0

آموزش برنامه نویسی آردوینو

پرینتر سه بعدی یا ۳D Printer واژه ایست که این روز ها بیش از هر زمان دیگری شنیده می شود و ممکن است شما به تازگی در مورد این اختراع چیزهایی شنیده باشید. پرینتر سه بعدی امروزه در زندگی بشر کاربرد های زیادی پیدا کرده است که روز به روز بر کاربرد های این اختراع افزوده می شود. اگر شما هم علاقه مند هستید اطلاعات بیشتری در مورد ۳D Printer ها کسب کنید، در این مطلب به طور مفصل و به زبان ساده به شما توضیح خواهم داد که پرینتر سه بعدی چیست ؟ چه کارهایی از آن برمی آید و چه کاربردی دارد.

پرینتر سه بعدی چیست ؟

چاپ سه بعدی چیست؟

بهتر است پیش از اینکه سراغ چاپگر های ۳ بعدی برویم، ابتدا کمی به تکنولوژی چاپ سه بعدی (۳D Print) بپردازیم. پرینت سه بعدی که به آن Additive Manufacturing ( تولید افزایشی ) هم گفته می شود تکنولوژی نسبتا جدیدی است که به ما این امکان را می دهد تا اشیاء ۳ بعدی جامد طراحی شده در کامپیوتر را به یک شئ سه بعد قابل لمس تبدیل کنیم.

شاید زمانی که برای اولن بار در حدود ۶۰۰ سال پیش ماشین چاپ اختراع شد، هیچ کس فکرش را نمیکرد روزی برسد که ماشین چاپی اختراع شود که اشیاء سه بعدی را برای ما چاپ کند. اما برخلاف نام این تکنولوژی، کاربرد این تکنولوژی بیش از آنکه چاپ باشد ساخت (Manufacturing) است. استفاده اصلی پرینتر های سه بعدی در شرکت های قطعه سازی به منظور ساخت قطعات ویژه یا نمونه سازی سریع (Rapid Prototyping) قطعات جدید است.

نمونه سازی سریع یا Rapid Prototyping

تفاوت اصلی پرینت ۳ بعدی چیست؟

چاپ سه بعدی خود روش ها و تکنولوژی های متعددی را در بر میگیرد اما همه روش های ۳D Printing یک تفاوت مشترک با شیوه های قبلی تولید دارند. اغلب قطعات جامد با یک یا ترکیبی از روش های زیر تولید می شوند:

  • قالب گیری و تزریق ( Casting & Injecting )
  • ساخت کاهشی ( Substractive Manufacturing )
  • ساخت افزایشی ( Additive Manufacturing )
قالب گیری فلزات

تا پیش از اختراع تکنولوژی چاپ سه بعدی عمده قطعات از طریق دو روش اول ساخته می شدند. در روش قالب گیری که از هزاران سال قبل در ساخت قطعات فلزی رایج بوده است ابتدا الگویی برای قطعه مورد نیاز طراحی می شود به عنوان مثال الگوی یک قطعه فلزی در گذشته می توانست یک قطعه چوبی باشد زیرا چوب نرم تر از فلزات بوده و فرم دهی آن ساده تر بوده است. در مرحله بعد از روی الگوی ساخته شده قالبی تهیه می شود به عنوان مثال برا قطعات فلزی قالبی از جنس خاک رس درست می کنند و قطعه اولیه را درون آن قرار می دهند و با فشرده کردن خاک قالبی رسی درست می کنند. سپس الگو را از قالب خارج می کنند و فلز مذاب را داخل قالب می ریزند.

البته امروزه صنعت قالب سازی به لطف دستگاه های CNC به طور کلی دگرگون شده است.

دستگاه تراش CNC

در روش ساخت کاهشی ابتدا یک قطعه بزرگتر از مواد اولیه را انتخاب می کنندکه بتواند کلیت قطعه مورد نیاز را در بر بگیرد. روش کار در Substractive Manufacturing مانند روش کار مجسمه سازانی است که با استفاده از سنگ مجسمه می سازند. در واقع همه ی قسمت های کار نهایی از ابتدا درون مواد اولیه قرار دارد و تولید کننده با حذف کردن قسمت های زائد، قطعه نهایی را از دل مواد اولیه بیرون می کشد. روش ساخت کاهشی در قرن پیشین با ساخت پرس های سنگین، دستگاه های برش متنوع، دستگاه ها تراش فلزات و در نهایت با اختراع ماشین آلات تراش و برش و فرزکاری CNC به اوج خود رسید به طوری که امروزه اگر نگاه دقیقی به اطراف خود بیاندازید می توانید در طول یک روز هزاران قطعه مختلف را ببینید که با استفاده از این روش تولید شده اند.

ساخت برج خنک کننده نیروگاه

با وجود اینکه ساخت افزایشی یا Aditive Manufacturing از گذشته هم کاربرد هایی در زندگی بشر داشته است اما به میزان دو روش دیگر گسترش نیافته بود و با وجود رشد روز افزون ماشین ها CNC، دستگاه خاصی که به طور گسترده مورد استفاده قرار بگیرد و از این روش بهره برداری کند ساخته نشد. تا اینکه پرینتر های سه بعدی ( ۳D Printers ) پا به عرصه وجود گذاشتند.

در روش ساخت افزایشی دقیقا بر خلاف روش کاهشی با کنار هم گذاشتن اجزا بسیار ریز ( مواد اولیه ) قطعه مورد نظر ساخته می شود. شاید بتوان سفال گری را از برخی جهات در این دسته جای داد. یا اگر بخواهم مثال ملموس تری برای شما بزنم ساختمان سازی فرآیندی بوده است که تقریبا همیشه به صورت ساخت افزایش سازی انجام می شده است. از روزگار گذشته که کارگران باکنار هم قرار دادن سنگ و خشت و چوب یک ساختمان می ساختند تا امروزه که اسکلت های بزرگ بتنی با روی هم ریختن بتن شکل می گیرند. ساخت برج های خنک کننده نیروگاه های سیکل ترکیبی شباهت های زیادی به روش کارکرد پرینتر های سه بعد دارد.

پرینتر سه بعدی چطور کار می کند؟

اگر با دقت به اشیائی که با پرینتر های سه بعدی ساخته شده اند نگاه کنید متوجه خطوط موازی بر روی سطوح این اشیاء می شوید. در واقع با نگاه کردن به اشیاء ساخته شده اینطور به نظر می رسد که گویا این شیء از روی هم قرار گرفتن دهها، صدها یا میلیون ها لایه بر روی یکدیگر ساخته شده است. پرینتر های سه بعدی از تکنولوژی های مختلفی استفاده می کنند اما تقریبا اساس کار تمام پرینتر ۳ بعدی هایی که تاکنون ساخته شده اند قرار دادن لایه های مختلف بر روی یکدیگر است تا در نهایت یک شی سه بعدی تشکیل شود.

لایه های مختلف پرینت سه بعدی
اشیاء سه بعدی با قرار گرفتن لایه های متفاوت روی هم پرینت می شوند

هرچه ضخامت لایه ها کمتر باشد تکنولوژی به کار رفته پیچیده تر و کیفیت خروجی کار بالاتر است تا جایی که ممکن است ضخامت لایه ها به قدری پایین باشد که با نگاه کردن به وسیله ساخته شده دیگر لایه های سازنده آن مشخص نباشند. هرچه لایه ها ضخم تر باشند، نتیجه نهایی از ظرافت کمتری برخوردار است اما زمان انجام کار سریعتر و تکنولوژی مورد نیاز ساده تر و ارزان تر خواهد بود.

تکنولوژی های مختلف پرینت ۳ بعدی

همان طور که قبلا اشاره شد پرینتر های سه بعدی با استفاده از تکنولوژی های مختلفی ساخته م شوند که هریک کاربرد خاص خود را دارد. قیمت برخی از تکنولوژی ها و مواد مصرفی آنها پایین و برخی به شدت گران هستند.

تکنولوژی های مختلف چاپ سه بعدی که به صورت مستمر در حال گسترش هستند را می توان بر اساس نحوه کارکردشان در هفت دسته کلی طبقه بندی کرد.

  • Material extrusion
  • Vat Photopolymerization
  • Material Jetting
  • Binder jetting
  • Powder bed fusion
  • Directed energy deposition
  • Sheet lamination

در ادامه برخی از تکنولوژی های رایج ساخت پرینتر های سه بعدی و کاربرد هر یک را برای شما توضیح خواهم داد.

  • FDM یا Fused Deposition Modeling
  • SLA یا Setereo Litography Aparatus
  • DLP یا Digital Light Proccessing
  • SLS یا Selective Laser Sintering
  • SLM یا Selective Laser Melting
  • EBM یا Electronic Beam Melting
  • LOM یا Laminated Object Manufacturing

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.