آموزش طراحی و ساخت پرینتر سه بعدی (مکانیک)

تا الان اسم پرینتر سه بعدی را شنیده اید ولی کمتر کسی با نحوه ی ساخت آن آشنایی دارد. تکنولوژی پرینت سه بعدی بارها ثابت کرده است که می تواند جایگزین مناسبی برای انواع دستگاه های پیشرفته و گران قیمت باشد و محصول نهایی مورد نظر را به نحو احسن تولید کند از این رو با توجه به جدید بودن و قابل توسعه بودن این فناوری، بسیاری از صنعتگران و دانشگاهیان از بدو تولد این فناوری تا به امروز از آن استقبال کرده اند.

دستگاه پرینتر سه بعدی عملکردی شبیه به ماشین های سی ان سی دارد که با دریافت فایل 3 بعدی طراحی شده که با استفاده ار نرم افزار های طراحی مانند کتیا، سالیدورکس و... طراحی شده اند می تواند با لایه لایه پرینت کردن، آن طرح را به یک شی فیزیکی تبدیل کرد یا به اصطلاح چاپ کند.

اساس کار پرینتر سه بعدی

پرینتر سه بعدی با وجود شباهتی که در دریافت فایل از کامپیوتر همانند دستگاه سی ان سی دارد اما در نحوه تولید محصول تفاوت های بارزی وجود دارد. در نقطه مقابل دستگاه های تولید سنتی همانند دستگاه تراش و یا دستگاه سی ان سی که قطعه دست نخورده  با براده برداری و یا تراش فلز تولید می شود، درپرینتر سه بعدی، محصول سه بعدی با بارگذاری و یا افزودن مواد بر روی همدیگر یعنی در لایه های دوبعدی تولید می شود درنهایت مدل سه بعدی ساخته می شود. مواد توسط یک سیستم حرکتی بر روی یک صفحه (همانند سی ان سی) و بر مبنای برنامه ای که به دستگاه داده شده تزریق می گردد و این تزریق دو بعدی آنقدر تکرار می گردد تا قطعه سه بعدی ساخته شود به همین دلیل به آن تکنولوژی ساخت افزایشی (additive manufacturing) گفته می شود.

انواع پرینتر سه بعدی

پرینتر سه بعدی SLS دستگاهی است که با استفاده از ماده اولیه پودری شکل(از جنس فلز یا پلیمر) به ساخت قطعه می‌پردازد، به همین دلیل میتوانیم اساس کار آن را بر پایه این نوع پودر بدانیم به دستگاه های پرینتر سه بعدی که از پودر فلزات استفاده می کنند Selective Laser Melting یا به اختصار SLM می گویند (در ان پودر فلز به طور کامل ذوب می شود).

پرینتر سه بعدی SLA  دستگاه لیتوگرافی سه بعدی Setereo Lithography Aparatus))

دستگاه SLA از یک سکوی ساخت و یک مخزن حاوی رزین تشکیل شده است.وجود یک سیستم لیزر در بالای دستگاه که به همراه یک سیستم اسکن لیزر دو بعدی لکه لیزر را بر روی سطح رزین در قسمت مشخص می تاباند و باعث سفت شدن آن و تشکیل قطعه می شود. قطعه به صورت لایه لایه بر روی هم ساخته می شود و پیش میرود  تا به انتهای مدل برسد و ضخامت هر لایه بین 60 تا 450 میکرون متغیر می باشد. در این روش برای پرینت نواحی خاصی از اجسام(زاویه منفی دارند) به ساپورت هایی نیاز است که در نهایت از روی محصول نهایی برداشته می شوند.

پرینتر سه بعدی FDMمدلسازی ته نشینی گداخته،Fused Deposition Modeling))

یکی از روش های محبوب و سریع  پرینت سه بعدی است که در آن برای پرینت قطعه از اکسترود کردن فیلامنت هایی از پلیمر و یا موم به قطر حدودی 1.7میلیمتر استفاده می شود. این اکسترودر بر روی یک میز CNC قرار دارد که  در مختصات کارتزین(x  وy و z)حرکت می کند وفیلامنت ذوب شده در داخل اکسترودر را، بر روی قطعه میگذارد و لایه لایه به سمت بالا حرکت می کند.

پرینتر سه بعدی DDM تولید ته نشینی قطرات،Droplet Deposition Manufacturing))

از نام های دیگر این روش DWax می توان نام برد. در این روش از ماده ای مومی برای تولید قطعات سه بعدی استفاده می شود.مثل روش های قبل نازل موم را ذوب کرده و به صورت ذرات روی لایه قبلی می نشاند. قطرات هم اندازه و در حدود 60 میکرون هستند.این روش دارای دقت بسیار خوب و صافی سطح عالی است ، امروزه این روش بیشتر برای تولید مدل مومی جهت استفاده در ریخته گری دقیق و تولید جواهرات و قطعات ایمپلنت های دندانی بیشتر کاربرد دارد و در موارد رومیزی و کوچک بیشتر یافت میشود ولی در صنعت جایگاهی ندارد بدلیل سرعت پایین و دقت بالا در قطعات کوچک و خاص در کارهای ظریف بیشتر کاربرد دارد.

پرینتر سه بعدی Polyjet

این روش از ترکیبی از روش DDM و SLAاست. در این روش به جای ریختن موم مذاب، قطرات رزین فوتوپلیمر را بر روی لایه قبلی ریخته میشود،این قطرات در معرض نور یک لامپ فرابنفش که در آنجا قرار دارد وبه طور پیوسته روشن است قرار گرفته و سفت می شود. شرکت Objet Geometries  اولین بار از این دستگاه برای تکنولوژی پرینتر سه بعدی بهره گرفت و اخیرا توسط شرکت Stratasys امریکا خریداری و مورد استفاده قرار گرفته است.از مزیت های این دستگاه به ظریف و با دقت کار کردن آن می توان نام برد همچنین می توان برای تولید قطعات از چندین نوع رزین با جنس های مختلف استفاده کرد. البته قیمت بالای رزین کمی استفاده از این دستگاه را محدود تر کرده است.

به طور کلی می توان مزیت های زیر را برای پرینتر سه بعدی برشمرد:

-          دقت ابعادی بسیار بالا نسبت به روش های تولید سنتی

-          سرعت در تولیدات قطعه

-          ایجاد سطح صاف در قطعات

-          ایجاد قطعه های ظریف و دقیق

-          قیمت مقرون به صرفه دستگاه ها

-          توان تولید قطعات بزرگ بدون هدر رفت مقدار زیادی از مواد (بهینه بودن)

-          دقت ابعادی و صافی سطح خوب

-          امکان تولید قطعات کاربردی و عملیاتی

-          استحکام و ضربه پذیری بالای قطعات

-          پایداری حرارتی و شیمیایی بالا

-          زیست سازگاری و کاربرد در تولید گاید ها و مدل های جراحی، پروتز و اورتز و داربست های مهندسی بافت

-          قابلیت ماشینکاری و پولیش و رنگ

-         سرعت بالای تولید قطعات در تیراژ تولید تا (تیراژ تولید کم)500

تکنولوژی های مختلفی در این زمینه وجود دارد که یکی از محبوبترین آنها پرینتر سه بعدی FDM است که از پرکاربردترین دستگاه های پرینتر سه بعدی در ایران و کل دنیا هست همچنین از نظر قیمت هم دستگاه به صرفه ای هست.  طراحی این دستگاه سه بعدی در محیط نرم افزار هایی نظیر سالیدورکس یا کتیا انجام میشود. این دوره شرکت کنندگان با تاریخچه، روش ها و انواع چاپگرهای سه بعدی آشنا خواهند شد. تجهیزات مورد نیاز برای ساخت یک پرینتر سه بعدی شرح داده می شود. برای اینکه بتوان هندسه مورد نظر خود را به دستگاه اعمال کنیم، ملزم به استفاده از نرم افزارهای CAD است. انواع مکانیزم های دستگاه، قطعات مکانیکی و الکترونیکی آن مورد بررسی قرار می گیرد. پیکربندی دستگاه، شخصی سازی و تغییرات ظاهری  یا عملکردی دستگاه برای کاربری مورد نظر خودتان به راحتی قابل اعمال است و میتوانید یک دستگاه کاملا شخصی و حرفه ای داشته باشید و برای کسب وکار خودتان از آن استفاده و کسب درآمد کنید و در انتهای دوره موفق به ساخت یک پرینتر می شوید.