از روش های نمونه سازی سریع و پرینت سه بعدی است که در آن برای تولید قطعه از اکسترود کردن فیلامنت هایی از پلیمر و یا موم به قطر حدودی ۱٫۷۵ میلیمتر استفاده می شود. این اکسترودر بر روی یک میز CNC سه بعدی قرار دارد که در جهت x و y و z حرکت می کند و پلیمر ذوب شده در داخل اکسترودر را، بر روی قطعه می نشاند و بعد از تمام شدن یک لایه به اندازه یک ضخامت لایه به سمت بالا حرکت می کند.

مطالب مرتبط
سخت افزار مورد نیاز برای ویندوز 11 (روش‌های بررسی)

قطعه تولید شده به روش FDM

مزایای پرینتر سه بعدی FDM:

  • ارزان قیمت بودن دستگاه ها و مواد آن
  • توان تولید قطعات بزرگ بدون هدر رفت مقدار زیادی از مواد
  • بعضی از ماشین های FDM به صورت بزرگ و در مقیاس صنعتی دارای کاربرد های صنعتی هستند.

محدودیت های پرینتر FDM:

  • نیاز به ساپورت
  • توان تولید فقط با استفاده از برخی مواد پلیمری
  • دقت ابعادی و صافی سطح نا مناسب برای کاربرد های صنعتی
  • خواص مکانیکی پایین قطعه علی الخصوص در جهت عمودی

بیشتر بخوانید،بیشتر بدانید: علت داغ شدن لپتاپ چیست و چطور این مشکل را حل کنیم؟


پرینتر سه بعدی Polyjet

این روش از جهتی به روش SLA و از جهتی به روش DDM شباهت دارد. در این روش از نازل هایی استفاده می شود که به جای ریختن مذاب موم، قطرات رزین فوتوپلیمر را بر روی لایه قبلی می ریزد. دقیقا پس از ریختن قطرات رزین فوتوپلیمر، در معرض نور یک لامپ فرابنفش که در آن جا همواره روشن است قرار گرفته و سفت می شود و قطعه مورد نظر را تشکیل می دهد. این روش برای اولین بار توسط شرکت Objet Geometries واقع در اسرائیل شکل گرفت و اخیرا توسط شرکت Stratasys امریکا خریداری شده است.

پرینتر سه بعدی Polyjet

این دستگاه ها دارای دقت بسیار بالایی می باشند و در تولید قطعات ظریف بسیار خوب عمل می کنند ولی نمی توان از قطعات آن برای تولید مدل ریخته گری دقیق استفاده کرد. نکته ای که در رابطه با این روش وجود دارد قیمت بالای رزین مورد استفاده در این روش است.

مطالب مرتبط
علت داغ شدن لپتاپ چیست و چطور این مشکل را حل کنیم؟

مزایای پرینتر سه بعدی PolyJet:

  • دقت ابعادی بسیار بالا در بین روش های پرینت سه بعدی موجود
  • سرعت عمل در تولید قطعه
  • صافی سطح عالی قطعات
  • توانایی منحصر به فرد در ایجاد قطعه های ظریف و دقیق

محدودیت های پرینتر سه بعدی PolyJet:

  • گرانقیمت بودن دستگاه و متریال مورد استفاده
  • نیاز به ساپورت
  • توان تولید فقط با استفاده از برخی مواد پلیمری ترموست
  • شکننده بودن قطعه

این مقاله شاید جالب باشد: معرفی بهترین لوازم جانبی کنسول نینتند و سوییچ( Nintendo Switch)


پرینت (۳D Printing) یا روش BinderJetting

با اینکه به صورت اصطلاحی به تمام روش های پرینت سه بعدی، چاپ سه بعدی هم گفته می شود، اما در اصل چاپ سه بعدی خود یک روش جداگانه از روش های پرینت سه بعدی می باشد و برای خود دارای هویت جداگانه ای می باشد. این روش برای اولین بار توسط محققان موسسه فناوری ماساچوست، MIT، ابداع شد.

مزایای روش چاپ سه بعدی

  • از دامنه وسیعی از مواد می توان به کمک آن به تولید قطعه پرداخت
  • قطعات تولید شده به وسیله ماده آردی شکل دارای قیمت بسیار پایینی هستند.
  • همچنین از این روش می توان در تولید قطعات فلزی به شکل نهایی به صورت غیر مستقیم استفاده کرد.

پرینتر سه بعدی DDM ( تولید ته نشینی قطرات، Droplet Deposition Manufacturing)

این روش با نامهای دیگری مانند DWax نیز شناخته می شود. در این روش معمولا از ماده مومی شکل برای تولید قطعات استفاده می شود. یک نازل که بر روی یک میز CNC دو بعدی سوار شده است موم را ذوب کرده و به صورت قطعات بسیار ریزی تبدیل می کند و آن ذرات را بر روی لایه قبلی می نشاند. قطر ذرات هم اندازه هستند و حدود ۷۰ میکرون می باشند.

مطالب مرتبط
راهنمای جامع ارتقا سخت افزار لپ تاپ و کامپیوتر

پرینتر سه بعدی DLP ( پردازش دیجیتالی نور، Digital Light Processing)

این روش بر مبنای استفاده از بورد های الکترونیکی DLP می باشد. از این سیستم در سیستم های پرینت سه بعدی برای سفت کردن رزین مانند روش SLA استفاده می شود. این روش دارای دقت بالایی بوده و می توان قطعات بسیار ظریفی را برای استفاده در جواهر سازی تولید کند.

چاپگرDLP

پرینتر سه بعدی LOM (تولید اشیا لایه لایه، Laminated Object Manufacturing )

این روش برای اولین بار توسط شرکت Helisys معرفی شد و با حمایت مالی بنیاد ملی علوم امریکا(National Science Foundation – NSF) به تجاری سازی رسید. در این روش برای تولید قطعه به صورت لایه لایه از یک رول استفاده می شود که این رول می تواند از جنس پلاستیک، کاغذ، سلولوز، فلز یا روق های کامپوزیت باشد. شمای کلی این روش در شکل زیر نشان داده شده است.


این محتوای مفید را هم مطالعه کنید: مشخصات بهترین دوربین های گوشی + معرفی گوشی های 2020


پرینتر سه بعدی LOM

یک رول از ماده مورد نظر بر روی سکوی ساخت دستگاه قرار می گیرد و سپس دور تا دور لایه مورد نظر در آن لایه بر اساس فایل CAD لایه لایه شده معمولا توسط لیزر بریده می شود.

قبل از بریده شدن لایه جدید به لایه قبلی چسبیده می شود، در برخی موارد رول در حین قرار گیری بر روی سکوی ساخت دستگاه به چسب آغشته می شود و در غیر اینصورت پس از قرارگیری بر روی لایه قبلی می بایست توسط یک مکانیزم به چسب آغشته شود.

سخن پایانی

شما در این مقاله با پرینتر سه بعدی آشنا شدید.همچنین از توضیحات کامل و انواع روش های آن آگاه شدید.اگر سوال یا نظری دارید آن را در کامنت مطرح کنید تا در اسرع وقت توسط ما جواب داده شود.

دیدگاهتان را بنویسید