پرینتر سه بعدی چیست؟ انواع پرینتر سه بعدی

معرفی چند تکنولوژی رایج پرینتر سه بعدی

پرینت سه بعدی نوعی تکنولوژی ساخت است که به کمک آن می توان انواع قطعات و لوازم را در زمان کوتاه و با کیفیت مناسب تولید کرد. تکنولوژی پرینت سه بعدی برای اولین بار در سال 1983 به دنیا معرفی شد و از آن زمان تا کنون، دانشمندان و مهندسان در حال توسعه ی این فناوری هستند. فناوری پرینت سه بعدی همچنین با عنوان تولید افزایشی نیز شناخته می شود و دستگاهی که با این فناوری غمل می کند، پرینتر سه بعدی یا چاپگر سه بعدی نام دارد.

دلیل وجود چند نوع مختلف تکنولوژی پرینت سه بعدی و دستگاه پرینتر سه بعدی

علت وجود انواع متفاوت تکنولوژی پرینت سه بعدی و دستگاه های پرینتر سه بعدی، مشابه هر تکنولوژی و فناوری دیگر به عوامل زیر وابسته است:

• قیمت پرینتر سه بعدی
•  کیفیت پرینتر سه بعدی
• سرعت پرینتر سه بعدی
• ظرفیت و گنجایش پرینتر سه بعدی
• کاربرد اختصاصی
• انتظارات کاربر

همانطورکه پرینترهای معمولی دوبعدی انواع مختلفی دارند و بعضی سیاه و سفید، بعضی رنگی و بعضی دیگرمخصوص چاپ تصاویرهستند، پرینترهای سه بعدی نیزانواع مختلفی داشته ودرنوع مواد مصرفی وتکنولوژی تفاوت دارند.

توضیح فرایند پرینت سه بعدی به طورمختصر

باوجود آن که دستگاه های پرینتر سه بعدی می توانند از نظرتکنولوژی و مواد مصرفی و نوع کاربرد درزیرمجموعه های متفاوت قراربگیرند وهرکدام از نرم افزار مخصوص و سخت افزار منحصربه فرد استفاده کنند اما فرایند ساخت درهمه ی آن ها ازابتدا تا تولید محصول، مراحلی یکسان را طی می کند که در ادامه به صورت ساده آن را دسته بندی کرده ایم:

• کاربربه یک نرم افزار مدلسازی سه بعدی یا یک اسکنر سه بعدی دسترسی دارد.
• کاربر به کمک نرم افزارطراحی سه بعدی و اسکنرسه بعدی ویا با استفاده از هردو، یک مدل دیجیتالی سه بعدی طراحی می کند.
• مدل سه بعدی باید دارای قابلیت ذخیره سازی با یک فرمت رایج سه بعدی باشد.
• مدل سه بعدی قبل ازارسال به پرینترسه بعدی باید درنرم افزاراسلایسروشبیه سازچاپ سه بعدی بارگذاری شده وبررسی شود تا به فرمت مورد نیاز برای دستگاه پرینترسه بعدی تبدیل شود.
•  کاربر، فایل سه بعدی مدل را پس ازخروجی گرفتن ازنرم افزاراسلایسردردستگاه پرینترسه بعدی بارگذاری می کند.
• پرینتر سه بعدی اطلاعات فایل سه بعدی را به صورت اسلایس شده در فرمت دوبعدی خوانده و آن را به صورت لایه به لایه پرینت می کند.

ما در این مقاله سعی داریم تا انواع پرینتر سه بعدی و تکنولوژی مورد استفاده در آن ها را به ساده ترین زبان ممکن معرفی کنیم تا بتوانید به کمک آن تفاوت میان انواع چاپگر سه بعدی را دریافته و با آگاهی بیشتر نسبت به استفاده از این فناوری تصمیم گیری کنید. این مقاله برروی سه نوع از رایج ترین انواع پرینترهای سه بعدی تمرکزمی کند که به صورت گسترده در دسترس هستند یا کاربرد جامع تر دارند.

قطعات و اجزاء کلی یک پرینتر سه بعدی

قبل ازمعرفی انواع روش های پرینت سه بعدی بهتراست ابتدا با قطعات اصلی و مشترک بین همه ی دستگاه های پرینترسه بعدی آشنا شویم. قطعات مختلف مکانیکی والکترونیکی زیادی دریک چاپگر سه بعدی وجود دارد وآشنایی با کاربرد کلی آن ها به درک بهتر فرایند پرینت سه بعدی درهر یک از تکنولوژی ها کمک فراوانی می کند.

قطعات اصلی و کاربرد هرکدام در یک پرینتر سه بعدی عبارت اند از:

• بدنه ی پرینترسه بعدی: سایر قسمت ها داخل و روی بدنه نصب می شوند.
• سیستم حرکت مکانیکی هد (head) پرینتر سه بعدی: در جهات مختلف نسبت به صفحه ی پرینت (bed) حرکت می کند.
• هد یا نازل پرینتر سه بعدی: نازل دستگاه که متریال یا فیلامنت را استخراج کرده یا رنگ و یا مایع چسبنده اعمال می کند.
• پلتفرم پرینتر سه بعدی یا صفحه ی ساخت (build bed): قسمتی از پرینتر سه بعدی که قطعه روی آن ساخته می شود.
• موتور های استپرپرینتر سه بعدی: برای حرکت قطعات متحرک و موقعیت یابی آن ها وحرکات دقیق وهمچنین کنترل سرعت استفاده می شود.
• قطعات الکترونیکی پرینتر سه بعدی: برای کنترل موتورها وحرارت دادن نازل یا صفحه ی پرینتر و بسیاری موارد دیگرمورد استفاده قرارمی گیرد.
• سیستم عامل پرینتر سه بعدی: نرم افزار سیستم عامل که پرینتر سه بعدی را از همه ی جوانب کنترل می کند.
• نرم افزار پرینتر سه بعدی: ارتباط مستقیم با خود دستگاه پرینتر سه بعدی ندارد اما برای تبدیل فایل و شروع فرایند پرینت سه بعدی مورد نیاز است.

ساختار ساپورت در پرینترهای سه بعدی

بسیاری ازدستگاه های پرینتر سه بعدی از ساختار ساپورت استفاده می کنند که درفرایند چاپ سه بعدی ضروری است وبدون استفاده از آن امکان ساخت موفقیت آمیز بسیاری از ساختارها وجود ندارد. وقتی پرینت سه بعدی قطعه به اتمام می رسد، کاربرمی تواند ساختار ساپورت را ازقطعه جداکند. بعضی تکنولوژی های پرینت سه بعدی ازنوعی ساپورت قابل حل استفاده می کنند و برخی ازبستری از پودر درمحفظه ی پرینت به عنوان ساپورت بهره می گیرند و نوعی دیگرازتکنولوژی پرینت سه بعدی می تواند ساختاری ژله مانند را به عنوان ساپورت ایجاد کند.

• تکنولوژی پرینت سه بعدی SLA یا Stereolithography

پرینت سه بعدی اس ال ای یکی از فرایند های نمونه سازی سریع است و مناسب کاربرانی است که دقت ساخت برایشان اهمیت زیادی دارد. پرینترسه بعدی sla می تواند مدل سه بعدی ساخته شده در نرم افزاررا در کمتر از چند ساعت بسازد ومحبوبیت این دستگاه ها به خاطر کیفیت بالای چاپ و قابلیت پرینت با جزئیات بسیار بالا است. چاپگرهای سه بعدی که ازاین روش استفاده می کنند می توانند مدل ها، الگوها ونمونه های متنوع و با کیفیت بالا تولید کنند. پرینترسه بعدی sla این کاررا با تبدیل لایه به لایه ی فوتوپلیمرمایع (یک نوع خاص ازپلاستیک) به مدل سه بعدی سخت انجام می دهند. پلاستیک ابتدا گرم می شود تا به یک حالت نیمه مایع تبدیل شود، سپس دراثربرخورد اشعه سخت می شود. پرینتر سه بعدی هر یک از این لایه ها را به کمک یک لیزرفرابنفش می سازد که توسط چند آینه ی اسکن کننده درمحور x و y هدایت می شود. قبل ازشروع هردوره ی جدید، یک تیغه ی پوشش دهنده در راستای سطح حرکت میکند تا یک لایه ی نازک از رزین را به صورت یک دست روی قطعه ی درحال پرینت پخش کند.

پس از اتمام فرایند پرینت، قطعه ی ساخته شده ازصفحه ی پرینتر جدا شده و با محلول شیمیایی شست و شو داده می شود و بسته به نوع متریال استفاده شده، برای سخت تر شدن قطعه ممکن است پس از پرینت در محفظه ی پخت با نور فرابنفش قرار داده شود. قطعات ساخته شده با پرینترسه بعدی sla مانند سایر تکنولوژی های دیگر بسته به نوع متریال می تواند قابلیت پرداخت ورنگ کاری راداشته باشند. این تکنولوژی مورد استفاده ی صنایع خودرو سازی، هوافضا، پزشکی تفریحی و یا تولید محصول است.

• تکنولوژی پرینت سه بعدی DLP یا Digital Light Processing

تکنولوژی dlp اولین روش ابداع شده برای چاپ سه بعدی است که توسط فردی به نام Larry Hornbeck در سال 1987 میلادی اختراع شد. این فناوری شباهت زیادی به تکنولوژی SLA دارد و میشود از متریال های متنوع تری در آن استفاده کرد. پلاستیک رزینی مایع داخل محفظه ی شفاف پرینتر دی ال پی قرار می گیرد. سپس درمرحله ی بعدی تفاوت اصلی پرینتر dlp با چاپگر sla مشخص می شود واین قسمت نوع منبع نوری مورد استفاده برای پخت یا سفت کردن رزین است. در حالی دستگاه های پرینتر سه بعدی اس ال ای از نور فرابنفش استفاده می کنند، پرینتر سه بعدی dlp از منابع نوری رایج ترمثل آرک لامپ یا پروژکتورودرمدل های پیشرفته تراز ال سی دی های فرابنفش استفاده می کند. درنتیجه سرعت انجام فرایند پرینت سه بعدی چندیدن برابر می شود، چرا که دراین تکنولوژی ساخت هرلایه از قطعه همزمان ودرچند لحظه انجام می شود. یکی دیگرازمزایای این تکنولوژی ساختن قطعات محکم و باکیفیت در رزولوشن بسیار بالاست و امکان استفاده از متریال های ارزان برای ساختن قطعات بسیار پیچیده را نیز فراهم میکند. دستگاه های پرینتر سه بعدی dlp مورد استفاده ی صنایع پزشکی و دندان سازی، جواهر سازی، صنایع الکترونیک، پوشاک و مصارف تفریحی یا تولید انبوه محصول نهایی است.

• تکنولوژی پرینت سه بعدی FDM

پرینت سه بعدی اف دی ام فرایندی است که توسط Scott Crupm توسعه داده شده و درکمپانی Stratasys Ltd برای اولین باردرسال 1980 میلادی مورد استفاده ی تجاری قرار گرفت. پرینترسه بعدی اف دی ام از ترموپلاستیک های با کیفیت برای ساخت قطعات سه بعدی استفادی می کند. این تکنولوژی بخاطر توانایی آن درساخت نمونه های کاربردی محصولات، تنوع متریال واستحکام وکیفیت بالا و همچنین قیمت مناسب به نسبت میزان متریال مصرفی محبوبیت زیادی دارد و به عنوان پرکاربرد ترین روش پرینت سه بعدی شناخته می شود. پسازآماده کردن مدل سه بعدی درنرم افزار پرینترسه بعدی، اطلاعات پردازش شده وارد پرینترسه بعدی شده ودستگاه توسط هیتر، متریال پلاستیکی را حرارت داده تا به حالت مذاب برسد و سپس آن را از یک یا چند نازل استخراج کرده و به صورت لایه به لایه روی صفحه ی پرینتر سه بعدی می سازد. مانند سایرروش های پرینت سه بعدی، زمان مورد نیاز برای ساخت یک قطعه در این روش به ابعاد قطعه، کیفیت پرینت، تراکم قطعه و همچنین سرعت پرینتر بستگی دارد. بر خلاف سایر روش ها، در تکنولوژی اف دی ام امکان ساخت قطعات درابعاد بزرگ و ضخامت لایه ی بسیار زیاد نیز وجود دارد تا بتوان قطعات بزرگ تر را با هزینه ی کمتر و درمدت زمان کوتاه تر پرینت کرد. امکان ساخت قطعات کوچک با کیفیت بسیار بالا نیز وجود دارد اما دستیابی به حداکثر کیفیت دراین تکنولوژی به طور مستقیم به نوع دستگاه، نوع متریال استفاده شده و تنظیمات پرینتر بستگی دارد. قطعات پرینت شده با پرینتر سه بعدی FDM در دامنه ی وسیعی از صنایع کاربرد دارند. صنایعی مانند هوافضا، خودرو سازی، پزشکی، نمونه سازی یا تولید انبوه محصولات و بسیاری دیگر، از جمله کاربران پرینتر سه بعدی اف دی ام هستند.

استفاده از انواع تکنولوژی های پرینت سه بعدی لزوما به معنای در اختیار داشتن دستگاه پرینترسه بعدی نیست. مراکز مختلفی وجود دارند که خدمات پرینتر سه بعدی را با تنوع گسترده ای از متریال ها و تکنولوژی های مختلف ارائه می دهند. شما می توانید با ثبت سفارش از خدمات پرینت سه بعدی دروبسایت استودیو سه بعدی بهره مند شوید و یا برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره با کارشناسان این مرکز تماس بگیرید. همچنین برای تعیین قیمت خدمات پرینتر سه بعدی می توانید با مراجعه به سامانه ی تعیین قیمت و ثبت سفارش آنلاین، هزینه ی پرینت سه بعدی مدل مد نظرخود را با کیفیت و متریال دلخواه برآورد کنید.

برای آشنایی با سایر انواع تکنولوژی های پرینتر سه بعدی و توضیحات جامع تر پیرامون تکنولوژی های نام برده شده، روی لینک زیر کلیک کنید:

انواع مختلف پرینتر سه بعدی و کاربرد آنها