مقالات
پرینتر های سه بعدی و 3 نوع از پرکاربردترین آن‌ها
بهم
پرینتر های سه بعدی
امروزه از پرینتر های سه بعدی و تکنولوژی چاپ سه بعدی اجسام، در طیف گسترده‌ای از صنایع مختلف استفاده می‌شود. صنایعی مانند دندان‌پزشکی، ساختمان‌سازی، هوافضا، جواهر‌سازی، مجسمه‌سازی و خیلی صنایع دیگر که پیشرفت هر چه بیشتر خود را مدیون چاپ سه بعدی بوده اندبا یک جست‌وجوی ساده می‌توان دید که این فناوری حتی به تولید گوشت نیز در آینده نزدیک کمک خواهد کرد.
واضح است که با توجه به اینکه صنایع گوناگونی از پرینتر های سه بعدی بهره می‌برند، لازم است که انواع مختلفی از پرینتر‌ا را داشته باشیم تا پاسخ‌گوی نیاز‌های مختلف باشند. در این مقاله می‌خواهیم به 3 نوع از پرینتر های سه بعدی پرکاربرد که هر کدام کاربرد مخصوصی دارند را به طور خلاصه معرفی کنیم .
پرینتر های سه بعدی FDM:
شاید مشهورترین چاپگر سه بعدی، پرینتر های سه بعدی FDM باشند. این پرینترها معمولا کاربرد‌های عمومی دارند و بیشتر افراد تصورشان از پرینتر‌های سه بعدی همین نوع از پرینترها می‌باشد. FDM، مخفف (( Fused Deposition Modeling )) است به معنی، مدل‌سازی رسوب ذوب شده.
FDM چگونه عمل می‌کند؟
در این نوع از پرینتر‌های سه بعدی از مواد پلاستیکی برای ذوب کردن و جاگذاری آن‌ها کنار یکدیگر برای ساخت اجسام استفاده می‌شود. مواد اولیه به صورت ریسمانی وارد قسمت قلم مانند پرینتر می‌شوند و پرینتر با ذوب کردن مواد اولیه از آن‌ها مانند جوهر استفاده می‌کند. با روی هم رسوب شدن مواد اولیه به شکل خاص، محصول ما پدید می‌آید. می‌توان گفت FDM کند‌ترین نوع پرینتر های سه بعدی است.
کاربرد‌های پرینتر های سه بعدی FDM:
همانطور که اشاره شد، استفاده عمومی از پرینتر های سه بعدی FDM، می‌شود. برای مثال دانشجویان وقتی بخواهد پروژه خود را به شکل فیزیکی دربیاورند، از این نوع بهره می‌برند که هزینه کمتری دارد و همچنین به دقت بالا نیازی ندارند. همینطور وقتی کسی بخواهد محصولی که خودش طراحی کرده است را به صورت فیزیکی دربیاورد و دقت زیاد برایش اهمیت نداشته باشد، FDM بهترین گزینه است.
پرینتر های سه بعدی SLM
یکی از جالب‌ترین و پیشرفته‌ترین و البته یکی از گران‌ترین پرینتر های سه بعدی، SLMها هستند. از این پرینتر های سه بعدی برای ساخت اجسام فلزی بسیار پیچیده استفاده می‌شود. برخلاف FDM ، SLM کاربرد‌های کاملا تخصصی دارد که در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره خواهیم کرد. SLM مخفف (( Selective Laser Melting )) است که به (( ذوب انتخابی لیزری )) ترجمه شده‌است. همانطور که از اسمش پیداست در این پرینتر از لیزر بسیار قوی استفاده می‌شود.
پرینتر های سه بعدی SLM چگونه عمل می‌کند؟
در پرینتر های سه بعدی SLM، لیزر قدرتمندی به صورت لایه‌ای ، سطح مقطعی از جسم مورد نظر را با ذوب کردن پودر فلز مورد نظر ایجاد می‌کند. سطح مقطع هر جسمی در واقع برش بسیار نازکی از آن است. برای انجام پرینت ابتدا پودر فلز را در محفظه مخصوص می‌ریزند و سطح آن را با ابزاری صاف می‌کنند. وقتی که سطح پودر صاف شد، لیزر شروع به کار می‌کند و از بالا پرتو‌های پرقدرتی را روی فلز می‌تاباند.
تابش نور به طوری انجام می‌شود که با دقت بسیار زیاد لایه‌ای جسم مورد نظرمان را ایجاد کند. این لایه به این صورت تشکیل می‌شود که وقتی دانه‌های پودر فلز به اندازه کافی حرارت دیدند و شروع به ذوب شدن می‌کنند، به دانه‌های اطراف خود به نوعی جوش داده می‌شوند و وقتی به شکل کلی به آن‌ها نگاه کنیم، یک سطح مقطع فلزی را ایجاد می‌کنند.
بعد از اینکه لایه‌ای تشکیل شد، به کمک ابزاری به صورت اتوماتیک، آن لایه به اندازه ارتفاعش پایین برده می‌شود. بعد از اینکه لایه پرینت شده، کمی به داخل پودر فرو رفت، ابزار دیگری با حرکت افقی روی پودر،سطح آن را صاف می‌کند و فرورفتگی ایجاد شده را پر می‌کند. وقتی سطح پودر مجددا صاف شد لیزر دوباره لایه‌ای را با ذوب کردن پودر ایجاد می‌کند و این لایه به دلیل حرارت، به لایه قبلی جوش داده می‌شود و مراحل بعد از آن باز هم به طور اتوماتیک انجام می‌شوند.
این عمل آنقدر تکرار می‌شود که جسم فلزی مورد نظر ما به طور کامل پرینت شود. بعد از اینکه چاپ کامل شد، اپراتور با استفاده از براش اطراف محصول را از پودر پاک می‌کند و آن را از محفظه پودر خارج می‌کند.
کاربرد‌های اصلی پرینتر های سه بعدی SLM:
ذوب پودر فلز به این روش، کاربرد‌های بسیار زیادی دارد و برای اولین بار ساخت برخی محصولات فلزی بسیار پیچیده را با صرف زمان خیلی ممکن کرده‌است. از این پرینترها برای ساخت برخی پره‌ها پیچیده، قالب‌‌سازی ، ایمپلنت دندان‌پزشکی و خیلی کاربرد‌های مختلف استفاده می‌شود که در مقاله مخصوص پرینتر های سه بعدی SLM بیشتر توضیح خواهیم داد.
پرینتر‌های سه بعدی DLP :
DLP یکی از سریع‌ترین و پرکابردترین پرینتر‌های سه بعدی است. DLP مخفف « Digital Light Processing » است. همانطور که از اسم این پرینتر مشخص است، اساسی‌ترین جزء آن، منبع نوری آن است. مواد اولیه این پرینتر رزین‌های حساس به نور است که با تاباندن نور به آن‌ها، تبدیل به جسم جامد مورد نظر ما می‌شوند.
DLPها بیشتر به پرینتر های سه بعدی پروژکتوری معروف هستند، چون قبلا منبع نوری اکثر آن‌ها پروژکتور بود که حجم پرینتر و طبیعتا وزن آن را هم بالا می‌برد. امروزه پرینتر‌های LCD هم به بازار آمده‌اند که هم هزینه بسیار پایینتری دارند و هم اینکه حجم بسیار پایینی دارند و خیلی کوچکتر از پروژکتوری‌ها هستند.
پرینتر ها سه بعدی LCD با اینکه دوام کمتری نسبت به پروژکتوری‌ها دارند، اما چون عوض کردن ال سی دی آن‌ها هزینه کمی نسبت به پروژکتور دارند، خراب شدن زودتر آن‌ها مشکل زیادی برای مصرف کننده آن ایجاد نمی‌کند. به همین دلیل دوام کمتر صفحه نمایش ال‌سی‌دی نباید نگرانتان کند. البته دقت و کیفیت چاپ ال سی دی هم می‌تواند بیشتر از پروژکتور باشد.
پرینتر های سه بعدی DLP، چگونه کار می‌کنند؟
نحوه عملکرد DLP، کمی شبیه SLM است، چراکه این پرینتر هم لایه لایه سطح مقطع‌هارا پرینت می‌کند. مواد اولیه این پرینترها همانطورکه گفته شد، رزین‌های فوتوپلیمری هستند. فوتوپلیمر‌های استفاده شده در این پرینترها معمولا حساس به نور مرئی نیستند و با نور UV جامد می‌شوند تا در هنگامی که نور مورد نظر ما به آن‌ها تابانده نمی‌شود،خشک نشوند.
رزین در رزین تانک پرینتر که بالای صفحه ال سی دی یا پروژکتور قرار دارد ریخته می‌شود. سپس پلیت یا کفه‌ی پرینتر پایین می‌آید و کمی داخل رزین قرار می‌گیرد. در این زمان منبع نوری پرینتر، پایه جسم سه بعدی مورد نظر ما را روی پلیت با جامد کردن رزین توسط نور UV یا فرابنفش، ایجاد می‌کند.
بعد از اینکه پایه مناسب ایجاد شد، منبع نوری با تاباندن نور به شکل سطح مقطع جسم مورد نظر ما لایه‌ای از آن را روی پلیت ایجاد می‌کند. سپس کفه دوباره خود را از رزین جدا می‌کند و بعد از آن باز هم وارد رزین می‌شود. لایه بعدی جسم پرینت می‌شود و این عمل تا کامل شدن نمونه تکرار می‌شود.
پس از اینکه چاپ تمام شد، فرد استفاده کننده از پرینتر، پیچ پلیت را باز می‌کند و آن را از داخل پرینتر بیرون می‌آورد. سپس پلیت و نمونه چاپ شده را که به کفه چسبیده شده است را روی حوله‌ای قرار می‌دهد تا خشک شوند. اکنون نمونه مورد نظر ما به شکل جسمی سه بعدی آماده است.
کاربرد‌های پرینتر های سه بعدی DLP :
این نوع از پرینترها با توجه یه این که بسیار دقیق و سریع هستند، کاربرد‌های زیادی در زمینه‌های مختلف پیدا کرده‌اند. برای مثال این پرینترها به ساخت ایمپلنت‌های با دقت و با کیفیت که هم‌خوانی زیادی با دندان‌های دیگر بیمار دارند. لابراتوار‌های با استفاده از این نوع پرینتر های سه بعدی، قالب ایمپلنت را چاپ می‌کنند که قبلا این کار توسط دست انجام می‌شد و خطای زیادی داشت.
همچنین در صنعت جواهر‌سازی هم از این پرینترها برای ساخت قالب‌های بسیار ظریف طلا استفاده می‌شود.
تا این‌جا کمی با این سه نوع پرینتر سه بعدی پرکاربرد، به طور خلاصه آشنا شدیم. هر کدام از این چاپگر‌های سه بعدی کاربرد مخصوص خود را دارند که مخصوص آن‌ها ساخته شده‌اند و برای کاربردشان بهینه شده‌اند. هر روز استفاده از چاپگر سه بعدی بیشتر می‌شود و تولید کننده‌ها اشکالات را رفع می‌کنند و پرینترها را پیشرفته‌تر می‌کنند.
شرکت بنیان مکاترونیک اولین تولید کننده پرینتر های سه بعدی در ایران، با سابقه درخشان در تولید محصولات با کیفیت و خدمات پس از فروش، محصولات خود را با توجه به نیاز بازار و تکنولوژی روز، بهینه و پیشرفته‌تر می‌کند.
