پرینت سه بعدی چیست؟ – تعریف و انواع فناوری

لمینیت ورق

لمینت ورق را می توان به دو فناوری مختلف تقسیم کرد، تولید اشیاء چند لایه (LOM) و ساخت افزودنی اولتراسونیک (UAM). LOM از لایه های متناوب مواد و چسب برای ایجاد مواردی با جذابیت بصری و زیبایی استفاده می کند، در حالی که UAM از طریق جوشکاری اولتراسونیک به ورق های فلزی نازک می پیوندد. UAM یک فرآیند با دمای پایین و انرژی کم است که می تواند با آلومینیوم، فولاد ضد زنگ و تیتانیوم استفاده شود.

فتوپلیمریزاسیون

فوتوپلیمریزاسیون را می توان به دو روش تقسیم کرد. استریولیتوگرافی (SLA) و پردازش نور دیجیتال (DLP). این فرآیندها هر دو لایه به لایه قطعات را از طریق استفاده از نور برای پخت انتخابی رزین مایع در خمره ایجاد می کنند. SLA از یک لیزر نقطه ای یا منبع UV برای فرآیند پخت استفاده می کند، در حالی که DLP یک تصویر منفرد از هر لایه کامل را روی سطح vat فلاش می کند. قطعات باید پس از چاپ از رزین اضافی تمیز شوند و سپس در معرض منبع نور قرار گیرند تا استحکام قطعات بهبود یابد. هر گونه ساختار پشتیبانی نیز باید برداشته شود و می توان از پس پردازش اضافی برای ایجاد یک پوشش با کیفیت بالاتر استفاده کرد.
ایده آل برای قطعات با سطح بالایی از دقت ابعادی، این فرآیندها می توانند جزئیات پیچیده ای را با سطح صاف ایجاد کنند، و آنها را برای تولید نمونه اولیه عالی می کند. با این حال، همانطور که قطعات شکننده تر از مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM) هستند و برای نمونه های اولیه کاربردی کمتر مناسب هستند. همچنین، این قطعات برای استفاده در فضای باز مناسب نیستند زیرا رنگ و خواص مکانیکی ممکن است در معرض نور UV خورشید از بین برود. ساختارهای پشتیبانی مورد نیاز همچنین می‌توانند لکه‌هایی را بر جای بگذارند که برای از بین بردن آنها نیاز به پس پردازش دارند.
چاپ سه بعدی چقدر طول می کشد؟
زمان چاپ به عوامل مختلفی از جمله اندازه قطعه و تنظیمات مورد استفاده برای چاپ بستگی دارد. کیفیت قطعه تمام شده نیز هنگام تعیین زمان چاپ مهم است زیرا تولید اقلام با کیفیت بالاتر زمان بیشتری می برد. چاپ سه بعدی می تواند از چند دقیقه تا چند ساعت یا روز طول بکشد – سرعت، وضوح و حجم مواد همه عوامل مهم در اینجا هستند.

مزایا و معایب

مزایای پرینت سه بعدی عبارتند از:

ایجاد سفارشی و مقرون به صرفه از هندسه های پیچیده:

این فناوری امکان ایجاد آسان قطعات هندسی سفارشی را فراهم می کند که در آن پیچیدگی افزوده بدون هزینه اضافی انجام می شود. در برخی موارد، چاپ سه بعدی ارزان تر از روش های تولید تفریقی است زیرا از مواد اضافی استفاده نمی شود.

هزینه های راه اندازی مقرون به صرفه:

از آنجایی که نیازی به قالب نیست، هزینه های مربوط به این فرآیند تولید نسبتاً کم است. هزینه یک قطعه ارتباط مستقیمی با مقدار مواد مصرفی، زمان صرف شده برای ساخت قطعه و هرگونه پردازش پس از آن دارد.

کاملا قابل تنظیم:

از آنجایی که این فرآیند بر اساس طراحی های کامپیوتری (CAD) است، هر گونه تغییر محصول بدون تاثیر بر هزینه ساخت آسان است.

ایده آل برای نمونه سازی سریع:

از آنجایی که این فناوری امکان تولید دسته‌های کوچک و تولید داخلی را فراهم می‌کند، این فرآیند برای نمونه‌سازی ایده‌آل است، به این معنی که محصولات می‌توانند سریع‌تر از تکنیک‌های تولید سنتی‌تر و بدون اتکا به زنجیره‌های تامین خارجی تولید شوند.

امکان ایجاد قطعاتی با ویژگی های خاص:

اگرچه پلاستیک ها و فلزات رایج ترین مواد مورد استفاده در پرینت سه بعدی هستند، اما زمینه ای برای ایجاد قطعات از مواد مخصوص طراحی شده با خواص دلخواه نیز وجود دارد. بنابراین، برای مثال، می‌توان قطعاتی با مقاومت حرارتی بالا، آب‌گریزی یا استحکام بالاتر برای کاربردهای خاص ایجاد کرد.

معایب پرینت سه بعدی عبارتند از:

می تواند استحکام کمتری نسبت به ساخت سنتی داشته باشد:
در حالی که برخی از قطعات، مانند قطعات ساخته شده از فلز، دارای خواص مکانیکی عالی هستند، بسیاری از قطعات دیگر پرینت سه بعدی شکننده تر از آنهایی هستند که با تکنیک های تولید سنتی ایجاد می شوند. این به این دلیل است که قطعات لایه به لایه ساخته می شوند که بین 10 تا 50 درصد استحکام را کاهش می دهد.
افزایش هزینه در حجم بالا:
تولیدات بزرگ با چاپ سه بعدی گران تر هستند زیرا صرفه جویی در مقیاس مانند سایر روش های سنتی بر این فرآیند تأثیر نمی گذارد. برآوردها حاکی از آن است که هنگام مقایسه مستقیم برای قطعات یکسان، چاپ سه بعدی نسبت به ماشینکاری CNC یا قالب‌گیری تزریقی بیش از 100 واحد مقرون به صرفه‌تر است، مشروط بر اینکه قطعات را بتوان با روش‌های معمولی تولید کرد.

محدودیت در دقت:

دقت یک قطعه چاپ شده به نوع ماشین و/یا فرآیند مورد استفاده بستگی دارد. برخی از چاپگرهای رومیزی تحمل کمتری نسبت به سایر چاپگرها دارند، به این معنی که ممکن است قطعات نهایی کمی با طرح ها متفاوت باشد. در حالی که این می تواند با پس پردازش برطرف شود، باید در نظر گرفت که قطعات چاپ شده سه بعدی ممکن است همیشه دقیق نباشند.

الزامات پس از پردازش:

اکثر قطعات پرینت سه بعدی نیاز به نوعی پس پردازش دارند. این ممکن است سنباده زدن یا صاف کردن برای ایجاد یک پرداخت مورد نیاز، برداشتن پایه های نگهدارنده که اجازه می دهد مواد به شکل تعیین شده ساخته شوند، عملیات حرارتی برای دستیابی به خواص مواد خاص یا ماشینکاری نهایی باشد.

فایل STL چیست؟

یک فایل STL یک قالب ساده و قابل حمل است که توسط سیستم های طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) برای تعریف هندسه جامد برای قطعات قابل چاپ سه بعدی استفاده می شود. یک فایل STL اطلاعات ورودی را برای پرینت سه بعدی با مدل‌سازی سطوح جسم به‌عنوان مثلث‌هایی که لبه‌ها و رئوس را با دیگر مثلث‌های همسایه برای پلتفرم ساخت به اشتراک می‌گذارند، ارائه می‌کند. وضوح فایل STL بر کیفیت قطعات پرینت سه بعدی تأثیر می گذارد – اگر وضوح فایل خیلی بالا باشد، مثلث ممکن است با هم همپوشانی داشته باشد، اگر خیلی کم باشد، مدل دارای شکاف هایی است که آن را غیرقابل چاپ می کند. بسیاری از پرینترهای سه بعدی نیاز به یک فایل STL برای چاپ دارند، با این حال این فایل ها را می توان در اکثر برنامه های CAD ایجاد کرد.

صنایع چاپ سه بعدی

با توجه به تطبیق پذیری این فرآیند، پرینت سه بعدی در طیف وسیعی از صنایع کاربرد دارد، به عنوان مثال:

هوافضا

پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا (و فضاهای نجومی) به دلیل توانایی ایجاد قطعات سبک و در عین حال پیچیده هندسی مانند بلیسکس استفاده می شود. به جای ساختن یک قطعه از چندین جزء، پرینت سه بعدی اجازه می دهد تا یک آیتم به عنوان یک جزء کامل ایجاد شود و زمان تولید و هدر رفتن مواد را کاهش دهد.

خودرو

صنعت خودرو به دلیل وزن و کاهش هزینه ذاتی، از چاپ سه بعدی استقبال کرده است. همچنین برای نمونه سازی سریع قطعات جدید یا سفارشی برای آزمایش یا ساخت در مقیاس کوچک. بنابراین، به عنوان مثال، اگر قطعه خاصی دیگر در دسترس نباشد، می توان آن را به عنوان بخشی از یک مجموعه کوچک و سفارشی، از جمله ساخت قطعات یدکی، تولید کرد. از طرف دیگر، اقلام یا وسایل را می توان یک شبه چاپ کرد و برای آزمایش قبل از یک دوره تولید بزرگتر آماده است.

پزشکی

بخش پزشکی کاربردهایی برای پرینت سه بعدی در ساخت ایمپلنت ها و دستگاه های ساخته شده پیدا کرده است. به عنوان مثال، سمعک را می توان به سرعت از یک فایل دیجیتالی که با اسکن بدن بیمار مطابقت دارد ایجاد کرد. پرینت سه بعدی همچنین می تواند هزینه ها و زمان تولید را به طور چشمگیری کاهش دهد.

ریل

صنعت ریلی کاربردهای متعددی برای پرینت سه بعدی پیدا کرده است، از جمله ایجاد قطعات سفارشی شده، مانند تکیه گاه بازو برای رانندگان و روکش مسکن برای کوپلینگ قطار. قطعات سفارشی تنها یک برنامه کاربردی برای صنعت ریلی است که از این فرآیند برای تعمیر ریل های فرسوده نیز استفاده کرده است.

رباتیک

سرعت ساخت، آزادی طراحی و سهولت سفارشی‌سازی طراحی، پرینت سه بعدی را کاملاً برای صنعت رباتیک مناسب می‌سازد. این شامل کار برای ایجاد اسکلت بیرونی سفارشی و ربات های چابک با چابکی و کارایی بهبود یافته است.

خدمات چاپ سه بعدی

TWI یکی از قطعی ترین طیف خدمات پرینت سه بعدی، از جمله ذوب لیزری انتخابی، رسوب گذاری لیزری، تولید افزودنی سیم و قوس، تولید افزودنی سیم و پرتو الکترونی و نمونه سازی نمونه اولیه از همجوشی بستر پودر EB و موارد دیگر را دارد.