پرینت سه بعدی چیست؟ راهنمای جامع انواع روشهای پرینت سه بعدی – قسمت اول
پرینت سه بعدی چیست؟
راهنمای جامع انواع روش های پرینت سه بعدی – قسمت اول
پرینت سه بعدی چیست؟
پرینت سه بعدی (3D printing) یا چاپ سه بعدی، فرآیندی است که در آن اشیاء به وسیله یک دستگاه پرینتر سه بعدی تولید میشوند. در این فرآیند، ابتدا به کمک نرمافزارهای طراحی یک مدل سه بعدی از اشیاء مورد نظر ساخته میشود. سپس این مدل به صورت لایه لایه به دستگاه چاپگر ارسال شده و دستگاه با استفاده از موادی مانند پلاستیک، فلز یا حتی مواد غذایی چون شکلات، آنها را به صورت فیزیکی تولید می نماید.
پرینت سه بعدی چیست؟
درحال حاضر، پرینت سه بعدی در صنایع گوناگونی مورد استفاده قرار میگیرد؛ به عنوان مثال، در صنعت ساختمان سازی، این فناوری برای ساخت قطعات و مدلهای پروتوتایپ استفاده میشود. در صنعت پزشکی، پرینت سه بعدی برای تولید قطعات پزشکی سفارشی مانند ایمپلنتها و دستگاههای پزشکی کاربرد دارد. همچنین، صنایع خودروسازی، هواپیماسازی و سایر صنایع مصرفی نیز از این فناوری به شدت بهره میبرند که در ادامه بیشتر به آنها خواهیم پرداخت.
استفاده از پرینت سه بعدی دارای مزایای فراوانی است؛ به عنوان مثال، این فناوری امکان ساخت قطعات پیچیده را با کیفیت بالا و زمان کمتر فراهم میکند. همچنین، این روش امکان تولید سفارشی و شخصیسازی قطعات را فراهم نموده و در نتیجه، هزینهها را تا حد قابل قبولی کاهش میدهد.
با توجه به پتانسیل بالای پرینت سه بعدی، این فناوری در آیندهای نزدیک میتواند در صنایع بسیاری به کار گرفته شود و نقش مهمی در توسعه و پیشرفت این صنایع ایفا نماید.
انواع روش های پرینت سه بعدی
همانطور که بیان شد، در دهه اخیر، پرینت سه بعدی به عنوان یکی از فناوریهای نوظهور در صنعت مطرح شده است. با استفاده از این فناوری، کسب و کارها قادر خواهند بود اشیا سه بعدی را به صورت لایه به لایه و با مواد گوناگون تولید نمایند. در ادامه به بررسی انواع روشهای پرینت سه بعدی میپردازیم و بهترین راهها برای تولید اشیا سه بعدی را به اختصار معرفی خواهیم کرد.
پرینت سه بعدی به روش FDM
FDM (Fused Deposition Modeling) یا مدلسازی توسط ذوب لایهای یکی از روشهای محبوب پرینت سه بعدی است. به طور خلاصه، در این روش، فیلامنت (مادهای شبیه به پلاستیک) در دمای بالا ذوب شده و از طریق یک نازل گرم، به صورت لایهای روی هم قرار می گیرد تا شکل نهایی ایجاد گردد. این روش به دلیل سادگی و قابلیت استفاده با مواد مختلف، بسیار محبوب است.
پرینت سه بعدی به روش FDM
مراحل اجرای فرآیند پرینت سه بعدی با روش FDM
برای اجرای پرینت سه بعدی با استفاده از روش FDM، مراحل زیر را طی میکنیم:
آمادهسازی فایل مدل
ابتدا باید یک فایل مدل سه بعدی را آماده کنیم. این فایل میتواند از طریق نرمافزارهای مدلسازی سه بعدی یا حتی اسکنرهای سه بعدی ایجاد شود.
آمادهسازی فیلامنت
پس از آمادهسازی فایل مدل، باید فیلامنت مورد نظر را تهیه کنیم. انتخاب فیلامنت مناسب براساس ویژگیهای قطعه نهایی بسیار مهم است.
شروع پرینت
با تنظیم پارامترهای مورد نیاز بر روی دستگاه FDM، فرآیند پرینت را شروع میکنیم. در این مرحله، فیلامنت از طریق نازل گرم خارج شده و به صورت لایه لایه روی هم قرار میگیرد.
مرحله پایانی
پس از اتمام پرینت، قطعه نهایی را از صفحه پرینت جدا نموده و آن را تمیز میکنیم. هم اکنون قطعه مورد نظر قابل استفاده است!
مزایا و معایب FDM
- قابلیت استفاده از مواد پلاستیکی متنوع با ویژگیهای مختلف
- سرعت بالا و قابلیت تولید در حجم زیاد
- قابلیت پرینت قطعات با جزئیات ریز و دقیق
- قابلیت پرینت قطعات با خواص مکانیکی مناسب
معایب
- سطح نهایی قطعات تولید شده ممکن است ناهموار و زبر باشد.
- قابلیت تولید قطعات با دقت بالا در برخی موارد محدود است.
- محدودیت در استفاده از مواد پلاستیکی خاص مانند فلزات
کاربردهای FDM
FDM به عنوان یکی از روشهای پرینت سه بعدی، در صنایع مختلفی کاربرد دارد. برخی از مهمترین کاربردهای این تکنولوژی عبارتند از:
- نمونه سازی و تولید قطعات پروتوتایپ
- تولید قطعات خودکار به منظور استفاده در صنایع گوناگون مانند خودروسازی و هوافضا
- تولید قطعات پزشکی مانند ایمپلنتها و ابزارهای جراحی
پرینت سه بعدی به روش SLA
پرینت سه بعدی SLA یا Stereolithography یکی از روشهای پیشرفته و محبوب در صنعت تولید قطعات است. در این روش، از یک پلیمر مایع استفاده میشود که با کمک یک لیزر یا نور مشابه، به صورت لایهای فرآیند تصلیب یا سخت سازی متریال را انجام داده و به وسیله آن میتوان اشکال سه بعدی را با کیفیت و دقت بالا تولید نمود.
یکی از ویژگی های منحصر به فرد SLA این است که از یک ماده ویژه به نام رزین استفاده می کند. در این فرآیند، یک لیزر قوی بر روی لایه های نازکی از رزین تابیده میشود و باعث سخت شدن آنها می گردد. سپس لایه بعدی از رزین بر روی لایه قبلی قرار داده شده و لیزر دوباره بر روی آن عمل می کند. این فرآیند تا زمانی ادامه می یابد که قطعه سه بعدی کامل شود.
پرینت سه بعدی به روش SLA
مزایا و کاربردهای SLA
SLA دارای برخی مزایا و کاربردهای منحصر به فرد است. یکی از این مزایا دقت بالا و جزئیات دقیقی است که در قطعات تولید شده با این روش به دست می آید. همچنین، قابلیت تولید قطعات پیچیده و با ساختارهای داخلی همراه با اندازه های کوچک نیز از دیگر مزایای SLA محسوب میشود.
از طرفی، همانند هر روش دیگری، SLA هم دارای محدودیت های خاص خود است. یکی از محدودیت های این روش این است که برای تولید قطعات بزرگتر طبیعتا نیاز به دستگاه های پرینت سه بعدی بزرگتر و هزینه بیشتری خواهد بود. همچنین، رزین های استفاده شده در SLA ممکن است به طور طبیعی ضعیف بوده و معمولا نیاز به پسپردازش و فرآیندهای اصلاحی داشته باشند تا مقاومت و استحکام قطعات را افزایش دهند.
با این حال، با توجه به توانایی های بالقوه SLA در تولید قطعات با دقت و جزئیات بالا، این روش همچنان یکی از محبوب ترین روشها در صنعت پرینت سه بعدی است. با پیشرفت فناوری و بهبود مواد استفاده شده، امکانات و قابلیت های SLA نیز بهبود یافته و میتواند به عنوان یک راه حل مناسب برای تولید قطعات پیچیده و با کیفیت در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار گیرد.
پرینت سه بعدی به روش SLS
یکی از روشهای پرینت سه بعدی که محبوبیت بسیار بالایی در صنعت دارد، SLS است. SLS مخفف عبارتSelective Laser Sintering بوده و به معنای زینترینگ انتخابی به کمک لیزر میباشد. در این روش، از یک پودر پلاستیکی استفاده میشود که به صورت لایه لایه روی یک سطح قرار میگیرد. سپس یک لیزر با طول موج خاص بر روی پودر تابیده شده و باعث ذوب شدن آن در نقاط مورد نظر میشود. پس از اتمام این مرحله، لایه بعدی پودر به صورت خودکار بر روی لایه قبلی قرار گرفته و فرآیند تکرار میگردد تا شیء مورد نظر به طور کامل ساخته شود.
پرینت سه بعدی به روش SLS
مزایای SLS
SLS دارای مزایای فراوانی بوده و همین موارد آن را به یکی از محبوبترین روشهای پرینت سه بعدی تبدیل کرده است. این روش قابلیت ساخت اشیاء با جزئیات بالا و سطحی صاف را دارد. همچنین، با استفاده از فرآیند SLS میتوان از مواد پلاستیکی متنوعی مانند پلیآمیدها، پلیکربنات ها و پلیاسترها برای تولید قطعات استفاده کرد. این امر به کاربران اجازه میدهد تا متناسب با نیازهای خود، ماده مناسب برای ساخت اشیاء را انتخاب نمایند.
علاوه بر این، SLS یک روش بسیار دقیق و قابل اعتماد است. به طوری که با استفاده از لیزر، میتوان نقاط مورد نظر را با دقت بالا ذوب کرده و به عنوان نتیجه، قطعاتی با ابعاد دقیق و کیفیت بالا تولید نمود. همچنین، این روش امکان ساخت اشیاء پیچیده با ساختار داخلی متنوع را فراهم می سازد که با روشهای دیگر از جملهFDM (روش رسوبگذاری مستقیم) به سختی امکانپذیر خواهد بود.
با توجه به مزایای فراوان و قابلیتهای خاصی که SLS دارد، این روش در صنایع گوناگونی همچون صنعت خودروسازی، هوافضا، پزشکی و طراحی صنعتی به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرد. از ساخت قطعات خودرو گرفته تا تولید قطعات پروتزهای پزشکی، امروزه SLS به عنوان یک روش پرکاربرد و کارآمد شناخته میشود.
پرینت سه بعدی به روش MJF
روش MJF (Multi Jet Fusion) یک فرآیند پرینت سه بعدی می باشد که توسط شرکت HP توسعه یافته است. این روش بر اساس تکنولوژی چاپ جوهری عمل نموده و از جوهرهای پلیمری برای ساخت قطعات استفاده میکند. در روشMJF ، لایههای نازکی از پودر پلیمری بر روی پلتفرم چاپ قرار گرفته و سپس با استفاده از جوهرهایی که توسط شبکههای مخصوصی به این لایهها اعمال میشوند، قطعات به صورت تدریجی تکمیل میگردند.
پرینت سه بعدی به روش MJF
مزایای استفاده از MJF
استفاده از روش MJF مزایای بسیاری را به همراه دارد که در ادامه به برخی از مهمترین این مزایا اشاره میکنیم:
کیفیت بالا
روش MJF به ما این امکان را میدهد که قطعات با کیفیت بالایی تولید کنیم. با استفاده از جوهرهای پلیمری و فرآیند پرینت دقیق، قطعات تولید شده با دقت بالا و جزئیات ریز تولید میگردند.
سرعت بالا
روش MJF سرعت بالایی در تولید قطعات دارد. به کمک موادی که به صورت همزمان بر روی لایهها اعمال میشوند، میتوان در زمان کوتاهی تعداد زیادی قطعه تولید کرد.
قابلیت تولید قطعات پیچیده
با استفاده از روش MJF، میتوان قطعات پیچیده و دارای ساختارهای دقیق را را با دقت بالا و بدون نیاز به ابزارهای خاص تولید نمود.
کاربردهای MJF
روش MJF در بسیاری از صنایع به طور گسترده استفاده میشود. به عنوان مثال:
- صنایع خودروسازی: با استفاده از روش MJF، میتوان قطعات خودرویی با کیفیت بالا و ساختارهای پیچیده تولید کرد.
- صنایع پزشکی: در حوزه پزشکی، روش MJF برای ساخت قطعات پروتزی سازگار با بدن بیماران استفاده میشود.
- صنعت الکترونیک: با استفاده از روش MJF، میتوان قطعات الکترونیکی با ساختارهای پیچیده و دقت بالا را به راحتی تولید نمود.
پرینت سه بعدی به روش DLP
برای اجرای DLP یا Digital Light Processing از یک فناوری پیشرفته نوری استفاده میشود که توسط شرکت Texas Instruments توسعه داده شده است. در این روش، یک پروژکتور نوری به یک صفحه نمایش متشکل از میلیونها آینه کوچک متصل است. هر آینه میتواند به صورت مستقل به سمت بالا و پایین حرکت نموده و بر اساس نیاز، نور را به سمت صفحه نمایش نزدیک ساخته و یا از آن دور کند.
پرینت سه بعدی به روش DLP
مزایای DLP
استفاده از روش پرینت سه بعدی DLP در تولید قطعات دارای مزایای فراوانی است که در ادامه به برخی از آنها اشاره میکنیم:
سرعت فوقالعاده
DLP بر خلاف بسیاری از روشهای پرینت سه بعدی دیگر، سرعت بسیار بالایی دارد. زمان لازم برای پرینت یک شی با استفاده از DLP به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد و شما میتوانید از سرعت فوقالعاده این تکنولوژی برای تولید اشیاء سه بعدی بهره ببرید.
دقت بالا
DLP دارای دقت بسیار بالایی است. با استفاده از آینه های کوچک و فناوریهای پیشرفته تصویرسازی، میتوانید اشیاء با جزئیات بسیار ریز و دقیق را به خوبی تولید کنید. این مزیت به ویژه برای تولید قطعات پزشکی و یا قطعات صنعتی حساس بسیار مهم است.
کیفیت بالا
DLP به دلیل استفاده از نور و رنگ در فرآیند پرینت، قطعات را با کیفیت بالایی تولید میکند. رنگها و جزئیات اشیاء با استفاده از روش DLP به طور واضح و واقعی نمایش داده شده و همین امر باعث میشود تولیدات شما بیشتر به چشم بیاید.
نتیجهگیری
امروزه روشهای گوناگون پرینت سه بعدی به صورت گستردهای در صنعت و سایر حوزهها استفاده میشود. به گونهای که شما میتوانید با کمک روشهای FDM، SLA، SLS، DLP و MJF اشیا سه بعدی با دقت بالا و با متریالهای مختلف تولید نمایید. البته هر روش دارای مزایا و معایب خاص خود بوده و بهتر است پس از مشورت با افراد متخصص، بسته به نیاز خود، روش مناسب را انتخاب کنید.