روشويي پرينت سه بعدي Verner Architects نشان دهنده روند رو به رشد طراحان و مهندسان است كه براي اقلام در مقياس بزرگتر به چاپ سه بعدي روي مي آورند – كه با اندازه تخت چاپ بزرگتر در تف جوشي ليزري انتخابي (SLS) امكان پذير شده است.

چاپ سه بعدي براي پزشكي

پيش بيني شده توسط تحليلگران تا سال 2030 به 5846.74 ميليون دلار برسد، چاپ با پرينتر سه بعدي براي برنامه هاي مراقبت هاي بهداشتي انتظار مي رود از سال 2021 تا 2030 با CAGR 20.10 درصد رشد كند. پرينتر سه بعدي براي برنامه هاي پزشكي با تأثيرات فوق العاده اي در سطح جهاني، اغلب پس از تبديل فايل هاي پزشكي به مدل سه بعدي امكان پذير مي شود.

Shapeways اين امتياز را دارد كه روي برخي از پروژه هاي خارق‌العاده با شركت هايي در سراسر جهان كار كند، و Armor Bionics كه مقر آن در اروگوئه است نيز از اين قاعده مستثني نيست. Armor Bionics مدل هاي دقيق و دقيقي را ارائه مي كند - كه به عنوان GPS براي جراحان توصيف مي شود - به آنها كمك مي‌كند تا زمان حضور در اتاق‌هاي عمل را كوتاه كنند، زمان بهبودي بيماران را كاهش دهند و با ارائه ابزارهاي تشخيصي و آموزشي دقيق تر، حاشيه تلاش را كاهش دهند.

فرآيند مدل سازي سه بعدي زماني آغاز مي شود كه Armor Bionics نيازهاي مشتري را توضيح مي دهد و با تصاويري شروع مي شود كه مي تواند به صورت آنلاين براي آنها ارسال شود. تيم Armor Bionics مدل را با توجه به تمام مشخصات مشخص شده توسط مشتري، اغلب پيچيده، طراحي مي كند.

هنگامي كه مدل پاك شد و براي توليد آماده شد، براي چاپ سه بعدي در نايلون 12 [پلاستيك همه كاره] به Shapeways فرستاده مي شود. از آنجا، يك جراح مي تواند:

بيمار را تشخيص دهيد

طرح درمان را مشخص كنيد

با تكيه بر مدل پزشكي پرينت سه بعدي، براي جراحي آماده و آموزش دهيد

از مدل پزشكي پرينت سه بعدي به عنوان كمك بصري براي آموزش بيماران و خانواده ها استفاده كنيد

تربيت دانشجويان پزشكي

طراحان ديگري مانند فلامينگو وركز استعدادهاي خود را به سمت پلتفرم هاي آموزشي پيچيده پرينت سه بعدي و بسيار موثر عمل كرده اند. تيم طراحي صنعتي Flamingo Works بر اساس درخواست مشتري خود، يك سيستم يادگيري براي جراحي‌هاي به كمك ربات ايجاد كرد. آنها با كنار گذاشتن قرارداد، يك سيستم گيميفيكيشن را ايجاد كردند كه رنگارنگ و سرگرم كننده است و از گزينه هاي زيادي براي رنگ ها و پرداخت هاي موجود با نايلون 12 [پلاستيك همه كاره] و تف جوشي ليزري انتخابي استفاده مي كند. اين تركيب مواد/فناوري چاپ سه بعدي الزامات پروژه را براي دوام به دليل استفاده طولاني مدت از ابزارهاي آموزشي برآورده كرد.

Addigy® P3001 يك عملكرد قوي در كاربردهاي پرينتر سه بعدي است

تطبيق پذيري Addigy P3001 مشهود است زيرا توليد كنندگان از اين ماده انعطاف پذير براي پرينت سه بعدي در هم قفل شده و قطعات صنعتي استفاده مي كنند، در حالي كه شركت هاي كالاهاي مصرفي و پوشاك به ويژگي هايي مانند بازگشت انرژي بالا و زيست سازگاري جذب مي شوند.

Addigy P3001 در وب سايت Shapeways و در Shapeways Marketplace به عنوان نتيجه يك همكاري طولاني مدت با Covestro در دسترس است. هر دو شركت گرد هم آمده اند تا مواد چاپ سه بعدي منحصر به فرد را با فناوري مقياس پذير تركيب كنند.

Addigy P3001 تطبيق پذيري را در پرينتر سه بعدي نشان مي دهد

به عنوان بخشي از گروه گسترده‌تري از مواد صنعتي به نام الاستومرهاي ترموپلاستيك (TPEs)، Addigy P3001 TPE به عنوان يك كوپليمر گرمانرم چند بلوكي شناخته مي‌شود كه از هر دو بخش سخت (پلي استر) و نرم (پلي اتر) تشكيل شده است. توليد يك قطعه نمونه براي تجهيزات ورزشي مانند پوك هاكي، قدرت Addigy P3001 را نشان مي‌دهد، كه نمونه‌اي از تطبيق پذيري در اين ماده پرينتر سه بعدي با انعطاف پذيري و سختي است.

Addigy P3001 داراي استانداردهاي ISO 10993 براي زيست سازگاري، از جمله سميت سلولي است. اين ماده پرينت سه بعدي، صرف نظر از نوع پرداخت، نبايد باعث تحريك يا حساسيت پوست شود. از آنجايي كه در Addigy P3001 نرم كننده هايي مانند PCB وجود ندارد، اين ماده براي ساخت اسباب بازي ها نيز مناسب است. قطعات رنگ‌شده‌اي كه داراي گواهي‌هاي سازگاري زيستي باشند در آينده نزديك ارائه خواهند شد.

ساخت با Addigy P3001 نيز ايمن است:

توماس مورفي، مدير ارشد محصول Shapeways مي‌گويد: «يكي از بزرگ‌ترين دلايلي كه ما توانستيم اين ماده را به اين آساني و سريع اضافه كنيم، به دليل قابليت چاپ آن است، بدون دود يا بو در طول توليد».

Shapeways از ارائه اين ماده انعطاف پذير در بازار خرسند است. در واقع، Daniëlle Glasbergen-Benning، متخصص توسعه برنامه براي Covestro، خاطرنشان مي كند كه فشار شديد روي مواد در آزمايش، كشش و كشش بيشتري را نسبت به بسياري از طراحان و مهندسان نشان داده است. اين به عملكرد در مدت زمان طولاني كمك زيادي مي كند.

Mimaki پرينتر سه بعدي را با فناوري قوي و رنگ هاي پر جنب و جوش هيجان انگيز مي كند

تخيل با چاپ سه بعدي همراه است، همانطور كه رشد سريع در توسعه محصول در سطح حماسي، و به ويژه در توليد صنعتي انجام مي شود. با اين حال، شركت هايي مانند Mimaki نيز واقعاً مي دانند كه چگونه هيجان را به ارمغان بياورند. نام آنها مترادف با چاپ قدرتمند و باكيفيت همراه با رنگ هاي پر جنب و جوش - و به طور دقيق چاپ با پرينتر سه بعدي در ده ميليون رنگ است.

Mimaki، به سادگي، مي داند كه آنها چه مي كنند

براي بيش از 25 سال، Mimaki در چاپ جوهر افشان تمام رنگي تخصص دارد. آنها حق ثبت اختراعات متعددي دارند، حضور گسترده اي در تابلوسازي و گرافيك، چاپ صنعتي، و چاپ پارچه نيز دارند. در سال 2017، شركت ژاپني وارد صنعت پرينت سه بعدي شد - و آنها دقيقاً در مورد آن كوتاهي نكردند. به هر حال، هيچ كس حتي به ارائه چنين گزينه هاي هيجان انگيز و گسترده اي در رنگ نزديك نشده است.

غيرقابل انكار، Mimaki به بازار چاپ با پرينتر سه بعدي ورود كرده است. آنها در چاپ صنعتي تازه كار نيستند، و هنوز در حال رفع مشكلات مشتريان نيستند. جاش هوپ، مدير ارشد تصويربرداري ديجيتال و نوآوري در Mimaki، در مورد اينكه چه چيزي Mimaki را متفاوت مي‌كند، واضح است:

ما از منظري بسيار متفاوت به آن مي‌رسيم، و اين ديدگاه اين است كه ما تجربه چندين ساله در نحوه بازتوليد رنگ دقيق، نحوه مديريت آن رنگ، و نحوه ارائه يك گردش كاري كه امكان بازتوليد دقيق رنگ را فراهم مي‌كند، داريم.»

اعتبار: ODD Guitars – Olaf Diegel

در حال حاضر عناصر، تكنيك ها و بازيگران مختلفي در صنعت وجود دارد كه پيگيري آن غيرممكن است. با اين حال، شركت هايي مانند Mimaki فقط از هيچ جا ظاهر نشدند. حتي پس از سال‌ها فعاليت در صنعت چاپ، چشم‌انداز آنها همچنان «چيزي جديد، چيزي متفاوت» است، كه نشان‌دهنده قدرت شركتي است كه مي‌داند چگونه وعده‌هاي محكم بدهد و به طور كامل به آنها عمل كند.

جداسازي COVID-19 علاقه جديدي را به‌ويژه از طرف گيمرهاي روميزي به همراه داشت

با طغيان كوويد، ميليون‌ها نفر در خانه بوده‌اند و تقاضاي بيشتر و زمان بيشتري براي خريد و سفارشي‌سازي مينياتورهاي بازي و ديگر انواع چاپ‌هاي مرتبط با بازي به همراه داشته است. با احياي بازي‌هاي نقش‌آفريني (RPG) در ميز، بازيكنان بيشتري از هميشه «با هم جمع مي‌شوند»، اغلب از طريق پخش زنده آنلاين.

براي جامعه بازي در سال گذشته، آنچه كه برخي افراد در خانه ماندن به عنوان چالش در نظر مي‌گرفتند، تبديل به يك موقعيت ايده‌آل شد كه در آن سرگرم كردن يا پرت كردن حواس‌شان واقعاً چندان سخت نبود.

هوپ گفت: «مردم واقعاً عميق‌تر در فناوري چاپ سه بعدي غواصي مي‌كردند.

در طول اين مدت، Mimaki و Shapeways شراكت خود را نيز تقويت كردند، با Shapeways با انتشار رنگ كامل با وضوح بالا و بازاريابي براي مصرف‌كنندگان و كسب‌وكارهاي درگير در برنامه‌هايي مانند بازي، پزشكي، معماري، آموزش و غيره. هوپ تاكيد مي‌كند كه هدف واقعاً اين است كه پرينت‌هاي سه بعدي به دست افراد و شركت‌هايي برسد كه توانايي سرمايه‌گذاري در چاپگر سه بعدي Mimaki تجاري را ندارند.

و در حالي كه فناوري‌هاي قدرتمند و قابل مقايسه ديگري وجود دارد، عامل چند رنگي باعث مي‌شود كه چاپ‌هاي Mimaki - همراه با استحكام فناوري - و خود شركت از هم جدا شوند.

به عنوان يك فناوري دوران ساز، پرينت سه بعدي نقشي حياتي در زمينه هاي مختلف ايفا مي كند، از هواپيما تا خودرو، و از جايگزين هاي اندام جراحي تا چاپگرهاي مواد غذايي. در همين حال، استفاده از فناوري چاپ سه بعدي نيز الهامات و خلاقيت بيشتري را براي طراحان لباس به ارمغان آورده است. در مقايسه با توليد لباس هاي سنتي، فناوري چاپ سه بعدي مي تواند با اسكن اعضاي بدن فرد قبل از چاپ، شخصي‌سازي شخصي سازي شده را فراهم كند.

اين قابليت شخصي سازي شخصي سازي شده فناوري چاپ با پرينتر سه بعدي توجه زيادي را در زمينه پوشاك به خود جلب كرده است. در واقع تحقيقات و كاربردهاي پرينت سه بعدي در پوشاك در داخل و خارج از كشور بسيار زياد است. به عنوان رهبران برندهاي پوشاك ورزشي، نايك، آندر آرمور، آديداس و ساير شركت‌ها، به عنوان مثال، با توليد محصولات خود از طريق فناوري چاپ سه بعدي و تأكيد بر سفارشي‌سازي شخصي، گرايش‌ها را در بازار كفش رهبري مي‌كنند. به عنوان مثال، نايك با استفاده از فناوري چاپ سه بعدي يك جفت كفش براي آليسون فليكس ورزشكار ملي آمريكا ساخت. اين فناوري چرخه توليد كفش را از سه ماه به چند ساعت كوتاه مي كند كه باعث مي شود ورزشكاران راحت كفش خود را تنظيم كنند. بنابراين ورزشكاران مي توانند به موقع مناسب ترين كفش ها را داشته باشند. متعاقبا، Under Armor  يك كفش ورزشي با چاپ سه بعدي به نام "Archi-TechFuturist" به بازار عرضه كرد. در مقايسه با كفش كتاني اصلي نايك با چاپ سه بعدي، تغييري در زيره پرينت سه بعدي ايجاد كرده است كه مي تواند بالشتك بهتر و پشتيباني پايدارتري را براي ورزشكاران فراهم كند. با اين حال، اين محصول به عنوان يك نسخه محدود، تاكنون به توليد انبوه نرسيده است. گروه آديداس يك كفش چاپ سه بعدي متناظر با نام "پمپ دونده سه بعدي" را روانه بازار كرد. در همين حال، تيم ريباك يك جفت كفش پرينت سه بعدي به نام "Reebok Liquid Speed" توليد كرد كه داراي اعداد منحصر به فرد و محدود به 300 جفت است. اخيراً، برندهاي كفش نوآور چيني SCRY Lab و Heliot Emil يك جفت كفش با پرينت سه بعدي طراحي كردند و آنها را در هفته بين‌المللي مد پاريس 2022 به نمايش گذاشتند. علاوه بر اين، برندهاي معروف كفش ورزشي گاه به گاه چيني Li Ning، Peak و Hongxing Erke نيز كفش‌هاي تحقيقاتي پرينت سه بعدي را عرضه كرده‌اند و به نتايج خاصي دست يافته‌اند. استفاده از پرينت سه بعدي در زمينه پوشاك توجه طراحان سطح بالا در دنياي مد را به خود جلب كرد و همچنين باعث ايجاد الهامات خلاقانه زيادي شد.

مواد زيادي وجود دارند كه مي توانند براي پرينتر سه بعدي استفاده شوند كه هر كدام خواص و كاربردهاي خاص خود را دارند. در اينجا برخي از رايج ترين مواد مورد استفاده در چاپ سه بعدي آورده شده است:

PLA (اسيد پلي لاكتيك): PLA يك پلاستيك زيست تخريب پذير گياهي است كه چاپ آن آسان است و نقطه ذوب پاييني دارد. اغلب براي نمونه هاي اوليه، اسباب بازي ها و اشياء تزئيني استفاده مي شود.

ABS (اكريلونيتريل بوتادين استايرن): ABS يك پلاستيك محكم و بادوام است كه معمولاً در صنايع خودروسازي و الكترونيك استفاده مي شود. نقطه ذوب بالاتري نسبت به PLA دارد و براي چاپ موفقيت آميز به بستر گرم نياز دارد.

PET (پلي اتيلن ترفتالات): PET يك پلاستيك سخت و سبك وزن است كه معمولا در بسته بندي مواد غذايي و نوشيدني استفاده مي شود. قابل بازيافت است و در برابر رطوبت و مواد شيميايي مقاوم است.

نايلون: نايلون يك ماده قوي و انعطاف پذير است كه اغلب براي قطعاتي كه به دوام و چقرمگي نياز دارند مانند چرخ دنده ها و لولاها استفاده مي شود. ممكن است چاپ با آن دشوار باشد و به دماهاي بالا نياز دارد.

TPU (پلي اورتان ترموپلاستيك): TPU ماده اي انعطاف پذير و لاستيكي مانند است كه اغلب براي قاب گوشي، بند ساعت و ساير محصولاتي كه به انعطاف پذيري و مقاومت در برابر ضربه نياز دارند استفاده مي شود.

فلز: در چاپ سه بعدي فلز از فلزات مختلفي از جمله فولاد ضد زنگ، تيتانيوم و آلومينيوم استفاده مي شود. اغلب براي كاربردهاي صنعتي و هوافضايي كه نياز به قطعات قوي و سبك وزن دارند استفاده مي شود.

اينها تنها چند مورد از بسياري از موادي است كه مي توان در پرينتر سه بعدي استفاده كرد. انتخاب ماده به كاربرد خاص و خواص مورد نياز براي شي چاپ شده بستگي دارد.

مطمئناً، در اينجا برخي از مواد پركاربردتر در پرينت سه بعدي آورده شده است:

پلي كربنات (PC): پلي كربنات ماده اي قوي و بادوام است كه در كاربردهايي مانند قطعات خودرو، كلاه ايمني و قطعات الكترونيكي استفاده مي شود. داراي مقاومت در برابر دماي بالا و مقاومت ضربه اي خوب است.

PVA (Polyvinyl Alcohol): PVA يك ماده محلول در آب است كه به عنوان يك ماده پشتيباني براي چاپ سه بعدي استفاده مي شود. اغلب همراه با PLA استفاده مي شود، زيرا در آب حل مي شود و به راحتي از شي چاپ شده جدا مي شود.

فيبر كربن: فيبر كربن يك ماده قوي و سبك وزن است كه اغلب در كاربردهاي با كارايي بالا مانند قطعات اتومبيل هاي مسابقه، هواپيماهاي بدون سرنشين و قطعات هوافضا استفاده مي شود. مي توان آن را با مواد ديگر مانند نايلون يا ABS تركيب كرد تا قطعات قوي تر و بادوامتري ايجاد كند.

چوب: رشته هاي چوبي از تركيبي از ذرات چوب و پليمرهاي اتصال ساخته مي شوند. آنها يك پوشش طبيعي چوب مانند ايجاد مي كنند و مي توانند مانند چوب واقعي سمباده و رنگ آميزي شوند. آنها اغلب براي اشياء تزئيني و مبلمان استفاده مي شوند.

رزين: رزين يك ماده مايع است كه براي استريوليتوگرافي (SLA) و پردازش نور ديجيتال (DLP) چاپ سه بعدي استفاده مي شود. در زير نور UV عمل مي كند و قطعات بسيار دقيق و دقيقي ايجاد مي كند. معمولاً براي مدل هاي دندانپزشكي، جواهرات و ساير اشياء در مقياس كوچك استفاده مي شود.

اينها تنها چند نمونه از مواد متعددي است كه مي توان در پرينتر سه بعدي استفاده كرد. انتخاب ماده به نيازهاي خاص شي چاپ شده مانند استحكام، انعطاف پذيري، دوام، مقاومت در برابر دما و خواص زيبايي شناسي بستگي دارد.

در اين نوع كاربرد اغلب از روش هاي ساده تر و ارزان تر مانند رزين يا اكستروژن استفاده مي شود. اين به اين دليل است كه هدف قطعات به دست آوردن يك سطح عالي يا خواص مكانيكي سخت نيست. هدف از مدل هاي چاپي در اين مورد افزايش شهرت و ديده شدن شركت است. به نوبه خود، اين ابزار مفيد يا تزئيني را در اختيار مصرف كنندگان قرار مي دهد كه مي توانند داشته باشند كه به طور مداوم برند مورد نظر را به آنها يادآوري مي كند. به همين دليل، شركت ها به فناوري هاي پيشرفته پرينت سه بعدي مانند فناوري هاي مبتني بر بستر پودر پليمري و فلز يا قالب گيري تزريقي متوسل نمي شوند، زيرا هزينه ها به ميزان قابل توجهي افزايش مي يابد.

در تبليغات تجاري، مي‌توانيم بسته‌بندي محصولات را از طريق توليد افزودني شامل شود. در بازاريابي، بسته بندي به چيزي كه خود محصول را احاطه كرده است، از برچسب گرفته تا داده هاي محصول اشاره دارد. علاوه بر اين، بسته بندي مي تواند يك هدف ارتباطي يا كاربردي داشته باشد. در مورد تبليغات، چاپ سه بعدي بسته بندي هدفي كاملاً زيبايي شناختي و ارتباطي دارد. اين هدف به لطف آزادي طراحي ارائه شده توسط توليد افزودني به دست مي آيد، حتي بيشتر زماني كه با طراحي مولد در فاز مفهومي مدل هاي نهايي تركيب شود. با اجازه دادن به ايجاد هندسه هاي پيچيده، براي طراحان و تبليغ كنندگان بسيار آسان تر است كه پيام خود را به روشي بهينه منتقل كنند.

يكي از اين نمونه هاي بسته بندي را مي توان در عطرهاي عرضه شده توسط Formula 1، مجموعه مهندسي F1 Fragrances يافت. ساختار بيروني آنها توسط رزين تكنوپليمر پرينت سه بعدي و با استفاده از مواد لازم ساخته شده است. راس لوگروو، طراح و روياپرداز عطر، توضيح مي دهد: «تفكر من در پشت اسكلت بيروني، از يك طرف، پايداري بود. من مي‌خواستم چيزي بسازم كه بطري عطر را در خود جاي دهد، كه مي‌توان آن را پس از استفاده جايگزين كرد و دوباره در اسكلت بيروني قرار داد، و از چاپ با پرينتر سه بعدي استفاده كرد كه بسيار كارآمد و بدون ضايعات است. فقط اشكال لازم توليد مي شود، درست مانند يك ماشين F1.

L’Oreal برند ديگري است كه در پذيرش توليد افزودني براي توسعه محصول عقب نمانده است. در واقع، اين شركت فرانسوي اولين  پرينتر سه بعدي FDM خود را در سال 1993 براي طراحي و ساخت بسته بندي خريداري كرد. امروزه اين فناوري ابزاري اساسي براي لورآل در استراتژي بازاريابي آن است. متيو فارستر، رئيس تبديل و بازيافت مواد در L'Oreal مي‌گويد: «ما نمونه‌هاي اوليه بسته‌بندي و مبلمان، و همچنين نمونه‌هاي اوليه مدل‌هاي نقطه‌فروش، ابزار كنترل كيفيت و قطعات يدكي خطوط بسته‌بندي را توليد مي‌كنيم. كارخانه ها." Anne Debauge، مدير ارتباطات L’Oreal، مي‌افزايد: «مزاياي توليد افزودني‌ها، هم براي سازمان داخلي ما و هم براي مشاركت كاركنان و توانايي ما براي ايجاد تجربيات جديد براي مصرف‌كنندگان، بسيار زياد است».

قطعات كاربردي در پرينتر سه بعدي

پرينت سه بعدي در طول زمان كاربردي تر و دقيق تر شده است و امكان ايجاد و به دست آوردن قطعات اختصاصي يا غيرقابل دسترسي را فراهم مي كند تا محصولي بتواند طبق برنامه توليد شود. علاوه بر اين، ماشين‌ها و دستگاه‌ها در طول زمان فرسوده مي‌شوند و ممكن است نياز به تعمير سريع داشته باشند، كه چاپ سه بعدي راه‌حلي كارآمد براي آن ايجاد مي‌كند.

ابزار

مانند قطعات كاربردي، ابزارها نيز با گذشت زمان فرسوده مي شوند و ممكن است غير قابل دسترس، منسوخ يا گران قيمت شوند. پرينت سه بعدي به ابزارها اجازه مي دهد تا به راحتي براي كاربردهاي متعدد با دوام و قابليت استفاده مجدد بالا توليد و جايگزين شوند.

مدل ها

در حالي كه پرينتر سه بعدي ممكن است نتواند جايگزين همه اشكال توليد شود، اما راه حلي ارزان براي توليد مدل هايي براي تجسم مفاهيم به صورت سه بعدي ارائه مي دهد. از تجسم محصولات مصرفي گرفته تا مدل هاي معماري، مدل هاي پزشكي و ابزارهاي آموزشي. از آنجايي كه هزينه هاي چاپ سه بعدي كاهش مي يابد و همچنان در دسترس تر مي شود، چاپ سه بعدي درهاي جديدي را براي برنامه هاي مدل سازي باز مي كند.

يك پرينتر سه بعدي چگونه كار مي كند؟

پرينترهاي سه بعدي چگونه كار مي كنند؟

چاپ سه بعدي بخشي از خانواده توليد مواد افزودني است و از روش هاي مشابه پرينتر سه بعدي هاي جوهر افشان سنتي استفاده مي كند - البته به صورت سه بعدي. توليد افزودني فرآيند ايجاد چيزي را در لايه ها، اضافه كردن مواد به طور مداوم تا تكميل طرح نهايي توصيف مي كند. اين اصطلاح اغلب به قالب گيري و چاپ سه بعدي اشاره دارد.

تركيبي از نرم افزارهاي پيشرفته، مواد پودر مانند و ابزارهاي دقيق براي ايجاد يك شي سه بعدي از ابتدا لازم است. در زير تعدادي از مراحل اصلي پرينترهاي سه بعدي براي زنده كردن ايده ها آورده شده است.

يك پرينتر سه بعدي چگونه كار مي كند؟

پرينترهاي سه بعدي با توليد مواد افزودني مرتبط هستند. پرينتر سه بعدي ها از طراحي به كمك كامپيوتر براي درك يك طرح استفاده مي كنند. هنگامي كه طرح آماده شد، ماده اي كه مي تواند از طريق يك نازل داغ يا ابزار دقيق پخش شود، لايه به لايه چاپ مي شود تا يك شي سه بعدي از ابتدا ايجاد شود.

نرم افزار مدلسازي سه بعدي

اولين مرحله هر فرآيند پرينت سه بعدي، مدل سازي سه بعدي است. براي به حداكثر رساندن دقت - و چون چاپگرهاي سه بعدي نمي توانند به طور جادويي حدس بزنند چه چيزي را مي خواهيد چاپ كنيد - همه اشيا بايد در يك نرم افزار مدل سازي سه بعدي طراحي شوند. برخي از طرح ها براي روش هاي توليد سنتي بيش از حد پيچيده و دقيق هستند. اينجاست كه نرم افزار CAD وارد مي شود.

مدل‌سازي به چاپگرها اجازه مي‌دهد تا محصول خود را تا ريزترين جزئيات سفارشي كنند. توانايي نرم‌افزار مدل‌سازي سه‌بعدي در اجازه دادن به طراحي‌هاي دقيق دليلي است كه چاپ سه بعدي به عنوان يك تغيير واقعي بازي در بسياري از صنايع مورد استقبال قرار مي‌گيرد. اين نرم‌افزار مدل‌سازي به‌ويژه براي صنعتي مهم است، مانند دندان‌پزشكي، جايي كه آزمايشگاه‌ها از نرم‌افزار سه‌بعدي براي طراحي رديف‌كننده‌هاي دندان استفاده مي‌كنند كه دقيقاً متناسب با فرد باشد. همچنين براي صنعت فضايي حياتي است، جايي كه آنها از نرم افزار براي طراحي برخي از پيچيده ترين بخش هاي يك موشك استفاده مي كنند.

  برش مدل

هنگامي كه يك مدل ايجاد شد، زمان "برش" آن است. از آنجايي كه چاپگرهاي سه بعدي نمي توانند مفهوم سه بعدي را مانند انسان ها تصور كنند، مهندسان بايد مدل را به لايه هايي تقسيم كنند تا چاپگر محصول نهايي را ايجاد كند.

نرم افزار Slicing از هر لايه يك مدل اسكن مي كند و به چاپگر مي گويد كه چگونه حركت كند تا آن لايه را دوباره ايجاد كند. برش دهنده ها همچنين به چاپگرهاي سه بعدي مي گويند كه كجا يك مدل را پر كنند. اين پر كردن به يك شي پرينت سه بعدي مشبك ها و ستون هاي داخلي مي دهد كه به شكل دهي و تقويت جسم كمك مي كند. هنگامي كه مدل برش داده شد، براي فرآيند چاپ واقعي به چاپگر سه بعدي فرستاده مي شود.

چند مهارت كليدي براي پرينتر سه بعدي صنعتي

با چنين نوآوري مخربي مانند پرينتر سه بعدي، رشد بخش بسيار سريع تر از ارائه آموزش براي نيروي كار اتفاق افتاده است. براي تبديل شدن به متخصصان ساخت افزودني (AM)، كارمندان بايد مهارت هاي خود را مجدداً كسب كنند يا در نقش هاي جديد مهارت پيدا كنند.

دانشي كه در طول زنجيره فرآيند توليد افزودني نياز داريد

پرينتر سه بعدي صنعتي پتانسيل بسيار زيادي را در توسعه برنامه هاي كاربردي جديد به شركت ها ارائه مي دهد. دانش مورد نياز از درك اوليه فناوري گرفته تا انتخاب قطعات براي توليد و همچنين طراحي و مهندسي تا مقياس بندي و اعتبارسنجي توليد را شامل مي شود.

ما در آكادمي ذهن هاي افزودني، وظيفه خود را بر اين گذاشته ايم كه افراد و سازمان ها را در سراسر جهان قادر كنيم از پتانسيل  پرينتر سه بعدي صنعتي براي توليد مسئولانه استفاده كنند.

1. درك فناوري هاي پرينتر سه بعدي

اول، كساني كه علاقه مند به توليد افزودني هستند، نياز به يك مرور كلي از مراحل زنجيره فرآيند و فناوري هاي مختلف دارند.

2. طراحي و شبيه سازي

طراحي يكي از مهم ترين بخش هاي زنجيره فرآيند توليد مواد افزودني است. بدون طراحي خوب، هر مرحله ديگر غيرقابل پيش بيني است. يك طراح تحصيل كرده و خلاق مي تواند كمك زيادي به كاهش مصرف پودر، كاهش زمان ساخت و كاهش هزينه كلي هر قطعه كند و آنها را به بخشي حياتي از تيم تبديل كند. طراحي قطعات پرينتر سه بعدي براي استفاده در دنياي واقعي مستلزم دانش عميق روش ها و دستورالعمل ها و امكانات و محدوديت هاي پرينتر سه بعدي، و نحوه به كارگيري اين دانش براي طراحي قطعات بادوام و در عين حال نوآورانه است.

3. مهندسي كاربرد

براي ايجاد يك برنامه كاربردي عالي، بايد به سيستم ها و نرم افزارها تسلط داشته باشيد. براي انتخاب پارامترهاي قطعه با كيفيت مناسب براي هر مورد، به اطلاعاتي در مورد پارامترهاي فرآيند مانند Up-Skin، Core، Down-skin، overlapping و contours نياز داريد.

غربالگري و انتخاب صحيح قطعه بسيار مهم است. شما به مجموعه مهارتي نياز داريد تا تصميم بگيريد كه كدام بخش از نظر اقتصادي و فني براي موفقيت و سودآوري AM مناسب تر است."

4. فرآيند و مواد

هر ماده خواص منحصر به فرد خود را دارد و در اين فرآيند رفتار متفاوتي خواهد داشت. بنابراين، براي درك مقادير و پيامدهاي آماده سازي داده ها، به آموزش ويرايشگر پارامترهاي خاص مواد نياز داريد. علاوه بر اين، بايد در تنظيمات نوردهي براي دريچه، كانتور و لبه عميق‌تر شويد.

در همان زمان، شما بايد ويژگي هاي مواد مختلف را مطالعه كنيد و تصميم بگيريد كه كدام ماده براي كدام كار بهترين است. مهم است كه بدانيد كدام مواد هنگام پردازش منقبض يا تاب مي‌شوند و با يادگيري در مورد كيفيت رايج‌ترين انواع مواد، درك عميق‌تري از مرحله آماده‌سازي داده‌ها و اهميت آن به دست خواهيد آورد.

مزايا و معايب پرينتر سه بعدي با پشتيباني

پشتيباني ها اساساً به عنوان پلت فرم هاي كوچك برآمده در زير قطعه ساخته شده عمل مي كنند. اينها ساختار اضافي را براي ساخت فراهم مي كنند. در برخي شرايط، بدون پشتيباني مناسب، يك قطعه به طور كامل تشكيل نمي شود. اين بيشتر در مورد بخش هاي آويزان يك قطعه يا جايي كه يك قطعه نياز به سوراخي دارد كه تا انتها از آن عبور مي كند، رايج است. هركدام از اين سناريوها فقط قبل از اينكه نتوانند خود را در طول فرآيند ساخت لنگر بياورند، پيشرفت خواهند كرد. استفاده از تكيه گاه ها امكان توليد قطعات با پايه يا شكاف هاي باريك را فراهم مي كند. به عنوان يك قاعده كلي، براي هر جنبه اي از ساخت كه زير 45 درجه از سكوي ساخت امتداد دارد، به پشتيباني نياز است - اين بدان معناست كه هر بخشي كه در يك زاويه حاد بالا مي‌آيد ممكن است نياز به تكيه‌گاه‌هايي داشته باشد كه در ساخت‌وساز قرار داده شود.

در حالي كه ساخت ساپورت‌ها در طول فرآيند AM براي ايجاد قطعات پيچيده‌تر و پيچيده‌تر مفيد است، اما چندين اشكال نيز دارد. اينها عمدتاً در رابطه با مواد، زمان چاپ و پس از پردازش است.

عقب نشيني شماره 1 - زمان چاپ

هر يك از ساپورت ها بايد به صورت تدريجي با هر لايه بيلد چاپ شوند، به همان ترتيبي كه خود قسمت لايه به لايه ايجاد مي شود. اين منجر به زمان هاي چاپ طولاني‌تر مي‌شود كه كارايي را كاهش مي‌دهد و انرژي بيشتري مصرف مي‌كند و هزينه ساخت ها را به روش هاي مختلفي تحت تأثير قرار مي‌دهد.

عقب نشيني شماره 2 - مصرف مواد

از آنجايي كه تكيه گاه ها مانند بقيه قسمت هاي ساخته شده ساخته مي شوند، به اين معني است كه براي ايجاد آنها از مواد اضافي استفاده مي شود. تكيه گاه ها در مرحله پس از پردازش از محصول نهايي حذف مي شوند و به عنوان مواد زائد دفع مي شوند كه بر زمان و هزينه ها تأثير مي گذارد.

عقب نشيني شماره 3 - پس از پردازش

اكثر قطعات پرينتر سه بعدي از مرحله پس پردازش مي گذرند كه مي تواند شامل چندين مرحله باشد، بسته به آنچه براي تكميل قطعه و مناسب ساختن آن براي استفاده لازم است. اين مي تواند شامل ماشينكاري و عمليات سطحي براي افزايش تحمل قطعه و كاهش زبري سطح، و عمليات حرارتي براي بهبود خواص مكانيكي و حذف تنش هاي حرارتي ايجاد شده در طول فرآيند ساخت باشد. براي حذف پودر اضافي اغلب به مرحله تميز كردن نهايي نياز است. ساختمان‌هايي با تكيه‌گاه‌هاي بزرگ‌تر و بيشتر در مقايسه با كاهش تعداد يا اندازه تكيه‌گاه‌ها به فرآيند تكميل طولاني‌تر و فشرده‌تر نياز دارد. اين فرآيند زمان بر نه تنها به صورت دستي نيازمند است، بلكه هزينه اضافي نيز دارد. زمان كار متخصص و ابزارهاي مورد نياز به نتيجه نهايي براي توليد محصول مي‌افزايد.

همچنين مواردي وجود دارد كه برخي از پشتيباني ها غيرقابل دسترسي هستند و بنابراين نمي توان آنها را حذف كرد. در حالي كه اينها ممكن است مانع از عملكرد قطعه نشوند، وزن اضافه مي كنند و به طور بالقوه بر عملكرد كلي قطعه تأثير مي گذارند. در مورد مهندسي دقيق، توانايي چاپ بدون آن پشتيباني مي تواند مزاياي قابل توجهي براي استفاده در آينده از قطعه داشته باشد.

بهترين مواد هيبريدي براي جايگزيني رشته هاي كلاسيك براي پرينتر سه بعدي شما

فرآيند پرينت سه بعدي با اكستروژن كه به عنوان رسوب مواد مذاب نيز شناخته مي شود، يكي از محبوب ترين و متداول ترين روش ها در بازار توليد مواد افزودني است. اين به دليل توانايي آن در ارائه طيف گسترده اي از سازگاري مواد است. يك پرينتر سه بعدي FDM/FFF قادر است قطعاتي را از مواد مختلف از جمله پلاستيك، سيليكون، فلز و حتي خمير غذايي ايجاد كند. فيلامنت ها اغلب توسط كاربران مورد استفاده قرار مي گيرند، با طيف گسترده اي از انتخاب ها. در حالي كه بيشتر اين رشته‌ها از ترموپلاستيك‌هايي مانند ABS، PLA، پلي كربنات يا مواد با كارايي بالا استفاده مي‌كنند، لازم به ذكر است كه رشته‌هاي هيبريدي نيز در دسترس هستند. اين رشته ها مي توانند نتايج متفاوتي از نظر رندرينگ، تكميل، رسانايي، مقاومت و غيره ارائه دهند. آنها از مخلوطي از مواد مانند مارك، تركيبي از مارك و پلي كربنات، تفاله قهوه، چوب، پودر الماس يا مواد بازيافتي تشكيل شده اند. امروز از شما دعوت مي كنيم تا تعدادي از اين رشته هاي پرينتر سه بعدي را كشف كنيد.

1 - رشته اي بر پايه قهوه

شركت سازنده 3Dfuel با استفاده از آنها براي ايجاد رشته جديد  پرينتر سه بعدي با رنگي متمايز، راه منحصر به فردي براي بازيافت تفاله هاي قهوه ارائه كرده است. اين رشته كه Wound Up نام دارد، بخشي از برند c3composites است و از تركيب تفاله هاي قهوه با PLA معمولي ايجاد مي شود. در نتيجه، داراي خواص چاپي قابل مقايسه با رشته هاي استاندارد PLA است. اين رشته نوآورانه به سازندگان اجازه مي دهد تا از عشق خود به قهوه براي تامين انرژي پروژه هاي چاپ سه بعدي خود استفاده كنند.

2 - يك رشته PLA رسانا

ProtoPasta، يك شركت توليد كننده مواد براي چاپ سه بعدي مستقر در ونكوور، يك رشته منحصر به فرد ايجاد كرده است. اين رشته از كامپوزيت پلاستيك PLA تشكيل شده است كه رساناي الكتريكي است و حاوي ذرات كربن است. اين آن را براي استفاده در مدارهاي ولتاژ پايين و دستگاه هاي لمسي ايده آل مي كند. علاوه بر اين، اين ماده را مي توان با PLA معمولي در يك پرينتر سه بعدي كه داراي قابليت اكستروژن دوگانه است، تركيب كرد. به گفته سازنده، اين ماده مي‌تواند يك برد الكترونيكي ولتاژ پايين و رساناهاي چاپي براي مقاومت‌هاي تا 1K را به راحتي اجرا كند.

3 – رشته هاي ماسه سنگي

اين رشته پرينتر سه بعدي از ماسه سنگ، يك ماده ساختماني رايج ساخته شده است. حاوي تركيبي از PLA و سنگ پودري، معمولاً گچ است كه ظاهر و بافتي شبيه سنگ به آن مي‌دهد. LayBrick يك برند معروف توليد كننده اين نوع فيلامنت است. ظاهر نهايي شي چاپ شده بسته به تنظيمات پرينتر سه بعدي مي تواند متفاوت باشد و در نتيجه سطحي صاف يا ناهموار ايجاد شود.

4 - رشته پرينتر سه بعدي هيبريدي ساخته شده از كنف

كنف، كه از انواع گياه شاهدانه به دست مي‌آيد، به دليل ارتباط آن با اين گياه، همچنان يك ماده بحث برانگيز باقي مي‌ماند. با اين حال، استفاده گسترده اي در صنعت چاپ سه بعدي پيدا كرده است. اين رشته از ذرات ريز كنف مخلوط شده با پايه پليمري PLA تشكيل شده است. اين ماده به دليل خواص طبيعي خود داراي چندين مزيت است. سازندگان مختلفي وارد اين طاقچه شده‌اند كه يكي از برجسته‌ترين آنها 3Dfuel است كه با C2renew همكاري كرد تا فيلامنت در هم آميخته خود را كه شامل پركننده‌هاي زيستي است، عرضه كند و بافت منحصربه‌فردي را ارائه دهد. اين رشته همچنين يك پلاستيك زيست تخريب پذير است كه مي تواند پس از استفاده بازيافت يا كمپوست شود.