Leave Your Message
*Name Cannot be empty!
* Enter product details such as size, color,materials etc. and other specific requirements to receive an accurate quote. Cannot be empty

پرینت سه بعدی

پرینت سه بعدی

پرینت سه بعدی چگونه کار می کند؟

یکی از روش های تولید افزودنی پرینت سه بعدی است. این "افزودنی" است زیرا به سادگی لایه هایی از مواد را روی هم می چیند و در هم می آمیزد تا به جای نیاز به یک قطعه مواد یا قالب، اشیاء واقعی را ایجاد کند. می‌تواند هندسه‌های پیچیده‌تری نسبت به فناوری‌های «معمولی» بسازد، اغلب سریع است، هزینه‌های راه‌اندازی ثابت ارزان‌تری دارد و با طیف وسیعی از مواد کار می‌کند. بخش مهندسی از آن استفاده قابل توجهی می کند، به ویژه هنگام نمونه سازی و توسعه هندسه های سبک وزن.

تولید افزودنی و پرینت سه بعدی

اصطلاح "چاپ سه بعدی" اغلب به فرهنگ سازندگان، آماتورها و علاقه مندان، چاپگرهای رومیزی، تکنیک های چاپ در دسترس مانند FDM و مواد ارزان قیمت مانند ABS و PLA مرتبط است. این تا حدی به دلیل چاپگرهای رومیزی مقرون به صرفه ای است که از جنبش RepRap پدید آمدند، مانند MakerBot و Ultimaker اصلی، که به دموکراتیک کردن چاپ سه بعدی و رونق چاپ سه بعدی در سال 2009 کمک کردند.

فناوری چاپ سه بعدی: آینده تولید نوآورانه

سه بعدیچاپتاریخچه

محصولات مفهومی پرینت سه بعدی در دهه 1970 شروع به کار کردند. در سال 1981، دانشمند ژاپنی دکتر کوداما، که اولین کسی بود که روش تولید چاپ لایه به لایه را توصیف کرد، چاپ سه بعدی را امتحان کرد و شخصا رزین حساس به نور SLA (استریولیتوگرافی) چاپ سه بعدی را ایجاد کرد که توسط نور فرابنفش پلیمریزه شده است.

چند سال بعد، دانشمند آمریکایی چارلز هال نیز تحقیقات عمیقی در مورد فناوری SLA انجام داد و اولین حق ثبت اختراع SLA را در سال 1986 ارائه کرد. 3D Systems را تأسیس کرد و اولین محصول تجاری خود، SLA-1 را در سال 1988 منتشر کرد. (تصویر زیر)

می توان گفت SLA اولین فناوری چاپ سه بعدی توسعه یافته است، بنابراین SLS (Selective Laser Sintering) و FDM (Fused Deposition Modeling) بعداً چه زمانی انجام شد.

در سال 1988، کارل دکارد آمریکایی، فناوری SLS را در دانشگاه تگزاس ثبت اختراع کرد، که یکی دیگر از روش‌های چاپ سه بعدی است که در آن لیزر ذرات پودر را به صورت موضعی با هم ترکیب می‌کند تا چاپ کند. در همان سال، اسکات کرامپ، یکی از بنیانگذاران Stratasys، برای ثبت اختراع برای مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM) درخواست داد. از سال 1980 تا 1990، سه فناوری اصلی چاپ سه بعدی، همگی ثبت اختراع شدند که آغاز دوره ای از توسعه سریع در این صنعت بود. .

در اروپا، EOS GmbH یک سیستم طراحی برای پرینت سه بعدی ایجاد کرد: سیستم Stereos. امروزه مدل های چاپ سه بعدی آن در بخش صنعتی در سراسر جهان برای فناوری چاپ سه بعدی SLS (Selective Laser Sintering) برای پلاستیک ها و فلزات شناخته شده در آن استفاده می شود.

در سال 1992، پتنت فناوری چاپ سه بعدی FDM (Fused Deposition Modeling) توسط Stratasys مجاز شد که چاپگرهای سه بعدی را برای برآورده کردن نیازهای مختلف بسیاری از افراد حرفه ای و افراد توسعه داد.

از سال 1993 تا 1999، فناوری های مختلفی در صنعت چاپ سه بعدی ظهور کردند. در همان زمان، نرم‌افزار جدید CAD و نرم‌افزار مدل‌سازی سه‌بعدی بیشتر و بیشتر توسعه یافت، به عنوان مثال Sanders Prototype (که اکنون Solidscape نامیده می‌شود) که یکی از اولین شرکت‌کنندگانی بود که ایجاد شد.

 

کاربردهای پرینت سه بعدی چند میدانی

در سال 2008، اولین پروتز پرینت سه بعدی تولید شد که سهم پرینت سه بعدی را در رسانه ها افزایش داد. مردم دریافتند که پرینت سه بعدی نه تنها می تواند قطعات سنتی را چاپ کند، بلکه در ترمیم بدن انسان نیز کاربرد دارد. این پروژه شگفت‌انگیز پرینت سه بعدی پزشکی همه قسمت‌های یک اندام بیولوژیکی را ترکیب می‌کند و می‌تواند بدون هیچ گونه مونتاژ بعدی «همانطور که هست» چاپ شود. امروزه، همراه با اسکن سه بعدی، پروتزهای پزشکی پرینت سه بعدی و ارتزها برای رفع نیازهای بیماران ارزان تر و سریعتر می شوند. علاوه بر این، این پروتزها به طور فزاینده ای بهینه شده و با مورفولوژی بیمار سازگار می شوند. چاپ سه بعدی فرصت های جدیدی را برای شخصی سازی انبوه به ارمغان می آورد. (اضافه کردن تصویر)

سال 2009 سالی بود که پتنت های FDM وارد حوزه مصرف انبوه شد که مسیر جدیدی را برای نوآوری گسترده چاپگرهای سه بعدی FDM باز کرد. با کاهش قیمت پرینترهای سه بعدی رومیزی، افراد بیشتری توانستند به توسعه صنعت چاپ سه بعدی توجه کنند.

در سال 2013، باراک اوباما، رئیس جمهور ایالات متحده، در سخنرانی خود از چاپ سه بعدی به عنوان روش اصلی تولید در آینده یاد کرد و «چاپ سه بعدی» را به یک کلمه رایج تبدیل کرد. اکنون جایگاه آن در اذهان عمومی بسیار برجسته است. بیشتر و بیشتر شرکت های کوچک و متوسط ​​از نمونه سازی کم هزینه ارائه شده توسط پرینت سه بعدی استفاده می کنند و آن را به طور کامل در فرآیندهای تکرار، نوآوری و تولید خود ادغام می کنند.

ماشین مفهومی پرینت سه بعدی

تا آنجا که به کاربردهای ساخت و ساز مربوط می شود، خانه های پرینت سه بعدی اکنون یک واقعیت هستند. مردم برای اولین بار در سال 2018 به خانه های چاپ سه بعدی نقل مکان کردند. مساحت این خانه 1022 فوت مربع است که بسیار قابل سکونت است. در مجموع دو روز طول کشید تا چاپ شود.

سیستم طبقه بندی پرینت سه بعدی بر اساس شباهت ها و تفاوت های بین تولید و چاپ سه بعدی

توپ توخالی را به عنوان مثال در نظر بگیرید. بیش از دوازده گل روی سطح وجود دارد. اگر با ماشینکاری سنتی پردازش شود، بسیار دردسر ساز خواهد شد و الگوها باید یکی یکی اصلاح شوند. و اگر پرینت سه بعدی را انتخاب کنید، مواد هدر نمی رود، بنابراین نامی به نام ساخت افزودنی نیز دارد، به این معنی که از روش انباشت تدریجی مواد برای ساخت قطعات فیزیکی استفاده می شود. روش سنتی این است که ابتدا جنین را می‌سازیم، سپس مواد اضافی را خارج می‌کنیم و مواد باقی‌مانده به شکل مورد نیاز است. اگر مشکلی تشخیص داده شد، لازم است یک قالب را باز کنید و آن را اصلاح کنید. در حالی که چاپ سه بعدی از تجمع مواد کم کم استفاده می کند، می توانید به سرعت محصول نهایی را ببینید.

 

تحقق فناوری چاپ سه بعدی

فناوری پرینت سه بعدی در تولیدات صنعتی به کار می رود. چیزی که پرینت سه بعدی باید از آن استفاده کند، جسم فیزیکی نیست، بلکه مدل دیجیتال است. اگر می خواهید شی واقعی را که در مقابل شما قرار دارد پرینت سه بعدی کنید، باید از یک کامپیوتر برای مدل سازی آن استفاده کنید یا از یک اسکنر سه بعدی برای دیجیتالی کردن شی واقعی، یعنی یک مدل سه بعدی استفاده کنید، و می توانید اشیا را در کمتر از پانزده دقیقه چاپ کنید. در حال حاضر، فناوری پرینت سه بعدی به چهار دسته اصلی تقسیم می شود: FDM، DLP/SLA و SLS.

SLS-- فرآیند قالب گیری لیزری تف جوشی

SLS یک پودر نسبتاً با تکنولوژی بالا است که تحت شرایط دمای بالا تابش لیزر ذوب می شود. لایه ای از پودر نازک را روی میز کار پخش کنید و سطح مقطع لایه را با پرتو لیزر اسکن کنید تا دما تا نقطه ذوب بالا برود، به طوری که تف جوشی و چسباندن متوجه شود، پخش پودر، تف جوشی، آسیاب و خشک کردن را تکرار کنید تا مدل شکل بگیرد. در واقع پرینت سه بعدی پرینت دوبعدی مکرر است. اگر یک شی را خیلی نازک برش دهید، متوجه خواهید شد که هر قطعه یک شکل دارد. اگر همه اشکال را کنار هم قرار دهید، یک شی ساختار سه بعدی به دست می آورید. بنابراین ما از لیزر برای ترسیم گرافیک استفاده می کنیم. مقاومت قطعات قالب‌گیری شده SLS در برابر محیط (دما، رطوبت و خوردگی شیمیایی) مشابه مقاومت مواد ترموپلاستیک است. در حالی که مقاومت قطعات قالب گیری SLA نسبتا ضعیف است، به عنوان مثال، قطعات کار SLA قالب گیری شده با رزین اپوکسی در برابر رطوبت و مواد شیمیایی حساس هستند. خوردگی، در محیطی بالاتر از 38 درجه سانتیگراد نرم و تاب می‌خورد، اما دقت شکل‌دهی بالاست.

 

SLA -- فرآیند قالب گیری استریولیتوگرافی

SLA یک فناوری پخت نور است که در حال حاضر در چین نسبتاً توسعه یافته است. استریولیتوگرافی زمانی است که پرتو لیزر شکل لایه اول جسم را بر روی سطح رزین مایع مشخص می کند و سپس سکوی تولید با فاصله معینی (بین 0.05-0.025 میلی متر) پایین می آید و سپس لایه جامد شده در رزین مایع غوطه ور می شود و غیره. رزین مورد استفاده یک رزین حساس به نور است که پس از تابش اشعه لیزر به حالت جامد تبدیل می شود و مدل شکل دهی سریع و دقیق است.

 

DLP-- فرآیند قالب گیری استریولیتوگرافی

پردازش نور دیجیتال DLP که به عنوان فناوری شکل دهی لیزری شناخته می شود. فناوری چاپ سه بعدی DLP شباهت های زیادی با فناوری چاپ سه بعدی SLA دارد. اگر تولید به رسم دایره با مداد تشبیه شود، فناوری SLA معادل ترسیم لایه به لایه است، در حالی که DLP معادل مهر زدن مستقیم است. تولید انبوهی که ما دنبال می کنیم دو نکته بسیار مهم دارد، یکی راندمان و دیگری هزینه مواد. یک چاپگر سه بعدی وجود دارد که می تواند صدها برابر سریعتر از تولید سنتی چاپ کند، یعنی فناوری چهره به چهره، که توسط یک شرکت در شنژن، Light Prism Technology توسعه داده شده است. چاپ یک توپ توخالی با پرینت سه بعدی سنتی FDM 2 تا 5 ساعت طول می کشد، و در سریع ترین حالت یک ساعت طول می کشد، اما چاپ با آخرین فناوری حضوری تنها حدود 10 دقیقه طول می کشد. سرعت چاپ فوق العاده است. هنگامی که این چاپ سه بعدی وارد بازار شد، تأثیر آن بر صنایع دستی سنتی همچنان بسیار زیاد است.

  

FDM -- فرآیند قالب گیری رسوب ذوب شده

در مقایسه با فناوری‌های DLP و SLS، فناوری FDM نسبتاً ساده است، بنابراین مخاطبان زیادی دارد و راحت‌تر وارد خانواده می‌شود. نمونه اولیه مستقیماً از داده‌های 3 بعدی CAD با استفاده از مواد ترموپلاستیک برای اکسترود شدن به یک رشته نیمه مذاب ساخته شده است که به صورت لایه به لایه رسوب می‌کند. مزایای فناوری FDM ساختار مکانیکی ساده، طراحی آسان، هزینه ساخت پایین، هزینه نگهداری و هزینه مواد و عدم آلودگی محیط زیست است. بنابراین، FDM نیز پرکاربردترین فناوری در چاپگرهای سه بعدی رومیزی خانگی است. یک روش چاپ نسبتا سنتی است که از لیزر استفاده نمی کند و هزینه کمی دارد اما دقت آن زیاد نیست و سرعت چاپ بسیار پایین است. این در دسترس ترین روش برای همه است و عموماً در بازار آموزش استفاده می شود.

تاثیر چاپ سه بعدی بر تولید و صنایع دستی سنتی

 

مزایای پرینت سه بعدی

 

(1) سفارشی سازی

دندانپزشکی را به عنوان مثال در نظر بگیریم، دندان‌های هر فرد متفاوت است، اما پرینت سه بعدی می‌تواند تضاد بین تولید سفارشی و تولید انبوه را حل کند و انبوه ایمپلنت‌ها، بریس‌ها و غیره سفارشی‌سازی شده را تولید می‌کند.

 

(2) نمونه در زمان واقعی

به دلیل سرعت بالای پرینت سه بعدی، طراح نسخه ای از محصول را در صبح طراحی می کند و رهبر می تواند محصول نهایی را در ظهر ببیند و سپس نسخه دیگری را در ساعت 6 بعد از ظهر طراحی می کند و می تواند محصول نهایی را صبح روز بعد ببیند که سرعت توسعه محصولات جدید را بسیار تسریع می کند. اگر پیچیدگی خاصی نداشته باشد، چاپ سه بعدی می تواند محصولات نهایی را در 3 ساعت تولید کند، در حالی که تصحیح سنتی هر بار 4-6 هفته طول می کشد، بنابراین سرعت کلی طراحی صنعتی نیز بهبود می یابد.

 

(3) بدون آلودگی

 از آنجایی که مواد خام تولید شده همگی سازگار با محیط زیست هستند، کل فرآیند تولید تولید بدون آلودگی است. آلودگی گازهای زائد و فاضلاب و هدر رفت مواد باقیمانده وجود ندارد.

 

(4) داده سازی

وقتی دندانپزشکی دیجیتال به بلوغ برسد، الزامات فنی برای پزشکان بسیار کاهش می یابد. بیماران فقط به مدت دو دقیقه در بیمارستان باید از این ابزار برای اسکن استفاده کنند و می توانند علل و راه حل تمام مشکلات دندانی را بدانند.

علاوه بر این، از پرینت سه بعدی می توان برای ارتودنسی، چاپ بریس های شفاف شخصی و سفارشی نیز استفاده کرد. در جراحی پلاستیک دندان ها باید به سمت چپ حرکت کنند یا جلو؟ چند میلی متر حرکت کنیم؟ در گذشته، جراحی دندان تنها به تجربه شخصی پزشک متکی بود، اما دندانپزشکی دیجیتال ثبات عمل را افزایش داده و آستانه فنی را برای پزشکان پایین آورده است.

 

(5) سریع

 در مقایسه با فرآیندهای صنعتی سنتی، چاپ سه بعدی نیازی به آماده سازی اولیه مانند نیروی انسانی و حمل و نقل ندارد. فقط به ماشین آلات و مواد اولیه نیاز دارد و می توان آن را به سرعت وارد تولید کرد.

 

(6) اتوماسیون

 می توان گفت که بین تصور مجازی و واقعی فقط یک چاپگر سه بعدی وجود دارد. تولید تک کلیدی پرینت سه بعدی باعث صرفه جویی زیادی در هزینه های نیروی کار و خطاهای انسانی می شود.