مقاله جامع انواع تکنولوژی پرینت سه بعدی

پرینتر سه بعدی چیست ؟

پرینتر سه بعدی اصطلاحی است که امروزه برای ساخت افزایشی به کار می رود، ما در اینجا شما را با انواع روش های پرینتر سه بعدی آشنا خواهیم کرد. اما ابتدا دسته بندی روش های تولید را توضیح می دهیم.

روش تولید افزایشی و کاهشی چیست ؟

روش تولید افزایشی چیست ؟

در این روش با روی هم قرار دادن مواد به صورت لایه به لایه محصول یا مدل تولید می شود. این مواد می تواند از انواع پلیمرها و فلزات و پلاستیک ها و ماسه باشد و به صورت فیلامت و پودر و مایع درون دستگاه قرار بگیرد.

ساخت افزایشی = پرینت سه بعدی

 

روش تولید کاهشی چیست ؟

در این روش قطعات از مواد اولیه خام تولید می شوند اینگونه که با عملیات مته کاری سنگ زنی و براده برداری از قطعه خام ما به محصول دل خواه خود می رسیم، این روش سالها است که در صدر جدول روش های تولید قرار دارد. روش ماشین کاری CNC یک روش تولید کاهشی است.

ساخت کاهشی = ماشین کاری CNC

 

روش تولید با پرینترهای سه بعدی ترکیبی و hybrid چیست؟

در این روش که یک روش ترکیبی است و در زمینه پرینت فزات کاربرد دارد یک ماشین ابتدا به روش افزایشی تولید را آغاز می کند سپس به روش کاهشی پس از تولید هر لایه آن لایه را تراش کاری می کند ماشین های پرینتر سه بعدی هیبرید قطعه یا مدل را با کیفیت سطح بسیار بسیار بالایی تولید می کنند.

ساخت افزایشی و کاهشی = پرینت و تراش هم زمان دستگاه های هیبرید و ترکیبی

انواع روش های پرینت سه بعدی چیست ؟

پرینت سه بعدی انواع و روش های گوناگون دارد برای مثال بعضی از پرینترهای سه بعدی از پودر پلیمر بعضی از مایع پلیمری بعضی از پودر فلزات استفاده می کنند. در واقع روش انجام عملیات لایه سازی در پرینترهای سه بعدی مشخص کننده نوع آن دستگاه پرینتر سه بعدی است.

رایج ترین انواع پرینتر سه بعدی کدام هستند؟

رایج ترین پرینترهای سه بعدی به ترتیب پرینترهای سه بعدی FDM سپس پرینترهای سه بعدی رزینی و سپس پرینترهای سه بعدی پودری SLS و پرینتر سه بعدی پودری فلزات SLM هستند.

معرفی انواع پرینتر سه بعدی

تقسیم بندی تکنولوژی های چاپگر سه بعدی تقریبا کار پیچیده ای محسوب می شود. چرا که هر روز میتوان شاهد روش ها و تکنولوژی های جدید با کاربردهای متفاوت آن ها بود. همچنین منابع مختلف، پرینت سه بعدی را گاها به صورت متفاوت تقسیم بندی کرده اند.

به هر حال تا این لحظه بر اساس آنچه که بیشتر میتوان به آن تکیه کرد، در این صفحه شرح داده شد است.

پرینترهای سه بعدی فیلامنتی (Material Extrusion)

این تکنولوژی با استفاده از ذوب فیلامنت و رشته پلاستیک عمل می کند.

  • حجم ساخت معمولا کوچک (نمونه های بزرگ از این تکنولوژی نیز در جهان طراحی شده است)
  • سرعت پرینت بسیار پایین (آهسته ترین تکنولوژی پرینت سه بعدی)
  • پرینتر های سه بعدی FDM از رایج ترین تکنولوژی پرینت سه بعدی در جهان و کشور ما است.

برای کسب اطلاعات در مورد  پرینتر سه بعدی FFF و FDM یا Fused Deposition Modeling اینجا کلیک کنید.

پرینترهای سه بعدی رزینی (Vat Photopolymerization)

 

پرینتر سه بعدی SLA چیست ؟

(متداول در ایران و جهان )

  • نوع تکنولوژی : لیزر فرابنفش
  • تاریخچه: قدیمی ترین تکنولوژی پرینت سه بعدی در جهان است
  • دقت: در میان دیگر پرینترهای سه بعدی رزینی دقت پرینت پایین است
  • کاربری و راه اندازی: کم دردسر
  • معایب: فقط با رزین های شرکت سازنده کار میکند.
  • قیمت ها: نمونه های خانگی و کارگاهی کوچک از 2 هزار دولار تا 4600 دولار است.

برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه پرینترهای سه بعدی SLA اینجا کلیک کنید.

 

پرینتر سه بعدی DLP چیست ؟

(متداول کاربردی)

  • نوع تکنولوژی : پروژکتوری
  • تاریخچه: پس از تکنولوژی SLA  وارد بازار صنعت شد.
  • دقت: در میان پرینترهای سه بعدی رزینی کیفیت پرینت بسیار بالایی دارد.
  • کاربری و راه اندازی: پیچیده نیاز به تنظیمات زیادی دارد.
  • معایب: نیاز به تعویض لامپ UHP دارد و در صورت کم شدن شدت نور لامپ هر بار به تنظیمات نرم افزاری مجدد نیاز دارد.
  • قیمت هر دستگاه : نمونه های چینی و داخلی از 1200 تا 2 هزار دولار است نمونه های آمریکایی و آلمانی از 4 هزار دولار تا 70 هزار دولار است.

برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه پرینترهای سه بعدی DLP اینجا کلیک کنید.

 

پرینتر سه بعدی CLIP و CDLP و پرینتر سه بعدی پیوسته چیست ؟

(در ایران متداول نیست در انحصار شرکت Carbon3D آمریکا است)

  • نوع تکنولوژی : پروژکتوری که با تکنولوژی پرینت پیوسته ترکیب شده است.
  • تاریخچه: نوظهور
  • دقت: در میان پرینترهای سه بعدی رزینی دقت پرینت بالایی دارد.
  • کاربری و راه اندازی: ساده شده است
  • معایب: فقط با رزین های شرکت کربن 3D راه اندازی میشود.
  • مزایا : سریع ترین پرینتر سه بعدی در جهان است.
  • قیمت هر دستگاه: حدود 200 هزار دولار است.

برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه پرینتر سه بعدی CLIP و CDLP اینجا کلیک کنید.

 

پرینتر سه بعدی  MSLA چیست ؟

(نمونه های چینی بی کیفیت در ایران بسیار متداول است)

  • نوع تکنولوژی : استریولیتوگرافی پوششی معروف به LCD بیس
  • تاریخچه: نوظهور
  • دقت: در میان پرینترهای سه بعدی رزینی به نسبت قیمت دستگاه دقت پرینت بسیار بالاتر از پرینترهای DLP دارد.
  • کاربری و راه اندازی: بسیار ساده است
  • مزایا : هرگز نیاز به تعویض لامپ ندارند در مدل های پیشرفته حتی نیاز به کالیبر نور ندارند
  • قیمت ها: نمونه های چینی از 600 دولار تا 1200 دولار است نمونه های پیشرفته 4800 دولار تا 40 هزار دولار است.

برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه پرینتر سه بعدی MSLA اینجا کلیک کنید.

پرینترهای سه بعدی پودری با ذوب و جوش پودر (Powder bed Fusion)

پرینترهای سه بعدی پودری که با استفاده از ذوب و جوش پودر پلیمر یا فلز عمل می کنند.

 

پرینتر سه بعدی بایندر جت (Binder Jetting)

پرینتر های سه بعدی بایندر جت به سه دسته اصلی تقسیم بندی میشوند که هر کدام کاربرد تخصصی دارد .

دسته اول: پرینتر های بایندر جت که برای تولید قالب های شنی برای ریختگری فلزات کاربرد دارند.

  1. ساخت قالبهای شنی فوق صنعتی
  2. سرعت بالای پرینت بسیار بالا
  3. حجم ساخت پرینت بسیار بالا

دسته دوم: پرینتر های بایندر جت که برای تولید غیر مستقیم محصولات فلزی کاربرد دارند.

  1. حجم پرینت متوسط و کوچک
  2. سرعت پرینت بسیار بالا

دسته سوم: پرینتر های بایندر جت که برای تولید مدل های تمام رنگی کاربرد دارند.

  1. ابعاد چاپ متوسط
  2. سرعت چاپ متوسط
  3. سختی محصولات کم

از دیگر خصوصیات کلی پرینترهای بایندر جت میتوان به مشخصه های زیر اشاره داشت.

  1. نمونه سازی تمام رنگی
  2. ابعاد بالای چاپ متوسط و خیلی بزرگ
  3. قالبهای ریختگری
  4. پرینت فلزات غیر مستقیم
  5. بی نیاز از ساپورت زنی

پرینترهای سه بعدی پاشش متریال جت (Material Jetting)

پرینترهای سه بعدی جت متریال با پاشش انواع پلیمر یا فلز عمل می کنند.

  1. پرینت پلیمر تمام رنگی
  2. پرینت فوق دقیق کیفیت سطح عالی
  3. بی نیاز از ساپورت گذاری بر روی مدل( ساپورت گذاری دور تا دور مدل)
  4. سرعت پرینت بالا (استفاده از هد های چند صد نازله)
  1. پرینت مستقیم فلزات
  2. بی نیاز از ساپورت گذاری
  3. سرعت پرینت بالا (استفاده از هد های چند صد نازله)
  1. کاربرد فقط برای صنعت جواهر سازی دندان سازی و ساعت سازی تولید مدل از جنس موم (WAX) برای ریختگری
  2. تولید مدل وکس
  3. بی نیاز از ساپورت گذاری بر روی مدل( ساپورت گذاری دور تا دور مدل)
  4. سرعت چاپ بسیار پایین

پرینترهای سه بعدی ذوب با انرژی مستقیم (Direct Energy Deposition)

  1. دقت بسیار پایین
  2. پرینت فلزات
  3. سرعت چاپ کم
  4. تولید قطعات بزرگ
  1. دقت بسیار پایین
  2. پرینت فلزات
  3. سرعت چاپ کم
  4. تولید قطعات بزرگ

پرینترهای سه بعدی لایه های ورق ورق (Sheet Lamination)

  1. پر هزینه
  2. تولید قطعات از صفحات لمینت (پلیمری)
  3. تولید قطعات از صفحات فیبر کربن

ساپورت در پرینت سه بعدی

ساپورت در پرینت سه بعدی ! … اجازه بدهید این موضوع را با ذکر مثال بیان کنیم.

فرض کنید شما دستور چاپ T لاتین را به ماشین پرینتر خود داده اید. این حرف  در حال چاپ شدن لایه به لایه ستون خود است تا اینکه به قسمت بالایی صلیبی شکل می رسد. در این وضعیت از آنجایی که لایه زیرینی یا پایه وجود ندارد تا طلیب تی شکل  را تکمیل کند لذا در صورت ادامه عملیات چاپ باعث ریزش مواد بر روی سطح چاپ میشود. بنابراین در این مرحله نقش ساپورت یا حمایت کننده مشخص می شود تا اجازه ندهد این اتفاق بیوفتد و موجب تکمیل عملیات چاپ شود.

تکنیک ساپورت زنی برای هر کدام از تکنولوژی های چاپ سه بعدی متفاوت است. مثلا در تکنولوژی FDM از چاپ پایه های کوچک برای این منظور استفاده میشود تا لایه های بالایی روی آن قرار بگیرد یا از یک هد و ماده دیگری ( پلمیر قابل حل شدن در آب ) جهت این امر استفاده میشود.

در تکنولوژی های SLM ، DMLS و EBM بحث ساپورت زنی بسیار مهم تلقی میشود. چراکه در این تکنولوژی ها از فلز و عملیات جوش کاری استفاده میشود لذا در کوچکترین قسمت ها از ساپورت استفاده میشود و در صورت عدم استفاده جسم در حال چاپ شکل اصلی خود را از دست می دهد.

در تکنولوژی پرینترهای سه بعدی رزینی چاپ ساپورت ها به مانند شاخه های درخت زیر و اطراف مدل قرار میگیرند.

در تکنولوژی های که با پودر هستند مانند Binder Jetting به علت وجود پودر در زیر هر لایه نیازی به ساپورت زنی نمی باشد.

اما این مبحث در تکنولوژی های MJM متفاوت است. در این تکنولوژی از هد ها و حداقل از دو هد استفاده میشود. هر هد میتواند یک مواد متفاوت را به عنوان ورودی بگیرید بنابراین یک هد عملیات ساپورت زنی را انجام میدهد و هد های بعدی عملیات چاپ مدل را بر عهده میگیرند.

روش ساپورت گذاری در انواع تکنولوژی های پرینت سه بعدی

روش ساپورت گذاری در پرینترهای FDM و FFF

انواع ساپورت در FDM

دو نوع ساپورت در FDM وجود دارد نوع اول و رایج تر آن نوع شبکه ای است که سازگاری بیشتری نیز با FDM دارد.نوع دوم به ساپورت درختی موسوم است که کمتر مورد توجه کاربران FDM است با این حال ساپورت های درختی بخاطر ارتباط کمی که با سطح قطعه دارند سطوح بهتری بدست می دهند.اوپراتور چاپگر بر اساس طرح سه بعدی و با در نظر گرفتن ظرافت های آن نوع ساپورت را انتخاب می کند.

 

روش ساپورت گذاری در پرینترهای SLA ، DLP ، LIPS و CDLP

در پرینترهای سه بعدیDLP و SLA و LIPS  چه زمانی به ساپورت نیاز داریم؟

میدانیم که تکنولوژی های فوق از دقیق ترین تکنیک های پرینت هستند که قابلیت چاپ حساسترین، کوچکترین و پیچیده ترین جزئیات را دارند و اگر عملیات پس از چاپ به درستی انجام شود ساپورت ها به کیفیت چاپ آسیبی وارد نمی کنند.

 

روش ساپورت گذاری در پرینترهای سه بعدی SLS

 ساختار ساپورت در تکنیک SLS چگونه است؟

در این تکنولوژی پودرهایی که در یک محفظه قرار دارند با استفاده از لیزر به هم جوش داده می شوند.در این تکنیک نیازی به ساپورت وجود ندارد.

 

روش ساپورت گذاری و تاثیر ساپورت در پرینتر های سه بعدیSLM و DMLS و EBM

چرا در چاپ فلزات مستقیم ساپورت اهمیت زیادی دارد؟

در تکنولوژی های پرینت فلزات در همه موارد از ساپورت به منظور نگهداشتن قطعه روی صفحه ساخت استفاده می شود.برآمدگی های شدید که زاویه آن بیشتر از35 درجه باشد را می توان چاپ کرد.زمانی که باید ساپورت هایی را …

 

روش ساپورت گذاری در پرینترهای سه بعدی پلی جت POLY JET

در تکنولوژی پرتاب مواد چه زمانی به ساپورت نیاز داریم؟

در این نوع چاپگرها در هر جایی که برآمدگی وجود دارد نیاز به ساختارهای ساپورت داریم پس از چاپ، ساپورت ها یا در آب حل می شوند یا با استفاده از انبردست،واترجت،سند بلاست یا حمام آلتراسانیک جدا می شوند.

 

روش ساپورت گذاری در پرینترهای سه بعدی بایندر جت binder jet

این تکنولوژی مانند تکنولوژی SLS برای تشکیل لایه ها از پودر استفاده می کند فقط با این تفاوت که در SLS پودرها توسط لیزر جوش خورده و به هم می چسبند ولی در BJ این کار توسط یک عامل گیرنده یا چسبناک که از نازل ها بیرون می آید انجام می شود و…