پرینت سه بعدی چگونه کار می کند؟

 پرینت سه بعدی چگونه کار میکند؟

چاپ سه بعدی یک مجموعه پیچیده از فن آوری ها، مواد و فرایندها و قابلیت های جدید است و می تواند پیچیدگی اکوسیستم چاپ سه بعدی را بیشتر کند. چاپ سه بعدی به یک نوع خاص فرایند تولید یا فن آوری اشاره نمی کند و بنابراین یک درک جامع نیاز به نگاه عمیق به تمام سیستم های چاپ 3D در دسترس دارد. در حالی که پیشرفت های تولید 30 ساله را در یک مقاله مختصر نمیتوان ارائه داد، ما به این چالش دست زدیم زیرا می خواهیم به شما در تصمیم گیری آگاهانه مبتنی بر نحوه و زمانی که می خواهید چاپ 3D را به کار خود و یا حتی زندگی روزمرتان وارد کنید کمک کنیم.

پلی جت

چاپ سه بعدی به هر فرآیند تولیدی اشاره دارد که به طور افزایشی قطعات 3D را در لایه هایی از داده های CAD ایجاد می کند یا قطعات آن را تشکیل می دهد. تکنولوژی آن مهم است زیرا تولید مستقیم را ارائه می دهد، به این معنی که طراحی از طریق کامپیوتر و چاپگر به طور مستقیم از شما به محصول فیزیکی می رسد. بیایید آن را بیشتر بشکنیم
 
چاپ 3D با یک فایل دیجیتالی که از نرم افزار طراحی کامپیوتری (CAD) آغاز شده است آغاز می شود. پس از تکمیل طراحی، آن را باید به عنوان یک فایل استاندارد به زبان (STL) صادر کنیم ، به این معنی که فایل به سطوح و رأس ترجمه شده است. سپس STL باید به صدها - گاهی چند هزار- لایه ی 2 بعدی تقسیم شود . یک چاپگر سه بعدی سپس لایه های 2D را به مثل بلوک های ساختمانی بر روی هم قرار میدهد، بنابراین یک شی سه بعدی ایجاد می شود. ضخامت لایه - اندازه هر لایه  از طراحی قطعه - تا حدی به وسیله تکنولوژی ، تا حدی توسط مواد و تا حدی با اندازه دلخواه و جدول زمان بندی پروژه تعیین می شود؛ لایه های ضخیم تر با ساخت سریعترو لایه های نازک تر به وضوح بیشتر، خطوط لایه کمتر قابل مشاهده و بنابراین کار پس از پردازش کمتر معادل است. پس از اینکه یک قطعه، قطعه قطعه شد، برای ساخت و ساز آماده میشود.

گرایش

جهت اشاره به نحوه و جهت یک قسمت در پلت فرم ساخت چاپ 3D دارد. به عنوان مثال ، یک قسمت ممکن است در یک زاویه یا به صورت عمودی ایستاده قرار بگیرد. همانند ماشینکاری CNC ، از آنجاییکه چاپ سه بعدی یک لایه 2 بعدی در یک زمان ایجاد می کند، خطوطی  روی سطوح در قسمت های مختلف ظاهر می شوند. سطوح رو به پایین معمولا خطوط بیشتری را نشان می دهند. بعضی جهات مشخص برای ساختن ویژگی های منحنی یا مربع بهتر است، در حالی که ویژگی های ظریف نیاز به توجه خاصی دارند. فن آوری هایی با نمونه های بیشتر از پیچیدگی (یا تغییر شکل مواد) باید سطوح مسطح بزرگ در طول ساخت قرار بگیرند. بسیار مهم است که این عوامل را در نظر بگیریم، چرا که چگونگی جهت گیری تعیین می کند که کدام پشتیبانی ها در داخل ساخت مورد نیاز است و کجا باید قرار بگیرند .پشتیبانی یک عامل بزرگ برای چاپ سه بعدی است ، و می تواند بر روی مواد و دقت قطعه پرینت شده اثر بگذارد.

پشتیبانی

اکثر فرآیندهای چاپ سه بعدی به ساختارهای پشتیبانی نیاز دارند که به عنوان «داربست» برای ویژگیهایی که نمیتوان آنها را بدون پشتیبانی  ایجاد کرد، مانند چنگال، چاله، سوراخ، حفره و ... باشد. جایی که پشتیبانی لازم می شود به طور عمده بستگی به مواد، فرایند ساخت (تکنولوژی 3D چاپ) و ایجاد رزولوشن (ضخامت لایه)، و عوامل دیگربستگی دارد . سازه های پشتیبانی معمولا با استفاده از مواد یکسان مشابه با نمونه نهایی ساخته شده و پس از ساخت از مدل حذف می شوند. هنگامی که به فرآیندهای چاپی به صورت تکی برسیم. عمیق تر به این میپردازیم که چرا فناوری نیاز به پشتیبانی دارد و کدام نیاز ندارد. 

چاپ سه بعدی به طور کلی

 چاپ 3D صرف نظر از فرایند، یک فایل  CAD را می گیرد، آن را به لایه های 2 بعدی تقسیم می کند و لایه های دو بعدی را به هم اضافه می کند. چاپ 3D قابل توجه است، زیرا نحوه نگاه ما در مورد ساخت و ساز را تغییر می دهد.
 
ما  اینکه چرا چاپ 3D به عنوان یک تغییر بزرگ در تولید به شمار می رود را در بخش بعدی توضیح داده ایم ، از جمله اینکه چگونه چاپ سه بعدی نمونه اولیه و تولید را در هزینه، زمان و آزادی در طراحی تغییر داده است.

چرا چاپ 3D به عنوان یک تغییر بزرگ به حساب میرود

چاپ سه بعدی روشی انقلابی برای تولید است که سه مزیت اصلی به ارمغان می آورد:
  • کوتاهتر شدن زمان 
  • آزادی طراحی 
  • هزینه های پایین تر

زمان بین شروع و اتمام فرآیند تولید

در اکوسیستم تقاضای امروز Netflix و آمازون (و به همین ترتیب سفارش آنلاین Starbucks)، کمی سخت است که تولید را بیشتر از چاپ سه بعدی ارج نهیم. روشی که ما در سه دهه گذشته نمونه برداری میکردیم در مقایسه با نمونه برداری سه بعدی ممکن است لوکس به نظر برسد.امروزه چاپ سه بعدی طراحی فاز اولیه و چاپ مجدد آن یک شبه امکان پذیر و مقرون به صرفه است به همین دلیل با استفاده از پلت فرم های سریع و یا چاپ های 3D مثل PolyJet و Stereolithography. 3D چاپ یک محصول نهایی در فقط یک تا دو روز با استفاده از تکنولوژی های متعدد چاپ سه بعدی، از قبیل اسپکتروفتگی لیزری، مدل سازی رسوب دهی و اسپکتینگ لیزر مستقیم امکان پذیر است . با این حال، قبل از این فرایند تولید اولیه و نمونه سازی یک ایده فیزیکی ، یک فرآیند درگیر و پرهزینه بود و اغلب وقت و زمان برای بارگذاری مجدد نمونه اولیه یا تنظیم چندین طراحی وجود نداشت. بیایید به نمونه ای نسبتا شایع نگاه کنیم. 
به سال 1985 برمیگردیم : شما یک مهندس طراحی مشغول به طراحی یک محصول تازه هستید، این پروژه رویایی است همین حالا نیز ایده ای برای طراحی دارید . از کجا شروع میکنید ؟ اول، شما باید به اتاق تهیه طرح زنی بروید (اتوکد، اولین نرم افزار طراحی کامپیوتری (CAD)، فقط دو سال است که به بازار آمده و برای اینکه شما در شرکت تان از آن  استفاده کنید خیلی زود است). شما طراحی را با  نقاشی دست و اندازه گیری دقیق ابعاد را از طریق خط کش و مداد را انجام میدهید. هنگامی که طراحی نهایی شد، شما با فروشگاه مدل خود و یا یک شرکت مدل سازی خارجی ملاقات خواهید کرد . مغازه می تواند مدل را به صورت دستی تولید کند - با اضافه کردن ویژگی ها و جزئیات، با کار دست  و یا می تواند یک نمونه اولیه پلاستیکی یا فلزی را تولید کند که به زمان  پروژه شما 2-4 هفته اضافه می شود.
شما ماشینکاری CNC را انتخاب می کنید. طراحان ماشین کمک می کنند تا طراحی خود را به دستورالعمل هایی که ماشین ساز می تواند برای ساخت بخشی و طراحی خود به صورت دستی به یک برنامه طولانی (به نام RS-274 یا به سادگی g-code) برای خواندن و اجرای خط کد به صورت خطی ترجمه کند. طراحی به گونه ای تنظیم می شود که شما می فهمید چه چیزی می تواند و نمی تواند براساس زمان بندی و محدودیت های فرآیند تولید ساخته شود. در حال حاضر، بیش از یک ماه گذشت و مدل شما هنوز در مراحل اولیه تولید است.
به سال 2005 میرویم. به شما فرصتی برای پیشنهاد محصولی جدید ارائه می شود. این یک پروژه رویایی است؛ شما یک ایده ناهموار از طراحی برای سالها داشته اید. پیش از حرکت به 3D CAD ، طرحی به هم ریخته و ناهموار میزنید که به راحتی در ابعاد و اجرای طرح در نرم افزار 3D (شما یک مدل ساز حرفه ای CAD هستید) طراحی و مرتب میشود. فایل 3D CAD خود را به Stratasys Direct Manufacturing آپلود میکنید و طراحی خود را PolyJet را نهایی میکنید، و نمونه اولیه را انتخاب و تولید مینمایید. بعدازظهر بعد، شما مدل فیزیکی خود را به تیم خود نشان می دهید. آنها بلافاصله یک نقص را مطرح می کنند - هیچ کس کامل نیست - و شما به تخته رسم 3D بر میگردید. چند نمونه اولیه بعد و شما و تیم شما بر روی یکی توافق میکنید، مدل کامل. شما یک چاپ جدید را سفارش می دهید - این بار، شما نیاز دارید تا مدل تان را کارا تر و بهتر نمایید. شرکت چاپ سه بعدی 3D معتمد شما، Stratasys Direct Manufacturing، با مدل سازی رسوب دهی چسبان، بخشی از کار آن را به دست میگیرند و ظرف پنج روز کاری مدل را برای شما ارسال می کنند. فقط 4 هفته از زمان شروع به کار برای نمونه اولیه شما آغاز شده است. این فقط یک ماه طول کشید تا ایده نهایی شما را به مرحله نهایی برسد.
این تفاوت را چاپ سه بعدی ایجاد کرده است - از هفته تا روز. از "نه، ما نمی توانیم آن را بسازیم" به "بله، ما می توانیم ". و امروز، چاپ 3D فقط برای نمونه های اولیه و مدل ها استفاده نمی شود. چاپ 3D شامل موارد زیر است:
  • نمونه سازی
  • ساخت مدل های سرگرمی های بزرگی که در همه چیز از فیلم ها استفاده می شود تا کارکنان آموزش در شیوه های جدید
  • تولید ابزار و محصولات کم حجم
  • تولیدات هوافضا
  • دستگاه  های پزشکی و...
 
مسئله دانستن این است که چه تکنولوژی برای چه کاربردی مناسب است، و چه زمانی استفاده از یکی به جای دیگری مفید است. اما زمان فقط یک قطعه کوچک از پازل راه حل چاپ 3D  است. شاید مزیت انقلابی مزایای چاپ 3D ، آزادی طراحی ذاتی آن است.
 

آزادی طراحی

به طور سنتی، طراحان و مهندسان به شدت به فرایند تولید برای تکیه بر طراحی پایانی متکی هستند. فرآیندهای تولیدی متعارف مانند ماشینکاری CNC محدودیتهای سختی ذاتی در قوانین مونتاژ، قابلیت تولید و قابلیت کلی را دارند. قدم زدن در خارج از شیوه های طراحی برای این فرآیندهای تولید متعارف به طور مستقیم باعث افزایش هزینه و کارایی می شود. با این حال ، اکتفا به قوانین طراحی گذشته ، به ناچار رشد نوآوری را کم میکند . تولید افزودنی یا چاپ سه بعدی درب هایی را که قبلا برای طراحان و مهندسان غیرقابل تصور بود، باز کرده است، زیرا به ساخت و ساز متعارف به همان طراحی و ساخت محدود و قدیمی نمی پردازد. از طریق چاپ سه بعدی ، طرح های آزاد و پیچیده ، بدون درز اجرا می شود در حالی که ایجاد این قدرت از طریق هر فرآیند تولید دیگری غیر ممکن است.
در تصاویر زیر، ما برخی از طرح های زیبا و پیچیده ساخته شده با استفاده از یک فرایند چاپ 3D به نام لیزر پختگی  ارائه داده ایم. این طرح های چاپی سه بعدی پیچیده هستند ، و در عین حال این قطعه را می توان در یک واحد ادغام شده ساخت. تلاش برای ساخت قطعات مانند با ماشینکاری می تواند بسیار گران یا حتی غیرممکن باشد. طرح هایی وجود دارد که تنها چاپ سه بعدی می تواند بسازد و بدون چاپ سه بعدی ساخت آنها امکان پذیر نخواهد بود.
نمونه ای عالی از آزادی طراحی چاپ 3D مستقیما از ناسا می آید. مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا قادر به ساخت قطعه ای بود که قبلا 150+ قسمت داشت و با چاپ سه بعدی تمام طرح در یک واحد متصل و یگانه تولید شد.
هزینه
چاپ 3D هزینه های تولید /ساخت را از راه های گوناگون کاهش می دهد که می تواند به سه مزیت اصلی خلاصه شود: 
  • بدون ابزار
  • هزینه صفر
  • کاهش کار.
این سه مزیت در نهایت منجر به کوتاهتر شدن  زمان تولید می شود که علاوه برآن به صرفه جویی در هزینه نیز مرتبط است. ما این سه صرفه جویی در هزینه و نحوه رسیدن چاپ سه بعدی به آنها را در زیر تعریف کرده ایم 
بدون ابزار: ابزار در انواع فرآیندهای تولید مورد نیاز است، از ابزار موم گسسته برای ریخته گری سرمایه به ابزار فولادی برای قالب گیری تزریقی استفاده می شود . ابزار آلات معمولا شامل ماشینکاری A و B از یک طراحی است. طرح های ابزار باید ویژگی های طراحی مانند نقاط آزاد را در نظر بگیرند تا بخشی از قالب را از ابزار خارج کنند. سوراخ ها و زاویه ها به سختی اجرا می شوند، با توجه به این که ابزار نمی تواند ویژگی های داخلی شناور را به خود ابزاری ندهد و ویژگی های آن نمی تواند مهار انتشار بخش قالب را ایجاد کند. و ویژگی های معمول مانند ضخامت دیواره، که معمولا نمی تواند متفاوت باشد، زیرا ضخامت های مختلف دیواری در زمان های مختلف سخت می شود و حتی در مقیاس کوچک تاثیر دقت بخشی را می دهد. محدودیت های طراحی و تولیدی قابل ذکر است که به وسیله ابزار سازگاری وجود دارد، به همین دلیل چاپ 3D چنین تغییری در بازی است. چاپ سه بعدی قطعات را از پایین به بالا ایجاد می کند و نیازی به هیچ وسیله ای برای اجرای طرح های پیچیده نیست. با حذف ابزار، چاپ سه بعدی هزینه و کار ابزار ساخت را حذف می کند. به علاوه، چاپ سه بعدی طرح هایی را برای طیف گسترده ای از قابلیت های هندسی آزاد می کند - مانند قسمت های شناور داخلی!
ابزاركاري معمولا شامل ماشينكاري از سمت A و B يك طرح است. طراحی ابزار بايد ویژگی هايي مانند محل جداسازی را در نظر بگیرد تا بتوان قالب را از ابزار قالب گيري جدا كرد كه اغلب اينكار در قسمت سوراخ ها و زاویه ها به سختی انجام میپذیرد زیرا كه قالب نميتواند ویژگی هاي داخلی شناوري كه به خود آن متصل نباشد داشته و يا انتشار مواد قالب گرفته شده را مهار كند. ویژگی هاي معمولي مانند قطر ديواره ها نيز نميتوانند خيلي متنوع باشند. متنوع کردن دیواره ها در زمان هاي مختلف ممکن است باعث سختی آنها شده و حتی در مقیاس هاي كوچك نیز بر دقت قطعه تاثیر بگذارد. 
محدودیت هاي زيادي در طراحی و كارایی ابزار آلات وجود دارند و به همين دلیل است كه چاپ سه بعدی چنین تغيير بزرگی در صنعت ايجاد ميكند. اين چاپ قطعات را از پايه تا مرحله آخر توليد كرده و نياز به هیچ ابزاری برای اجرای قسمت هاي پبچیده ندارد. با حذف ابزاركاري ، چاپ سه بعدي هزينه و كار بدني را حذف ميكند. به علاوه چاپ سه بعدي، چاپ طیف گسترده ای از طرح ها با اشكال مختلف هندسي(مانند قسمت هاي داخلي شناور) را ميسر ميكند.
پيچيدگي حداقل : ما ابن بخش را در قسمت بالا توضیح دادیم اما به دلیل اهمیتش، آن را تکرار ميكنيم. برای مثال استفاده از ابزار برای دستیابی به یک بخش داخلی معلق در یک قطعه نیاز به كار اضافی، ایجاد اتصالات مختلف و با خارج كردن آنها از لحاظ قالب گيري و برنامه ريزي چند گانه و تنظیمات دوباره از لحاظ ماشینکاری دارد. به طور کلی چنین ویژگی هايي هزینه تولید زیادی خواهد داشت و با این وجود بعد از آن باز هم به احتمال زیاد نمونه نهایی ساخته نشده است. 
با استفاده از پرینت سه بعدی، هیچ ویژگی داخلی نیاز به کار ، زمان و یا طراحی و برنامه ریزی بیشتر نخواهد داشت.
كار دستی کاهش یافته: با وجود این که چاپ 3D نیاز به کار دستی برای حذف پشتیبانی از ساخت و یا صاف كردن سطوح دارد، کارهای دستی را به طرق مختلف در مقایسه با فرآیندهای معمولی کاهش می دهد.  همانطور که در بالا ذکر شد، به دلیل اینکه چاپ سه بعدی نیازی به ابزار ندارد ، می تواند به طور قابل توجهی نیروی کار مرتبط با ابزار تولید را کاهش دهد.  اين چاپ همچنین با تلفیق قطعات چند گانه در یک واحد ، کار را کاهش می دهد.  از بین بردن مونتاژ صرفه جویی زيادي در هزینه های هنگفت است.  چاپ سه بعدی بیشتر کار را از طریق اتوماسیون کاهش می دهد.  آماده سازی بخشی برای ساخت، عموما با برخی از تعاملات کتابچه ای به صورت خودکار جهت ایجاد بخش پشتیبانی کامل و یا پشتیبانی می شود.  بر خلاف ماشینکاری، که به طور معمول نیاز به برنامه نویسی دستی برای اجرای نصب یک قسمت دارد، نرم افزار چاپ 3D به صورت خودکار اطلاعات را به صورت خطی ایجاد می کند تا بخشی از یک لایه را در یک زمان ایجاد کند.

در حالی که برخی ممکن است مخالف باشند که آیا چاپ سه بعدی برای تولید واقعاً انقلابی است یا نه، هزینه های آن، کاهش زمان و کار، چشم انداز تولید را به گونه ای تغییر می دهد که از زمان انقلاب صنعتی دیده نشده است.  وقت خوبی برای صنعتی بودن است، زیرا تحولات مواد و کنترل های فرآیند بیشتر به طور اتوماتیک و کامل چاپ 3D برای استفاده در برنامه های کاربردی هزار کاربر دیگر میسر شده است.  برای دیدن شرکت هايي كه چاپ 3D را در عملکردهای خود در امروز و آینده انجام می دهند.
 

 فرایندهای چاپ سه بعدی، تکنولوژی و مواد 

 پلی جت 

 
 نام: جت مواد، نور پزی، چاپ جوهر افشان 
 
 چگونه کار می کند: polyjet  را مثل چاپگر رنگی دو بعدی خانگی خود در نظر بگیرید كه قطعات كوچك رنگ را در كنار هم قرار داده و کلمات و تصاویر را شکل میدهد. به همین شکل نازل هاي سر Polyjet  قطعات موادی نور پز را در كنار هم به صورت لایه هاي ١٦ ميكرونی كنار و روی هم قرار داده و قطعات سه بعدی و جزئیات شان را تشكيل میدهد. در همین مرحله مواد تحت تاثیر نور UV  قرار گرفته و سخت میشوند.
قطعات PolyJet به ساختارهای پشتیبانی نیاز دارند تا ویژگی ها و سوراخ را ایجاد کنند.  بدون ساختارهای پشتیبانی، ماده می تواند از شکل مورد نظر خود خارج شده و در نتیجه دیوارها، ویژگی ها و سایر جزئیات را به صورت نادرست توليد كند .  PolyJet مواد نگهدارنده یک ترکیب جداگانه است كه در آب حل میشود.  سایر تکنولوژی های جت مواد مانند PolyJet از  موم برای پشتیبانی استفاده می کند که نیاز به یک کوره برای ذوب و حذف کردن دارد. 
 
 مواد: PolyJet از رزین های فوم پلیمر استفاده می کند.  مواد پلیمری یا مواد قابل احتراق در انواع مختلفی از ترکیبات، از انعطاف پذیر به سفت و محکم تا شفاف و مات استفاده می شود.  PolyJet یکی از دو تکنولوژی چاپ سه بعدی است که به طور مستقیم قطعه رنگی را چاپ می کند و تنها تکنولوژی قادر است به طور همزمان میتواند چندین ماده را چاپ کرده، و در یک قطعه از مواد سخت و انعطاف پذیر به طور همزمان استفاده كند.
 
کاربری :  چونکه Polyjet  از انرژی UV   برای رزین مایع استفاده ميكند قطعات ممکن است با در معرض نور و گرما قرار گرفتن خمیده شده و تغيير رنگ بدهند كه اين بدان معناست كه قطعات ساخته شده با آن نباید برای کاربرد هاي تنش دار مورد استفاده قرار بگیرند. کاربرد هاي ایده آل Polyjet   عبارتند از : الگوی اصلی برای قالب هاي سرد و با دما پایین ، مدل هاي الگو، نمونه هاي اوليه جزئیات دار، مدل هاي حسی تناسبی و فرمی.
 
دلیل اهمیت : polyjet  سریع ترین تکنولوژی سه بعدی در دسترس است كه قطعات مکعبی با اندازه پنج اينچ را در دو ساعت تولید ميكند. هرچه قطعات بزرگتر شوند كار آهسته تر انجام میشود. ( به یاد داشته باشید كه نازل باید حرکتی جلو عقبی در سراسر پلت فرم لایه ای از مواد را روی آن قرار دهد و هرچه ابن قطعه و حرکت آن طولانی تر باشد ، روند انجام كار كند تر است.) Polyjet به نسبت دیگر فرایند هاي چاپ سه بعدی باریک ترین لایه هاي مواد در هر لايه را چاپ ميكند كه ابن به معنی وضوح کمتری از خطوط ناشی از مواد گذاری بر روی سطوح صاف و همراه با جزئیات است. سرعت ، رزولوشن و مقرون به صرفه بودن آن، آن را برای کارهای سریع از الگوی اصلی بودن برای نشات دادن مدل ها گرفته تا نمونه هاي اوليه و آزمایشی ایده آل میکند.
 

استریولیتوگرافی 

 
اسامی و القاب: فتوپلیمرئید خمره ای ، نورپزی ، SLA، SL
 
چگونه کار می کند Stereolithography : به یک لیزر UV دقیق متکی است تا لایه های پلاستیکی مایع را لایه به لایه ایجاد کند. پلت فرم ساخت آن در بالای یک حمام از پلاستیک مایع نشسته است. پلت فرم ساخت با یک لایه نازک از پلاستیک مایع پوشیده شده شده است. لیزر UV به آینه ای پویا برخورد و انرژی UV  به سمت پایین در سراسر پلت فرم ساخت بازتاب میشود ، پخت پلاستیک مایع در الگوهای یک مقطع در یک زمان انجام میشود . پس از  ساخت هر لایه ، پلت فرم ساخت به حمام مایع در حالی که یک تیغه توزیع پلاستیک در حال پخش لایه به طور مساوی در هر یک از لایه های جدید است، بازمیگردد.
 
همانند PolyJet، Stereolithography  نیز نیاز به پشتیبانی از ساخت دارد. مواد  پشتیبان  Stereolithography ،همانند بخش نهایی است. بر خلاف PolyJet، قطعات Stereolithography در طول ساخت کاملا پخته نمی شوند. در طول چاپ، رزین درون محفظه می تواند در قسمت یا بخش خاصی از قالب به دام افتاده باشد. اگر رزین باقی مانده برداشته نشود، جذب قطعه شده و موجب تخریب و انحراف طراحی می شود. بنابراین، پس از ساخت کامل، رزین بیش از حد تخلیه و پشتیبانی حذف می شود. سپس قطعه را وارد فر UV کرده و ساخت را کامل میکنیم.
 
مواد: Stereolithography با استفاده از پلاستیک های نورپز برای ایجاد قطعات سفت و مات و شفاف در رنگ های سفید، خاکستری و روشن. مواد استریولیتوگرافی، می توانند با قرار گرفتن در معرض نور و گرما تغییر رنگ و فرم دهند و برای کاربرد های پرتنش مناسب نیستند.
 
کاربرد: استریولیتوگرافی ممکن است بهترین راه برای ایجاد قطعات عمدتا توخالی با پوسته بیرونی ضخیم تر و فضای داخلی لانه زنبوری شناخته شده باشد. شایع ترین کاربرد برای قطعات توخالی استریولیتوگرافی، الگوهای ریخته گری است. برنامه های رایج دیگر برای Stereolithography عبارتند از: مدل های سرگرمی بزرگ، نمونه های اولیه و الگوهای اصلی برای قالب های سرد و یا دمای پایین.
 
دلیل اهمیت : در حالی که Stereolithography یک نمونه اصلی در نمونه سازی و مدل سازی برای الگوها و قطعات شفاف، بزرگ و سبک وزن است، مهمترین سهم آن در برنامه های تولید ممکن است توانایی آن برای چاپ مدل های ریخته گری بسیار ضخیم و سبک باشد. Stereolithography یک جایگزین برای الگوهای ریخته گری معمول است. ساختن الگوهای موم سنتی برای ریخته گری هفته ها زمان برده، و اگر یک خطا یا اصلاح طراحی بوجود آید، ابزار باید از بین برود و مجددا ساخته شود. در مقابل، Stereolithography ابزار لازم ندارد و همه قطعه با هم ساخته میشود که نیاز به کار دستی چندگانه برای اتصال بخش های قالب را از بین می برد.  طراحی الگوهای ریخته گری دقیق و جهت دار   می تواند به طور مستقیم از طراح به چاپگر  و سپس به ریخته گری بدون سرمایه گذاری قابل توجهی از زمان و پول که در ریخته گری معمول لازم است انجام شود.
 

مدل سازی ته‌نشین جوش‌خورده 

اسامی: : تولید فیبرهای فشرده (FFF)، اکستروژن رشته ای، رسوب رشته های فلزی، رسوب مواد، FDM
 
چگونگی عمل : FDM  مواد ترموپلاستیک گرم شده را از طریق یک لایه نازل به صورت لایه ای به شکل اجزا قطعه تشکیل میدهد. FDM از چند نازل برای بخش نهایی و مواد پشتیبانی استفاده می کند. پس از اینکه هر لایه خارج شد، پلت فرم ساخت حرکت کرده و جا را برای لایه بعدی باز مینماید . FDM می تواند سطوح ضخیم تر و یا نازک تر را بسازد که به نوبه خود می تواند به سرعت سطح ساخت (لایه های ضخیم تر) و یا کاهش زمان کار دستی (لایه های نازک) را به دلیل تولید سطح نرم تر کمک کند. FDM نیاز به مواد پشتیبانی برای ساخت زاویه، برآمدگی ها و سوراخ دارد که نمی تواند بر روی هوا ساخته شود.
 
مواد: مواد FDM می تواند به رنگ نیمه شفاف در رنگ های مختلف از جمله آبی، قرمز، زرد، سفید، سیاه و قهوهای مایل به زرد باشد. ترموپلاستیک FDM شامل ترموپلاستیک های FAR و سازگار با محیط زیست و بسیاری از ترموپلاستیک های معمول برای قالب گیری تزریقی مانند ABS و ASA است.
 
برنامه های کاربردی: FDM معمولا برای ساخت قطعات داخلی و مجاری هواپیما ، و نمونه های اولیه و محصولات پزشکی، مصرفی، صنعتی و حمل و نقل استفاده می شود.
چرا مهم است: FDM از همان موادی استفاده می کند که در هوا فضا، بخش های پزشکی و صنعتی بر اساس قالب گیری تزریقی استفاده میشود و توانایی ساخت هندسه های پیچیده و مصرف مواد کمتر مرتبط با چاپ سه بعدی را دارد. از آنجا که FDM لایه لایه ساخت می کند، ویژگی ها و اجزای چندگانه را می توان در یک طراحی ترکیب کرد، به حداقل رساندن مونتاژ. برش ها،  ساخت ویژگی های داخلی و اتصالات به صورت یکپارچه در یک قسمت گنجانده میشوند. FDM برای بخشهایی که نیازمند قطعات پلاستیکی سبک، قوی و مقرون به صرفه است - بدون نیاز به ابزار سخت یا ماشینکاری، ارزشمند است.


پخت لیزری

اسامی : همجوشی پودری، پخت لیزر انتخابی، LS، SLS
 
چگونه کار می کند: پخت لیزر نیاز به یک محفظه ساخت محصور برای گرم کردن و جوش قطعات لایه لایه دارد. پخت لیزر با گرم کردن محفظه داخلی آن به مقدار کمتر از نقطه ذوب پودر پلاستیک شروع می شود. یک لیزر CO2، پودر را در الگوهای طراحی مشخصی میپزد، در نتیجه، مناطق خاصی را به نقطه ذوب کامل میرساند تا یک لایه را در یک زمان تشکیل دهد. پخت لیزر تنها فرآیند چاپ سه بعدی است که کاملا از ساختارهای پشتیبانی معاف است. پودر پخته نشده درون محفظه به اندازه کافی متراکم است تا بخشی را که از آن ساخته می شود پشتیبانی کند.
مواد: پخت لیزر با استفاده از نایلون 11 و 12، خام و پر شده، برای ارائه پلاستیک FAR و سازگار با محیط زیست انجام میشود. یک نایلون پر شده با لیزر پخت یک کامپوزیت از یک یا دو ماده دیگر، از قبیل شیشه، کربن یا آلومینیوم است. نایلون پر شده می تواند سفتی، قدرت، انحراف گرما و یا سطح پایانی قطعه را افزایش دهد.
 
کاربرد ها: پخت لیزر یکی از گسترده ترین تکنولوژی های چاپ پلاستیک 3D برای کانال های هوافضا و کاربردهای مشابه با استفاده از حرارت بالا است. همچنین در بخش های خودرو، پزشکی، مصرفی، هنر و معماری برای هزاران محصول استفاده می شود.
 
چرا مهم است: پخت لیزر یکی از اولین فرآیندهای چاپ سه بعدی بود که در بخش تولید نهایی استفاده می شود. یکی از اولین تکنولوژی های چاپ سه بعدی بود که از طریق تولید مجرای هوا فضا به آسمان رسید. در پخت لیزر نیازی به نیروی کار برای حذف سازه های پشتیبانی نیست؛ پودر به سادگی از مناطق داخلی پاک میشود. بنابراین قادر به تولید پیچیدگی ها بدون هیچ هزینه اضافی است. برای تحکیم برنامه های کاربردی کانال های پیچیده، استفاده میشود زیرا می تواند ویژگی های داخلی غیر قابل دسترسی و داخلی را بدون ایجاد درز و یکپارچه با دمای بالا و مواد شیمیایی مقاوم بسازد. از مواد سبک وزن با قدرت استثنایی برای تهیه مخازن سوخت، قسمت متحرک بال هواپیما، سطوح کنترل و بسیاری دیگر از قطعات  مهم پهپاد استفاده می شود.
 

پخت لیزر مستقیم فلز

اسامی : چاپ 3D فلزی، تولید فلزات افزودنی، ترکیب فلزی پودر فلزی
 
چگونه کار می کند: DMLS نیاز به محفظه ساخت کاملا محصور شده دارد. محفظه به درجه ای نزدیک به نقطه ذوب فلز متمرکز میشود. یک لایه نازک از فلز پودری در یک پلت فرم تمیز  قرار گرفته و یک لیزر قدرتمند  پودر لیزر را گرم و یا ذوب میکند،.این فرآیند تکرار شده و پخت فلز لایه به لایه انجام میپذیرد.
در حالی که پخت لیزری نیازی به پشتیبانی ندارد، DMLS نیاز به ساختارهای پشتیبانی برای زاویه ها، سوراخ ها و برآمدگی ها دارد. DMLS نیاز به ساختارهای پشتیبانی دارد، زیرا درجه حرارت مورد استفاده برای ریختن فلز بالاتر از دمای مورد استفاده برای پلاستیک است، و هنگامی که پودر فلز ذوب می شود، متراکم تر از پودر می شود و بنابراین  در صورت پشتیبانی نشدن، می تواند به سادگی از میان پودر افتاده و یا از طراحی جدا شود در طول  پسا پردازش، پشتیبانی از طریق ماشینکاری و سمباده کشی و انفجار بتونی یا دیگر روش های سطحی حذف می شود. برای جلوگیری از نیاز به ساختارهای پشتیبانی با DMLS، ترفندهای طراحی بسیاری وجود دارد که ما در مقاله سفید خودمان DMLS بیان کردیم: بیشترین استفاده از چاپ 3D فلزی.
 
مواد: ایجاد فلزات پودری سازگار با DMLS یک بازار بزرگ است و به همین دلیل فلزات جدید هر چند سال یک بار ظاهر می شوند. در حال حاضر، DMLS تیتانیوم، آلومینیوم، Inconel، کروم کبالت و آلیاژهای فولاد ضد زنگ ارائه می دهد.
 
برنامه های کاربردی: DMLS یک جایگزین برای تولید قطعات فلزی و اجزای غیرممکن یا غیر قابل قبول برای تولید با استفاده از روش های معمول مانند ماشینکاری و ریخته گری است. DMLS جزء اصلی برای هندسه های پیچیده و برای قطعاتی که دسترسی به آن ها سخت است یا نیاز به تکمیل مونتاژ زیاد دارند بسیار کارآمد است. DMLS واحدهای سبک و متحرک ایجاد می کند که فرایندهای مونتاژ فشرده را حذف می کنند و نیازی به ابزار یا قالب برای رسیدن به آن نیست. کاربردهای رایج برای DMLS شامل نمونه های اولیه و محصولات پزشکی، واحدهای هوا و فضا و واحد های انرژی و قطعات و تولید قطعات فلزی سفارشی می باشد.
 
چرا مهم است: DMLS تولید قطعات کاملا فلزی و هوشمندانه بدون ابزارالات را ممکن می کند. ویژگی های داخلی که ممکن است با دیگر روش ها ساختشان غیر ممکن باشد با DMLS ممکن است. این فرآیند چاپ فلزی یک موتور، زیردریایی، یا جزء پزشکی را می گیرد و به آن یک راه حل مستقیم تولید می دهد. در برخی از برنامه های کاربردی، DMLS بیش از 150 قسمت را به 2 واحد پیچیده خلاصه میکند که در نهایت باعث ساده سازی تولید، کاهش زمان تولید و کار و افزایش کارایی کلی کسب و کار می شود.
 
 

جدیدترین مقالات

پرینتر سه بعدی چیست ؟

 پرینتر سه بعدی به تولیداتی اطلاق می شود که به صورت فزاینده از داده هایی از نرم افزار های طراحی( CAD )  به شکل لایه ای قسمت های سه بعدی را تولید میکنند.اهمیت ای

مزایا و معایب پرینت سه بعدی

دانستن این امر که تکنولوژی پرینتر های سه بعدی به سرعت در حال پیشرفت است حیاتی بوده که این تکنولوژی نه تنها با مجموعه فواید جدانشدنی همراه است بلکه عقب ماندگی به خاطر روند

کاربردهای اسکن سه بعدی

 اسکن سه بعدی یکی از تکنولوژی های بسیار کارگشا در عرصه های مختلف زندگی بشر بوده است به گونه ای که پس از ورود تجهیزات اسکنر سه بعدی  به عرصه های مختلفی چون صنایع

موارد بیشتر