چاپ سه بعدی

چالشی که بسیاری از تازه واردان به دنیای چاپ سه بعدی با آن روبرو هستند، تمایز بین فرآیندها و مواد مختلف موجود است. به عنوان مثال، تفاوت بین انواع پرینتر سه بعدی مانند FDM و SLS چیست؟ یا چاپگر سه بعدی SLS و بایندر جتینگ چه کاربردی دارند؟ یا چه متریالی در خدمات پرینت سه بعدی EBM و DMLS به کار می رود؟ این می تواند بسیار گیج کننده باشد، و با تعداد بسیار زیادی از کلمات اختصاری مختلف، شما را به اشتباه بیاندازد.

حقیقت این است که پرینت سه بعدی که معمولاً به آن تولید افزایشی نیز گفته می شود، یک اصطلاح است که گروهی از فرآیندهای چاپ سه بعدی مختلف را در بر می گیرد. در سال 2015، استاندارد ISO/ASTM 52900 با هدف استانداردسازی تمام اصطلاحات و طبقه بندی هر یک از انواع مختلف چاپگرهای سه بعدی ایجاد شد.

انواع فناوری های تولید افزایشی با چاپ سه بعدی

در مجموع تاکنون هفت دسته از فرآیندهای تولید افزایشی شناسایی و ایجاد شده است. این هفت فرآیند پرینت سه بعدی انواع مختلفی از فناوری های چاپ سه بعدی را که امروزه پرینترهای سه بعدی از آنها استفاده می کنند، به وجود آورده است. در ادامه، تمامی انواع  و نحوه عملکرد آنها را توضیح داده خواهد شد.

بیشتر بخوانید : پرینتر سه بعدی در پاراالمپیک توکیو 2020

چاپ سه بعدی با اکستروژن مواد MATERIAL EXTRUSION

اکستروژن مواد دقیقاً همان چیزی است که به نظر می رسد. مواد از طریق یک نازل اکسترود می شوند. بیشتر اوقات این ماده یک رشته پلاستیکی است که از طریق یک نازل گرم شده رانده می شود و در این فرآیند آن را ذوب می کند. چاپگر مواد را روی یک پلتفرم ساخت در امتداد یک مسیر از پیش تعیین شده قرار می دهد، جایی که رشته سپس سرد می شود و جامد می شود و یک جسم جامد را تشکیل می دهد. همچنین می‌توانید خمیر فلز، بیوژل، بتن، شکلات و طیف وسیعی از مواد دیگر را اکسترود کنید، اما پلاستیک‌ها رایج‌ترین آنها هستند.

•  انواع فناوری پرینت سه بعدی : مدل سازی رسوب ذوب شده Fused deposition modeling) FDM) که گاهی به آن ساخت رشته فیلامنت ذوب شده fused filament fabrication) FFF) می گویند.
• مواد مورد استفاده : رشته پلاستیک PLA، ABS، PET، PETG، TPU، نایلون، ASA، PC، HIPS، فیبر کربن، و … .
• دقت ابعادی : ± 0.5٪ (حد پایین ± 0.5 میلی متر)
• کاربردهای متداول : محفظه های الکتریکی، آزمایش فرم و تناسب، جیگ و فیکسچر ، الگوهای ریخته گری و … .
• نقاط قوت : کم هزینه ترین روش چاپ سه بعدی، طیف گسترده ای از مواد

 

بیشتر بخوانید : رزین پرینتر سه بعدی ضد ویروس

پلیمریزاسیون مخزنی  VAT POLYMERIZATION روشی دیگر در پرینت سه بعدی

پلیمریزاسیون مخزنی یک فرآیند چاپ سه بعدی است که در آن یک منبع نور به طور انتخابی یک رزین فوتو پلیمر را در یک مخزن پخت می کند. به عبارت دیگر، نور دقیقاً به نقطه خاصی روی لایه نازکی از پلاستیک مایع هدایت می شود تا آن را سخت کند. این فرآیند لایه به لایه تکرار می شود تا جسم سه بعدی تشکیل شود.

سه شکل رایج پلیمریزاسیون مخزنی عبارتند از استریولیتوگرافی stereolithography) SLA)، پردازش نور دیجیتال DLP

(digital light processing) ، استریولیتوگرافی ماسک دار Masked Stereolithography) MSLA).  تفاوت اساسی بین این سه نوع فناوری پرینت سه بعدی منبع نوری است که برای پخت رزین استفاده می کنند.

• انواع فناوری چاپ سه بعدی : استریولیتوگرافی (SLA)، استریولیتوگرافی ماسک دار (MSLA)، میکرو استریولیتوگرافی (µSLA) و … .
• مواد مورد استفاده : رزین های فوتوپلیمر ریخته گری، شفاف، صنعتی، زیست سازگار و … .
• دقت ابعادی : ± 0.5٪ (حد پایین ± 0.15 میلی متر یا 5 اینچ نانومتر با µSLA)
• کاربردهای رایج : نمونه های اولیه پلیمری شبیه قالب تزریقی، ریخته گری جواهرات و برنامه های کاربردی دندانپزشکی
• نقاط قوت : سطح صاف، جزئیات دقیق

 

بیشتر بخوانید : پرینتر سه بعدی j5 dentajet کمپانی stratasys

فرایند همجوشی بستر پودری POWDER BED FUSION در چاپگر سه بعدی

همجوشی بستر پودری یک فرآیند چاپ سه بعدی است که در آن یک منبع انرژی حرارتی به طور انتخابی بین ذرات پودر (پلاستیک، فلز یا سرامیک) در داخل یک ناحیه ساخت برای ایجاد یک جسم جامد لایه به لایه، همجوشی ایجاد می‌کند.

دستگاه های همجوشی بستر پودری یک لایه نازک از مواد پودری را روی صفحه چاپ، معمولاً با یک نوع تیغه پخش می کنند. منبع انرژی نقاط خاصی را روی لایه پودر ذوب می کند، سپس لایه پودری دیگری رسوب می کند و این روند تا زمانی که کل جسم ساخته شود تکرار می شود. قطعه نهایی در پودر ذوب نشده محصور شده و پشتیبانی می شود.

• انواع فناوری چاپ سه بعدی شامل اتصال جوشی لیزری انتخابی (Selective laser sintering) SLS ، ذوب لیزری انتخابی (Selective laser melting) SLM ، ذوب با پرتو الکترونی (Electron Beam Melting) EBM ، اتصال جوشی لیزری مستقیم فلزات (Direct metal laser sintering) DMLS ، مولتی جت فیوژن (Multi Jet Fusion) MJF .
• مواد مورد استفاده : پودرهای ترموپلاستیک (Nylon 6, Nylon 11, Nylon 12)، پودرهای فلزی (فولاد، تیتانیوم، آلومینیوم، کبالت و غیره) و پودرهای سرامیک
• دقت ابعادی: ± 0.3٪ (حد پایین 0.3 ± میلی متر)
• کاربردهای متداول: قطعات کاربردی، مجرای پیچیده (طرحهای توخالی)، تولید قطعات کم مصرف
• نقاط قوت: قطعات کاربردی، خواص مکانیکی عالی، هندسه های پیچیده

 

بیشتر بخوانید : چاپ زیستی سه بعدی ارگان ها توسط پرینتر سه بعدی

پرتاب مواد MATERIAL JETTING تکنولوژی پرینت سه بعدی

پرتاب مواد یک فرآیند پرینت سه بعدی است که در آن قطرات مواد به طور انتخابی بر روی یک صفحه ساخت رسوب و پخت می شوند. با استفاده از فتو پلیمرها یا قطرات موم که هنگام قرار گرفتن در معرض نور خشک می شوند، اجسام یک لایه در یک زمان ساخته می شوند. ماهیت فرآیند جت کردن مواد اجازه می دهد تا مواد مختلف در یک شی چاپ شوند. یکی از کاربردهای این تکنیک ساخت قطعات در رنگ ها و بافت های متعدد است.

• انواع فناوری پرینت سه بعدی : پرتاب مواد Material Jetting) MJ)، قطره بر حسب تقاضا Drop on Demand) DOD)
• مواد مورد استفاده : رزین فوتوپلیمر (استاندارد، ریخته گری، شفاف، درجه حرارت بالا)
• دقت ابعادی : ± 0.1 میلی متر
• کاربردهای رایج : نمونه های اولیه محصول تمام رنگی، نمونه های اولیه قالب مانند تزریق؛ قالب های تزریق کم اجرا و مدل های پزشکی
• نقاط قوت : بهترین پرداخت سطح، قابلیت چاپ تمام رنگی و با چند متریال
• نقاط ضعف : شکننده، برای قطعات مکانیکی مناسب نیست، هزینه چاپ بالاتر از SLA و DLP برای اهداف نمایشی

 

بیشتر بخوانید : بازار رو به رشد ایمپلنت های پرینت سه بعدی

چاپگر سه بعدی BINDER JETTING

بایندر جتینگ یک فرآیند چاپ سه بعدی است که در آن یک عامل پیوند مایع به طور انتخابی مناطقی از یک بستر پودری را متصل می کند. بایندر جتینگ  فناوری چاپ سه بعدی مشابه با SLS است که نیاز به لایه اولیه پودر روی پلت فرم ساخت دارد. اما بر خلاف SLS که از لیزر یا انرژی برای پخت پودر استفاده می‌کند، بایندر جت از گرما استفاده نمی‌کند و هد چاپ را روی سطح پودر حرکت می‌دهد و قطرات بایندر را رسوب می‌دهد که معمولاً 80 میکرون قطر دارند. این قطرات ذرات پودر را به یکدیگر متصل می کنند تا هر لایه از جسم را تولید کنند.

هنگامی که یک لایه چاپ شد، بستر پودر پایین می آید و لایه جدیدی از پودر روی لایه اخیراً چاپ شده پخش می شود. این روند تا زمانی که یک شی کامل تشکیل شود تکرار می شود. سپس جسم را در پودر می گذارند تا خشک شود و استحکام پیدا کند. پس از آن جسم از بستر پودر خارج می شود، و هر پودر غیر متصل با استفاده از هوای فشرده خارج می شود.

• انواع فناوری چاپ سه بعدی: بایندر جتینگ Binder jetting
• مواد مورد استفاده : شن و ماسه، پلیمر یا پودر فلز ضد زنگ یا برنز، شن و ماسه تمام رنگی، سیلیس (ریخته گری شن و ماسه)؛ کامپوزیت های سرامیکی و فلزی
• دقت ابعادی : ± 0.2 میلی متر (فلز) یا ± 0.3 میلی متر (ماسه)
• کاربردهای رایج : قطعات فلزی کاربردی، مدل های تمام رنگی، ریخته گری شن و ماسه
• نقاط قوت : کم هزینه، حجم ساخت بزرگ، قطعات فلزی کاربردی، بازتولید رنگ عالی، سرعت چاپ سریع، انعطاف پذیری طراحی بدون پشتیبانی
• نقاط ضعف : خواص مکانیکی به خوبی همجوشی بستر پودر فلز نیست

 

بیشتر بخوانید : پرینتر سه بعدی در ورزش و کاربرد آن در حوزه های مختلف

فناوری چاپ سه بعدی DIRECT ENERGY DEPOSITION

DED یک فرآیند پرینت سه بعدی است که در آن مواد با انرژی حرارتی قدرتمند به طور همزمان تغذیه و ذوب می شوند تا زمانی که رسوب می کنند. منبع انرژی معمولاً یکی از سه منبع انرژی پرتو الکترونی، لیزر یا پلاسما است. مواد به صورت رشته ای یا پودری تغذیه می‌شوند تا منبع گرما در حین خروج از نازل خود ذوب شود و اشکال پیچیده‌ای ایجاد کند.

این فناوری را می توان برای ساخت لایه به لایه چاپ کرد و یا برای تعمیر اشیا  استفاده کرد. DED اغلب بیشتر برای تعمیر استفاده می شود تا اینکه برای ایجاد اقلام چاپی کاملاً جدید استفاده شود.

زمانی که ماده ای که در این روش چاپ استفاده می شود به صورت پودر باشد، معمولاً پودر در کنار یک گاز بی اثر (گازهای نجیب) اسپری می شود تا امکان اکسیداسیون کم یا حذف شود. با خوراک پودر، امکان استفاده از چندین پودر به منظور مخلوط کردن مواد و دستیابی به نتایج متفاوت نیز وجود دارد.

• انواع فناوری چاپ سه بعدی : شکل دهی شبکه مهندسی شده با لیزر Laser Engineered Net Shaping (LENS)، تولید افزودنی پرتو الکترونی Electron Beam Additive Manufacturing (EBAM) ; اسپری سرد Cold Spray
• مواد مورد استفاده : فلزات به صورت مفتول و پودر
• دقت ابعادی : ± 0.1 میلی متر
• کاربردهای متداول : تعمیر قطعات پیشرفته خودرو و هوا فضا، نمونه های اولیه کاربردی و قطعات نهایی
• نقاط قوت : سازه های پشتیبانی به ندرت مورد نیاز است. مخلوط کردن فلزات، توانایی کار در سه بعد
• نقاط ضعف :  سطح نیاز به پردازش پس از چاپ دارد، نیاز به یک منبع خوب گاز بی اثر دارد و چاپ با این فناوری گران است

بزرگترین مشکل اینست که همه مواد در طول فرآیند استفاده نمی شوند. به ناچار مقداری پودر وجود خواهد داشت که از هدف خارج می شود و ذوب نمی شود.

بیشتر بخوانید : خانه های چاپ سه بعدی و تامین مسکن

پرینتر سه بعدی لمینیت ورق SHEET LAMINATION

لمینیت ورق نوعی پرینت سه بعدی است که با روی هم چیدن و لمینیت کردن ورق های مواد بسیار نازک به منظور تولید یک شی سه بعدی عمل می کند. پلیمرها و  فلزات همگی در لمینیت ورق استفاده می‌شوند.

از لمینیت ورق برای تولید نمونه های اولیه مقرون به صرفه و غیر کاربردی با سرعت نسبتاً بالا استفاده می کنند. همچنین برای تولید اقلام کامپوزیت استفاده می شود، زیرا مواد مورد استفاده را می توان در طول فرآیند چاپ تعویض کرد. بسیاری از اشیاء تولید شده به این روش به اندازه کافی قوی نیستند تا به عنوان اجزای کاربردی عمل کنند و به عنوان قطعات زیبایی شناختی بهتر عمل کنند.

• انواع فناوری چاپ سه بعدی : ساخت اشیای چند لایه Laminated Object Manufacturing (LOM) ، تثبیت التراسونیک Ultrasonic Consolidation (UC)
• مواد مورد استفاده : کاغذ، پلیمر و فلز به شکل ورق
• دقت ابعادی : ± 0.1 میلی متر
• کاربردهای رایج : نمونه های اولیه غیر کاربردی، چاپ های چند رنگ، قالب های ریخته گری.
• نقاط قوت : کم هزینه، امکان تولید سریع، چاپ های کامپوزیت
• نقاط ضعف : دقت پایین، زباله بیشتر، حجم  کار زیاد پس از تولید برای قطعات

این فناوری یکی از فناوری‌های چاپ سه‌ بعدی کم‌ دقت است که قطعات تولید شده با استفاده از این روش به تکمیل پس از تولید زیادی نیاز دارند. و می‌تواند منجر به هدر رفتن بیشتر متریال نسبت به سایر فناوری‌های چاپ سه بعدی شود.

 

 

متریالهای خاص و گوناگون برای چاپ سه بعدی کاربرد های متفاوت از جمله قالب سازی ، استفاده به عنوان قطعه نهایی و تولید سفارشی با انواع تکنولوژی های رایج پرینتر سه بعدی در مجموعه زروان 3d فراهم است. هزینه ها و  برآورد زمان در بارگذاری فایل سه بعدی در دسترس شماست و یا در تماس با ما کارشناسان آماده راهنمایی شما هستند.

 

سوالات متداول

1- چاپ سه بعدی چگونه کار میکند؟
در چاپ سه بعدی، یک شیء به کمک یک رایانه و مواد اولیه چاپ می‌شود. این فرایند به طور متوالی لایه‌هایی از مواد را اعمال می‌کند تا شیء مورد نظر را تشکیل دهد.
2- مواد استفاده شده در چاپ سه بعدی چه می‌توانند باشند؟
مواد مورد استفاده در چاپ سه بعدی شامل پلاستیک، فلزات، سرامیک‌ها و حتی مواد زیستی می‌شوند، با این شرط که مواد مناسب برای هر فرآیند به کار رود.