چاپ لیوان
چاپ تیشرت
چاپ روی سنگ تزئینی
چاپ عکس روی ساعت
چاپ روی بشقاب
چاپ روی تابلو فرش
چاپ عکس روی کوسن
چاپ روی پازل
چاپ عکس روی قاب کریستالیپرینت سه بعدی چیست؟
فهرست مطالب
- پرينت سه بعدي چيست و چگونه کار مي کند
- برنامه هاي کاربردي براي انواع مختلف پرينت سه بعدي
- نحوه طراحي براي چاپ سه بعدي
- پرينت سه بعدي چيست؟
- چاپ سه بعدي و توليد مواد افزودني
- پرينت سه بعدي و نمونه سازي سريع
- پرينت سه بعدي چه زماني اختراع شد؟
- پرينت سه بعدي چگونه کار مي کند؟
- تکنولوژي پرينت سه بعدي
- مواد پرينت سه بعدي
- نرم افزار پرينت سه بعدي
- دستورالعمل طراحي پرينت سه بعدي
- کاربردهاي پرينت سه بعدي
- چگونه چيزي را پرينت سه بعدي کنيم
پرينت سه بعدي چيست؟
پرينت سه بعدي يک فناوري افزودني است که براي ساخت قطعات استفاده مي شود. “افزودني” است زيرا براي ساخت اشياء فيزيکي نيازي به بلوک مواد يا قالب ندارد، به سادگي لايه‌هايي از مواد را روي هم چيده و ترکيب مي‌کند. معمولاً سريع، با هزينه‌هاي راه‌اندازي ثابت پايين است و مي‌تواند هندسه‌هاي پيچيده‌تري نسبت به فناوري‌هاي «سنتي» با فهرستي از مواد در حال گسترش ايجاد کند. اين به طور گسترده در صنعت مهندسي، به ويژه براي نمونه سازي و ايجاد هندسه هاي سبک وزن استفاده مي شود.
چاپ سه بعدي و توليد مواد افزودني
«چاپ سه بعدي» معمولاً با فرهنگ سازندگان، علاقه‌مندان و آماتورها، چاپگرهاي روميزي، فناوري‌هاي چاپ قابل دسترس مانند FDM و مواد کم‌هزينه مانند ABS و PLA مرتبط است (ما در زير همه اين کلمات اختصاري را توضيح خواهيم داد). اين تا حد زيادي به دموکراتيک کردن چاپ سه بعدي از طريق ماشين هاي روميزي مقرون به صرفه که از جنبش RepRap سرچشمه گرفته اند، مانند MakerBot و Ultimaker اصلي، که همچنين منجر به انفجار چاپ سه بعدي در سال 2009 شد، نسبت داد.
پرينت سه بعدي چيست؟
«نمونه‌سازي سريع» عبارت ديگري است که گاهي براي اشاره به فناوري‌هاي چاپ سه بعدي استفاده مي‌شود. اين به تاريخ اوليه پرينت سه بعدي برمي گردد که اين فناوري براي اولين بار ظهور کرد. در دهه 1980، زماني که تکنيک هاي چاپ سه بعدي براي اولين بار اختراع شد، از آنها به عنوان فناوري نمونه سازي سريع ياد مي شد، زيرا در آن زمان اين فناوري فقط براي نمونه هاي اوليه مناسب بود، نه قطعات توليدي.
در سال‌هاي اخير، پرينت سه بعدي به يک راه‌حل عالي براي بسياري از انواع قطعات توليد تبديل شده است و ساير فناوري‌هاي توليد (مانند ماشينکاري CNC) براي نمونه‌سازي ارزان‌تر و در دسترس‌تر شده‌اند. بنابراين در حالي که برخي از مردم هنوز از «نمونه‌سازي سريع» براي اشاره به چاپ سه بعدي استفاده مي‌کنند، اين عبارت در حال تکامل است تا به همه اشکال نمونه‌سازي بسيار سريع اشاره کند.
پرينت سه بعدي چه زماني اختراع شد؟
چاپ سه بعدي به عنوان ايده اي براي تسريع توسعه محصولات صنعتي از طريق نمونه سازي سريعتر آغاز شد. با وجود اينکه قبلاً تعداد کمي حق ثبت اختراع وجود داشت، چاک هال معمولاً با اختراع چاپگر سه بعدي از طريق دستگاه استريوليتوگرافي خود (SLA) که در سال 1984 به ثبت رسيد، اعتبار دارد.
چاپ سه بعدي SLA – چاپ سه بعدي SLA چيست؟
عليرغم شهرت چاک، در اواخر دهه 1980 چندين فناوري به طور موازي در حال توسعه بودند و چندين شرکت در اين دوره تأسيس شدند که براي توسعه اين فناوري حياتي بودند.
1981 – اولين اختراع براي دستگاهي که از نور UV براي درمان فوتوپليمرها استفاده مي کرد به Hideo Kodama در ژاپن اعطا شد. او آن را براي «نمونه‌سازي سريع» طراحي کرد، زيرا براي ساخت مدل‌ها و نمونه‌هاي اوليه در نظر گرفته شده بود، اما هيچ علاقه‌اي وجود نداشت و حق ثبت اختراع کنار گذاشته شد.
1984 – مخترعان فرانسوي آلن لو مهوت، اوليويه دو ويت و ژان کلود آندره حق اختراعي را ارائه کردند که در آن، مانند هيدئو، از اشعه ماوراء بنفش براي درمان فوتوپليمرها استفاده شده بود. جنرال الکتريک به دليل فقدان پتانسيل تجاري قابل توجه، حق ثبت اختراع را رها کرد.
1984 – تنها چند هفته پس از Le Mehaute، چارلز “چاک” هال آمريکايي حق اختراع خود را براي “دستگاه توليد اشياء سه بعدي توسط استريوليتوگرافي” ثبت کرد، بنابراين اصطلاح “استريوليتوگرافي” (SLA) را نيز ابداع کرد.
1987 – هال فايل STL را اختراع کرد و در همان سال سيستم سه بعدي را تأسيس کرد.
1987 – کارل دکارد آمريکايي يک حق اختراع براي تف جوشي ليزري انتخابي (SLS) به ثبت رساند و در همان سال شرکت (Desktop Manufacturing (DTM) را تأسيس کرد (که توسط 3D Systems در سال 2001 خريداري شد).
1989 – اسکات کرامپ آمريکايي يک حق اختراع براي مدلسازي رسوب ذوب شده (FDM) ارائه کرد و در همان سال استراتاسيس را به همراه همسرش تأسيس کرد.
تجاري سازي
از اواخر دهه 1980 تا اوايل دهه 1990، صنعت دستخوش تجاري سازي بسيار سريعي شد. اولين ماشين‌ها بزرگ و گران بودند و سازندگان آنها براي قراردادهاي نمونه‌سازي صنعتي با توليدکنندگان بازار انبوه در صنايع خودروسازي، هوافضا، سلامت و کالاهاي مصرفي رقابت کردند.
1987 – D Systems3 اولين چاپگر تجاري SLA را با نام “SLA-1” منتشر کرد.
1992 – سرانجام حق اختراع FDM به Stratasys اعطا شد که منجر به انتشار اولين چاپگر FDM به نام “D Modeler3” شد.
1992 – DTM اولين چاپگر تجاري SLS را با نام “Sinterstation 2000” منتشر کرد.
1994 – شرکت آلماني (Electro Optical Systems (EOS) تاسيس شد
در سال 1989، “EOSINT M160” خود، اولين چاپگر سه بعدي فلزي تجاري خود را رونمايي کرد.
دموکراتيک شدن
در اوايل دهه 2000، رقابت شديد براي کسب سود، پيشرفت در علم مواد و پايان دادن به بسياري از پتنت ها، محيطي را ايجاد کرد که در نهايت چاپ سه بعدي براي توده ها مقرون به صرفه شد. اين دهه‌اي بود که پرينت سه‌بعدي در تخيل رايج مطرح شد – توليد، که هميشه حوزه صنعت سنگين و پول کلان بود، به دست مردم آمد.
2005 – پروژه منبع باز RepRap (براي “Replicated Rapid Prototyper”) با هدف ايجاد چاپگرهاي سه بعدي خود-تکثير شونده با قابليت چاپ قطعات خود راه اندازي شد و باعث افزايش سرسام آور علاقه عمومي به اين فناوري شد.
2009 – حق اختراع کليدي FDM در مالکيت عمومي قرار گرفت و MakerBot چاپگر سه بعدي روميزي خود را به نام “Cupcake CNC” راه اندازي کرد. هزينه آن صدها دلار بود، نه هزاران، و همه اجزا از Thingiverse قابل دانلود بودند، وب سايتي که به اشتراک گذاري فايل هاي طراحي ديجيتالي ايجاد شده توسط کاربر اختصاص داده شده است.
2012 – Formlabs “Form 1” را منتشر کرد، اولين چاپگر SLA مقرون به صرفه، از طريق کمپين رکوردشکني Kickstarter که 2.95 ميليون دلار بودجه جمع آوري کرد. 3D Systems به دليل نقض حق ثبت اختراع از آنها شکايت کرد، اما پرونده به نفع Formlabs حل و فصل شد.
2013 – Hubs به عنوان يک سرويس چاپ سه بعدي همتا به همتا راه اندازي شد، که امکان تراکنش انبوه را بين افرادي که چاپ مي کنند و افرادي که داراي ماشين هستند را فراهم مي کند. اين به سرعت تبديل به بزرگترين پلتفرم چاپ سه بعدي در جهان با بيش از 50000 “مرکز” چاپ شد، قبل از اينکه تمرکز خود را بر کمک به مشتريان تجاري خود از طريق در دسترس‌تر کردن همه اشکال توليد سفارشي متمرکز کند.
2014 – حق ثبت اختراعات کليدي SLS در مالکيت عمومي قرار گرفت و منجر به توليد تعداد زيادي از شرکت‌ها شد که چاپگرهاي SLS کوچک‌تر و مقرون به صرفه‌تر توليد کردند.
چاپ سه بعدي SLS – چاپ سه بعدي SLS چيست؟
از سال 2018، هياهوي پرينت سه بعدي تا حد زيادي از رسانه هاي جمعي ناپديد شد، اما علاقه به برنامه هاي تجاري براي مشاغل در همه اندازه ها هرگز بالاتر از اين نبوده است. امروزه هزاران شرکت وجود دارد که چاپگر توليد مي کنند و انواع خدمات را با استفاده از فناوري چاپ سه بعدي ارائه مي دهند.
درباره تاريخچه پرينت سه بعدي بيشتر بدانيد
مقالات زيادي وجود دارد، اکثر آنها فقط خواندني سرگرم کننده هستند. براي کساني که به دنبال کاوش عميق در تاريخ هستند، Wikipedia و Wohler Associates بهترين منابع هستند.
پرينت سه بعدي چگونه کار مي کند؟
افزودني در مقابل توليد سنتي
توليد افزودني تنها از دهه 1980 وجود داشته است، بنابراين روش‌هاي توليدي که قبل از آن توسعه يافته‌اند، اغلب به عنوان توليد سنتي شناخته مي‌شوند. براي درک تفاوت‌هاي عمده بين توليد افزايشي و سنتي، بياييد همه روش‌ها را به 3 گروه: افزايشي، تفريقي و توليدي دسته‌بندي کنيم.
توليد مواد افزودني
توليد افزودني، اشياء سه بعدي را با رسوب و ذوب لايه هاي دو بعدي مواد ايجاد مي کند.
چاپ سه بعدي پيلار صفحه توليد افزودني 01
اين روش تقريباً زمان راه اندازي يا هزينه اي ندارد و آن را براي نمونه سازي ايده آل مي کند. قطعات را مي توان به سرعت ساخته و پس از استفاده دور انداخت. قطعات نيز تقريباً در هر هندسه اي قابل توليد هستند که يکي از نقاط قوت اصلي چاپ سه بعدي است.
يکي از بزرگترين محدوديت هاي پرينت سه بعدي اين است که بيشتر قطعات ذاتاً ناهمسانگرد يا کاملاً متراکم نيستند، به اين معني که معمولاً فاقد خواص مواد و مکانيکي قطعات ساخته شده از طريق تکنيک هاي تفريق يا شکل دهي هستند. به دليل نوسانات در شرايط خنک کننده يا پخت، چاپ هاي مختلف يک قسمت نيز مستعد تغييرات جزئي هستند که محدوديت هايي را در سازگاري و تکرار ايجاد مي کند.
توليد تفريقي
توليد کاهنده، مانند آسياب و تراشکاري، با برداشتن (ماشينکاري) مواد از يک بلوک از مواد جامد که اغلب به عنوان “خالي” نيز ناميده مي شود، اشياء ايجاد مي کند.
چاپ سه بعدي ستوني صفحه توليد کسر 01
تقريباً هر ماده اي را مي توان به روشي ماشين کاري کرد که آن را به يک تکنيک پرکاربرد تبديل مي کند. به دليل ميزان کنترل بر روي هر جنبه از فرآيند، اين روش قادر به توليد قطعات بسيار دقيق با تکرارپذيري بالا است. اکثر طرح‌ها براي ترسيم مسيرهاي ابزار سفارشي‌شده و حذف کارآمد مواد، به ساخت با کمک کامپيوتر (CAM) نياز دارند، که زمان و هزينه‌هاي راه‌اندازي را افزايش مي‌دهد، اما براي اکثر طرح‌ها، مقرون‌به‌صرفه‌ترين روش توليد است.
محدوديت اصلي توليد کاهشي اين است که ابزار برش بايد بتواند به تمام سطوح براي حذف مواد دسترسي پيدا کند، که پيچيدگي طراحي را بسيار محدود مي کند. در حالي که ماشين‌هايي مانند ماشين‌هاي 5 محوره برخي از اين محدوديت‌ها را حذف مي‌کنند، قطعات پيچيده هنوز بايد در طول فرآيند ماشينکاري جهت‌دهي مجدد شوند و زمان و هزينه اضافه شود. توليد تفريقي نيز به دليل مقادير زيادي از مواد حذف شده براي توليد هندسه قطعه نهايي، يک فرآيند بيهوده است.
توليد تکويني
توليد شکل دهنده، مانند قالب گيري تزريقي و مهر زني، اشياء را با شکل دادن يا قالب گيري مواد به شکل مي سازد.
با گرما و/يا فشار
چاپ سه بعدي Pillar Page 01
تکنيک‌هاي شکل‌دهنده براي کاهش هزينه‌هاي نهايي توليد قطعات منفرد طراحي شده‌اند، اما ايجاد قالب‌ها يا ماشين‌هاي منحصربه‌فرد مورد استفاده در فرآيند توليد به اين معني است که هزينه‌هاي راه‌اندازي بسيار بسيار زياد است. صرف نظر از اين، اين تکنيک ها مي توانند قطعاتي را در طيف وسيعي از مواد (هم فلز و هم پلاستيک) با قابليت تکرار تقريباً بي عيب و نقص توليد کنند، بنابراين براي توليد با حجم بالا، تقريباً هميشه مقرون به صرفه ترين هستند.
نحوه مقايسه اين روش ها
توليد پيچيده است و ابعاد بسيار زيادي براي مقايسه جامع هر روش با روش هاي ديگر وجود دارد. تقريباً غيرممکن است که به يکباره بهينه سازي هزينه، سرعت، پيچيدگي هندسي، مواد، خواص مکانيکي، پرداخت سطح، تحمل ها و تکرارپذيري انجام شود.
در چنين موقعيت‌هاي پيچيده‌اي، اکتشافات و قوانين سرانگشتي ارزشمندتر هستند:
ساخت افزودني براي حجم هاي کم، طرح هاي پيچيده و زماني که سرعت ضروري است، بهترين است.
توليد کسر براي حجم هاي متوسط، هندسه هاي ساده، تحمل هاي محکم و مواد سخت بهترين است.
براي توليد قطعات يکسان با حجم بالا، توليد فرمي بهترين است.
هزينه هر قطعه معمولاً عاملي است که تعيين مي کند کدام فرآيند توليد بهترين است. به عنوان يک تقريب تقريبي، هزينه هاي واحد در هر روش را مي توان به صورت زير تجسم کرد:
نمودار صفحه ستوني چاپ سه بعدي 01
چاپ سه بعدي هر سال ارزان تر مي شود و در برخي موارد شروع به رقابت با قالب گيري تزريقي براي کارايي هزينه مي کند. با اين حال، معمولاً پرينت سه بعدي و ماشينکاري CNC هستند که براي کارهاي خاص قابل تعويض هستند، بنابراين ما يک راهنماي کامل براي مقايسه آنها در کنار هم نوشته ايم. درباره پرينت سه بعدي در مقابل ماشينکاري CNC بيشتر بخوانيد.
ماشينکاري CNC در مقابل چاپ سه بعدي – به کدام يک نياز داريد؟
تکنولوژي پرينت سه بعدي
با بسياري از فناوري هاي مختلف پرينت سه بعدي در بازار، درک کل چشم انداز مي تواند دشوار باشد. سازمان بين المللي استاندارد استاندارد ISO/ASTM 52900 را براي استانداردسازي اصطلاحات انفجاري در مورد چاپ سه بعدي ايجاد کرد و ما پرکاربردترين زبان را در اين واژه نامه اصطلاحات چاپ سه بعدي جمع آوري کرده ايم.
انواع مختلف پرينت سه بعدي
پرينترهاي سه بعدي را مي توان به يکي از چندين نوع فرآيند طبقه بندي کرد:
پليمريزاسيون Vat: فوتوپليمر مايع با نور پخت مي شود
اکستروژن مواد: ترموپلاستيک مذاب از طريق يک نازل گرم شده رسوب مي کند
پودر بستر فيوژن: ذرات پودر توسط يک منبع انرژي بالا ذوب مي شوند
پرتاب مواد: قطرات ماده ذوب حساس به نور مايع روي يک بستر پودري رسوب مي‌کنند و با نور پخت مي‌شوند.
بايندر جت: قطرات ماده اتصال دهنده مايع روي بستري از مواد دانه بندي شده رسوب مي کنند که بعداً با هم تف جوشي مي شوند.
رسوب مستقيم انرژي: فلز مذاب به طور همزمان رسوب و ذوب مي شود
لمينت ورق: ورق هاي جداگانه مواد به شکل بريده شده و با هم لمينت مي شوند
فرآيندهاي پرينت سه بعدي
هفت فرآيند اصلي پرينت سه بعدي وجود دارد. در هر نوع فرآيند، فناوري‌هاي منحصربه‌فردي وجود دارد، و براي هر فناوري منحصربه‌فرد، برندهاي مختلفي نيز وجود دارد که چاپگرهاي مشابهي را مي‌فروشند.
فتوپليمريزاسيون VAT
فتوپليمريزاسيون فرآيندي است که در آن رزين فوتوپليمر در معرض طول موج هاي خاصي از نور قرار گرفته و جامد مي شود.
استريوليتوگرافي (SLA)، پردازش نور مستقيم (DLP) و پردازش نور مستقيم پيوسته (CDLP) فرآيندهاي توليد افزودني هستند که در دسته فتوپليمريزاسيون vat قرار مي گيرند. در SLA، يک جسم با پخت انتخابي يک رزين پليمري لايه به لايه با استفاده از پرتو ليزر فرابنفش (UV) ايجاد مي‌شود. DLP شبيه SLA است اما از يک صفحه نمايش نور ديجيتال براي فلاش زدن يک تصوير از هر لايه به طور همزمان استفاده مي کند. CDLP شباهت زيادي به DLP دارد اما بر حرکت مداوم رو به بالا صفحه ساخت تکيه دارد. تمام فرآيندهاي فتوپليمريزاسيون vat براي توليد جزئيات ظريف و سطوح صاف خوب هستند و آنها را براي جواهرات و کاربردهاي پزشکي ايده آل مي کند.
فوايد:
سطح صاف
جزئيات دقيق
براي نمونه سازي IM خوب است
محدوديت ها:
شکننده
معمولاً نياز به پشتيباني دارد
حساس به اشعه ماوراء بنفش
پردازش پست گسترده مورد نياز است
فتوپليمريزاسيون VAT (SLA)
فيوژن بستر پودري
فن‌آوري‌هاي همجوشي بستر پودري (PBF) از يک منبع حرارتي براي القاي همجوشي (تجزيه يا ذوب) بين ذرات پودر پلاستيک يا فلز در يک لايه استفاده مي‌کنند. تف جوشي ليزري انتخابي (SLS)، ذوب پرتو الکتروني (EBM) و همجوشي چند جت (MJF) همگي در اين فناوري قرار دارند. فرآيندهاي چاپ سه بعدي فلزي، ذوب ليزري انتخابي (SLM) و تف جوشي مستقيم ليزري فلزات (DMLS) همچنين از همجوشي بستر پودري براي اتصال انتخابي ذرات پودر فلز استفاده مي‌کند.
فوايد:
قطعات محکم (نايلون)
هندسه پيچيده
مقياس پذير (مناسب با اندازه)
بدون پشتيباني
محدوديت ها:
زمان توليد طولاني تر
هزينه بالاتر (ماشين آلات، مواد، عمليات)
فيوژن بستر پودري (SLS)
مواد
اکستروژن
فن‌آوري‌هاي اکستروژن مواد، يک ماده را از طريق يک نازل و روي صفحه ساخت، لايه به لايه فشرده مي‌کنند. مدل سازي رسوب ذوب شده (FDM) در اين دسته قرار مي گيرد و پرکاربردترين فناوري چاپ سه بعدي است.
فوايد:
سريع
کم هزينه
ترموپلاستيک هاي رايج
محدوديت ها:
پرداخت سطح خشن
بي نظيري
معمولاً نياز به پشتيباني دارد
مقياس پذير نيست
دقت محدود
اکستروژن مواد (FDM)
جت کردن مواد
فن آوري هاي جت مواد از نور UV يا گرما براي سخت کردن فتوپليمرها، فلزات يا موم، قطعات ساختماني يک لايه در يک زمان استفاده مي کنند. جت نانو ذرات (NPJ) و Drop-on-demand (DOD) دو نوع ديگر از جت کردن مواد هستند.
فوايد:
نمونه هاي اوليه واقعي
جزئيات عالي
دقت بالا
پرداخت سطح صاف
محدوديت ها:
هزينه بالا
خواص مکانيکي شکننده
جت کردن مواد
بايندر جتينگ
بايندر جتينگ از يک هد چاپ صنعتي براي قرار دادن ماده چسبنده روي لايه‌هاي نازک مواد پودري استفاده مي‌کند. بر خلاف ساير فناوري هاي چاپ سه بعدي، جت بايندر نيازي به گرما ندارد.
فوايد:
گزينه هاي تمام رنگي
طيف مواد
بدون پشتيباني
بدون تاب برداشتن و کوچک شدن
محدوديت ها:
استحکام قطعه کم
دقت کمتري نسبت به جت مواد
بايندر جتينگ
رسوب مستقيم انرژي
رسوب مستقيم انرژي (DED) با ذوب مواد پودري در هنگام رسوب، اشياء سه بعدي ايجاد مي کند. بيشتر با پودر فلز يا سيم استفاده مي شود و اغلب به عنوان رسوب فلز ناميده مي شود. شکل شبکه مهندسي شده ليزري (LENS) و توليد افزودني پرتو الکتروني (EBAM) نيز در اين دسته قرار مي گيرند.
فوايد:
قطعات قوي
طيف مواد
قطعات بزرگتر
محدوديت ها:
هزينه بالا
پرداخت سطحي ضعيف
لمينيت ورق
اين فناوري ورق هاي نازکي از مواد را براي ساخت قطعات روي هم چيده و لمينيت مي کند. چند نوع مختلف لمينيت وجود دارد: باندينگ، جوش اولتراسونيک يا لحيم کاري.
فوايد:
سريع
کم هزينه
هيچ ساختار پشتيباني لازم نيست
لايه هاي چند ماده اي
محدوديت ها:
پردازش پست مورد نياز است
مواد محدود
پايان ممکن است متفاوت باشد
کل چشم انداز فناوري هاي توليد افزودني را مي توان در يک نمودار درختي ساده خلاصه کرد:
اينفوگرافيک AM Technologies
مقاله ما در مورد هفت نوع رسمي پرينترهاي سه بعدي، يک نماي کلي از نحوه عملکرد هر نوع چاپگر، مواد موجود، قيمت و سرعت چاپ، خواص هندسي (اندازه، پيچيدگي و وضوح)، خواص مکانيکي (دقت، قدرت و پرداخت سطح) و کاربردهاي رايج را ارائه مي دهد.
انتخاب فرآيندهاي چاپ سه بعدي مناسب
انتخاب فرآيند پرينت سه بعدي بهينه براي يک قطعه خاص مي تواند دشوار باشد زيرا اغلب بيش از يک فرآيند مناسب وجود دارد، اما هر کدام تغييرات ظريفي در هزينه و خروجي ايجاد مي کند. به طور کلي سه جنبه کليدي وجود دارد که بايد در نظر گرفته شود:
خواص مواد مورد نياز:
استحکام، سختي، مقاومت ضربه و غيره.
الزامات طراحي کاربردي و بصري: سطح صاف، استحکام، مقاومت در برابر حرارت و غيره.
قابليت هاي فرآيند چاپ سه بعدي: دقت، اندازه ساخت و غيره.
اينها با سه روش رايج براي انتخاب فرآيند مناسب مطابقت دارند:
با مواد مورد نياز
با عملکرد مورد نياز يا ظاهر بصري
با دقت مورد نياز يا اندازه ساخت
انواع فناوري هاي چاپ سه بعدي
مواد پرينت سه بعدي
نماي کلي مواد پرينت سه بعدي
تعداد مواد پرينت سه بعدي موجود هر سال به سرعت در حال افزايش است زيرا تقاضاي بازار براي مواد خاص و خواص مکانيکي باعث پيشرفت در علم مواد مي شود. اين امر ارائه يک نماي کلي از همه مواد پرينت سه بعدي را غيرممکن مي کند، اما هر فرآيند چاپ سه بعدي فقط با مواد خاصي سازگار است، بنابراين تعميم هاي آساني وجود دارد.
پليمرهاي ترموپلاستيک و ترموست رايج‌ترين مواد پرينت سه بعدي هستند، اما فلزات، کامپوزيت‌ها و سراميک‌ها نيز مي‌توانند چاپ سه بعدي شوند.
نمودار مواد چاپ سه بعدي
روش ديگر طبقه بندي مواد بر اساس خواص آنها است: ارزان، مقاوم در برابر مواد شيميايي، قابل حل، انعطاف پذير، بادوام، مقاوم در برابر حرارت، صلب، مقاوم در برابر آب، مقاوم در برابر UV. بسياري از کاربردهاي صنعتي به پلاستيک‌هاي بادوام مانند نايلون 12 نياز دارند و بيشتر برنامه‌هاي سرگرمي از PLA يا ABS استفاده مي‌کنند که رايج‌ترين مواد مورد استفاده در چاپ سه بعدي FDM هستند.
نرم افزار پرينت سه بعدي
پرينت سه بعدي با نرم افزار شروع مي شود و برنامه هاي مختلفي براي کمک به هر مرحله از فرآيند طراحي و چاپ وجود دارد، از مدل سازي سه بعدي گرفته تا شبيه سازي چاپ و برنامه هاي اسلايسر.
براي پرينت سه بعدي از چه نرم افزاري استفاده کنيم؟
دو روش اصلي مدلسازي سه‌بعدي «مدلسازي جامد» و «مدلسازي سطح» هستند و بسته‌هاي نرم‌افزاري CAD مختلفي براي هر رويکرد وجود دارد. مدل سازي جامد به ايجاد اشياء مجازي از طريق تعريف و به هم پيوستن اشکال سه بعدي که معمولاً از پيش تعريف شده اند و جزئيات سطح تصفيه شده بعداً به آنها اضافه مي شود، اشاره دارد. مدلسازي سطح مشابه است با اين تفاوت که طراح با سطوح دوبعدي شروع مي‌کند و آنها را به شکل آزاد شکل مي‌دهد تا اشکال سه‌بعدي ايجاد کند.
هر دو روش مي‌توانند دقيقاً خروجي مشابهي توليد کنند، اما مدلسازي جامد براي اشکال ساده و غير ارگانيک سريعتر است، در حالي که مدلسازي سطح براي اشکال ارگانيک‌تر سريعتر است. SolidWorks، Fusion 360 و Rhino 3D محبوب ترين نرم افزارهاي حرفه اي هستند و برنامه هاي رايگان زيادي براي آماتورها وجود دارد.
از ديگر نرم افزارهاي مفيد پرينت سه بعدي مي توان به ابزارهاي شبيه سازي چاپ و رفع خطاهاي فايل اشاره کرد.
دستورالعمل طراحي پرينت سه بعدي
بهترين روش ها و قوانين کلي بين فناوري هاي مختلف چاپ سه بعدي متفاوت است، اما ويژگي هاي خاصي وجود دارد که هميشه بايد به آنها توجه کنيد:
ضخامت ديوار پشتيباني شده
ضخامت ديوار پشتيباني نشده
ساپورت و برآمدگي
جزئيات برجسته و حکاکي شده
پل هاي افقي
سوراخ ها
قطعات اتصال دهنده يا متحرک
سوراخ هاي فرار
حداقل اندازه ويژگي
حداقل قطر پين
حداکثر تحمل
قوانين طراحي خاص فرآيند براي هر يک از اين ويژگي ها در نمودار زير خلاصه شده است:
3DP 101 – قوانين طراحي پوستر چاپ سه بعدي
دستورالعمل هاي طراحي قابل اجرا براي تمام فرآيندهاي چاپ سه بعدي
چاپگرهاي سه بعدي چه کارهايي را نمي توانند انجام دهند؟ درک و غلبه بر محدوديت هاي هندسه پرينت سه بعدي
عناصر کليدي طراحي براي پرينت سه بعدي چيست؟
در پرينت سه بعدي چه پشتيباني هايي وجود دارد؟ چه زماني و چرا به آنها نياز داريد؟
چگونه جهت بخشي بر چاپ سه بعدي تأثير مي گذارد؟ نکات طراحي عملي براي توليد مواد افزودني
دقت ابعادي در پرينت سه بعدي چيست و چگونه مي توان به آن دست يافت؟
ارتفاع لايه براي پرينت سه بعدي چقدر مهم است؟ پرينت سه بعدي قطعات بهتر با ضخامت لايه مناسب
کاربردهاي پرينت سه بعدي
پرينت سه بعدي براي نمونه سازي بسيار مفيد است. سرعت همه چيز در نمونه سازي است، و توانايي انتقال از CAD به چاپ با هزينه هاي نصب نزديک به صفر به اين معني است که پرينترهاي سه بعدي مي توانند قطعات را سريع توليد کنند و صرفه اقتصادي بسيار خوبي براي واحدهاي تک قطعه اي و کوچک داشته باشند.
براي چاپ قطعات توليدي، سرعت و قيمت نيز مهم هستند، اما ويژگي هايي که بيشتر مورد استفاده قرار مي گيرند آزادي طراحي و سهولت سفارشي سازي است. در هوافضا و خودرو، سازه‌هاي بهينه‌شده توپولوژي با نسبت استحکام به وزن بالا براي قطعات با کارايي بالا استفاده مي‌شوند و قطعاتي که قبلاً به مونتاژ نياز داشتند را مي‌توان در يک قطعه واحد ادغام کرد. در مراقبت هاي بهداشتي، سفارشي سازي بسيار مهم است – اکثر سمعک هاي توليد شده در ايالات متحده تقريباً منحصراً با استفاده از چاپ سه بعدي ساخته مي شوند. در توليد، قالب‌هاي تزريق کم‌رنگ را مي‌توان به‌جاي ماشينکاري از فلز، از پلاستيک‌هاي سفت و مقاوم در برابر حرارت به‌صورت سه‌بعدي پرينت کرد و توليد آنها را بسيار ارزان‌تر و سريعتر مي‌کند.
پرينت سه بعدي پزشکي
کاربردهاي زيادي براي پرينت سه بعدي در صنعت پزشکي وجود دارد و هر ساله پزشکان و دانشمندان راه هاي جديد و خلاقانه اي را براي استفاده از اين فناوري به سرعت در حال رشد ارائه مي کنند. سرعت و تطبيق پذيري پرينت سه بعدي آن را براي توسعه پروتزها و ايمپلنت هاي سفارشي و کپي هاي خاص بيمار از استخوان ها، اندام ها و رگ هاي خوني عالي مي کند. همچنين براي ابزارهاي جراحي پرينت سه بعدي، مدل هاي تشريحي، تجهيزات پزشکي شخصي سازي شده و طيف وسيعي از نوآوري هاي نجات دهنده ديگر استفاده مي شود.
پرينت سه بعدي خودرو
در صنعت خودروسازي، خودروسازان از پرينت سه بعدي براي آزمايش فرم و تناسب، براي آزمايش روکش‌هاي زيبايي‌شناختي و اطمينان از عملکرد و تعامل همه قطعات به‌صورت مورد نظر استفاده مي‌کنند. همچنين راه‌حلي انعطاف‌پذير براي چرخش سريع جک‌ها، وسايل و دستگيره‌ها ارائه مي‌کند. ايجاد دم; مجراي مجتمع مهندسي؛ و براکت هاي نصب پيچيده و سبک وزن را به سرعت توليد مي کند.
پرينت سه بعدي جواهرات
چند دليل وجود دارد که بسياري از طراحان از آن استفاده مي کنند
پرينت سه بعدي براي ساخت جواهرات. اين فناوري به جواهرسازان اجازه مي‌دهد تا طرح‌هاي بسيار پيچيده و بسيار قابل سفارشي‌سازي را توليد کنند و برخي از محدوديت‌هاي تکنيک‌هاي جواهرات‌سازي محبوب قبلي مانند ماشينکاري CNC، صنايع دستي و ريخته‌گري موم گمشده را کنار بگذارند. امروزه فلزات گرانبها را مي توان به صورت سه بعدي در الگوها و طرح هاي مختلف به سرعت و مقرون به صرفه چاپ کرد.
مزاياي پرينت سه بعدي چيست؟
پرينت سه بعدي ابزاري استثنايي براي قطعات سفارشي و نمونه سازي سريع با مجموعه اي منحصر به فرد از مزايا است، اما از جهاتي از توليد سنتي نيز عقب است. مزايا و محدوديت هاي اصلي را مي توان به شرح زير خلاصه کرد:
فوايد
– هزينه هاي راه اندازي بسيار پايين
– چرخش بسيار سريع
– طيف وسيعي از مواد موجود
– آزادي طراحي بدون هزينه اضافي
– هر قسمت را مي توان به راحتي سفارشي کرد
محدوديت ها
– قيمت رقابتي کمتر در حجم هاي بالاتر
– دقت و تحمل محدود
– استحکام کمتر و خواص ناهمسانگرد مواد
– به حذف پس از پردازش و پشتيباني نياز دارد
آينده پرينت سه بعدي
پس امروزه پرينت سه بعدي کجاست؟ آيا هياهو تمام شده است؟ بله، و اکنون فناوري در حال رسيدن به بلوغ است. Hubs از سال 2013 وجود داشته است، و ما از سال 2017 هر سال يک گزارش روند پرينت سه بعدي توليد کرده ايم. در طي آن سال ها شاهد بوده ايم که اين فناوري به اوج چرخه تبليغات رسيده است، از ميان “سرخوردگي” عبور مي کند و به عقب باز مي گردد. به جايي که اکنون است – در “شيب روشنگري”.
هياهوي سال هاي گذشته بر اساس ايده پذيرش گسترده مصرف کنندگان بود. اين يک تفسير گمراه کننده از جايي بود که اين فناوري مي تواند به جهان ارزش بيافزايد. اميدوارکننده ترين کاربردهاي پرينت سه بعدي در نقش هاي بسيار خاص در دنياي توليد است.
چگونه چيزي را پرينت سه بعدي کنيم
پرينت سه بعدي راه طولاني را از زمان شروع خود پيموده است و اکنون بسيار آسان است که به سرعت و مقرون به صرفه چيزي پرينت سه بعدي تهيه کنيد.
چاپگر بخريد يا از خدمات چاپ سه بعدي استفاده کنيد؟
پرينت سه بعدي از زمان شروع خود راه طولاني را پيموده است و اکنون بسيار آسان است که چيزي را با سرعت بسيار پايين چاپ سه بعدي و با قيمت بسيار ارزان تهيه کنيد.
آيا بايد چاپگر سه بعدي خود را بخريد يا از يک سرويس آنلاين استفاده کنيد؟ اين يک تصميم مهم است، بنابراين ما براي هر دو طرف استدلال هايي را جمع آوري کرده ايم تا به شما در انتخاب درست کمک کنيم.
يک چاپگر سه بعدي بخريد اگر… از يک سرويس آنلاين استفاده کنيد اگر…
شما بايد به طور منظم چاپ کنيد، اما نه در حجم زياد (10 تا 25 بار در هفته) شما فقط به چند (کمتر از 10) يا حجم زياد (25+) از قطعات در هفته نياز داريد.
شما يک برنامه خاص براي چاپگري در نظر داريد که مي خواهيد با استفاده از فرآيندها و مواد متعدد، از جمله چاپگرهاي صنعتي، چاپ کنيد
شما آماده سرمايه گذاري قابل توجهي هستيد و مي خواهيد هميشه به آخرين فناوري ها دسترسي داشته باشيد
شما آماده راه اندازي، سرهم بندي و بهينه سازي دستگاه خود هستيد. ترجيح مي دهيد زمان خود را بر روي طراحي و تکميل مدل هاي خود متمرکز کنيد.
شما فضا و زمان لازم را براي نصب و راه اندازي چاپگر در اختيار داريد. مي خواهيد قبل از تصميم گيري در مورد خريد چاپگر ابتدا تست کنيد و ياد بگيريد.
چگونه تصميم بگيريم کدام چاپگر سه بعدي را بخريم؟
اگر تصميم گرفته ايد که خريد چاپگر سه بعدي خود ايده خوبي است، ممکن است از طيف وسيعي از گزينه هاي موجود غافل شويد. براي کمک به مردم در درک بازار پرينترهاي سه بعدي، ما با کل پايگاه مشتريان خود و شبکه جهاني ارائه دهندگان خدمات چاپ سه بعدي خود تماس گرفتيم تا در مورد پرينترهاي سه بعدي آنها و تجربيات آنها در استفاده از آنها مطلع شويم.
با بررسي بيش از 10000 دارنده چاپگرهاي سه بعدي، که حدود 1.48 ميليون چاپ را روي بيش از 650 مدل چاپگر سه بعدي مختلف انجام داده اند، تحقيق ما جامع ترين راهنماي چاپگر سه بعدي موجود است.