پرینتر سه بعدی، ماشینی است که اشیا از جنس پلاستیک یا مواد دیگر را از طریق فرآیند ساخت افزودنی تولید می کند و برای ارائه خدمات پرینت سه بعدی استفاده می شود. در این فرآیند بر خلاف تولید سنتی که اشیا از طریق برش مواد و در یک قالب خاص شکل می گیرند؛ اشیا در یک ردیف از پایین به بالا تولید می شوند. واژه ی پرینتر سه بعدی واژه ای تجاری است که توسط موسسه Stratasys در سال 1999 میلادی مطرح و به یک واژه ی صنعتی عمومی بدل شد.

 

پرینتر سه بعدی فرآیند ساخت مواد اولیه و کالاهای تمام شده را ساده کرده و به آن شتاب بخشیده است. روند کار در این دستگاه به قدری ساده و البته قوی است که بالغ بر 500 کمپانی بزرگ و اصلی در حوزه ی تجارت بر روی آن حساب ویژه ای باز کرده اند. اکنون این صنعت که زمانی از نصب و راه اندازی یک ماشین کوچک و در سطوح پایین آغاز به کار کرده بود؛ به مراکزی تولیدی با دهها سیستم بزرگ تبدیل شده است.

 

 

ابتدا از طریق کامپیوتر اطلاعاتی را که مسیر ابزار را توضیح می دهد طراحی می کند. پرینتر سه بعدی مواد مذاب ترموپلاستیک را در لایه هایی که از پایین به بالا ساخته می شوند ته نشین می کند. این روند باعث ساده شدن روند پیچیده ی تولید می شود.  

 

این مقاله شما را مرحله به مرحله با فرآیند FDM آشنا خواهد کرد.

 

FDM  در طی 3 مرحله ی متوالی و از طریق ذوب کردن یک نوار پلاستیکی در سر نازل؛ قطعات آماده ی استفاده را تولید می کند.

 

فرآیند 3 مرحله ای گفته شده بسیار سریع و آسان است :

 

اولین اقدام شما این است که یک فایل اولیه طراحی را وارد کنید، Option را انتخاب کرده و سپس لایه ها را ایجاد کنید. نرم افزار پیش پردازش بخش ها و برش های قطعه ی طراحی شده در داخل لایه ها را از اندازه ی 0.005 اینچ تا 0.013 در طول آن ارزیابی و محاسبه می کند. با استفاده از جزئیات انتخاب شده، نرم افزار مسیر ابزار یا ابزارآلات ساختن قطعات را تولید می کند که به سمت سر نازل می رود. این مرحله زمانی که Catalyst EX  در حال اجرا است؛ به شکل خودکار فعالیت می کند و سپس کار مورد نظر را به پرینتر سه بعدی ارسال می کند.

 

 

با فشار دادن دکمه ی پرینت فرآیند تولید شروع می شود. 2 ماده یکی برای ساختن قطعات و دیگری برای ساپورت آن وارد سر نازل می شود. گرمای حاصله پلاستیک ها را که هر کدام در داخل یک نوار و به نازکی موی انسان است؛ نرم و آب می کند. جابجایی مواد قطعه و مواد ساپورت باعث نرم و نازک شدن لایه ها به اندازه ی 0.05می شود.  

 

 

وقتی که قطعه کامل شد؛ در محفظه را باز کرده و آن را بردارید. در آخر با شست و شو و یا جدا سازی مواد ساپورت را از قطعه جدا کنید.

 

 

 

 

 

در کاتالیست، فایل CAD خود را باز کنید و مواد، رنگ و یک برش ضخیم را انتخاب کنید.

یک قطعه را انتخاب کرده و شکلش را تا جایی که با برنامه هماهنگ شود ساپورت کنید.

یک جهت یا موقعیت را برای شکل دهی قطعه انتخاب کنید و سپس اجازه دهید دستگاه باقی کار را انجام دهد. این طرح را به داخل لایه ها می فرستد و مسیر ابزار را هم برای قطعه و هم دستورالعمل های پشتیبانی عرضه می کند. سپس یک فایل ساخته شده خروجی کار خواهد بود که مسیر دقیق حرکت و کنترل را تعریف می کند.

در آخر بر روی پرینت کلیک کنید تا فایل ساخت به پرینتر سه بعدی ارسال شود.

کارتریج های مواد قطعه و مواد ساپورت را وارد کنید. سیستم به طور خودکار موادرشته ای را تا سر نازل خواهد برد.

پایه را بگذارید، در محفظه را ببندید. در این زمان آماده ی ساختن است.

کارکرد مورد نظر خود را از queue انتخاب کرده و سپس دکمه ی شروع ماشین را بزنید.

پرینتر سه بعدی محفظه ی ساخت را گرم و پلاستیک را آب می کند تا دمای عملیاتی ایجاد شود.

پرینت سه بعدی با چندین لایه از مواد ساپورت آغاز می کند تا یک بتواند یک تولید بنیادی را ارائه دهد. مواد ساپورت همچنین برای پشتیبانی ویژگیهایی مثل برآمدگی نیز استفاده می شوند. سر نازل که حدودا یک پلتفرم XY را حرکت می دهد، نوار متریال را به پایینمی کشد. پس از کامل شدن هرکدام از لایه ها، پایه ی Z پلتفرم های پایین تر را به آرامی و نرمی برای لایه های دیگر می سازد.

همان روندی که برای دستورالعمل های ساپورت انجام می گیرد، برای قطعه هم یکسان است با این تفاوت که مواد گوناگونی به کار می گیرد : یک ترموپلاستیک مانند ABS یا پلی کربنات. وقتی یک قطعه در حال ساخت است؛ سر نازل بین مواد قطعه و مواد ساپورت جابجا می شود.

- فرآیند Close-up : در روند FDM، هر کدام از لایه های پلاستیکی آب شده بر بالای لایه ی قبلی و به نرمی توسط سر نازل صاف می شوند. لایه ها بلافاصله به همدیگر می چسبند.

جزئیات نازل

راز دقت و درستی FDM در متصل کردن مواد مورد نیاز دستگاه و همچنین حرکت کردن سر نازل است. هر دو به طور مداوم در حال حرکت و تغییر هستند تا یک نوار صاف از متریال های موجود به اندازه ی 0.008 تا 0.038 اینچ در پهنا و 0.005 اینچ در ارتفاع تولید کنند. بالاترین درجه ی تحمل و کارآیی ماشین های   FDM  برای تولید قطعه تا بالاتر از 0.003 اینچ است.

 

چرخ های متحرک، رشته های پلاستیکی را به داخل بخش مایع کننده و داغ مونتاژ حرکت می دهند. فشار وارد شده باعث می شود تا پلاستیک ها به داخل یک روزنه ی کوچک در نوک دستگاه بروند که باعث صاف شدن مهره ها از طریق فشار دادن به پایین می شود.

 

هنگامی که واژه ی Complete بر روی پرینتر سه بعدی نمایان شد؛ در محفظه را باز کرده و پایه ی سازنده را بردارید. سینی را اندکی پیچ و تاب دهید تا قطعه از آن جدا شود. اکنون برای مرحله ی نهایی آماده هستید.

 

ساپورت ها وظایفشان را انجام داده اند و وقت آن است که برداشته شوند. فرآیند برداشتن آنها به نوع مواد ساپورت استفاده شده بستگی دارد.

 

·        مواد ساپورت محلول

در این روش یک روند حذف ساپورت خودکار صورت می گیرد که بر اساس آن مواد در داخل مخزن و از طریق شستشوی متحرک با مواد شوینده پاک می شوند.

 

·        جداکردن مواد ساپورت

روش جداسازی دستی است که بر اساس آن شما مواد ساپورت را از قطعه به ترتیب خم کرده، شکسته و خراش می دهید. برای این کار یک انبردست بسیار کاربردی خواهد بود. پس از آن قطعه ی FDM جهت استفاده آماده است.

 

در ابتدای فرآیند طراحی می توانید از FDM جهت بررسی شکل، تناسب و راحتی طرح خود استفاده کنید. سپس طراحی خود را بر اساس هر نوع نقصی که شناسایی کردید؛ به روز رسانی نمایید. فرآیند تکرار را تا زمانی که یک مفهوم و یا تصور بی نقص پیدا نکرده اید ادامه دهید. گذر از دنیای دو بعدی به قطعات فیزیکی، فرآیند توسعه ی محصولات را سرعت بخشیده و هزینه ها را کاهش می دهد

 

 

 

 

 

جهت محک زدن طرح خود می توانید یک نمونه ی دقیق کاربردی بسازید. قطعات FDM  را برای تست های عملیاتی و ارزیابی های دقیق مهندسی استفاده کنید. زمان تولید اجزای نمونه های کاربردی معمولا از چند ساعت تا نیمه های شب به طول می انجامد. این کار به شما اجازه می دهد تا نواقص احتمالی را قبل از آنکه قطعه به یک محصول مهندسی پر هزینه تبدیل شود رفع نمایید. همچنین زمان فرستادن محصول به بازار را کاهش می دهد و عملکرد محصول را به حداکثر می رساند.

 

 

 

 

 

آیا در فرآیند تولید کارخانه ی شما نیازی به وسایل، لوازم جانبی، ابزار اندازه گیری، الگوها، قالب و ... است؟ شما می توانید آنها را با پرینتر سه بعدی تولید و تهیه کنید به جای آنکه وقت، پول خود را صرف ماشین، ساخت، قالب و یا شکل دادن آنها کنید. پرینتر سه بعدی تولید FDM نه تنها وقت و هزینه ابزار تولید را کاهش می دهد بلکه فرآیند مونتاژ را بهبود می بخشد. تولید بر اساس لایه گذاری این امکان را به شما می دهد تا اشکال سبک وزن، پیچیده و راحت را طراحی کنید که باعث می شود تولید بسیار موثر و با کیفیت باشد.

 

 

 

 

 

کمپانی های هوا فضا، سازندگان تجهیزات پزشکی، خودرو سازان و ... از جمله صنایعی هستند که می توانند از پرینتر سه بعدی استفاده کنند. به جای استفاده از فرآیندهای تولید سنتی قالب گیری تنها با یک پرینتر سه بعدی می توانید قطعات خود را بسازید. با کم رنگ شدن فرآِیندهای سنتی هم میتوان از هدر رفت زمان جلوگیری کرد و هم اینکه میتوان هر زمان که نیاز بود در طراحی خود تجدید نظر کرد.