امروزه چاپگر های سه بعدی در ساخت همه چیز از خانه گرفته تا اتومبیل و حتی تجهیزات حفاظت فردی قابل دوام (PPE) دیده می شود.  پرینتر سه بعدی ماشینی است که با استفاده ازیک فایل سه بعدی دیجیتال یک جسم ملموس، جامد و سه بعدی را می سازد. چاپگر سه بعدی شی را با فرآیند مورد استفاده در تولید افزایشی می سازد. که درآن شی با قرار گرفتن لایه های نازک و متوالی زیادی از یک ماده روی یکدیگر تا ایجاد شی نهایی ساخته می شود.

پرینت سه بعدی خیلی سریع محبوب شده است زیرا باعث می شود تا تولید برای افراد بیشتری قابل دسترس باشد. این تا حدودی به دلیل قیمت چاپگر سه بعدی است (قیمت یک چاپگر سه بعدی اولیه حدود 300 دلار است)، اما همچنین به دلیل اندازه کوچک چاپگرها در مقایسه با ماشین آلات تولید سنتی است.

عملکرد پرینتر سه بعدی برخلاف تولید کاهشی که برش، تراشکاری و سوراخکاری تکه ای از فلز یا پلاستیک مثلا با ماشین فرز است می باشد. خدمات پرینتر سه بعدی می تواند اشیا پیچیده را با متریالی کمتر نسبت به روشهای سنتی تولید کند.

بیشتر بخوانید : بیواینک تجزیه پذیر پرینتر سه بعدی

چه کسی پرینتر سه بعدی را اختراع کرد؟

اولین تجهیزات تولید پرینت سه بعدی توسط هیدئو کوداما از موسسه تحقیقات صنعتی شهرداری ناگویا ژاپن توسعه داده شد. او در ماه می 1980  دو روش افزودنی را برای ساخت مدل های سه بعدی اختراع کرد.

با تکیه بر کار رالف بیکر در دهه 1920 برای ساخت محصولات تزئینی (پتنت US423647A)، کار اولیه هیدئو کوداما در نمونه سازی سریع رزین با لیزر در سال 1981 تکمیل شد. چاک هال از سیستم های سه بعدی، اولین چاپگر سه بعدی را در سال 1987 اختراع کرد که از فرآیند استریولیتوگرافی استفاده می کرد. این امر با پیشرفت هایی مانند جوش لیزری انتخابی و ذوب لیزری انتخابی و غیره دنبال شد. سایر سیستم‌های پرینت سه بعدی گران‌قیمت در دهه‌های 1990 تا 2000 توسعه یافتند، اگرچه هزینه این سیستم‌ها با انقضای پتنت‌ها در سال 2009 به ‌طور چشمگیری کاهش یافت و این فناوری را برای کاربران بیشتری باز کرد.

بیشتر بخوانید : نیروی دریایی ایالات متحده و پرینتر های سه بعدی Stratasys

پرینتر سه بعدی چطور کار می کند؟

همه چیز با یک مدل سه بعدی شروع می شود. چاپ سه بعدی از طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) برای ایجاد اشیاء سه بعدی از طریق روش لایه بندی استفاده می کند. ابتدا یک طراحی مجازی از شی ساخته می شود. این طرح مانند طرحی برای خواندن چاپگر سه بعدی عمل می کند. چاپ سه بعدی شامل لایه بندی موادی مانند پلاستیک، کامپوزیت یا مواد زیستی برای ایجاد اشیایی است که از نظر شکل، اندازه، استحکام و رنگ متفاوت است.

طراحی مجازی با استفاده از نرم افزار طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) ساخته شده است، نوعی نرم افزار که می تواند نقشه های دقیق و تصاویر فنی ایجاد کند. می توانید خودتان در یک نرم افزار طراحی سه بعدی شی را بسازید، کار را به طراح بسپارید و یا از وبسایت های مربوطه  دانلود کنید. یک طراحی مجازی همچنین می تواند با استفاده از یک اسکنر سه بعدی ساخته شود، که یک کپی از یک شی موجود را با گرفتن عکس از زوایای مختلف ایجاد می کند.

بیشتر بخوانید : موم ریخته گری پرینتر سه بعدی 3D System

نرم افزار طراحی سه بعدی

نرم افزارهای زیادی برای طراحی سه بعدی وجود دارد. در واقع هر نرم افزار طراحی که بتوان خروجی STL یا OBJ که مورد نیاز پرینتر سه بعدی است را از آن گرفت مناسب است. از جمله نرم افزارهای پر کاربرد میتوان به Catia, Autocad, Rhino, Zbrush و … اشاره کرد.

بیشتر بخوانید : ماژول پرینتر سه بعدی چند رنگ

اسکنر سه بعدی

اسکنر سه بعدی ایده آل برای چاپگر سه بعدی از مثلث سازی لیزری یا نور ساختاری استفاده می کند. در این روش یک فایل STL دیجیتال تولید می شود. این فرمت برای ارسال اسکن سه بعدی به طور مستقیم به چاپگر سه بعدی مهم است. تعداد زیادی اسکنر سه بعدی برای چاپگرهای سه بعدی وجود دارد.

بیشتر بخوانید : کابین کتاب پرینتر سه بعدی پارک شانگهای

اسلایسینگ Slicing : تبدیل فایل طراحی سه بعدی به فایل مناسب پرینتر سه بعدی

اسلایسینگ به معنی برش یک فایل سه بعدی به صدها یا هزاران لایه است و با نرم افزار مختص پرینتر سه بعدی انجام می شود. زمانی که مدل مجازی ساخته شد، باید برای چاپ آماده شود. این کار با تجزیه مدل به چندین لایه با استفاده از فرآیندی به نام برش انجام می شود. Slicing مدل را می گیرد و با استفاده از نرم افزار ویژه آن را به صدها یا حتی هزاران لایه نازک و افقی برش می دهد. اصطلاح Gcode  برای فایل طراحی تبدیل شده به فایل مناسب برای ماشین هایی مثل پرینتر سه بعدی یا CNC به کار می رود.

زمانیکه فایل اسلایس شد برای چاپ سه بعدی آماده است. می توانید فایل را با USB و یا  WiFi به پرینتر سه بعدی منتقل کنید. اکنون فایل اسلایس شده شما آماده است تا لایه به لایه پرینت شود. هنگامی که فایل در چاپگر سه بعدی آپلود می شود، هر برش از مدل را می خواند و لایه به لایه چاپ می کند.

بیشتر بخوانید : تنظیمات infill پرینتر سه بعدی

اشیا چگونه با پرینتر سه بعدی ساخته می شوند؟

چاپگر سه بعدی چاپ ساخت لایه های مواد را در فرآیندی به نام اکستروژن مواد آغاز می کند. بسته به نوع چاپگر سه بعدی و مواد مورد استفاده، روش های مختلفی برای اکستروژن مواد وجود دارد.

معمولاً چاپگر سه بعدی دارای نازلی است که مواد نیمه مایعی مانند پلاستیک مذاب، فلز یا سیمان را بیرون می‌دهد. نازل اکستروژن می تواند در هر دو جهت افقی و عمودی حرکت کند، زیرا مواد را به دنبال طرح لایه به لایه مدل دیجیتال دقیقاً قرار می دهد. این فرآیند تا زمانی تکرار می شود که چاپگر سه بعدی هر لایه در مدل دیجیتال را با مواد اکسترود شده تکرار کند.

بیشتر بخوانید : ماسک پرینت سه بعدی مورد تایید FDA

انواع پرینتر سه بعدی

اصطلاح پرینتر سه بعدی شامل چندین فناوری تولید می شود که قطعات را لایه به لایه می سازد. هر کدام در نحوه تشکیل قطعات پلاستیکی و فلزی متفاوت هستند و می توانند در انتخاب مواد، پرداخت سطح، دوام و سرعت ساخت و هزینه متفاوت باشند. انواع رایج فناوری پرینت سه بعدی با توجه به تکنولوژی ساخت به شرح زیر است:

• Stereolithography (SLA)
• Selective Laser Sintering (SLS)
• Fused Deposition Modeling (FDM)
• Digital Light Process (DLP)
• Multi Jet Fusion (MJF)
• PolyJet
• Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
• Electron Beam Melting (EBM)

 

بیشتر بخوانید : نقاط اضافی حین پرینت سه بعدی

صنعت پرینتر سه بعدی

عدم انطباق با کاربرد چاپ سه بعدی به یک گروه اقلیت در حال کاهش رسیده است. جایی که پرینت سه بعدی در مراحل اولیه فقط برای نمونه سازی و تولید یکباره مناسب بود، اما اکنون به سرعت در حال تبدیل شدن به یک فناوری تولید است.

بیشتر تقاضای فعلی برای چاپ سه بعدی ماهیت صنعتی دارد. تحقیقات انجام شده پیش بینی می کند که بازار جهانی چاپ سه بعدی تا سال 2026 به 41 میلیارد دلار برسد. فناوری پرینتر سه بعدی تقریباً هر صنعت بزرگ را متحول می کند و نحوه زندگی، کار و بازی ما را در آینده تغییر می دهد.

بیشتر بخوانید : راهنمای متریال پرینتر سه بعدی

چه نوع چیزهایی را می توان با پرینترهای سه بعدی ساخت؟

تقریباً هر چیزی که بتوانید تصور کنید می تواند به طرحی تبدیل شود که بتوان آن را پرینت سه بعدی کرد. چاپگر های سه بعدی به طراحان، مهندسان و حتی افراد عادی کمک می کنند تا اشیاء پیچیده را به گونه ای بسازند که روش های قبلی تولید قادر به انجام آن نبودند.

از پرینتر های سه بعدی برای ساخت اسباب بازی، قاب گوشی، ابزار، لباس، میز، لامپ، سفال، هنر و حتی اتومبیل استفاده می شود. پرینت سه بعدی انواع مختلفی از فناوری ها و مواد را در بر می گیرد، زیرا چاپ سه بعدی تقریباً در تمام صنایعی که فکرش را می کنید استفاده می شود. مهم است که آن را به عنوان مجموعه ای از صنایع متنوع با کاربردهای بی شمار از جمله موارد زیر ببینیم.

• محصولات مصرفی (عینک، کفش، طراحی، مبلمان)
• محصولات صنعتی (ابزار ساخت، نمونه های اولیه، قطعات کاربردی نهایی)
•  محصولات دندانپزشکی
•  مبحث اعضای مصنوعی
• مدل‌ها و ماکت‌های مقیاس معماری
•  بازسازی فسیل ها
•  ساخت ماکت آثار باستانی
•  بازسازی شواهد در آسیب شناسی قانونی
•  تجهیزات فیلم
•  نمونه سازی سریع و ساخت سریع Rapid Prototyping & Rapid Manufacturing
•  خودرو
•  هواپیمایی

شرکت زروان 3D آماده ارائه انواع خدمات در زمینه چاپ سه بعدی ، طراحی و فروش پرینتر سه بعدی در انواع تکنولوژی ها و متریال می باشد برای انتخاب بهترین ها با ما در صفحات تماس با ما و بارگذاری فایل سه بعدی همراه باشید.