آنچه قبل از خرید پرینتر سه بعدی باید بدانید

تکنولوژی FDM:

تکنولوژی FDM، مختصر شده Fused Deposition Modeling روشی است برای پرینت سه بعدی از طریق “مدلسازی افزودنی”. در این روش انواع ترموپلاستیک ها بصورت لایه لایه روی یکدیگر قرار گرفته و در نهایت قطعه سه بعدی مورد نظر ساخته می شود. بواسطه ارزانی متریال مصرفی و سادگی کار، این روش متداول ترین روش چاپ سه بعدی در جهان است. سایز مناسب برای قطعات تولید شده در این روش از یک سانتیمتر و بزرگتر است و بسته به کیفیت دستگاه شامل کیفیت سخت افزار، سفت افزار و مکانیزم ها، کیفیت سطح و جزئیات حاصل شده تغییر خواهد کرد. برای تولید قطعات ظریف، حساس و بسیار دقیق مانند مدلسازی برای طلا، جواهر، دندان، قطعات پزشکی و مدلسازی ظریف برای ماکت یا قطعات صنعتی تکنولوژی های DLP، SLS،SLA و یا Polyjet پیشنهاد می شود.

تکنولوژی FDM

فیلامنت مصرفی:

ماده اولیه مورد استفاده برای چاپ سه بعدی قطعات پرینت شده بصورت رشته نازکی از انواع ترموپلاستیک ها را فیلامنت Filament، می گویند. فیلامنت ها توسط انواع گسترده ای از مواد و در رنگبندی های مختلف تولید می شوند که گاهی بصورت کامپوزیشن با مواد جامد دیگر نظیر پودر چوب، پودر آلومنیوم، پودر مس و … ظاهری مشابه ماده ترکیب شده بخود می گیرند. متریال متداول برای پرینت سه بعدی PLA و ABS است که PLA بواسطه عدم انتشار بوی نامطبوع، تاب بر نداشتن در حین پرینت بر ABS ترجیح داده می شود ولی ABS خاصیت رنگپذیری و سمباده کاری سطح بسیار بهتری دارد. فیلامنتها تاریخ مصرف دارند و فیلامنت فاسد موجب گیر کردن اکسترودر، ایجاد حباب سطحی در قطعه کار می شود. فیلامنت تاریخ مصرف گذشته در ABS و PLA با شکننده بودن آن قابل تشخیص است. قطر متداول برای فیلامنت پرینترهای سه بعدی ۱٫۷۵ و ۳ میلیمتر به ترتیب برای دستگاه های کوچک و بزرگ است.

فیلامنت

اکسترودر یا تزریق کننده:

اکسترودر Extruder یکی از بخش های اصلی پرینترهای سه بعدی است که وظیفه آن تزریق کنترل شده فیلامنت است. اکسترودر شامل قطعاتی نظیر نازل، لوله هدایتگر فیلامنت، استپر موتور، بلوک گرمکن، ترمومتر یا دماسنج، هیتر یا گرمکن و قطعات بدنه است. بسته به نوع اکسترودر، استپر موتور هل دهنده فیلامنت یا بر روی اکسترودر نصب می شود و یا در محلی از بدنه پرینتر سه بعدی و دور از اکسترودر قرار می گیرد. مزیت استپر موتور نصب شده بر روی اکسترودر، قابلیت استفاده از انواع فیلامنت منعطف و نرم، اطمینان بیشتر در فرآیند پرینت سه بعدی و همچنین رفع مشکل فیلامنت شکسته است و برتری استپر نصب شده بر روی بدنه پرینتر در برداشتن وزن استپر موتور از روی اکسترودر است. کلیه اکسترودرهای پرینترهای سه بعدی APA دارای استپرنصب شده بر روی اکسترودر هستند و به همین دلیل قابلیت استفاده تمامی فیلامنت های بازار را دارند. برای ایجاد امکان ساپورت گذاری مجزا توسط متریال دیگر و یا تولید قطعات دو رنگ و همچنین امکان استفاده از نازل دیگر بعنوان نازل یدک، اکسترودرهای دو یا چند نازله طراحی و ساخته شده اند. پرینترهای سه بعدی جامبو و تال دوال APA دارای دو اکسترودر هستند.

مفهوم ساپورت گذاری:

در فرآیند پرینت سه بعدی در تکنولوژی FDM یا DLP، قطعه پرینت شده توسط لایه گذاری مواد بر روی یکدیگر ساخته می شود. در برخی از نواحی قطعه، شیب سطح قطعه به اندازه ای زیاد است که امکان دارد لایه بعدی توانایی نگهداشتن خود را نداشته باشد یا اینکه مواد تزریق شده کلا بصورت معلق قرار گیرند که این امر سبب ریزش مواد و خراب شدن پرینت سه بعدی در آن ناحیه می شود. برای جلوگیری از این اشکال، در زیر این نواحی، از ابتدای پرینت و بسته به تنظیم کاربر در نرم افزار لایه ساز Slicer software، ساپورت گذاری انجام می شود. ساپورت ها پس از پایان فرآیند پرینت سه بعدی از قطعه کار جدا می شوند. برای ساپورت گذاری در پرینترهای سه بعدی تک نازل، از فیلامنت اصلی استفاده می شود که باتوجه به یکی بودن متریال اصلی و متریال ساپورت گذاری، جدا کردن ساپورت از قطعه کار اندکی سخت بوده و ساپورت ها ردی از خود روی قطعه به جا می گذارند ولی در پرینترهای سه بعدی دو نازل، می توان از فیلامنت مخصوص ساپورت گذاری نظیر PVA یا HIPS استفاده کرد که پس از پایان پرینت، قطعه کار در حلال متریال ساپورت گذاری شده قرار گرفته و ساپورت حل شده و از بین می رود. حلال PVA آب و حلال HIPS لمونین Lemonin است.

ساپورت گذاری

کاربرد مکانیزم تراز یا کالیبراسیون میز کار:

در فرآیند پرینت سه بعدی، لایه های ابتدایی و خصوصا لایه اول پرینت، نقش بسیار مهمی در کیفیت قطعه تولید شده ایفا می کند. کیفیت لایه اول نیز بستگی زیادی به تراز بودن میز کار نسبت به نازل دارد. در پرینترهای سه بعدی دو روش عمومی برای تراز کردن میز کار نسبت به نوک نازل وجود دارد. روش اول و ابتدایی ترین آن استفاده از پیچ و فنر در زیر میز کار است که در این روش کاربر در شرایط دمایی مختلف باید بصورت دستی با شل و سفت کردن پیچ های تعبیه شده و فیلر زنی میان نازل و میز کار در گوشه های میز، فرآیند کالیبراسیون را انجام دهد. در روش دوم که به کالیبراسیون خودکار یا Auto Calibration معروف است، بر روی اکسترودر سنسور مجاورتی از نوع خازنی یا القایی نصب می شود که در هر بار فرآیند پرینت با تشخیص نقاط تعریف شده روی میز کار، شیب آن را محاسبه کرده و در حین فرآیند پرینت محور ارتفاعی را با آن تطبیق می دهد. این روش برای میزهای کار با ابعاد بزرگ کارآیی مناسبی نداشته و باعث ایجاد عدم یکنواختی و چسبندگی لایه اول پرینت بر روی میز کار می گردد. روش سوم، ابداع شده توسط شرکت “آفرینش پندار آینده” است که کالیبراسیون ماتریسی نام گذاری شده است. در این روش کاربر یکبار میز کار خود را نسبت به نازل فیلر گیری می کند و سپس دستگاه بصورت محلی شیب سطح را تشخیص داده و ذخیره می کند و پس از آن دیگر نیازی به کالیبراسیون مجدد و هرباره نبوده و نازل همواره خود را با میز کار تطبیق می دهد. در این روش نقص ایجاد شده برای میزهای کار بزرگ در کالیبراسیون خودکار از بین رفته و لایه اول پرینت سه بعدی در سرتاسر میز کار کاملا یکنواخت ایجاد می شود. کلیه پرینترهای سه بعدی APA از این تکنولوژی برای پرینت سه بعدی استفاده می کنند.

کالیبراسیون میز کار

تکنولوژی DLP در چاپ سه بعدی:

تکنولوژی DLP مختصر شده Digital Light Processing به معنای “پردازش دیجیتالی نور” است که در آن از آینه های میکروسکوپی دیجیتالی استفاده می شود و توسط شرکت Texas Instrument، سازنده دیتاپروژکتورهای Optoma ابداع شده است. باتوجه به استفاده از این نوع دیتاپروژکتور در پرینترهای سه بعدی رزینی، نام تکنولوژی پرینت سه بعدی در این دستگاه ها DLP می باشد. در این تکنولوژی با ایجاد تغییرات اپتیکی در دیتاپروژکتور، الگوی قطعه مورد نظر بصورت لایه لایه بر سطح رزین تابیده شده و در محل تابش، رزین بعنوان ماده مصرفی سخت می شود. با تکرار این پروسه، در نهایت قطعه بصورت کامل تولید می شود. مکانیزم های متداول پرینت سه بعدی به روش DLP شامل تابش از پایین به بالا Bottom-Top و تابش از بالا به پایین Top-Down است.  در روش پایین به بالا، پروژکتور از زیر ظرف حاوی رزین Vat، رزین را سخت Cure میکند و جهت جلوگیری از چسبیدن لایه سخت شده به ظرف، باید از لایه پوشش محافظ در کف ظرف استفاده کرد و همچنین پس از اتمام پرینت هر لایه قطعه را از جای خود جابجا کرد. پوشش محافظ استفاده شده از جنس سیلیکون است و سیلگارد نام دارد که گران قیمت است و پس از ساعات کارکرد مشخض باید تعویض شود. روش دوم روش بالا به پایین است که در این روش پروژکتور از بالا بصورت مستقیم الگوی نوری را بصورت لایه لایه روی سطح رزین می تاباند که در این روش نیاز به حرکت قطعه پس از هر لایه نیست و همچنین از ظرف عادی برای نگهداری رزین استفاده می شود و نیازی با استفاده از سیلگارد هم نمی باشد ولی نسبت به روش پایین به بالا نیازمند آنست که همیشه در ظرف نگهدارنده مقدار مشخصی از رزین وجود داشته باشد. پرینترهای سه بعدی رزینی این شرکت از روش بالا به پایین استفاده می کنند.

پرینتر سه بعدی DLP

نرم افزار پرینت سه بعدی:

واسط میان کاربر و قطعه سه بعدی طراحی شده توسط او و دستگاه پرینتر سه بعدی، نرم افزار پرینت سه بعدی است. طیف وسیعی از این نرم افزارها با نام کلی Slicer یا لایه ساز بصورت متن باز وجود دارند که وظیفه آنها تنظیمات فرآیند پرینت سه بعدی نظیر: ضخامت لایه ها، ساپورت گذاری، سرعت پرینت، دما، مقدار تو پر بودن و … است. از معروف ترین این نرم افزارها می توان به Cura و Slic3r اشاره کرد.

آموزش و پشتیبانی

فوتوپلیمر برای چاپ سه بعدی:

متریال مصرفی پرینترهای سه بعدی DLP، رزین های سخت شونده با نور UV یا UV Cured Resin هستند. این رزین ها دارای سه عنصر اصلی مونومر-الیگومر (عموما از نوع اکریلاتی)، آغازگر نوری و مانع نوری هستند و زمانی که در معرض نور فرابنفش قرار می گیرند، مونومر تبدیل به پلیمر شده و سخت می شود. بواسطه گران بودن مواد اولیه جهت ساخت، این رزین ها بسیار گران قیمت هستند. بصورت کلی سه نوع رزین استاندارد (برای ساخت ماکت)، رزین سخت (جهت ساخت قطعات با استحکام بالا) و رزین ریخته گری (جهت مدلسازی قطعات برای ریخته گری فلزات) تولید می شود. با همکاری یک شرکت ایرانی، کلیه خریداران پرینترهای رزینی APA از هر سه نوع رزین های مطرح شده با کیفیت بسیار بالا و قیمت فوق رقابتی برخوردار خواهند بود.

فوتو پلیمر
0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *