انواع پرینتر سه بعدی FDM

پرینتر سه بعدی FDM به عنوان یکی از رایج‌ترین و پرکاربردترین دستگاه‌ انواع چاپ سه بعدی در بازار شناخته می‌شوند. این تکنولوژی، با استفاده از فیلامنت‌های ترموپلاستیک مانند PLA و ABS، اجسام سه بعدی را به روش لایه‌بندی ساخته و ایجاد می‌کند. در تقسیم‌بندی بر اساس پلتفرم هندسی، چاپگرهای سه بعدی اف دی ام می‌توانند به چندین نوع مثل دکارتی، دلتایی، قطبی، رباتیک و غیره تقسیم شوند. هر یک از این نوع‌ها ویژگی‌ها و مزایای مختلفی دارند که بسته به نیازها و موارد مورد نظر، انتخاب می‌شوند.
از مزایای اصلی این تکنولوژی می‌توان به قیمت نسبتاً پایین، آسانی در استفاده و قابلیت انعطاف‌پذیری در انتخاب مواد اولیه اشاره کرد. این پرینترها می‌توانند در انواع مختلف کاربردها مانند تولید قطعات پروتوتایپ، آموزش و آموزش، تولید قطعات صنعتی و حتی کاربردهای هنری و خلاقانه مورد استفاده قرار گیرند. همچنین، با پیشرفت‌های اخیر در این فناوری، افزایش کیفیت چاپ و امکانات پیشرفته‌تری نیز به کاربران ارائه شده است. در این مقاله ما به بررسی انواع مختلف پرینتر سه بعدی FDM از نظر بررسی تکنولوژی ها، تفاوت پرینترهای متریال ترموپلاستیک و بررس هفت گانه پرداخته ایم.

بررسی تکنولوژیهای مختلف پرینترهای سه بعدی FDM

پرینتر سه بعدی FDM یا مدل‌سازی با رسوب ذوب شده، یکی از محبوب‌ترین و پرکاربردترین روش‌های چاپ سه بعدی هستند. در این تکنولوژی، فیلامنت‌های پلاستیکی مانند PLA، ABS، PETG، و غیره به صورت رشته‌ای وارد نازل داغ می‌شوند، ذوب شده و لایه به لایه روی سطح چاپ قرار می‌گیرند تا شیء سه بعدی نهایی ساخته شود. آموزش ساخت پرینتر سه بعدی و همچنین قالب پرینتر سه بعدی می تواند ارتباطات مستقیم با موضوع بررسی تکنولوژیهای چاپگرهای سه بعدی داشته باشد.
تکنولوژی استاندارد اف دی ام شامل یک نازل گرم است که فیلامنت پلاستیکی را ذوب کرده و به صورت لایه‌های نازک روی بستر چاپ قرار می‌دهد. این لایه‌ها به تدریج روی هم انباشته می‌شوند تا شکل نهایی مدل سه بعدی شکل بگیرد. یکی از ویژگی‌های مهم این تکنولوژی، سادگی و قابلیت دسترسی بالا است. این پرینترها به راحتی قابل استفاده هستند و نیاز به تنظیمات پیچیده ندارند. همچنین، تنوع بالایی در نوع فیلامنت‌ها دارند که امکان انتخاب مواد با خواص مختلف (مانند انعطاف‌پذیری، استحکام، یا مقاومت در برابر حرارت) را به کاربر می‌دهد.
در تکنولوژی اکستروژن دوگانه، پرینترها مجهز به دو نازل یا اکسترودر هستند که امکان چاپ با دو نوع فیلامنت به طور همزمان را فراهم می‌کنند. این ویژگی به کاربران اجازه می‌دهد تا از فیلامنت‌های متفاوت برای چاپ بخش‌های مختلف یک مدل استفاده کنند، مثلاً یک نازل برای ساختار اصلی و نازل دیگر برای مواد حلال در آب که به عنوان مواد پشتیبان استفاده می‌شود. این تکنولوژی برای چاپ اشیاء پیچیده با جزئیات بالا و حذف آسان‌تر مواد پشتیبان بسیار مفید است.
برخی از انواع پرینتر FDM قادر به کار با فیلامنت‌های تخصصی هستند که نیاز به دمای بالاتری برای ذوب دارند. این فیلامنت‌ها معمولاً از مواد پیشرفته‌تر مانند PEI (Ultem)، PEEK، و نایلون ساخته شده‌اند که ویژگی‌های مکانیکی و حرارتی بهتری دارند. پرینترهای با دمای بالا معمولاً برای کاربردهای صنعتی و مهندسی استفاده می‌شوند که در آن‌ها مقاومت در برابر حرارت، استحکام بالا، و دوام طولانی مدت اهمیت دارد.

پرینتر FDM در اندازه‌های مختلفی تولید می‌شود و برخی از آن‌ها قابلیت چاپ مدل‌های بسیار بزرگ را دارند. این پرینترها معمولاً برای ساخت قطعات بزرگ صنعتی، نمونه‌های معماری، و پروژه‌های هنری مورد استفاده قرار می‌گیرند. پرینترهای مقیاس بزرگ نیاز به ساختارهای مقاوم‌تر و سیستم‌های خنک‌کننده کارآمدتری دارند تا از پایداری و کیفیت چاپ در ابعاد بزرگ اطمینان حاصل شود.
برخی ازین پرینترها مجهز به اکسترودرهایی هستند که می‌توانند به طور همزمان با چند نوع فیلامنت کار کنند. این پرینترها امکان چاپ اشیاء با ترکیب مواد مختلف، مانند مواد انعطاف‌پذیر و سخت، یا مواد با رنگ‌های مختلف را فراهم می‌کنند. این ویژگی برای چاپ اشیاء با کاربردهای خاص که نیاز به خواص متنوعی دارند بسیار مفید است.

تکنولوژی پرینترهای FDM دوگانه

تکنولوژی پرینترهای اف دی ام دوگانه به دلیل قابلیت‌ها و امکانات منحصربه‌فردی که ارائه می‌دهد، در بسیاری از کاربردها محبوب شده است. در اینجا به جزئیات بیشتری درباره دوگانه بودن این پرینترها پرداخته می‌شود. ساختار پرینترهای دوگانه اینگونه است که دارای دو نازل مجزا هستند که هر یک به منبع فیلامنت جداگانه‌ای متصل می‌شوند. این نازل‌ها می‌توانند به طور مستقل یا همزمان عمل کنند، بسته به نوع مدل و تنظیمات چاپ دو نوع نازل؛ یه نازل ثابت که در این نوع، دو نازل ثابت بوده و به صورت مکانیکی جابه‌جا نمی‌شوند. در این حالت، نرم‌افزار چاپ باید جابه‌جایی‌های دقیق بین دو نازل را مدیریت کند تا از تداخل جلوگیری شود. و مدل دیگر نازل، نازل متحرک است که در این نوع، یکی از نازل‌ها می‌تواند به صورت مکانیکی بالا و پایین برود تا از مسیر چاپ نازل دیگر خارج شود. این روش برای کاهش تداخل بین نازل‌ها و بهبود کیفیت چاپ مفید است.
یکی از کاربردهای مهم پرینترهای دوگانه، استفاده از مواد پشتیبان حلال در آب مانند (PVA) است. این مواد به عنوان ساپورت در نقاطی از مدل که نیاز به پشتیبانی دارند استفاده می‌شوند و پس از چاپ به راحتی در آب حل می‌شوند. این ویژگی امکان چاپ مدل‌های پیچیده با هندسه‌های دشوار را فراهم می‌کند. همچنین پرینترهای دوگانه می‌توانند به طور همزمان با دو فیلامنت رنگی مختلف کار کنند. این ویژگی برای پروژه‌های هنری و مدل‌های نمایشی که نیاز به چند رنگ بودن دارند، بسیار مفید است. نرم‌افزارهای چاپ سه بعدی به کاربران اجازه می‌دهند تا مناطق مختلف مدل را به رنگ‌های مختلف اختصاص دهند.
در برخی کاربردها نیاز است که قطعات با خواص فیزیکی مختلف در یک مدل ترکیب شوند. به عنوان مثال، می‌توان از یک فیلامنت سخت برای بخش‌های اصلی و از فیلامنت انعطاف‌پذیر برای بخش‌های متحرک یا قسمت‌های ضربه‌گیر استفاده کرد. این امکان برای تولید قطعات صنعتی و کاربردی که نیاز به ویژگی‌های متفاوت دارند، بسیار ارزشمند است.

تکنولوژی پرینترهای FDM چند رنگ

انواع پرینتر سه بعدی FDM، میتوانند با استفاده از یک نازل فیلامنتهای چند رنگ را به صورت همزمان چاپ کنند این تکنولوژی برای ساخت مدلهای رنگی پیچیده و واقعی بسیار مناسب است. این پرینترهای چند رنگ معمولاً از دو یا چند نازل مجزا بهره می‌برند که هر یک به فیلامنت رنگی متفاوتی متصل هستند. این نازل‌ها می‌توانند به طور مستقل عمل کنند و امکان تعویض سریع بین فیلامنت‌های رنگی مختلف را فراهم می‌کنند. پرینترهای چند رنگ معمولاً گران‌تر از مدل‌های تک رنگ هستند و مصرف فیلامنت‌های رنگی مختلف نیز هزینه‌های اضافی را به همراه دارد. همچنین نرم‌افزارهای چاپ سه بعدی در پرینترهای چند رنگ نقش حیاتی دارد به طوری که این نرم‌افزارها باید بتوانند مدل‌های سه بعدی را به بخش‌های مختلف تقسیم کرده و هر بخش را به نازل یا فیلامنت خاصی اختصاص دهند. ساختار این پرینترها به دو صورت چند نازل مجزا و یک نازل با سیستم تعویض فیلامنت می باشد.
در چند نازل مجزا، هر نازل به یک فیلامنت خاص متصل شده و هنگام چاپ، پرینتر به صورت خودکار بین نازل‌ها جابه‌جا می‌شود تا رنگ مورد نظر را بر روی لایه جاری اعمال کند. این روش از دقت بالاتری برخوردار است ولی نیاز به کالیبراسیون دقیق برای جلوگیری از تداخل بین نازل‌ها است. پرینتر به صورت دقیق بین نازل‌ها برای چاپ یک مدل چند رنگ جابه‌جا می شود تا هر قسمت از مدل با رنگ صحیح چاپ شود. این جابه‌جایی خواهان نرم‌افزار پیچیده‌ای است که بتواند مدیریت و هماهنگی دقیق بین نازل‌ها را داشته باشد.
در این سیستم یک نازل با سیستم تعویض فیلامنت، یک نازل واحد وجود دارد که با استفاده از یک سیستم تغذیه چند فیلامنتی می‌تواند بین فیلامنت‌های مختلف جابه‌جا شود که این روش در کل ساده‌تر به نظر می آید اما ممکن است دقت رنگ‌ها و جزییات کمتری را داشته باشد. این سیستم یک نازل واحد دارد و پرینتر فیلامنت فعلی پس از اتمام در یک بخش تعویض کرده و فیلامنت جدید را وارد نازل می‌کند. این تعویض‌ها برای اینکه کیفیت چاپ کاهش نیابد باید با دقت و سرعت بالا انجام شوند.
از کاربردهای تکنولوژی پرینترهای FDM چند رنگ این است که طراحان دکوراسیون و هنرمندان می‌توانند از چاپ چند رنگ برای خلق آثار هنری منحصر به فرد و تزئینات داخلی استفاده کنند. در آموزش و پزشکی، مدل‌های چند رنگ می‌توانند برای نمایش جزئیات پیچیده و تفکیک بخش‌های مختلف بسیار مفید باشند. برای مثال، مدل‌های آموزشی آناتومی با رنگ‌های مختلف می‌توانند به درک بهتر ساختار بدن کمک کنند. و همچنین در طراحی صنعتی، استفاده از رنگ‌های مختلف برای نمایش قطعات و اجزای مختلف محصول می‌تواند به بهبود فرآیند طراحی و ساخت نمونه‌های اولیه کمک کند.

تفاوت پرینترهای متریال ترموپلاستیک در چیست؟

پرینترهای اف دی ام که از مواد ترموپلاستیک مختلف استفاده می‌کنند دارای تفاوت‌های اساسی در ویژگی‌ها، تنظیمات و کاربردها هستند. این پرینترها معمولاً با فیلامنت‌های ترموپلاستیک مانند PLA، ABS، PETG و TPU کار می‌کنند که تفاوت‌ پرینت FDM با پرینت SLAمی شه گفت در همین است در پرینت اف دی ام از این فیلامنت‌های ترموپلاستیک استفاده می‌شود که هر یک از این مواد ویژگی‌های خاص خود را دارند و برای کاربردهای متفاوتی مناسب هستند، در حالی که در پرینت اس ال آ از رزین‌های مایع به عنوان مواد اولیه استفاده می‌شود.

1- یکی از رایج‌ترین مواد در پرینترهای اف دی ام PLA است که از منابع تجدیدپذیر مانند ذرت و نیشکر تولید می‌شود و این ماده زیست‌تخریب‌پذیر، غیر سمی و با دمای ذوب پایین باعث می‌شود چاپ با آن آسان و بدون بو باشد. این مواد برای نمونه‌سازی سریع، قطعات هنری و تزئینی به دلیل شکنندگی و مقاومت کم در برابر دما و رطوبت مناسب است.
2- ماده‌ای به نام ABS که با استحکام و دوام بالا در برابر ضربه و حرارت مقاومت خوبی را از خود نشان می دهد. این ماده برای چاپ قطعات مهندسی و اجزای مکانیکی مناسب است، اما بوی ناخوشایند هنگام چاپ و نیاز به بستر گرم‌شونده از چالش‌های آن محسوب می‌شوند. پرینترهای ای بی اس نیاز به تهویه مناسب و کنترل دقیق دمای نازل و بستر دارند تا از تاب برداشتن جلوگیری شود.
3- ماده ی PETG ترکیبی از استحکام ABS و چاپ آسان PLA را ارائه می‌دهد. این ماده بدون بو است و تاب برداشتن کمتری دارد، اما چسبندگی به بستر چاپ این ماده را مقداری درگیر چالش‌ کرده است. شفافیت بالا دارد و در برابر ضربه و حرارت مقاومت می باشد و برای کاربردهایی مثل بطری‌ها و ظروف پلاستیکی مناسب است و مورد استفاده قرار می گیرد.
4- ماده‌ای انعطاف‌پذیر و کشسان با مقاومت بالا در برابر سایش به نام TPU که برای چاپ قطعات انعطاف‌پذیر مثل کیس‌های گوشی و پوشش‌های محافظ مناسب است و در چاپ نیاز به تنظیمات خاص و سرعت پایین‌تری دارد و مدیریت فیلامنت انعطاف‌پذیر ممکن است دشوار باشد.

بررسی هفت چاپگر سه بعدی FDM

ساخت یک پرینتر سه بعدی یا قالب پرینتر سه بعدی می‌تواند به فرد کمک کند تا بهترین راهکارهای موجود در زمینه چاپ سه بعدی را درک کند و از طریق ایجاد و تنظیم یک چاپگر سه بعدی خودساخته به خصوص چاپگر اف دی ام، به بهبود و بهینه‌سازی فرآیند چاپ خود بپردازد. در ادامه این مطلب به بررسی هفت چاپگر سه بعدی اف دی ام پرداخته ایم؛

1- Prusa i3 MK3S+:
این چاپگر یکی از محبوب‌ترین چاپگرهای سه بعدی است که با ویژگی‌های پیشرفته‌ای مانند سیستم بازیابی از دست دادن برق، سنسورهای فیلامنت و بستر گرم‌شونده با پوشش PEI ارائه می‌شود. این چاپگر به دلیل کیفیت بالای چاپ، پشتیبانی فعال از جامعه کاربری و قابلیت ارتقاء و تغییر قطعات مورد توجه قرار می‌گیرد. با این حال، قیمت نسبتاً بالا و نیاز به مونتاژ اولیه ممکن است برخی از کاربران را از خرید آن منع کند.

2- Creality Ender 3 V2 :
این چاپگر دارای طراحی پایدار و محکم، بستر گرم‌شونده سریع و صفحه نمایش رنگی LCD است. با این حال، نیاز به کالیبراسیون مکرر و عدم وجود امکانات پیشرفته مانند سنسورهای فیلامنت ممکن است برخی از کاربران را از استفاده از آن دلسرد کند. و یک چاپگر سه بعدی مقرون‌به‌صرفه است که ارزش بالایی را ارائه می‌دهد.

3- Ultimaker S3 :
این چاپگر در زمره چاپگرهای سه بعدی حرفه‌ای است که با دو نازل برای چاپ چند رنگ یا چند ماده، رابط کاربری لمسی و نرم‌افزار جامع Cura ارائه می‌شود. این چاپگر با دقت و کیفیت چاپ بسیار بالا، پشتیبانی از مواد مختلف و نرم‌افزار کاربرپسند و حرفه‌ای، توجه بسیاری را به خود جلب می‌کند. با این حال، قیمت بالای آن و ابعاد چاپ نسبتاً کوچک ممکن است محدودیت‌هایی برای برخی کاربران ایجاد کند.

4- Anycubic i3 Mega :
یک چاپگر سه بعدی با کیفیت و قیمت مناسب است که از بستر گرم‌شونده UltraBase ، مونتاژ ساده و سریع و سنسور قطع فیلامنت برخوردار است. این چاپگر با کیفیت چاپ خوب، قیمت مقرون‌به‌صرفه و مونتاژ آسان، جذابیت بسیاری را دارد. با این حال، صدای نسبتا بلند هنگام چاپ و محدودیت‌هایی در ارتقاء ممکن است برخی از کاربران را از خرید آن منع کند.

5- FlashForge Creator Pro 2 :
این چاپگر با دقت بالا و قابلیت چاپ قطعات پیچیده با چند ماده یا چند رنگ، توجه بسیاری را به خود جلب کرده است که با دو نازل مستقل، ساختار محکم و پایدار و محفظه بسته است ولی قیمت بالای آن و عدم وجود امکانات پیشرفته که ممکن است به آن نیاز داشت، برخی کاربران و مشتریان را از خرید آن منصرف کرده است.

6- The Original Prusa SL1 :
یک چاپگر پرینتر سه بعدی رزینی است که کیفیت چاپ بسیار بالا را با قیمت مناسب ارائه می دهد. این پرینتر برای چاپ اشیاء کوچک و پیچیده ایده آل است.

7- Creality Sonic Pad:
یک پرینتر سه بعدی FDM با قیمت مناسب است که برای مبتدیان طراحی شده است. این پرینتر استفاده آسان، کیفیت چاپ مناسب و تعدادی ویژگی اضافی مانند گرم شدن بستر را ارائه می دهد.

سخن آخر
در کل این پرینترهای سه بعدی FDM متداول‌ترین نوع پرینتر سه بعدی می باشد که به دلیل قیمت نسبتاً پایین‌تر و هزینه‌ی مواد اولیه کمتر، دارای کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف هستند. پرینتر سه بعدی اف دی ام به مراتب ساختمان ساده تری نسبت به پرینترهای سه بعدی در تکنولوژی های دیگر