در تولید هندسه‌های بسیار پیچیده محدودیت داشته باشند. از سوی دیگر، چاپگرهای سه‌بعدی در ایجاد اشکال پیچیده و طراحی‌های ارگانیک بدون نیاز به ابزارهای خاص برتری دارند، اما دقت آن‌ها معمولاً به اندازه دستگاه‌های سی ان سی نیست و به تکنولوژی و مواد مورد استفاده بستگی دارد. همچنین، هر دو فناوری محدودیت‌های خاص خود را در اندازه قطعات دارند که باید در انتخاب روش تولید مورد نظر در نظر گرفته شوند.
در معرفی دستگاه برشCNC می توان گفت که، استفاده از این دستگاه برش از طریق دستورات کامپیوتر برای اینکه بتوان با دستگاه های فرز و تراش دقت بالا تولید کرد نیاز به مهارت بسیار بالایی دارد و دستگاه های سی ان سی تراش و فرز به دلیل این که اطلاعات را از طریق کامپیوتر به دستگاه می دهند با این دقت می توانند تولید کنند. برای اتصال کامپیوتر به این دستگاه برش از زبان برنامه نویسی برای اطلاعات حرکتی و ساخت به وسیله دستورات GCODE استفاده می شود و پرینترهای سه بعدی نیز دقیقاً از طریق همین روش و زبان برنامه نویسی، اطلاعات را به پرینتر می دهند.
روش کار دستگاه برش CNCو چاپگر سه‌بعدی
دستگاه‌های برش CNC (کنترل عددی کامپیوتری) بر اساس فرآیند تولید کاهشی عمل می‌کنند. در این روش، قطعات از یک بلوک بزرگتر ماده با برش یا حذف لایه‌های اضافی تولید می‌شوند. دستگاه سی ان سی از ابزارهای برش مانند مته‌ها، فرزها، لیزرها یا واترجت‌ها استفاده می‌کند تا مواد را از قطعه اصلی جدا کند و شکل نهایی را ایجاد کند. این فرآیند شامل:
طراحی و برنامه‌ریزی: ابتدا مدل قطعه مورد نظر با استفاده از نرم‌افزارهای CAD (طراحی به کمک کامپیوتر) طراحی می‌شود. سپس نرم‌افزارهای CAM (ساخت به کمک کامپیوتر) این طراحی‌ها را به کدهای G-code تبدیل می‌کنند که دستورات لازم برای حرکت و عملکرد ابزارهای برش را به دستگاه سی ان سی می‌دهند.
تنظیم دستگاه: بعد از تولید کدهای G-code، این کدها به دستگاه سی ان سی منتقل می‌شوند. دستگاه باید برای مواد خاص و نوع برش مورد نیاز تنظیم شود. این شامل انتخاب ابزار مناسب و تنظیم سرعت و فشار مناسب برای برش است.
اجرای برش: دستگاه سی ان سی بر اساس دستورات کدهای G-code، حرکت‌های دقیقی را انجام می‌دهد تا ماده را از بلوک اصلی حذف کرده و قطعه نهایی را ایجاد کند. این حرکت‌ها با دقت بالا کنترل می‌شوند تا بهترین کیفیت و دقت در تولید حاصل شود.
اما روش کار در چاپگر سه‌بعدی اینگونه است که بر اساس فرآیند تولید افزودنی عمل می‌کنند، به این معنا که مواد را به صورت لایه‌لایه اضافه می‌کنند تا یک شیء سه‌بعدی را بسازند که شامل:
طراحی مدل سه‌بعدی: ابتدا مدل شیء مورد نظر با استفاده از نرم‌افزارهای CAD طراحی می‌شود. مدل‌های سه‌بعدی باید به فرمت‌های قابل خواندن توسط چاپگر سه‌بعدی مانند STL یا OBJ تبدیل شوند.
آماده‌سازی برای چاپ: فایل مدل سه‌بعدی به نرم‌افزار مخصوص چاپ سه‌بعدی وارد می‌شود. این نرم‌افزار مدل را به لایه‌های نازک تقسیم می‌کند و مسیر چاپ هر لایه را تعیین می‌کند. سپس دستورالعمل‌های چاپ به دستگاه منتقل می‌شود.
فرآیند چاپ: چاپگر سه‌بعدی شروع به ایجاد شیء با اضافه کردن مواد به صورت لایه‌لایه می‌کند. مواد مورد استفاده می‌تواند شامل پلاستیک، رزین، فلزات پودری و مواد دیگر باشد. هر لایه به لایه قبلی می‌چسبد تا شکل نهایی ایجاد شود. بسته به نوع چاپگر، روش‌هایی مانند FDM (مدل‌سازی به روش فیلامنت ذوب‌شده)، SLA (لیتوگرافی استریو) یا SLS (تف‌پاشی لیزری) ممکن است مورد استفاده قرار گیرند.
همچنین تفاوت‌های کلیدی در روش کار این دو دستگاه وجود دارد. مثلا تفاوت در نوع فرآیندشان است که دستگاه‌های برش CNC با حذف مواد از یک قطعه بزرگتر، قطعات را ایجاد می‌کنند، در حالی که چاپگرهای سه‌بعدی با افزودن لایه‌به‌لایه مواد، اشیاء را می‌سازند. هر دو نوع دستگاه به نرم‌افزارهای CAD نیاز دارند، اما دستگاه‌های CNC به کدهای G-code برای کنترل ابزارهای برش وابسته‌اند، در حالی که چاپگرهای سه‌بعدی از نرم‌افزارهای slicing برای تقسیم مدل به لایه‌ها و ایجاد دستورالعمل‌های چاپ استفاده می‌کنند. دستگاه‌های CNC برای تولید قطعات دقیق و با استحکام بالا در صنایع مختلف مناسب‌تر هستند، در حالی که چاپگرهای سه‌بعدی بیشتر برای نمونه‌سازی سریع و تولید قطعات پیچیده و سفارشی استفاده می‌شوند.
مواد و متریال مورد استفاده در دستگاه‌های برش CNC و چاپگر سه بعدی
موادی که در چاپگرهای سه‌بعدی برای پرینت سه بعدی مورد استفاده قرار می گیرد بیشترینش پلاستیک‌ها هستند و رایج‌ترین نوع پلاستیک‌ها شامل پلی‌لاکتیک اسید، آکریلونیتریل بوتادین استایرن و نایلون هستند. این مواد به دلیل سهولت در استفاده، هزینه کم و تنوع رنگ و خصوصیات مکانیکی، برای ساخت نمونه‌های اولیه، قطعات سفارشی و محصولات نهایی مناسب هستند.
چاپگرهای سه‌بعدی SLA (لیتوگرافی استریو) و DLP (پرتوسازی دیجیتال نور) از رزین‌های فوتوپلیمر استفاده می‌کنند که تحت تأثیر نور فرابنفش سخت می‌شوند. این رزین‌ها می‌توانند جزئیات بسیار دقیقی را ارائه دهند و در صنایع پزشکی، جواهرسازی، و ساخت نمونه‌های دقیق کاربرد دارند. برخی از چاپگرهای سه‌بعدی صنعتی از فلزات پودری مانند فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، تیتانیوم و نیکل برای ساخت قطعات استفاده می‌کنند. این روش‌ها شامل SLS (تف‌پاشی لیزری انتخابی) و DMLS (تف‌جوشی لیزری مستقیم فلز) هستند. این مواد و روش‌ها برای تولید قطعات نهایی با استحکام بالا در صنایع هوافضا، خودروسازی و پزشکی استفاده می‌شوند.
دیگرچاپگرهای سه‌بعدی می‌توانند با مواد دیگری مانند سرامیک‌ها، مواد زیستی (برای چاپ بافت‌های زیستی و اعضای مصنوعی)، شیشه و حتی مواد غذایی کار کنند. این توانایی‌ها چاپگرهای سه‌بعدی را به ابزاری چندکاره و پرکاربرد در حوزه‌های مختلف علمی و صنعتی تبدیل کرده است.
دستگاه‌های سی ان سی می‌توانند با مواد مختلفی مانند فلزات، چوب و پلاستیک کار کنند، در حالی که چاپگرهای سه‌بعدی بیشتر با موادی مانند پلاستیک، رزین و فلزات پودری کار می‌کنند. دستگاه‌های برش سی ان سی توانایی کار با طیف گسترده‌ای از مواد را دارند که به آن‌ها امکان می‌دهد در صنایع مختلفی کاربرد داشته باشند.
یکی از مهمترین مزایای دستگاه‌های سی ان سی ، توانایی آن‌ها در برش و شکل‌دهی به فلزات است. این دستگاه‌ها می‌توانند با انواع فلزات مانند آلومینیوم، فولاد، برنج، مس، و تیتانیوم کار کنند. این فلزات معمولاً در صنایع خودروسازی، هوافضا، ساخت ابزار و تجهیزات، و مهندسی مکانیک استفاده می‌شوند. دستگاه‌های سی ان سی با دقت بالا و قدرت برش قوی خود، قطعات فلزی با کیفیت و استحکام بالا تولید می‌کنند. به طور گسترده‌ای در صنعت چوب مورد استفاده قرار می‌گیرند. آن‌ها می‌توانند انواع چوب‌های سخت و نرم را برش دهند و برای ساخت مبلمان، کابینت‌ها، دکوراسیون داخلی و سایر محصولات چوبی به کار روند. برش دقیق و توانایی ایجاد اشکال پیچیده از ویژگی‌های برجسته دستگاه‌های سی ان سی در صنعت چوب است.
این دستگاه‌ها می‌توانند انواع پلاستیک‌ها مانند پلی‌اتیلن، اکریلیک، پلی‌کربنات، PVC، و دیگر پلیمرها را برش دهند. این ویژگی آن‌ها را برای تولید قطعات صنعتی، اجزای ماشین‌آلات، محصولات الکترونیکی و حتی نمونه‌سازی سریع مناسب می‌کند. همچنین این دستگاه قادر به برش مواد کامپوزیتی مانند فیبر کربن و فایبرگلاس نیز هستند. این مواد به دلیل سبک بودن و استحکام بالا در صنایع هوافضا، خودروسازی، و ورزشی کاربرد دارند. همچنین، مواد دیگری مانند فوم، چرم و لاستیک نیز با دستگاه‌های سی ان سی قابل پردازش هستند.
تقاوت در محدودیت‌های اندازه در دستگاه‌های CNC و چاپگرهای سه‌بعدی
دستگاه‌های برش سی ان سی معمولاً از نظر اندازه قطعه‌ای که می‌توانند تولید کنند، محدودیت دارند. این محدودیت‌ها بستگی به اندازه میز کار و طول محورهای حرکتی دستگاه دارد. به عنوان مثال، دستگاه‌های سی ان سی بزرگ صنعتی می‌توانند قطعات بزرگی از مواد مختلف را برش دهند، اما برای قطعات بسیار بزرگ، ممکن است نیاز به دستگاه‌های خاص یا چند مرحله‌ای باشد. علاوه بر این، ابعاد بزرگتر معمولاً به دقت پایین‌تری منجر می‌شود، زیرا کنترل دقیق ابزار در ابعاد بزرگ دشوارتر است.
چاپگرهای سه‌بعدی نیز محدودیت‌های خود را در اندازه دارند. البته این نکته قابل ذکر است که زمانی که از خدمات چاپ سه بعدی آنلاین استفاده می شود، این امکان را به کاربر می دهد تا محدودیتی در اندازه چاپگر سه بعدی نداشته باشد. ولی در ادامه محدودیت‌های اندازه چاپگر سه بعدی، بستگی به حجم ساخت چاپگر دارد که اندازه فضایی را که چاپگر می‌تواند در آن مواد را لایه‌به‌لایه اضافه کند، مشخص می‌کند. چاپگرهای سه‌بعدی صنعتی با حجم ساخت بزرگتر می‌توانند قطعات بزرگی را چاپ کنند، اما چاپگرهای رومیزی کوچک معمولاً برای قطعات کوچکتر مناسب هستند. همچنین، چاپ قطعات بزرگتر ممکن است زمان بیشتری ببرد و خطر بیشتری برای مشکلات چاپ، مانند جمع‌شدگی یا تغییر شکل، به همراه داشته باشد.
پیچیدگی هندسی و دقت در دستگاه‌های CNC و چاپگرهای سه‌بعدی
دستگاه‌های CNC می‌توانند قطعات با هندسه‌های پیچیده تولید کنند، اما پیچیدگی هندسی به توانایی ابزار برش و دسترسی به نقاط مختلف قطعه بستگی دارد. ابزارهای برش باید بتوانند به تمام زوایا و نقاط دسترسی داشته باشند، که این ممکن است با هندسه‌های بسیار پیچیده چالش‌برانگیز باشد. به عنوان مثال، برای ساخت قطعات با حفره‌های داخلی پیچیده، ممکن است نیاز به مراحل مختلف یا حتی دستگاه‌های خاصی باشد. به علاوه، برخی هندسه‌ها ممکن است نیاز به ابزارهای خاص یا تنظیمات پیچیده داشته باشند که هزینه و زمان تولید را افزایش می‌دهد.
چاپگرهای سه‌بعدی چاپگرهای سه‌بعدی می‌توانند هندسه‌های بسیار پیچیده‌تری را نسبت به دستگاه‌های سی ان سی تولید کنند، زیرا فرآیند افزودنی به آن‌ها اجازه می‌دهد که مواد را به هر شکلی اضافه کنند. این امکان به چاپگرهای سه‌بعدی اجازه می‌دهد تا قطعات با حفره‌های داخلی پیچیده، اشکال ارگانیک و ساختارهای پیچیده‌ای را بدون نیاز به ابزارهای برش خاص یا مراحل متعدد تولید کنند. با این حال، پیچیدگی هندسی می‌تواند باعث مشکلاتی مانند جمع‌شدگی مواد، نیاز به ساپورت‌های اضافی و زمان چاپ طولانی‌تر شود.
دقت در دستگاه‌های CNC و چاپگرهای سه‌بعدی چگونه است؟
دستگاه‌های سی ان سی به دلیل استفاده از ابزارهای برش دقیق و کنترل دقیق حرکت، می‌توانند قطعات با دقت بسیار بالا تولید کنند. دقت این دستگاه‌ها معمولاً در حد میکرون است و می‌توانند تلورانس‌های بسیار کوچکی را رعایت کنند. این ویژگی آن‌ها را برای تولید قطعاتی که نیاز به دقت بالا دارند، مانند قطعات ماشین‌آلات، تجهیزات پزشکی و قطعات هوافضا، بسیار مناسب می‌کند. با این حال، دقت نهایی بستگی به تنظیمات دستگاه، کیفیت ابزارهای برش و تجربه اپراتور دارد.
دقت چاپگرهای سه‌بعدی به تکنولوژی مورد استفاده و مواد چاپ بستگی دارد. چاپگرهای سه‌بعدی FDM (مدل‌سازی به روش فیلامنت ذوب‌شده) معمولاً دقت کمتری نسبت به روش‌های دیگر دارند و ممکن است لایه‌های چاپ در قطعه نهایی قابل مشاهده باشند. اما چاپگرهای سه‌بعدی SLA (لیتوگرافی استریو) و DLP (پرتوسازی دیجیتال نور) می‌توانند دقت بالاتری را ارائه دهند، زیرا از رزین‌های فوتوپلیمر و فرآیندهای نوری برای ایجاد لایه‌ها استفاده می‌کنند. با این حال، حتی در این روش‌ها نیز دقت نهایی به عوامل مختلفی مانند کیفیت رزین، تنظیمات چاپگر و شرایط محیطی بستگی دارد.
سخن آخر
تفاوت اصلی در مواد مورد استفاده بین دستگاه‌های برش سی ان سی و چاپگرهای سه‌بعدی به نوع فرآیند تولید برمی‌گردد. دستگاه‌های سی ان سی به دلیل فرآیند کاهشی و قدرت برش بالای خود می‌توانند با مواد سخت‌تر و سنگین‌تری مانند فلزات و چوب کار کنند. در مقابل، چاپگرهای سه‌بعدی از فرآیند افزودنی استفاده می‌کنند و بیشتر با مواد سبک‌تر و پلیمری مانند پلاستیک‌ها و رزین‌ها سازگار هستند. هر کدام از این دستگاه‌ها بسته به نوع مواد و نیازهای تولیدی، کاربردهای خاص خود را دارند و در صنایع مختلف به کار گرفته می‌شوند.