پرینت سه بعدی چیست؟
فهرست مطالب
- پرینت سه بعدی چیست و چگونه کار می کند
- برنامه های کاربردی برای انواع مختلف پرینت سه بعدی
- نحوه طراحی برای چاپ سه بعدی
- پرینت سه بعدی چیست؟
- چاپ سه بعدی و تولید مواد افزودنی
- پرینت سه بعدی و نمونه سازی سریع
- پرینت سه بعدی چه زمانی اختراع شد؟
- پرینت سه بعدی چگونه کار می کند؟
- تکنولوژی پرینت سه بعدی
- مواد پرینت سه بعدی
- نرم افزار پرینت سه بعدی
- دستورالعمل طراحی پرینت سه بعدی
- کاربردهای پرینت سه بعدی
- چگونه چیزی را پرینت سه بعدی کنیم
پرینت سه بعدی چیست؟
پرینت سه بعدی یک فناوری افزودنی است که برای ساخت قطعات استفاده می شود. “افزودنی” است زیرا برای ساخت اشیاء فیزیکی نیازی به بلوک مواد یا قالب ندارد، به سادگی لایه‌هایی از مواد را روی هم چیده و ترکیب می‌کند. معمولاً سریع، با هزینه‌های راه‌اندازی ثابت پایین است و می‌تواند هندسه‌های پیچیده‌تری نسبت به فناوری‌های «سنتی» با فهرستی از مواد در حال گسترش ایجاد کند. این به طور گسترده در صنعت مهندسی، به ویژه برای نمونه سازی و ایجاد هندسه های سبک وزن استفاده می شود.
چاپ سه بعدی و تولید مواد افزودنی
«چاپ سه بعدی» معمولاً با فرهنگ سازندگان، علاقه‌مندان و آماتورها، چاپگرهای رومیزی، فناوری‌های چاپ قابل دسترس مانند FDM و مواد کم‌هزینه مانند ABS و PLA مرتبط است (ما در زیر همه این کلمات اختصاری را توضیح خواهیم داد). این تا حد زیادی به دموکراتیک کردن چاپ سه بعدی از طریق ماشین های رومیزی مقرون به صرفه که از جنبش RepRap سرچشمه گرفته اند، مانند MakerBot و Ultimaker اصلی، که همچنین منجر به انفجار چاپ سه بعدی در سال 2009 شد، نسبت داد.
پرینت سه بعدی چیست؟
«نمونه‌سازی سریع» عبارت دیگری است که گاهی برای اشاره به فناوری‌های چاپ سه بعدی استفاده می‌شود. این به تاریخ اولیه پرینت سه بعدی برمی گردد که این فناوری برای اولین بار ظهور کرد. در دهه 1980، زمانی که تکنیک های چاپ سه بعدی برای اولین بار اختراع شد، از آنها به عنوان فناوری نمونه سازی سریع یاد می شد، زیرا در آن زمان این فناوری فقط برای نمونه های اولیه مناسب بود، نه قطعات تولیدی.
در سال‌های اخیر، پرینت سه بعدی به یک راه‌حل عالی برای بسیاری از انواع قطعات تولید تبدیل شده است و سایر فناوری‌های تولید (مانند ماشینکاری CNC) برای نمونه‌سازی ارزان‌تر و در دسترس‌تر شده‌اند. بنابراین در حالی که برخی از مردم هنوز از «نمونه‌سازی سریع» برای اشاره به چاپ سه بعدی استفاده می‌کنند، این عبارت در حال تکامل است تا به همه اشکال نمونه‌سازی بسیار سریع اشاره کند.
پرینت سه بعدی چه زمانی اختراع شد؟
چاپ سه بعدی به عنوان ایده ای برای تسریع توسعه محصولات صنعتی از طریق نمونه سازی سریعتر آغاز شد. با وجود اینکه قبلاً تعداد کمی حق ثبت اختراع وجود داشت، چاک هال معمولاً با اختراع چاپگر سه بعدی از طریق دستگاه استریولیتوگرافی خود (SLA) که در سال 1984 به ثبت رسید، اعتبار دارد.
چاپ سه بعدی SLA – چاپ سه بعدی SLA چیست؟
علیرغم شهرت چاک، در اواخر دهه 1980 چندین فناوری به طور موازی در حال توسعه بودند و چندین شرکت در این دوره تأسیس شدند که برای توسعه این فناوری حیاتی بودند.
1981 – اولین اختراع برای دستگاهی که از نور UV برای درمان فوتوپلیمرها استفاده می کرد به Hideo Kodama در ژاپن اعطا شد. او آن را برای «نمونه‌سازی سریع» طراحی کرد، زیرا برای ساخت مدل‌ها و نمونه‌های اولیه در نظر گرفته شده بود، اما هیچ علاقه‌ای وجود نداشت و حق ثبت اختراع کنار گذاشته شد.
1984 – مخترعان فرانسوی آلن لو مهوت، اولیویه دو ویت و ژان کلود آندره حق اختراعی را ارائه کردند که در آن، مانند هیدئو، از اشعه ماوراء بنفش برای درمان فوتوپلیمرها استفاده شده بود. جنرال الکتریک به دلیل فقدان پتانسیل تجاری قابل توجه، حق ثبت اختراع را رها کرد.
1984 – تنها چند هفته پس از Le Mehaute، چارلز “چاک” هال آمریکایی حق اختراع خود را برای “دستگاه تولید اشیاء سه بعدی توسط استریولیتوگرافی” ثبت کرد، بنابراین اصطلاح “استریولیتوگرافی” (SLA) را نیز ابداع کرد.
1987 – هال فایل STL را اختراع کرد و در همان سال سیستم سه بعدی را تأسیس کرد.
1987 – کارل دکارد آمریکایی یک حق اختراع برای تف جوشی لیزری انتخابی (SLS) به ثبت رساند و در همان سال شرکت (Desktop Manufacturing (DTM) را تأسیس کرد (که توسط 3D Systems در سال 2001 خریداری شد).
1989 – اسکات کرامپ آمریکایی یک حق اختراع برای مدلسازی رسوب ذوب شده (FDM) ارائه کرد و در همان سال استراتاسیس را به همراه همسرش تأسیس کرد.
تجاری سازی
از اواخر دهه 1980 تا اوایل دهه 1990، صنعت دستخوش تجاری سازی بسیار سریعی شد. اولین ماشین‌ها بزرگ و گران بودند و سازندگان آنها برای قراردادهای نمونه‌سازی صنعتی با تولیدکنندگان بازار انبوه در صنایع خودروسازی، هوافضا، سلامت و کالاهای مصرفی رقابت کردند.
1987 – D Systems3 اولین چاپگر تجاری SLA را با نام “SLA-1” منتشر کرد.
1992 – سرانجام حق اختراع FDM به Stratasys اعطا شد که منجر به انتشار اولین چاپگر FDM به نام “D Modeler3” شد.
1992 – DTM اولین چاپگر تجاری SLS را با نام “Sinterstation 2000” منتشر کرد.
1994 – شرکت آلمانی (Electro Optical Systems (EOS) تاسیس شد
در سال 1989، “EOSINT M160” خود، اولین چاپگر سه بعدی فلزی تجاری خود را رونمایی کرد.
دموکراتیک شدن
در اوایل دهه 2000، رقابت شدید برای کسب سود، پیشرفت در علم مواد و پایان دادن به بسیاری از پتنت ها، محیطی را ایجاد کرد که در نهایت چاپ سه بعدی برای توده ها مقرون به صرفه شد. این دهه‌ای بود که پرینت سه‌بعدی در تخیل رایج مطرح شد – تولید، که همیشه حوزه صنعت سنگین و پول کلان بود، به دست مردم آمد.
2005 – پروژه منبع باز RepRap (برای “Replicated Rapid Prototyper”) با هدف ایجاد چاپگرهای سه بعدی خود-تکثیر شونده با قابلیت چاپ قطعات خود راه اندازی شد و باعث افزایش سرسام آور علاقه عمومی به این فناوری شد.
2009 – حق اختراع کلیدی FDM در مالکیت عمومی قرار گرفت و MakerBot چاپگر سه بعدی رومیزی خود را به نام “Cupcake CNC” راه اندازی کرد. هزینه آن صدها دلار بود، نه هزاران، و همه اجزا از Thingiverse قابل دانلود بودند، وب سایتی که به اشتراک گذاری فایل های طراحی دیجیتالی ایجاد شده توسط کاربر اختصاص داده شده است.
2012 – Formlabs “Form 1” را منتشر کرد، اولین چاپگر SLA مقرون به صرفه، از طریق کمپین رکوردشکنی Kickstarter که 2.95 میلیون دلار بودجه جمع آوری کرد. 3D Systems به دلیل نقض حق ثبت اختراع از آنها شکایت کرد، اما پرونده به نفع Formlabs حل و فصل شد.
2013 – Hubs به عنوان یک سرویس چاپ سه بعدی همتا به همتا راه اندازی شد، که امکان تراکنش انبوه را بین افرادی که چاپ می کنند و افرادی که دارای ماشین هستند را فراهم می کند. این به سرعت تبدیل به بزرگترین پلتفرم چاپ سه بعدی در جهان با بیش از 50000 “مرکز” چاپ شد، قبل از اینکه تمرکز خود را بر کمک به مشتریان تجاری خود از طریق در دسترس‌تر کردن همه اشکال تولید سفارشی متمرکز کند.
2014 – حق ثبت اختراعات کلیدی SLS در مالکیت عمومی قرار گرفت و منجر به تولید تعداد زیادی از شرکت‌ها شد که چاپگرهای SLS کوچک‌تر و مقرون به صرفه‌تر تولید کردند.
چاپ سه بعدی SLS – چاپ سه بعدی SLS چیست؟
از سال 2018، هیاهوی پرینت سه بعدی تا حد زیادی از رسانه های جمعی ناپدید شد، اما علاقه به برنامه های تجاری برای مشاغل در همه اندازه ها هرگز بالاتر از این نبوده است. امروزه هزاران شرکت وجود دارد که چاپگر تولید می کنند و انواع خدمات را با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی ارائه می دهند.
درباره تاریخچه پرینت سه بعدی بیشتر بدانید
مقالات زیادی وجود دارد، اکثر آنها فقط خواندنی سرگرم کننده هستند. برای کسانی که به دنبال کاوش عمیق در تاریخ هستند، Wikipedia و Wohler Associates بهترین منابع هستند.
پرینت سه بعدی چگونه کار می کند؟
افزودنی در مقابل تولید سنتی
تولید افزودنی تنها از دهه 1980 وجود داشته است، بنابراین روش‌های تولیدی که قبل از آن توسعه یافته‌اند، اغلب به عنوان تولید سنتی شناخته می‌شوند. برای درک تفاوت‌های عمده بین تولید افزایشی و سنتی، بیایید همه روش‌ها را به 3 گروه: افزایشی، تفریقی و تولیدی دسته‌بندی کنیم.
تولید مواد افزودنی
تولید افزودنی، اشیاء سه بعدی را با رسوب و ذوب لایه های دو بعدی مواد ایجاد می کند.
چاپ سه بعدی پیلار صفحه تولید افزودنی 01
این روش تقریباً زمان راه اندازی یا هزینه ای ندارد و آن را برای نمونه سازی ایده آل می کند. قطعات را می توان به سرعت ساخته و پس از استفاده دور انداخت. قطعات نیز تقریباً در هر هندسه ای قابل تولید هستند که یکی از نقاط قوت اصلی چاپ سه بعدی است.
یکی از بزرگترین محدودیت های پرینت سه بعدی این است که بیشتر قطعات ذاتاً ناهمسانگرد یا کاملاً متراکم نیستند، به این معنی که معمولاً فاقد خواص مواد و مکانیکی قطعات ساخته شده از طریق تکنیک های تفریق یا شکل دهی هستند. به دلیل نوسانات در شرایط خنک کننده یا پخت، چاپ های مختلف یک قسمت نیز مستعد تغییرات جزئی هستند که محدودیت هایی را در سازگاری و تکرار ایجاد می کند.
تولید تفریقی
تولید کاهنده، مانند آسیاب و تراشکاری، با برداشتن (ماشینکاری) مواد از یک بلوک از مواد جامد که اغلب به عنوان “خالی” نیز نامیده می شود، اشیاء ایجاد می کند.
چاپ سه بعدی ستونی صفحه تولید کسر 01
تقریباً هر ماده ای را می توان به روشی ماشین کاری کرد که آن را به یک تکنیک پرکاربرد تبدیل می کند. به دلیل میزان کنترل بر روی هر جنبه از فرآیند، این روش قادر به تولید قطعات بسیار دقیق با تکرارپذیری بالا است. اکثر طرح‌ها برای ترسیم مسیرهای ابزار سفارشی‌شده و حذف کارآمد مواد، به ساخت با کمک کامپیوتر (CAM) نیاز دارند، که زمان و هزینه‌های راه‌اندازی را افزایش می‌دهد، اما برای اکثر طرح‌ها، مقرون‌به‌صرفه‌ترین روش تولید است.
محدودیت اصلی تولید کاهشی این است که ابزار برش باید بتواند به تمام سطوح برای حذف مواد دسترسی پیدا کند، که پیچیدگی طراحی را بسیار محدود می کند. در حالی که ماشین‌هایی مانند ماشین‌های 5 محوره برخی از این محدودیت‌ها را حذف می‌کنند، قطعات پیچیده هنوز باید در طول فرآیند ماشینکاری جهت‌دهی مجدد شوند و زمان و هزینه اضافه شود. تولید تفریقی نیز به دلیل مقادیر زیادی از مواد حذف شده برای تولید هندسه قطعه نهایی، یک فرآیند بیهوده است.
تولید تکوینی
تولید شکل دهنده، مانند قالب گیری تزریقی و مهر زنی، اشیاء را با شکل دادن یا قالب گیری مواد به شکل می سازد.
با گرما و/یا فشار
چاپ سه بعدی Pillar Page 01
تکنیک‌های شکل‌دهنده برای کاهش هزینه‌های نهایی تولید قطعات منفرد طراحی شده‌اند، اما ایجاد قالب‌ها یا ماشین‌های منحصربه‌فرد مورد استفاده در فرآیند تولید به این معنی است که هزینه‌های راه‌اندازی بسیار بسیار زیاد است. صرف نظر از این، این تکنیک ها می توانند قطعاتی را در طیف وسیعی از مواد (هم فلز و هم پلاستیک) با قابلیت تکرار تقریباً بی عیب و نقص تولید کنند، بنابراین برای تولید با حجم بالا، تقریباً همیشه مقرون به صرفه ترین هستند.
نحوه مقایسه این روش ها
تولید پیچیده است و ابعاد بسیار زیادی برای مقایسه جامع هر روش با روش های دیگر وجود دارد. تقریباً غیرممکن است که به یکباره بهینه سازی هزینه، سرعت، پیچیدگی هندسی، مواد، خواص مکانیکی، پرداخت سطح، تحمل ها و تکرارپذیری انجام شود.
در چنین موقعیت‌های پیچیده‌ای، اکتشافات و قوانین سرانگشتی ارزشمندتر هستند:
ساخت افزودنی برای حجم های کم، طرح های پیچیده و زمانی که سرعت ضروری است، بهترین است.
تولید کسر برای حجم های متوسط، هندسه های ساده، تحمل های محکم و مواد سخت بهترین است.
برای تولید قطعات یکسان با حجم بالا، تولید فرمی بهترین است.
هزینه هر قطعه معمولاً عاملی است که تعیین می کند کدام فرآیند تولید بهترین است. به عنوان یک تقریب تقریبی، هزینه های واحد در هر روش را می توان به صورت زیر تجسم کرد:
نمودار صفحه ستونی چاپ سه بعدی 01
چاپ سه بعدی هر سال ارزان تر می شود و در برخی موارد شروع به رقابت با قالب گیری تزریقی برای کارایی هزینه می کند. با این حال، معمولاً پرینت سه بعدی و ماشینکاری CNC هستند که برای کارهای خاص قابل تعویض هستند، بنابراین ما یک راهنمای کامل برای مقایسه آنها در کنار هم نوشته ایم. درباره پرینت سه بعدی در مقابل ماشینکاری CNC بیشتر بخوانید.
ماشینکاری CNC در مقابل چاپ سه بعدی – به کدام یک نیاز دارید؟
تکنولوژی پرینت سه بعدی
با بسیاری از فناوری های مختلف پرینت سه بعدی در بازار، درک کل چشم انداز می تواند دشوار باشد. سازمان بین المللی استاندارد استاندارد ISO/ASTM 52900 را برای استانداردسازی اصطلاحات انفجاری در مورد چاپ سه بعدی ایجاد کرد و ما پرکاربردترین زبان را در این واژه نامه اصطلاحات چاپ سه بعدی جمع آوری کرده ایم.
انواع مختلف پرینت سه بعدی
پرینترهای سه بعدی را می توان به یکی از چندین نوع فرآیند طبقه بندی کرد:
پلیمریزاسیون Vat: فوتوپلیمر مایع با نور پخت می شود
اکستروژن مواد: ترموپلاستیک مذاب از طریق یک نازل گرم شده رسوب می کند
پودر بستر فیوژن: ذرات پودر توسط یک منبع انرژی بالا ذوب می شوند
پرتاب مواد: قطرات ماده ذوب حساس به نور مایع روی یک بستر پودری رسوب می‌کنند و با نور پخت می‌شوند.
بایندر جت: قطرات ماده اتصال دهنده مایع روی بستری از مواد دانه بندی شده رسوب می کنند که بعداً با هم تف جوشی می شوند.
رسوب مستقیم انرژی: فلز مذاب به طور همزمان رسوب و ذوب می شود
لمینت ورق: ورق های جداگانه مواد به شکل بریده شده و با هم لمینت می شوند
فرآیندهای پرینت سه بعدی
هفت فرآیند اصلی پرینت سه بعدی وجود دارد. در هر نوع فرآیند، فناوری‌های منحصربه‌فردی وجود دارد، و برای هر فناوری منحصربه‌فرد، برندهای مختلفی نیز وجود دارد که چاپگرهای مشابهی را می‌فروشند.
فتوپلیمریزاسیون VAT
فتوپلیمریزاسیون فرآیندی است که در آن رزین فوتوپلیمر در معرض طول موج های خاصی از نور قرار گرفته و جامد می شود.
استریولیتوگرافی (SLA)، پردازش نور مستقیم (DLP) و پردازش نور مستقیم پیوسته (CDLP) فرآیندهای تولید افزودنی هستند که در دسته فتوپلیمریزاسیون vat قرار می گیرند. در SLA، یک جسم با پخت انتخابی یک رزین پلیمری لایه به لایه با استفاده از پرتو لیزر فرابنفش (UV) ایجاد می‌شود. DLP شبیه SLA است اما از یک صفحه نمایش نور دیجیتال برای فلاش زدن یک تصویر از هر لایه به طور همزمان استفاده می کند. CDLP شباهت زیادی به DLP دارد اما بر حرکت مداوم رو به بالا صفحه ساخت تکیه دارد. تمام فرآیندهای فتوپلیمریزاسیون vat برای تولید جزئیات ظریف و سطوح صاف خوب هستند و آنها را برای جواهرات و کاربردهای پزشکی ایده آل می کند.
فواید:
سطح صاف
جزئیات دقیق
برای نمونه سازی IM خوب است
محدودیت ها:
شکننده
معمولاً نیاز به پشتیبانی دارد
حساس به اشعه ماوراء بنفش
پردازش پست گسترده مورد نیاز است
فتوپلیمریزاسیون VAT (SLA)
فیوژن بستر پودری
فن‌آوری‌های همجوشی بستر پودری (PBF) از یک منبع حرارتی برای القای همجوشی (تجزیه یا ذوب) بین ذرات پودر پلاستیک یا فلز در یک لایه استفاده می‌کنند. تف جوشی لیزری انتخابی (SLS)، ذوب پرتو الکترونی (EBM) و همجوشی چند جت (MJF) همگی در این فناوری قرار دارند. فرآیندهای چاپ سه بعدی فلزی، ذوب لیزری انتخابی (SLM) و تف جوشی مستقیم لیزری فلزات (DMLS) همچنین از همجوشی بستر پودری برای اتصال انتخابی ذرات پودر فلز استفاده می‌کند.
فواید:
قطعات محکم (نایلون)
هندسه پیچیده
مقیاس پذیر (مناسب با اندازه)
بدون پشتیبانی
محدودیت ها:
زمان تولید طولانی تر
هزینه بالاتر (ماشین آلات، مواد، عملیات)
فیوژن بستر پودری (SLS)
مواد
اکستروژن
فن‌آوری‌های اکستروژن مواد، یک ماده را از طریق یک نازل و روی صفحه ساخت، لایه به لایه فشرده می‌کنند. مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM) در این دسته قرار می گیرد و پرکاربردترین فناوری چاپ سه بعدی است.
فواید:
سریع
کم هزینه
ترموپلاستیک های رایج
محدودیت ها:
پرداخت سطح خشن
بی نظیری
معمولاً نیاز به پشتیبانی دارد
مقیاس پذیر نیست
دقت محدود
اکستروژن مواد (FDM)
جت کردن مواد
فن آوری های جت مواد از نور UV یا گرما برای سخت کردن فتوپلیمرها، فلزات یا موم، قطعات ساختمانی یک لایه در یک زمان استفاده می کنند. جت نانو ذرات (NPJ) و Drop-on-demand (DOD) دو نوع دیگر از جت کردن مواد هستند.
فواید:
نمونه های اولیه واقعی
جزئیات عالی
دقت بالا
پرداخت سطح صاف
محدودیت ها:
هزینه بالا
خواص مکانیکی شکننده
جت کردن مواد
بایندر جتینگ
بایندر جتینگ از یک هد چاپ صنعتی برای قرار دادن ماده چسبنده روی لایه‌های نازک مواد پودری استفاده می‌کند. بر خلاف سایر فناوری های چاپ سه بعدی، جت بایندر نیازی به گرما ندارد.
فواید:
گزینه های تمام رنگی
طیف مواد
بدون پشتیبانی
بدون تاب برداشتن و کوچک شدن
محدودیت ها:
استحکام قطعه کم
دقت کمتری نسبت به جت مواد
بایندر جتینگ
رسوب مستقیم انرژی
رسوب مستقیم انرژی (DED) با ذوب مواد پودری در هنگام رسوب، اشیاء سه بعدی ایجاد می کند. بیشتر با پودر فلز یا سیم استفاده می شود و اغلب به عنوان رسوب فلز نامیده می شود. شکل شبکه مهندسی شده لیزری (LENS) و تولید افزودنی پرتو الکترونی (EBAM) نیز در این دسته قرار می گیرند.
فواید:
قطعات قوی
طیف مواد
قطعات بزرگتر
محدودیت ها:
هزینه بالا
پرداخت سطحی ضعیف
لمینیت ورق
این فناوری ورق های نازکی از مواد را برای ساخت قطعات روی هم چیده و لمینیت می کند. چند نوع مختلف لمینیت وجود دارد: باندینگ، جوش اولتراسونیک یا لحیم کاری.
فواید:
سریع
کم هزینه
هیچ ساختار پشتیبانی لازم نیست
لایه های چند ماده ای
محدودیت ها:
پردازش پست مورد نیاز است
مواد محدود
پایان ممکن است متفاوت باشد
کل چشم انداز فناوری های تولید افزودنی را می توان در یک نمودار درختی ساده خلاصه کرد:
اینفوگرافیک AM Technologies
مقاله ما در مورد هفت نوع رسمی پرینترهای سه بعدی، یک نمای کلی از نحوه عملکرد هر نوع چاپگر، مواد موجود، قیمت و سرعت چاپ، خواص هندسی (اندازه، پیچیدگی و وضوح)، خواص مکانیکی (دقت، قدرت و پرداخت سطح) و کاربردهای رایج را ارائه می دهد.
انتخاب فرآیندهای چاپ سه بعدی مناسب
انتخاب فرآیند پرینت سه بعدی بهینه برای یک قطعه خاص می تواند دشوار باشد زیرا اغلب بیش از یک فرآیند مناسب وجود دارد، اما هر کدام تغییرات ظریفی در هزینه و خروجی ایجاد می کند. به طور کلی سه جنبه کلیدی وجود دارد که باید در نظر گرفته شود:
خواص مواد مورد نیاز:
استحکام، سختی، مقاومت ضربه و غیره.
الزامات طراحی کاربردی و بصری: سطح صاف، استحکام، مقاومت در برابر حرارت و غیره.
قابلیت های فرآیند چاپ سه بعدی: دقت، اندازه ساخت و غیره.
اینها با سه روش رایج برای انتخاب فرآیند مناسب مطابقت دارند:
با مواد مورد نیاز
با عملکرد مورد نیاز یا ظاهر بصری
با دقت مورد نیاز یا اندازه ساخت
انواع فناوری های چاپ سه بعدی
مواد پرینت سه بعدی
نمای کلی مواد پرینت سه بعدی
تعداد مواد پرینت سه بعدی موجود هر سال به سرعت در حال افزایش است زیرا تقاضای بازار برای مواد خاص و خواص مکانیکی باعث پیشرفت در علم مواد می شود. این امر ارائه یک نمای کلی از همه مواد پرینت سه بعدی را غیرممکن می کند، اما هر فرآیند چاپ سه بعدی فقط با مواد خاصی سازگار است، بنابراین تعمیم های آسانی وجود دارد.
پلیمرهای ترموپلاستیک و ترموست رایج‌ترین مواد پرینت سه بعدی هستند، اما فلزات، کامپوزیت‌ها و سرامیک‌ها نیز می‌توانند چاپ سه بعدی شوند.
نمودار مواد چاپ سه بعدی
روش دیگر طبقه بندی مواد بر اساس خواص آنها است: ارزان، مقاوم در برابر مواد شیمیایی، قابل حل، انعطاف پذیر، بادوام، مقاوم در برابر حرارت، صلب، مقاوم در برابر آب، مقاوم در برابر UV. بسیاری از کاربردهای صنعتی به پلاستیک‌های بادوام مانند نایلون 12 نیاز دارند و بیشتر برنامه‌های سرگرمی از PLA یا ABS استفاده می‌کنند که رایج‌ترین مواد مورد استفاده در چاپ سه بعدی FDM هستند.
نرم افزار پرینت سه بعدی
پرینت سه بعدی با نرم افزار شروع می شود و برنامه های مختلفی برای کمک به هر مرحله از فرآیند طراحی و چاپ وجود دارد، از مدل سازی سه بعدی گرفته تا شبیه سازی چاپ و برنامه های اسلایسر.
برای پرینت سه بعدی از چه نرم افزاری استفاده کنیم؟
دو روش اصلی مدلسازی سه‌بعدی «مدلسازی جامد» و «مدلسازی سطح» هستند و بسته‌های نرم‌افزاری CAD مختلفی برای هر رویکرد وجود دارد. مدل سازی جامد به ایجاد اشیاء مجازی از طریق تعریف و به هم پیوستن اشکال سه بعدی که معمولاً از پیش تعریف شده اند و جزئیات سطح تصفیه شده بعداً به آنها اضافه می شود، اشاره دارد. مدلسازی سطح مشابه است با این تفاوت که طراح با سطوح دوبعدی شروع می‌کند و آنها را به شکل آزاد شکل می‌دهد تا اشکال سه‌بعدی ایجاد کند.
هر دو روش می‌توانند دقیقاً خروجی مشابهی تولید کنند، اما مدلسازی جامد برای اشکال ساده و غیر ارگانیک سریعتر است، در حالی که مدلسازی سطح برای اشکال ارگانیک‌تر سریعتر است. SolidWorks، Fusion 360 و Rhino 3D محبوب ترین نرم افزارهای حرفه ای هستند و برنامه های رایگان زیادی برای آماتورها وجود دارد.
از دیگر نرم افزارهای مفید پرینت سه بعدی می توان به ابزارهای شبیه سازی چاپ و رفع خطاهای فایل اشاره کرد.
دستورالعمل طراحی پرینت سه بعدی
بهترین روش ها و قوانین کلی بین فناوری های مختلف چاپ سه بعدی متفاوت است، اما ویژگی های خاصی وجود دارد که همیشه باید به آنها توجه کنید:
ضخامت دیوار پشتیبانی شده
ضخامت دیوار پشتیبانی نشده
ساپورت و برآمدگی
جزئیات برجسته و حکاکی شده
پل های افقی
سوراخ ها
قطعات اتصال دهنده یا متحرک
سوراخ های فرار
حداقل اندازه ویژگی
حداقل قطر پین
حداکثر تحمل
قوانین طراحی خاص فرآیند برای هر یک از این ویژگی ها در نمودار زیر خلاصه شده است:
3DP 101 – قوانین طراحی پوستر چاپ سه بعدی
دستورالعمل های طراحی قابل اجرا برای تمام فرآیندهای چاپ سه بعدی
چاپگرهای سه بعدی چه کارهایی را نمی توانند انجام دهند؟ درک و غلبه بر محدودیت های هندسه پرینت سه بعدی
عناصر کلیدی طراحی برای پرینت سه بعدی چیست؟
در پرینت سه بعدی چه پشتیبانی هایی وجود دارد؟ چه زمانی و چرا به آنها نیاز دارید؟
چگونه جهت بخشی بر چاپ سه بعدی تأثیر می گذارد؟ نکات طراحی عملی برای تولید مواد افزودنی
دقت ابعادی در پرینت سه بعدی چیست و چگونه می توان به آن دست یافت؟
ارتفاع لایه برای پرینت سه بعدی چقدر مهم است؟ پرینت سه بعدی قطعات بهتر با ضخامت لایه مناسب
کاربردهای پرینت سه بعدی
پرینت سه بعدی برای نمونه سازی بسیار مفید است. سرعت همه چیز در نمونه سازی است، و توانایی انتقال از CAD به چاپ با هزینه های نصب نزدیک به صفر به این معنی است که پرینترهای سه بعدی می توانند قطعات را سریع تولید کنند و صرفه اقتصادی بسیار خوبی برای واحدهای تک قطعه ای و کوچک داشته باشند.
برای چاپ قطعات تولیدی، سرعت و قیمت نیز مهم هستند، اما ویژگی هایی که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند آزادی طراحی و سهولت سفارشی سازی است. در هوافضا و خودرو، سازه‌های بهینه‌شده توپولوژی با نسبت استحکام به وزن بالا برای قطعات با کارایی بالا استفاده می‌شوند و قطعاتی که قبلاً به مونتاژ نیاز داشتند را می‌توان در یک قطعه واحد ادغام کرد. در مراقبت های بهداشتی، سفارشی سازی بسیار مهم است – اکثر سمعک های تولید شده در ایالات متحده تقریباً منحصراً با استفاده از چاپ سه بعدی ساخته می شوند. در تولید، قالب‌های تزریق کم‌رنگ را می‌توان به‌جای ماشینکاری از فلز، از پلاستیک‌های سفت و مقاوم در برابر حرارت به‌صورت سه‌بعدی پرینت کرد و تولید آنها را بسیار ارزان‌تر و سریعتر می‌کند.
پرینت سه بعدی پزشکی
کاربردهای زیادی برای پرینت سه بعدی در صنعت پزشکی وجود دارد و هر ساله پزشکان و دانشمندان راه های جدید و خلاقانه ای را برای استفاده از این فناوری به سرعت در حال رشد ارائه می کنند. سرعت و تطبیق پذیری پرینت سه بعدی آن را برای توسعه پروتزها و ایمپلنت های سفارشی و کپی های خاص بیمار از استخوان ها، اندام ها و رگ های خونی عالی می کند. همچنین برای ابزارهای جراحی پرینت سه بعدی، مدل های تشریحی، تجهیزات پزشکی شخصی سازی شده و طیف وسیعی از نوآوری های نجات دهنده دیگر استفاده می شود.
پرینت سه بعدی خودرو
در صنعت خودروسازی، خودروسازان از پرینت سه بعدی برای آزمایش فرم و تناسب، برای آزمایش روکش‌های زیبایی‌شناختی و اطمینان از عملکرد و تعامل همه قطعات به‌صورت مورد نظر استفاده می‌کنند. همچنین راه‌حلی انعطاف‌پذیر برای چرخش سریع جک‌ها، وسایل و دستگیره‌ها ارائه می‌کند. ایجاد دم; مجرای مجتمع مهندسی؛ و براکت های نصب پیچیده و سبک وزن را به سرعت تولید می کند.
پرینت سه بعدی جواهرات
چند دلیل وجود دارد که بسیاری از طراحان از آن استفاده می کنند
پرینت سه بعدی برای ساخت جواهرات. این فناوری به جواهرسازان اجازه می‌دهد تا طرح‌های بسیار پیچیده و بسیار قابل سفارشی‌سازی را تولید کنند و برخی از محدودیت‌های تکنیک‌های جواهرات‌سازی محبوب قبلی مانند ماشینکاری CNC، صنایع دستی و ریخته‌گری موم گمشده را کنار بگذارند. امروزه فلزات گرانبها را می توان به صورت سه بعدی در الگوها و طرح های مختلف به سرعت و مقرون به صرفه چاپ کرد.
مزایای پرینت سه بعدی چیست؟
پرینت سه بعدی ابزاری استثنایی برای قطعات سفارشی و نمونه سازی سریع با مجموعه ای منحصر به فرد از مزایا است، اما از جهاتی از تولید سنتی نیز عقب است. مزایا و محدودیت های اصلی را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:
فواید
– هزینه های راه اندازی بسیار پایین
– چرخش بسیار سریع
– طیف وسیعی از مواد موجود
– آزادی طراحی بدون هزینه اضافی
– هر قسمت را می توان به راحتی سفارشی کرد
محدودیت ها
– قیمت رقابتی کمتر در حجم های بالاتر
– دقت و تحمل محدود
– استحکام کمتر و خواص ناهمسانگرد مواد
– به حذف پس از پردازش و پشتیبانی نیاز دارد
آینده پرینت سه بعدی
پس امروزه پرینت سه بعدی کجاست؟ آیا هیاهو تمام شده است؟ بله، و اکنون فناوری در حال رسیدن به بلوغ است. Hubs از سال 2013 وجود داشته است، و ما از سال 2017 هر سال یک گزارش روند پرینت سه بعدی تولید کرده ایم. در طی آن سال ها شاهد بوده ایم که این فناوری به اوج چرخه تبلیغات رسیده است، از میان “سرخوردگی” عبور می کند و به عقب باز می گردد. به جایی که اکنون است – در “شیب روشنگری”.
هیاهوی سال های گذشته بر اساس ایده پذیرش گسترده مصرف کنندگان بود. این یک تفسیر گمراه کننده از جایی بود که این فناوری می تواند به جهان ارزش بیافزاید. امیدوارکننده ترین کاربردهای پرینت سه بعدی در نقش های بسیار خاص در دنیای تولید است.
چگونه چیزی را پرینت سه بعدی کنیم
پرینت سه بعدی راه طولانی را از زمان شروع خود پیموده است و اکنون بسیار آسان است که به سرعت و مقرون به صرفه چیزی پرینت سه بعدی تهیه کنید.
چاپگر بخرید یا از خدمات چاپ سه بعدی استفاده کنید؟
پرینت سه بعدی از زمان شروع خود راه طولانی را پیموده است و اکنون بسیار آسان است که چیزی را با سرعت بسیار پایین چاپ سه بعدی و با قیمت بسیار ارزان تهیه کنید.
آیا باید چاپگر سه بعدی خود را بخرید یا از یک سرویس آنلاین استفاده کنید؟ این یک تصمیم مهم است، بنابراین ما برای هر دو طرف استدلال هایی را جمع آوری کرده ایم تا به شما در انتخاب درست کمک کنیم.
یک چاپگر سه بعدی بخرید اگر… از یک سرویس آنلاین استفاده کنید اگر…
شما باید به طور منظم چاپ کنید، اما نه در حجم زیاد (10 تا 25 بار در هفته) شما فقط به چند (کمتر از 10) یا حجم زیاد (25+) از قطعات در هفته نیاز دارید.
شما یک برنامه خاص برای چاپگری در نظر دارید که می خواهید با استفاده از فرآیندها و مواد متعدد، از جمله چاپگرهای صنعتی، چاپ کنید
شما آماده سرمایه گذاری قابل توجهی هستید و می خواهید همیشه به آخرین فناوری ها دسترسی داشته باشید
شما آماده راه اندازی، سرهم بندی و بهینه سازی دستگاه خود هستید. ترجیح می دهید زمان خود را بر روی طراحی و تکمیل مدل های خود متمرکز کنید.
شما فضا و زمان لازم را برای نصب و راه اندازی چاپگر در اختیار دارید. می خواهید قبل از تصمیم گیری در مورد خرید چاپگر ابتدا تست کنید و یاد بگیرید.
چگونه تصمیم بگیریم کدام چاپگر سه بعدی را بخریم؟
اگر تصمیم گرفته اید که خرید چاپگر سه بعدی خود ایده خوبی است، ممکن است از طیف وسیعی از گزینه های موجود غافل شوید. برای کمک به مردم در درک بازار پرینترهای سه بعدی، ما با کل پایگاه مشتریان خود و شبکه جهانی ارائه دهندگان خدمات چاپ سه بعدی خود تماس گرفتیم تا در مورد پرینترهای سه بعدی آنها و تجربیات آنها در استفاده از آنها مطلع شویم.
با بررسی بیش از 10000 دارنده چاپگرهای سه بعدی، که حدود 1.48 میلیون چاپ را روی بیش از 650 مدل چاپگر سه بعدی مختلف انجام داده اند، تحقیق ما جامع ترین راهنمای چاپگر سه بعدی موجود است.
