پرینتر سه بعدی و کاربردهای آن

پرینتر سه بعدی یکی از اختراعات جالب و مدرن است که بیشتر در حوزه‌های پزشکی، معماری، هوافضا، خودروسازی و تجهیزات نظامی از آن استفاده می‌شود. این دستگاه با استفاده از فناوری چاپ لایه به لایه، اشکال و اجسام سه بعدی را از طریق مدل‌های دیجیتالی چاپ می‌کند و حتی قادر است جزئیات دقیق و پیچیده را هم در شی مورد نظر ایجاد کند. در بازار تنوع بالایی از این محصولات وجود دارد که توسط برندهای مختلفی مانند پرینتر HP، پرینتر canon، سامسونگ و… تولید شده‌اند. در این مطلب می‌خواهیم ببینیم که چاپگر سه بعدی چیست و چه کاربردی دارد؟

کاربرد پرینتر سه بعدی در مشاغل مختلف

امروزه از پرینتر سه بعدی در مشاغل مختلفی استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال در حوزه هنر، هنرمندان از این فناوری برای درست کردن مدل‌ها و مجسمه‌های خود با جزئیات بهتر و بیشتر استفاده می‌کنند. در علم پزشکی هم پرینترهای سه بعدی بسیار پرطرفدار بوده و با استفاده از آنها مدل‌های مفصل، سمعک، روکش دندان و ایمپلنت را تولید می‌کنند. استفاده از پرینتر سه بعدی در میان معماران نیز بسیار رواج دارد. معماران، با استفاده از این پرینترها، مدل‌های دقیقی را با سرعت بال و به‌صورت کاملا اقتصادی تولید می‌کنند.

در هر صورت پرینتر سه بعدی امکان ساخت اشیاء سه بعدی با جزئیات دقیق را به کاربران خود می‌دهد و هر حوزه شغلی که به این اجسام به‌صورت سه بعدی نیاز داشته باشد، می‌تواند آن را در راستای فعالیت‌های خود قرار دهد.

نحوه عملکرد پرینتر سه بعدی

چاپگرهای سه بعدی شامل اجزایی مانند قاب، سر چاپگر، Build Platform، الکترونیک چاپگر، سفت‌افزار و نرم‌افزار هستند. زمان چاپ بستگی به‌اندازه قطعه، تنظیمات و کیفیت نمونه نهایی دارد و می‌تواند از چند دقیقه تا چند ساعت یا حتی چند روز طول بکشد.

پرینتر سه بعدی، مواد را لایه به لایه و به شکل سه بعدی چیده و آن را سفت می‌کند. این فرایند مشابه چیدن آجرهای ساختمانی است. بنا، در ساختمان به طور مرتب لایه‌های آجر را روی هم قرار می‌دهد تا دیوار ساخته شود. در پرینت سه بعدی، نیز بسته به مدل دستگاه از ترکیباتی استفاده می‌شود و پایه برای نمونه ساخته و خشک خواهد شد. سپس بقیه مراحل با اضافه شدن دیگر لایه‌ها انجام خواهد شد. پرینتر سه بعدی از روش‌های مختلفی مانند FDM، SLS، SLM، SLA، DLP و Binderjet برای کار خود استفاده می‌کند؛ اما اصلی‌ترین آن همین روش خشک کردن به‌صورت لایه لایه است. این فناوری امکان ساخت اشیاء سه بعدی با ضخامت دلخواه را فراهم می‌کند.

انواع پرینت سه بعدی

در میان پرینترهای سه بعدی تولیدات برندهای مختلفی را می‌توانید ببینید. پرینتر  hpیا دیگر برندها که همه آنها با کیفیت بسیار بالایی تولید شده و به بازار ارائه شده‌اند و هر فردی می‌تواند تولید کننده دلخواه خود را از بین آنها انتخاب کند. اما به جز تفاوت در برند، این محصولات از نظر عملکردی نیز متفاوت هستند. در ادامه به معرفی انواع پرینتر سه بعدی موجود در بازار خواهیم پرداخت:

مدل FDM

پرینتر سه بعدی FDM یکی از رایج‌ترین و اقتصادی‌ترین مدل‌های سه بعدی است. این پرینترها از فیلامنت پلاستیکی استفاده کرده و با ذوب کردن آن، مدل سه بعدی را به‌صورت لایه‌های برش خورده افقی می‌سازند. رزولوشن تولیدات این برند، بین ۵۰ تا ۴۰۰ میکرومتر است. با قرار دادن رول فیلامنت در پرینتر و ذوب شدن آن، اکسترودر در سه جهت حرکت کرده و لایه‌لایه مواد را روی سطح مورد نظر قرار می‌دهد. در نهایت نیز با استفاده از فن پرینتر، مواد خشک شده و پرینت سه‌بعدی باکیفیت تکمیل می‌شود. این پرینترها برای قطعاتی با پیچیدگی کمتر مناسب هستند.

مدل LOM

اصلی‌ترین ویژگی در پرینتر سه بعدی LOM استفاده از چسب برای ساخت لایه‌های مدل است. سپس این لایه‌ها برش داده می‌شوند تا شکل نهایی مدل به دست آید. LOM، از مواد اولیه متنوعی مانند پلیمر، فلز و کاغذ برای فعالیت خود استفاده می‌کنند. گاهی نیز برای انجام این پروسه نیاز به مواد ثانویه هم حس می‌شود که این موضوع یک ویژگی منفی برای این پرینترهاست.

مدل SLA

پرینترهای SLA معمولا در صنعت و برای تولید قطعاتی که نیاز به جزئیات بالاتری دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند. قطعات تولید شده توسط این دستگاه بالا بوده، سطح صافی داشته و تلورانس آنها نیز کم است. در نهایت تولید نهایی از کیفیت خوب و ظاهر زیبایی برخوردار خواهد بود. از پرینتر SLA به میزان زیادی در صنعت پزشکی استفاده شده و برای تولید مدل‌های تشریحی و میکروسیالات کاربرد دارد.

مدل SLS

تکنولوژی SLS را هم می‌توانیم در برخی از پرینترهای سه بعدی ببینیم که بیشتر برای ساخت نمونه‌های اولیه در صنایع کاربرد دارد. این تکنولوژی به‌خصوص در صنعت طلاسازی، خودروسازی و هواپیمایی بیشتر استفاده می‌شود.

پرینترهای سه بعدی SLS، قیمت بالایی داشته و هزینه بیشتر مواد اولیه برای استفاده از آنها نیز باعث می‌شود تا در کارگاه‌های بزرگ و مصارف حرفه‌ای از آن استفاده شود. در مدل‌ SLS، از یک لیزر و مواد اولیه مانند فلز، سرامیک یا پودر شیشه، توده‌ای جامد و سه بعدی تشکیل می‌شود و این توده در فرایند لایه‌گذاری حجیم شده و در نهایت خشک می‌شود.

مدل DLP

چاپگرهای DLP شبیه به SLA‌ها عمل می‌کنند. تنها تفاوت بین این دو مدل استفاده از نور UV در DLP است. همچنین در این مدل‌ دقت و سرعت بالایی وجود داشته و البته قطعات آن نیز ساده هستند و قابلیت تعمیر و نگهداری هم دارند. رزین سرامیکی و قابل ریخته‌گری، جزو مواد اولیه استفاده شده در چاپگرهای DLP هستند. از DLPها در صنایع پزشکی، پیراپزشکی، دندانپزشکی و صنعت جواهرات استفاده می‌شود.

مدل EBM

EBMها، با استفاده از پودر فلزی و پرتو الکترونیکی کار می‌کنند. روش کارشان مشابه با SLM بوده و تنها تفاوت در همین پرتو است که انرژی بالاتری دارد. همچنین پرینتر سه بعدی EBM، سرعت و دقت بالاتری نسبت به SLM داشته و حتی لایه‌های نازک را هم می‌تواند پرینت بگیرد.

مدل Polyjet

PolyJet در پرینت سه بعدی، شباهت‌هایی را با روش‌های SLA و DDM دارد. در این مدل از دستگاه‌ها نازلی برای ریختن قطرات رزین فوتوپلیمر استفاده شده و در نهایت این ترکیبات در معرض نور فرابنفش قرار گرفته و سفت می‌شوند تا قطعه مورد نظر ایجاد شود. PolyJetها دقت بالایی را در تولید قطعات ظریف دارند و البته قیمت رزین مصرفی آن‌ها نیز بالاست. این مدل از پرینترها حتی می‌توانند قطعات چند ماده‌ای را هم تولید کنند.

مدل Multi Jet Fusion

پرینترهای سه بعدی Binder Jetting در سال ۱۹۹۳ تولید شد و مهم‌ترین ویژگی آنها تولید قطعات سه بعدی رنگی هستند. در این مدل‌ها، لایه‌هایی از متریال پودری در بستر ایجاد شده و سپس قطره‌های چسب به لایه‌های پودری می‌چسبند. این مدل هزینه کمتری را نسبت به دیگر روش‌ها در پی خواهد داشت. اما برای تولید یک جسم سه بعدی توسط آن باید حتما اپراتور متخصصی حضور داشته باشد.

مدل DMLS

DMLS نیز نوع دیگری از پرینترهاست که قابلیت ساخت مدل‌ها به‌صورت لایه‌ای را دارد. فرایند ساخت مدل‌ها در این پرینتر، در محیط بسته و بدون اکسیژن انجام می‌شود. همچنین در ساخت هر قطعه از پودری که تنها با آلیاژهای نیکل تیتانیوم ۶۵ کار می‌کنند استفاده می‌شود. DMLS می‌تواند قطعات بسیار بزرگی را تولید کرده و در عین حال دقت بالایی را هم دارد. روش کار با قرار دادن لایه‌های پودری روی یک سطح است که در نهایت با تابش لیزر ذرات فلزی موجود در آن پخته شده و به یکدیگر می‌چسبند. این فرایند در لایه‌های مختلف تکرار می‌شوند تا شکل نهایی مدل ایجاد شود.

مزایا و معایب پرینتر سه بعدی چیست؟

پرینتر سه بعدی نیز مانند هر دستگاه دیگری دارای مزایا و معایبی است که در اینجا به آنها اشاره خواهیم کرد:

• مزایای این دستگاه‌ها شامل سرعت بالا در تولید، دورریز کم مواد، هزینه پایین و قابلیت تولید اشکال پیچیده است. با استفاده از پرینتر سه بعدی، محصولات با سرعت تولید می‌شوند، دورریز ترکیبات در آنها کمتر است و هزینه تولید آن‌ها نیز پایین خواهد بود. همچنین، این فناوری در تولید اشکال پیچیده نیز به کار برده می‌شود که با استفاده از روش‌های قبلی امکان‌پذیر نبود.
• معایب پرینتر سه بعدی را می‌توانیم در محدودیت تولید با تعداد بالا، محدودیت در تنوع مواد قابل تولید و محدودیت در ابعاد محصولات بدانیم. همچنین، هزینه بالا و نیاز به زمان زیاد برای تولید محصولات با تعداد بالا نیز از جمله مشکلاتی است که در استفاده از این فناوری وجود دارد.

کلام آخر…

در این مطلب فهمیدیم که پرینتر سه بعدی چیست و برخی از مدل‌های پرطرفدار را در این دسته به شما معرفی کردیم. البته مدل‌های بسیار بیشتری از این پرینترها در بازار موجود است و روزبه‌روز نیز به تعدادشان اضافه می‌شود. هر کدام از این محصولات از تکنولوژی و ترکیبات خاصی برای ساخت مدل‌های مورد نظر خود استفاده می‌کنند و بنابراین انتخابشان نیازمند داشتن اطلاعات دقیق‌تر است. این اطلاعات را به‌راحتی می‌توانید از طریق اسنپ شاپ با مقایسه محصولات از برندهای مختلف انجام داد. اگر شما هم تا به حال پرینترهای سه بعدی را از نزدیک دیده‌ یا از آنها استفاده کرده‌اید، تجربیات خود را در مورد آنها با ما به اشتراک بگذارید.