پرینتر سه بعدی FDM
پرینتر سه بعدی FDM شناخته شده ترین و معروف ترین پرینتر سه بعدی در جهان است. این چاپگر به سبب سادگی در تولید و قیمت پایین و همچنین کاربری ساده آن امروزه تقریبا در همه جا پیدا می شود.
در این مقاله به معرفی این پرینتر سه بعدی و نحوه عملکرد آن می پردازیم. پیشنهاد می کنیم قبل از این مقاله ابتدا مقاله ساخت افزایشی چیست و پرینتر های سه بعدی چه هستند را مطالعه کنید تا با مفهوم ساخت افزایشی آشنا شوید و همچنین پیشنهاد می کنیم که با مطالعه صفحه اختصاصی چاپ سه بعدی، با انواع مکانیزم های چاپ سه بعدی آشنا شوید.
پرینتر سه بعدی FDM چیست؟
عبارت FDM سرواژه عبارت Fused Deposition Modeling که در فارسی با نام مدل سازی رسوب ذوب شده یا مدل سازی رسوب نشانی ترجمه شده است. این پرینتر سه بعدی از فیلامنت های پلیمری به عنوان ماده اولیه استفاده می کند. این پرینتر این فیلامنت ها را ذوب می کند و با نشاندن ماده ذوب شده بر اساس الگوی کامپیوتری لایه های دو بعدی را می سازد. با تکرار این فرایند لایه سازی قطعه سه بعدی ساخته می شود. در ادامه به صورت کامل با فرایند چاپ در این نو چاپگر سه بعدی آشنا خواهیم شد.
پرینتر سه بعدی FDM چه موادی را می تواند چاپ کند و ماده اولیه آن چیست؟
پرینتر FDM برای چاپ سه بعدی قطعات از جنس پلاستیک و یا پلیمر استفاده می شود. بسیاری از قطعات پلاستیکی که چاپ سه بعدی شده اند با این روش ساخته شده اند. احتمالا اگر قطعه ای را مشاهده کردید که بر روی سطح آن لایه لایه بود، آن قطعه با پرینتر FDM ساخته شده است.
چه پلاستیک هایی را می توان با پرینتر FDM ساخت؟
پرینتر سه بعدی FDM برای چاپ سه بعدی پلیمر های ترموپلاست کاربرد دارد. در یک طبقه بندی ساده، تمام مواد پلاستیکی را می توان در دو دسته ترموپلاست و ترموست قرار داد.
ترموپلاست ها چه نوع پلیمر هایی هستند؟
به صورت ساده، ترموپلاستیک ها پلیمر هایی هستند که در مواجه با حرارت، خمیری شکل شده و ذوب می شوند. این پلیمر هارا می توان بارها ذوب کرد و منجمد کرد. بدون آن که تخریب شوند. پرینتر FDM از این نوع پلیمر ها استفاده می کند
ترموسات ها چه نوع پلیمر هایی هستند؟
ترموست ها پلیمر هایی هستند که در مواجه با حرارت می سوزند و تخریب می شوند. در فرایند ساخت قطعات با پلیمر های ترموست باید آن هارا پخت. این پخته شدن به معنای افزودن عامل شیمیایی مخصوص به پلیمر مایع یا استفاده از پرتو نور می باشد. پرینتر های سه بعدی DLP و SLA از معروف ترین پرینتر های چاپ سه بعدی ترموست ها هستند.
فیلامنت چیست؟
پرینترهای سه بعدی FDM ماده اولیه را در شکل فیلامنت مصرف می کنند. فیلامنت ها در واقع رشته هایی نازک و دراز پلیمری هستند.
فیلامنت ها در رنگ ها و جنس های مختلف ساخته می شوند. فیلامنت های PLA و ABS از معروف ترین و پرکاربرد ترین فیلامنت ها در چاپ سه بعدی FDM هستند. امروزه فیلامنت های بسیار متنوعی وجود دارد. کامپوزیت های زمینه پلیمری نیز امروزه از مواد محبوب برای فلامنت ها هستند.
پرینتر سه بعدی FDM چگونه کار می کند؟
پرینتر FDM مکانیزم بسیار ساده ای دارد. در واقع حتی شما می توانید با تهیه قطعات آن خودتان یک پرینتر سه بعدی بسازید. امروزه شرکت های بسیاری انواع مختلف پرینتر های سه بعدی FDM را در شکل ها و طرح های مختلف تولید می کنند.
برای درک بهتر پرینتر نحوه عملکرد پرینتر FDM بهتر است ابتدا با مهمترین اجزا و قسمت های آن آشنا شویم.
اجزا و قسمت های اصلی پرینتر سه بعدی FDM
در این بخش به صورت مختصر مهمترین بخش های پرینتر سه بعدی FDM را معرفی می کنیم. شناخت این سیستم ها و قطعات به درک عملکرد پرینتر سه بعدی FDM کمک می کند.
- صفحه ساخت: صفحه ساخت بستری است که قطعه بر روی آن ساخته می شود، در برخی از این پرینتر ها این صفحه ثابت و در برخی پرینتر ها این صفحه متحرک است.
- سیستم حرکتی: سیستم حرکتی در واقع متشکل از یک چارچوب (ساخته شده از مکانیزم های حرکتی مختلف) و موتور ها و… می باشد که بازه حرکتی مورد نیاز برای فعالیت دستگاه را ایجاد می کند.
- اکسترودر و نازل: اسکترودر به همراه نازل بخشی مهم پرینتر سه بعدی FDM هستند که فیلامنت را به داخل خود کشیده و سپس با اعمال حرارت و خمیری کردن فیلامنت، آن را بر روی صفحه ساخت، یا لایه های ساخته شده قبلی می نشانند.
- نمایشگر و سیستم دیجیتال: نمایشگر برای اعمال تنظیمات می باشد، شما در فرایند چاپ با FDM نیازمند هستید پارامتر هایی نظیر سرعت حرکت، ضخامت لایه، دما و … را تعیین کنید، نمایشگرها برای این کاربرد و سایر کاربرد ها نظیر نمایش زمان باقی مانده و … به کار می روند. سیستم دیجیتال نیز به عنوان یک رایانه کوچک برای پیش برد فرایند پرینت سه بعدی به کار می رود.
- ورودی ها: ورودی های کارت حافظه، یا اتصال به کامپیوتر یا USB مواردی هستند که انتقال فایل برای پرینت را امکان پذیر می سازند.
- بدنه: در نهایت همه این موارد در یک بدنه که در شکل ها و طرح های مختلف می باشد قرار می گیرند، بدنه های فلزی یا بدنه هایی از جنس پلکسی از متداول ترین بدنه ها می باشند.
مراحل چاپ در پرینتر سه بعدی FDM
در این بخش مراحل اصلی چاپ سه بعدی با پرینتر FDM را بررسی می کنیم.
آماده سازی فایل سه بعدی
مرحله آغازین آماده سازی فایل سه بعدی می باشد. این فایل باید یا توسط نرم افزار های طراحی سه بعدی نظیر Catia یا Solidworks طراحی شود و یا با استفاده از اسکنر های سه بعدی ایجاد شود. پس از این مرحله فایل سه بعدی باید توسط نرم افزار های اسلایسر آماده شوند. نرم افزاری مانند Simplify 3D یکی از شناخته شده ترین ها می باشد.
در این مرحله تنظیمات مربوط به ساپورت گذاری و تعیین ضخامت و الگوهای ساخت مشخص می شود.
ساپورت چیست؟
پرینتر سه بعدی برای ساخت برخی قسمت های قطعات نیاز دارد که ستون هایی در زیر آن ها ایجاد کند، دقیقا همانند ستون برای سقف زدن در ساختمان سازی. این ستون ها ساپورت نام دارند و در حین ساخت ایجاد می شوند و پس از تکمیل فرایند چاپ از قطعه جدا می شوند.
آماده سازی پرینتر سه بعدی
پرینتر سه بعدی باید در این مرحله آماده شود. این آماده سازی شامل قرار دادن فیلامنت برای پرینت و انتقال فایل به دستگاه( از طریق USB یا کابل یا بلوتوث و …) و انجام تنظیمات اولیه می باشد. این مرحله زمان چندانی نمی گیرد.
انجام فرایند پرینت سه بعدی
فرایند اصلی چاپ سه بعدی همین است. در واقع با تکرار این فرایند است که قطعه سه بعدی ساخته می شود.
در این مرحله ابتدا اکسترودر فیلامنت پلیمری را به داخل خود می کشد. سپس منبع حرارتی که در کنار نازل قرار دارد، این فیلامنت را نرم و خمیری شکل می کند(درست همانند چسب حرارتی). سپس سیستم حرکتی دستگاه اکسترودر را در جابجا می کند تا اکسترودر بتواند بر اساس الگوی کامپیوتری یک لایه دو بعدی را بسازد.(درست همانند استفاده از چسب حرارتی)
پس از این که یک لایه از قطعه ساخته شد، همین مرحله مجددا تکرار می شود و لایه بعدی بر روی همین لایه ساخته می شود.
با تکرار این فرایند قطعه سه بعدی ساخته می شود. این قطعه سه بعدی همراه با ساپورت ها می باشد که به آن متصل اند.
فرایند های پس از پرینت
هنگامی که قطعه ساخته می شود، ساپورت ها به آن متصل هستند که باید ساپورت ها را جدا کرد. گاهی این فرایند با دست انجام می شود و گاهی باید از ابزار برای جدا کردن آن استفاده کرد.
همچنین گاهی سطح خارجی قطعه لایه لایه می باشد که باید با فرایند هایی نظیر سمباده زنی آن هارا از بین برد تا صافی سطح قطعه بهبود یابد.
فرایند هایی نظیر رنگ آمیزی و … نیز می تواند انجام شود.
پرینتر سه بعدی FDM در یک نگاه(جمع بندی)
پرینتر سه بعدی FDM شناخته شده ترین پرینتر سه بعدی است و تقریبا هر کجا که پرینتر سه بعدی را جستجو کنید احتمالا تصاویر آن را خواهید دید.
این دستگاه اقتصادی بوده و نسبت به سایر پرینتر های صنعتی نظیر SLM و BinderJet و … بسیار ارزان قیمت به حساب می آید.
این چاپگر برای چاپ سه بعدی قطعات از جنس پلیمر های ترموپلاسیک می باشد.
این پرینتر سه بعدی کاربرد خانگی گسترده ای دارد و امروزه بسیاری از افراد در خانه های خود از این پرینتر استفاده می کنند. این پرینتر سه بعدی برای کودکان نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
چاپگر سه بعدی عملکردی بسیار ساده دارد که حتی شما می توانید خودتان برای خودتان یک پرینتر سه بعدی بسازید.
در نهایت اگر به دنبال یک پرینتر هستید که هم بتوانید از آن به عنوان یک ابزار کار و کسب درآمد ارزان قیمت استفاده کنید و هم با آن برای خود وسایل مورد نیاز خود را بسازید . این پرینتر یک گزینه مناسب برای شما خواهد بود.
