Search
Close this search box.

پرینتر سه بعدی چگونه کار می کند ؟

پرینتر سه بعدی

چندی پیش ، ایده چاپگر سه بعدی ، ایجاد اشیا سه بعدی با استفاده از ماشین هایی که لایه هایی از مواد را روی یکدیگر اضافه می کنند ، جدید بود. اگر بگویید که قصد چاپ چیزی را دارید ، هنوز هم بیشتر مردم به فکر چاپ دو بعدی ، قرار دادن تونر یا جوهر روی یک کاغذ می افتند. اگرچه ممکن است بسیاری از افراد چاپ 3 بعدی را تجربه نکرده باشند ، اما همه به خوبی می دانند در مورد چه چیزی صحبت می کنیم. اکنون پرینتر های سه بعدی آنقدر مقرون به صرفه شده اند که بتوانند در خانه ها و کلاس های درس از آن ها استفاده کرد. در این مقاله می گویم که پرینتر سه بعدی چگونه کار می کند و پرینتر سه بعدی چیست .

پرینتر سه بعدی

تولید اشیاء و چاپ سه بعدی

پرینتر سه بعدی از خانواده ای از فناوری ساخت به نام ساخت افزودنی (AM) استفاده می کند. AM وسیله ای برای ایجاد یک شی با افزودن مواد به صورت لایه به لایه است. در طول تاریخ تولید اشیاء سه بعدی به طور کلی نام های مختلفی داشته است: استریولیتوگرافی ، لایه بندی 3 بعدی و چاپ 3 بعدی. در این مقاله از اصطلاح چاپ 3 بعدی استفاده شده است زیرا بیشتر به این نام شناخته می شود.

پرینتر سه بعدی به طور خاص در حال رشد است. فناوری که به عنوان راهی برای ساخت نمونه های اولیه سریع آغاز به کار کرد ، اکنون ابزاری برای تولید محصولات برای صنایع پزشکی ، دندانپزشکی ، هوافضا و خودرو و غیره است. چاپ 3 بعدی همچنین از تولید اسباب بازی ، مبلمان و وسایل تزینی و زینتی بسیار فراتر رفته است.

این مقاله دامنه وسیعی از چاپ 3 بعدی را بررسی می کند ، از تاریخچه و فن آوری های آن گرفته تا طیف وسیعی از کاربردها ، از جمله چاپ مدل های 3 بعدی در خانه. ابتدا ، بیایید نگاهی بیندازیم به اینکه چاپ 3D چگونه شروع شد و امروز چگونه پیشرفت می کند.

پرینتر سه بعدی

تاریخچه چاپ 3 بعدی

اولین استفاده از مواد قابل تبدیل در نمونه سازی سریع (RP) در اواخر دهه 1980 و اوایل دهه 1990 بود. نمونه های اولیه به تولیدکنندگان این فرصت را می داد تا طرح یک شی را با دقت بیشتری بررسی کرده و حتی قبل از تولید محصول نهایی آن را آزمایش کنند. RP به تولیدکنندگان این امکان را می داد که نمونه های اولیه را خیلی سریعتر از گذشته ، اغلب در طی چند روز یا گاهی چند ساعت پس از تصور طراحی و تولید کنند.

در RP ، طراحان با استفاده از نرم افزار طراحی به کمک رایانه (CAD) مدل هایی را ایجاد می کردند و سپس ماشین ها از آن مدل نرم افزار پیروی می کردند تا نحوه ساختن شی را دنبال کنند. روند ساخت آن شی با چاپ لایه به لایه به چاپ 3D معروف شد.

اولین توسعه فناوری های چاپ 3 بعدی در انستیتوی فناوری ماساچوست (MIT) و شرکتی به نام 3D Systems اتفاق افتاد. در اوایل دهه 1990 ، MIT روشی را توسعه داد که با نام تجاری 3D علامت تجاری داشت ، که رسماً آن را 3DP مخفف می کردند. سیستم های سه بعدی ، مستقر در راک هیل ، کارولینای جنوبی ، از زمان ساخت خود در سال 1986 ، انواع مختلفی از روش های چاپ 3 بعدی را پیشگام و مورد استفاده قرار داده اند.

در حالی که سیستم های MIT و 3D همچنان پیشرو در زمینه چاپ 3 بعدی هستند ، شرکت های دیگر نیز با استفاده از فناوری های AM محصولات جدید و نوآورانه ای را به بازار حرفه ای آوردند. اکنون که اطلاعات پیشینه ای در مورد این زمینه دارید ، بیایید برخی از فناوری های چاپ 3 بعدی را بررسی کنیم.

پرینتر سه بعدی

پرینتر سه بعدی چیست ؟

یک روش چاپ 3 بعدی ، چاپ مستقیم 3 بعدی است. چاپ مستقیم 3 بعدی از فناوری جوهر افشان استفاده می کند که از دهه 1960 برای چاپ 2 بعدی استفاده می شود. همانند چاپگر جوهر افشان 2 بعدی ، نازل های چاپگر 3 بعدی نیز مایعات را به عقب و جلو می برند.

برخلاف چاپ 2D ، نازل ها یا سطح چاپ به سمت بالا و پایین حرکت می کنند بنابراین چندین لایه از مواد می توانند سطح یکسان را بپوشانند. علاوه بر این ، این چاپگرها از جوهر استفاده نمی کنند. آنها مومهای ضخیم و پلیمرهای پلاستیکی را پخش می کنند ، که برای تشکیل هر سطح جدید از جسم 3D ، جامد و سفت می شوند.

نمونه سازی سریع (RP) که قبلاً در مقاله توضیح دادیم ، عامل اصلی رشد مستقیم چاپ سه بعدی بوده است. در سال 1994 ، ModelMaker ، ماشینی که توسط شرکتی معروف Solidscape تولید می شود ، به اولین فناوری تجاری موفق جوهر افشان برای RP تبدیل شد.

پرینتر سه بعدی چگونه کار می کند

چاپ Binder 3D ، مانند چاپ مستقیم 3D ، از نازل های جوهر افشان برای اعمال مایع و تشکیل هر لایه جدید استفاده می کرد. برخلاف چاپ مستقیم ،این چاپگر از دو ماده جداگانه استفاده می کند که برای تشکیل هر لایه چاپی با هم ترکیب می شوند : یک پودر خشک خوب به همراه یک چسب مایع.

چاپ 3 بعدی Binder دارای چند مزیت نسبت به چاپ مستقیم 3 بعدی است. اولاً ، سرعت آن نسبت به چاپ مستقیم بیشتر است زیرا مواد کمتری از طریق نازل ها استفاده می شود. مزیت دیگر این است که شما می توانید طیف گسترده تری از رنگ ها و مواد را از جمله فلزات و سرامیک ها را در این فرآیند قرار دهید.

پرینتر سه بعدی

پرینتر سه بعدی چگونه کار می کند ؟

مهم نیست که چاپگر 3 بعدی از چه روشی استفاده می کند ، روند چاپ به طور کلی یکسان است. ایان گیبسون ، دیوید دبلیو روزن و برنت استاکر در کتاب خود با عنوان فن آوری های ساخت افزودنی نمونه سازی سریع به تولید مستقیم دیجیتال و اینکه پرینتر سه بعدی چگونه کار می کند را در هشت مرحله زیر بیان کرده اند:

مرحله اول CAD

با استفاده از نرم افزار طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) یک مدل 3 بعدی تولید می شود.

مرحله دوم تبدیل به STL

طرح CAD را به قالب STL تبدیل می کنند. STL که مخفف اختصار زبان استاندارد tessellation است ، فرمت فایلی است که برای سیستم های سه بعدی در سال 1987 جهت استفاده توسط دستگاههای استریولیتوگرافی (SLA) تهیه شده است.

مرحله سوم انتقال به دستگاه AM و تنظیم فایل STL

کاربر فایل STL را به رایانه ای که چاپگر 3D را کنترل می کند کپی می کند. در آنجا کاربر می تواند اندازه و جهت چاپ را تعیین کند. این همان روشی است که برای چاپ دو بعدی و برای چاپ دو طرفه تنظیم می شود.

مرحله چهارم راه اندازی چاپگر

هر دستگاه شرایط خاص خود را برای نحوه آماده سازی برای یک کار چاپ دارد. این شامل پر کردن مجدد پلیمرها ، کلاسورها و سایر مواد مصرفی چاپگر است. همچنین شامل اضافه کردن یک سینی به عنوان پایه محصول است.

مرحله پنجم ساخت

اجازه داده میشود دستگاه کار خود را انجام دهد. روند ساخت بیشتر به صورت خودکار انجام می شود. ضخامت هر لایه معمولاً در حدود 0.1 میلی متر است ، هرچند که می تواند بسیار نازک یا ضخیم تر باشد. بسته به اندازه جسم ، دستگاه و مواد استفاده شده ، انجام این فرآیند ممکن است ساعتها یا حتی روزها طول بکشد. حتماً به صورت دوره ای دستگاه را چک می شود تا مطمئن شوید خطایی وجود ندارد.

مرحله ششم برداشتن محصول

شی چاپ شده را از دستگاه خارج می کنند. برای جلوگیری از آسیب دیدگی ، حتماً اقدامات احتیاطی ایمنی را باید در نظر گرفت ، مانند استفاده از دستکش برای محافظت از خود در برابر سطوح گرم یا مواد شیمیایی سمی.

مرحله هفتم سرویس

بسیاری از چاپگرهای 3 بعدی به مقدار زیادی سرویس و تمیزکاری پس از کار برای شی چاپ شده نیاز دارند. این می تواند شامل مسواک زدن پودر باقی مانده یا استفاده شده برروی دستگاه یا برروی حد چاپگر باشد.

پرینتر سه بعدی

انقلاب چاپ سه بعدی

مردم در بسیاری از صنایع به عنوان مثال ، صنعت خودرو سالهاست که از فن آوری چاپ 3 بعدی برای نمونه سازی سریع جدید قطعات خودرو استفاده می کنند. حرفه پزشکی مشتاقانه چاپ 3 بعدی را برای استفاده های مختلف مانند پروتزهای چاپی اتخاذ کرده است.

پروتزهای ساخته شده به صورت حرفه ای و دستی می توانند گران باشند ، اما یک چاپگر 3 بعدی می تواند دست مصنوعی را با هزینه ای کمتر از 50 دلار بسازد. چندین تولید کننده حرفه ای چاپگر 3 بعدی ماشین هایی را به طور خاص برای کارهای دندانپزشکی طراحی کرده اند.

مهندسان صنعت هوافضا از چاپ 3 بعدی استفاده می کنند تا به آزمایش و بهبود طرح های خود کمک کنند. شرکت تحقیقاتی EADS برای چاپگر 3 بعدی جاه طلبی جسورانه تری دارد: ساخت قطعات هواپیما توسط خود ، از جمله یک بال کامل برای یک هواپیمای بزرگ.

محققان EADS این را یک فناوری مفید می دانند و اعتقاد بر این دارند که بال های چاپ شده 3 بعدی وزن هواپیما را کاهش می دهند و بنابراین مصرف سوخت آن را کاهش می دهد که این می تواند باعث کاهش انتشار دی اکسید کربن در طول یک سال شود.

پرینتر سه بعدی

کاربرد مطبوع تری از فناوری چاپ 3 بعدی در صنعت شکلات به وجود می آید که ماشین آلاتی را تولید کرده است که می توانند اقلام قنادی منحصر به فرد ایجاد کنند. اگرچه برای تولید انبوه نامناسب هستند. آیا به دنبال چیزی خوش طعم تر هستید؟ برای ایجاد انواع مختلف از مواد غذایی می توانید از چاپگرهای 3 بعدی استفاده کنید البته باید چیزی باشد که بتوانید پوره کنید تا داخل دستگاه قرار گیرد و می توانید با چاپگر 3 بعدی همبرگر هم درست کنید.

چاپ 3 بعدی در خانه

گرچه هنوز هم امری عادی نیست که چاپگرهای 3 بعدی در خانه ها ، کتابخانه ها ، مدارس بیشتر نشان داده شوند. قیمت این دستگاه ها نیز با بلوغ این فناوری کاهش یافته است. به عنوان مثال ، از سال 2019 ، یک MakerBot Replicator Mini با قیمت 1299 دلار فروخته می شود. اگر نمی خواهید برای استفاده در خانه روی دستگاهی هزینه کنید ، می توانید دستگاه خود را بسازید!

به عنوان مثال ، ویندل اوسکای فیزیکدان و وبلاگ نویس در سال 2007 چاپگر 3 بعدی خود را ساخت که با استفاده از روش پخت ، اجسام را از قند تولید می کرد. این پروژه با نام CandyFab دارای وب سایتی اختصاصی به آدرس CandyFab.org است. اگرچه این پروژه تعطیل شده است ، اما هنوز هم می توانید در مورد آن و چگونگی عملکرد آن اطلاعات کسب کنید.

پرینتر سه بعدی چگونه کار می کند

برای یک رویکرد حرفه ای تر ، می توانید به جای خرید یک دستگاه از خدمات چاپ 3 بعدی استفاده کنید. این سرویس ها به شما امکان می دهند پرونده های CAD خود را ارسال کرده و با کیفیت بالا اشیا خود را که توسط چاپگر 3D تولید می شود تحویل بگیرید.

اما در آخر… چاپ 3 بعدی همچنان درحال گسترش است. شاید در آینده این ماشین ها ابزاری رایج باشند که برای رفع مشکلات روزمره مانند چاپ پروژه های مدرسه یا چاپ یک خانه جدید و غیره استفاده شوند. اینکه پرینتر سه بعدی چگونه کار می کند فرایندی بسیار پیچیده ای دارد اما در این مقاله تلاش شده این فرایند به صورت کوتاه توضیح داده شود. به امید روزی که این پرینترها زندگی راحتتری را برای ما ایجاد کنند.

بیشتر بخوانید :

اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظر ثبت شده
بازخورد داخلی
نمایش همه نظرات

بیشتر بخوانید :