گالوانومتر یا سیستم هدایت لیزر (سرعت بالا)

سیستم های هدایت پرتو (سرعت بالا) که در پرینترهای سه بعدی با تکنولوژی لیزر استفاده میشود.

مانند پرینتر های سه بعدی که با تکنولوژی های  SLM / DMLS / SLA / SLS  کار میکنند.

 

گالوانومتر یا سیستم اسکن هد لیزری

گالوانومترها در واقعی نوعی از موتورهای آنالوگ درجه ای هستند که امروزه کاربردهای بسیار دارند اما چیزی که این موتورها را امروزه بسیار کاربردی تر کرده است نصب شدن یک انکودر دقیق در قسمت پشت یک گالوانومتر است که باعث میشود این موتورهای زاویه ای را بسیار کارآمد و دقیق کند.

کاربرد این موتور ها امروزه در پرینتر سه بعدی نیز رو به افزایش است چرا که  نصب دو عدد از این موتور ها در کنار هم به همراه نصب دو آینه مخصوص روی اکس این موتور های دقیق موجب میشود که بتوانیم  پرتوی لیزر را از طریق کنترل دقیق موتورهای گالوانومتر هدایت کنیم این گونه که با جابجا کردن آینه های در واقع هدایت پرتو لیزر نیز انجام میگیرد.

اسکن هد لیز، scan head laser چیست؟

اسکن هد لیزر یا scan head laser به مجموعه ای از دو گالوانومتر و چند عدسی گفته میشود که وظیفه هدایت و فکوس پرتوی لیزر را بر عهده دارند. سیستم های اسکن هد لیزر که با استفاده از موتور های دقیق و آینه های داخلی و عدسی (برای متمرکز کردن پرتو) عمل میکند اسکن هد لیزر  یک ورودی پرتو باز و یک خروجی پرتو متمرکز شده دارد که ورودی آن می تواند انواع لیزرها تغذیه شود، برای مثال لیزرهای ND YAG   لیزرهای  (FIBER)  و لیزرهای  CO2 ، اسکن هد لیزر یا scan head laser به علت سرعت بالای که در هدایت پرتو دارد نسبت به سیستم های مکانیکی بسیار سریع تر است.

نکته: از آنجا که سیستم گالوو اسکن هد لیزر یا scan head laser را می توان برای هدایت انواع لیزر ها استفاده کرد پس باید با توجه به فرکانس لیزرها  آینه ها و عدسی مخصوص همان فرکانس در مجموعه نصب شود. سیستم های اسکن هد لیزر میتواند عملیات های مانند جوشکاری حکاکی برش کاری را روی سطوح مسطح انجام دهند. در برخی سیستم های مختلف گالو ها بر روی روباط نیز نصب شده و سرعت را به همرا قابلیت های مختلف اجرایی ارئه می دهند

 

عمل کرد سیستم گالوانومتر اسکنر هد لیزر

ورود پرتور لیزر  هدایت پرتو توسط آینه ها و گالوانومتر اسکنر ها  به سوی هدف یا اهداف

کاربرد اسکن  هد لیزر گالوانومتر

استفاده اصلی آن در صنایع است که  که مواد توسط لیزر  پردازش میشوند  از استفاده های رایج  اسکن هد میتوان به جوشکاری، حکاکی، برش کاری،  سوراخ کاری، قالب سازی و غیره را نام برد.

قطعات استفاده شده در گالوو اسکن هد ها  (Galvo scan head)

اسکن هد تشکیل شده از دو عدد  آینه اسکن دو عدد گالوانومتر دو مفصل  x  و  y  یک  پایه نگهدارنده  و یک لنز

روش کنترل گالوانومترها (Galvano meter) در سیستم اسکن هد لیزر

سیستم های گالوو عموما با کارت های کنترل همان شرکت ارائه میشوند از آنجا که راه اندازی گالوو ها نیاز به کالیبراسیون و تنظیمات اولیه داند شرکت های تولید کننده آنها  کارت های کنترل آنها را نیز به همرا هد اسکن ارائه میکنند

تعاریف پیشرفته نرم افزار در پرینتر سه بعدی

نرم افزارهای قدرتمند پرینتر سه بعدی

در سال 1990 شرکت Materialise نرم افزاری را طراحی تولید کرد که میتوانست اشکال طراحی شده در نرم افزارهای Cad مانند AutoCad را به اشکال فقط دیداری و جامد با مختصات غیر قابل تغییر در قالب پسوند SLC یا  CLI  تبدیل نماید. در آن زمان پرینتر های فق صنعتی و کاربرد فرا گیر نداشتند.

اما پس از ظهور پرینتر های خانگی FDM جریان  عوض شد!  و با ظهور نرم افزارهای 3D Printer  متعدد مانند نرم افزار Cura که اشکال را به لایه های متعدد تبدیل یا در واقع لایه بندی می کند. این عمل در واقع شکل سه بعدی طراحی شده را به لایه های دو بعدی برده و لایه دو بعدی را به  فرامین ماشین ( GCode ) تبدیل میکند. پرینتر های FDM  بر اساس ساختاری ساده شروع به رشد کردن  اما جایگاهشان در حد پرینتر های ابتدای کماکان باقی مانده است.  با توجه به اینکه نرم افزار ها چون MAGICS  از شرکت Materialise  هم اکنون از قدرت مند ترین نرم افزار  در پرینتر های فوق صنعتی جهان هستند. اگر شما یک پرینتر فوق صنعتی مانند ماشین های شرکت EOS و 3D SYSTEMS ، VOXEL JET از این قبیل نداشته باشید.استفاده از نرم افزار  مجیکس نیز معنا ندارد

جی کد یا فرامین ماشین ( GCode ) چیست؟

جی کد یا فرامین ماشین ( GCode ) دستورات و فرامینی ست که در دستگاه های CNC جهت کنترل و هدایت دستگاه مورد استفاده قرار میگیرد. لذا از آنجایی که عملکرد هدها در تکنولوژی های FDM و FFF چاپگرهای سه بعدی شبیه به دستگاه های CNC است، از GCode در این زمینه نیز استفاده شده است.

Job File چیست؟

بعد از آنکه جی کدها آماده شدند فایل نهایی که از طریق حافظه فلش یا به طرق دیگر به کنترلر چاپگر سه بعدی جهت انجام عملیات نهایی انتقال می یابد Job File نام دارد.

Job Fileها فایل های متنی و حاوی اطلاعاتی است که چاپگر سه بعدی از طریق آن متوجه می شود در چه مختصاتی و در چه سرعت هایی و با چه موادی عملیات چاپ را انجام دهد.

نکته حائز اهمیت این است که Job Fileها تنها در تکنولوژی های FDM و FFF مورد استفاده قرار میگیرد که در واقع در دسترس کاربر نیز می باشد. اما در تکنولوژی های بالاتر مانند SLA از سیستم عامل هایی که در چاپگرهای سه بعدی ساخته شده تعبیه شده است جهت خواندن و اجرای مستقیم دستورات GCode استفاده می شود و عملا موجب محدودیت دسترسی کاربر می شود.

 

 

پرینتر سه بعدی در ایران و جهان

پرینتر سه بعدی در ایران و جهان

پرینترهای سه بعدی در ایران بسیار نوپا اما با سرعت زیادی در حال پیشرفت است. از این رو متاسفانه تا زمان نوشتن این مقاله، در کشور عزیزمان ایران پرینت 3 بعدی یا 3D Print به صورت درست و اصولی و براساس آنچه که واقعا از این تکنولوژی در جهان می شناسیم یاد نشده و مورد استفاده قرار نگرفته است.

از همین رو، بعد از شنیدن ” پرینت سه بعدی ” آنچه در ذهن عموم تداعی میشود در واقع تنها تکنولوژی FDM و نهایتا تکنولوژی SLA است. علت این موضوع قیمت و هزینه استفاده از این دو تکنولوژی بوده که نسبت به سایر تکنولوژی ها بسیار پایین تر بوده است.

اما خوشبختانه تکنولوژی SLM توسط شرکت های دانش بنیان ایرانی طی دو سال گذشته در ساخت چاپگرهای سه بعدی مورد استفاده ی قرار گرفته است.

تکنولوژی جدید و به روزتری که امروزه در کشورهای اروپایی و پیشرفته از آن در مصارف بزرگ صنعتی و کارخانه ها و همچنین در مصارف تحقیقاتی استفاده میکنند تکنولوژی های  SLM و DMLS و SLS است. در این تکنولوژی ها از انواع پلمیر ها و انواع آلیاژ ها فلزات استفاده می شود.

از دیگر تکنولوژی های چاپ فلزات میتوان به تکنولوژی EBM اشاره کرد که قیمت آن کمی بیشتر از SLM و DMLS است. جوشکاری لایه ها در این تکنولوژی به صورت الکترونی انجام می پذیرد که بهترین نوع جوشکاری حال حاضر جهان محسوب میشود و در سازمان هایی چون ناسا مورد استفاده و بهره برداری قرار میگیرد.

در ادامه در ارتباط با پرینت فلزات یا همان تولید قطعات فلزی تکنولوژی NPJ  نیز یک کتنولوژی نو ظهور است. که هنوز ارزه نشده اما تا امروز 25 میلیون دلار  از سوی کشور اسرائل بر آن سرمایه گزاری شده است.

علت پیشرفت چاپگرهای سه بعدی

علت پیشرفت چاپگرهای سه بعدی

با گذشت پیوسته تکنولوژی، روش‌های افزایشی پا فراتر گذاشته و وارد بخش تولید شده‌اند. قطعاتی که قبلاً در حیطه روش‌های کاهشی قرار داشتند، حال در برخی موارد از طریق روش‌های افزایشی به شکلی سودآورتر ساخته می‌شوند. اما، ذکر این نکته لازم است که ادغام واقعی تکنولوژی‌های افزایشی جدیدتر در تولید تجاری، به منظور تکمیل روش‌های کاهشی است و نه حذف کلی آنها.

امروزه پرینتر های سه بعدی با روش‌های افزایشی به شکلی سود آور هستند که با چندین روش و تکنیک مختلف برای پرینتر سه بعدی قطعات از مواد مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در این میان هر روش افزایشی معایب و مزایائی دارد. اگر برای این روش‌ها محدودیت‌ها و قابلیت‌هایی تعریف کنیم می‌بینیم که برخی از روش ها فقط محدود به تولید مدل و نمونه هستند و بعضی دیگر نیز برای کاربردهای صنعتی مناسب بوده و مستقیماً قطعه مورد نظر را تولید می‌کنند. برخی روش‌ها گران قیمت و بعضی ارزان قیمت هستند.

برای مثال تکنولوژی چاپ FDM محبوب ترین روش افزایشی است که از فیلامنت های ترموپلاستیک مانند ABS و PLA تغذیه می‌کند. این تکنولوژی با ذوب این فیلامنت ها و سپس اکسترود کردن آنها جسم 3 بعدی را به صورت لایه به لایه با جنس پلاستیک شکل می دهد.

 

هر چند که امروزه بسیاری از روش‌های افزایشی همچون این روش تولید نمونه‌های اولیه را آسان تر از قبل کرده اند، اما برای مثال روش FDM برای تولید قطعات بسیار ریز کاربرد ندارد و یا حتی در تولید مدل برای قالب گیری تکباره برای ریختگری فلزات نیز کیفیت سطح خوبی از محصول نهایی را ارائه نمی‌دهد. در حالت کلی این روش محدود به پرینت چند نوع مواد پلاستیکی است و استفاده های خانگی و غیر صنعتی دارد.

دلایل اختراع پرینتر سه بعدی

دلایل اختراع پرینتر سه بعدی

در فرآیندهای ساخت محصول، روش‌های کاهشی اغلب در درجه نخست اهمیت جای می‌گیرند. روش کاهشی یعنی ماشینکاری (تولید اشکال دقیق با دقت بالا) که از سوهان کاری و تراشکاری گرفته تا فرزکاری و تراش و سمباده زدن که همان روش معمول یا سنتی موجود است.

پس روش‌های تولید کاهشی اغلب بسیار زمان بر و پر هزینه هستند، برای مثال برای تولید یک محصول پلاستیکی به روش کاهشی باید قالب‌های مربوط به آن ساخته شود و از طرفی ساخت قالب‌های فلزی برای تولید یک محصول خود مشکلات زیادی به همراه دارد.

مخترعین برای حل این مشکلات به دنبال روش‌های دیگری همچون روش تولید افزایشی بوده‌اند. نمونه سازی سریع یکی از اهداف روش‌های افزایشی بوده و مأموریت آن کاهش زمان تحویل کالا و همچنین کاهش هزینه توسعه نمونه‌های اولیه قطعات و وسایل جدید (بدون نیاز به ماشین کاری و قالب‌های اولیه که قبلاً با روش‌های کاهشی اتاق ابزار و بصورت آهسته و هزینه بر انجام می‌شد) بوده است.

پرینتر سه بعدی در صنعت

استفاده از پرینتر سه بعدی در صنعت

تکنولوژی پرینتر سه بعدی با ورودش به عرصه صنعت، فرایندهای ساخت و تولید را با انقلابی بزرگ از نحوه ی ساخت قطعات مواجه کرد. قابلیت ساخت قطعات فوق پیچیده با دقت و سرعت بسیار بالا و هزینه پایین و بسیاری از خصوصیات دیگر، باعث شده که این تکنولوژی در کشورهای پیشرفته به سرعت روشهای قدیمی تولید را حذف و جایگزین آنها شود. پیش بینی هایی نیز در همین راستا بر نحوه تاثیرگذاری چاپ 3D بر زندگی آینده بشر صورت گرفته و سناریو های مختلف این تاثیر به صورت علمی تخیلی به نمایش درآمده اند.

کارایی های فراوانی که 3D پرینترها دارند سبب شده که برخی از پژوهشگران آن را به اسم “کارخانه ای انعطاف پذیر در یک جعبه” نیز نام ببرند.یرینت سه بعدی در صنعت

پیش بینی می شود که در آینده ای نزدیک هر خانواده ای در منزل خود یک  3D پرینتر خانگی داشته باشد و قطعات مورد نیاز اتومبیل خود را با استفاده از آن تولید کند، به عبارتی هر شخص در منزل خود یک کارخانه ی کوچک خواهد داشت.

استفاده از 3D پرینترها در تهیه ی مواد پلاستیکی که با استفاده از روش تزریق پلاستیک عمل می کند سهم بسزایی در بهینه کردن هزینه های تولید ایفا نموده است.

استفاده از این دستگاه در تولید قطعاتی با فیبر کربن، تولید قطعات پزشکی از جمله لوازم دندان مصنوعی و ایمپلنت های دندان، زانوی مصنوعی، بافت های استخوان ، تولید قطعات الکترونیکی ، قطعات اتومبیل، ماشین های صنعتی و هوافضا و بسیاری از تحقیقات و کاربردهای دیگر سبب شده که این تکنولوژی در زمره کی از تاثیر گذارترین فاکتورهای موثر بر صنعت و اقتصاد جوامع در قرن حاضر به حساب آید.

بنابراین گذار از روشهای سنتی تولید به روشهای نوین فوق دقیقی مثل چاپگر سه بعدی برای افزایش رقابت در جامعه جهانی ناگزیر می باشد.

در واقع از طرفی نیز مهندسان با استفاده از این تکنولوژی می توانند یکی از مهمترین چالش های خود یعنی وجود قطعات یا قالب های لازم جهت پیش تولید محصول خود را رفع نمایند.

روند توسعه 3D پرینتر ها هیچ گاه متوقف نشد و هم اکنون نیز معرفی تکنولوژی های جدید روز به روز ادامه دارد.

پرینتر سه بعدی چیست؟

پرینتر سه بعدی اصتلاحی است که امروزه برای ساخت افزایشی به کار میرود!

 

پرینتر سه بعدی

 

در واقع چاپ سه بعدی یا تولید افزایشی، فرآیند ساخت اشیاء جامد سه بعدی از یک فایل دیجیتال است.

ایجاد یک شیء چاپ شده 3D با استفاده از فرآیندهای افزودنی به دست می آید. در یک فرآیند افزایشی یک شی با قرار دادن لایه های متوالی ماده ایجاد می شود تا زمانی که شی ایجاد شود. هر یک از این لایه ها را می توان به عنوان یک مقطع افقی نازک برش خورده مشاهده کرد.

چاپ 3D مخالف تولید کاهشی است که با تکه تکه کردن یک قطعه از فلز یا پلاستیک عمل میکند.( برای مثال یک دستگاه تراشکاری فرز) در روش تولید کاهشی قطعات از مواد اولیه خام تولید میشوند اینگونه که با عملیات مته کاری سنگ زنی و براده برداری ما به محصول دل خواه خود میرسیم، این روش سالها است که در صدر جدول روش های تولید قرار دارد.  روش ماشین کاری CNC یک روش تولید کاهشی است که همه ما این مخفف را شنیده اید.

چاپ 3D به شما امکان می دهد اشکال پیچیده (کاربردی) را با استفاده از مواد کمتر از روش های تولید سنتی تولید کنید.

ما شما را بیشتر با انواع تکنولوژی های پرینتر سه بعدی آشنا خواهیم کرد.

 

چاپ سه بعدی چگونه کار می کند؟

هر چاپگر سه بعدی به عنوان یک فایل طراحی سه بعدی دیجیتال برای تولید یک جسم فیزیکی نیاز دارد و فرآیند اینگونه آغاز می شود.

(تلاش برای چاپ بدون یک فایل طراحی، مانند تلاش برای نوشتن متن رو کاغذ بدون داشتن یک ورق کاغذ است.)

یک فایل طراحی به لایه های نازک تقسیم می شود که سپس به چاپگر 3D ارسال می شود.

از اینجا هر فرایند چاپ با دیگری متفاوت است با توجه به تکنولوژی چاپگر، برای مثال پرینترهای دسکتاپ fdm که مواد پلاستیکی را ذوب می کنند و بر روی یک پلت فرم چاپ گرفته تا ماشین های بزرگ صنعتی که از لیزر برای  پودر پلیمر یا فلزی با دمای بالا استفاده می کنند، متفاوت است. چاپ می تواند بسته به اندازه شیئ ساعت ها طول بکشد و اشیاء چاپ شده اغلب پس از چاپ برای رسیدن کیفیت سطح مطلوب تمیز کاری لازم بر روی آنها انجام میشود.

از این رو مواد موجود نیز برای انواع تکنولوژی چاپ متفاوت است، مانند  پلاستیک ، ماسه، فلزات و آلیاژها و هر سال مواد بیشتری به بازار عرضه میشود.