مقدمه ای بر ساخت افزایشی(چاپ سه بعدی)

ساخت افزایشی یا چاپ سه بعدی یکی از جدید ترین روش های تولید قطعات می باشد. این فناوری که یکی از عناصر اصلی انقلاب صنعتی چهارم می باشد، قابلیت های فراوانی را برای صنعت به ارمغان آورده ست. ساخت افزایشی که در برخی منابع به آن ساخت لایه افزایشی نیز می گویند، فناوری ای است که قطعات سه بعدی را به صورت لایه های دو بعدی که بر روی هم قرار می گیرند. از آنجایی که این کار با استفاده از کامپیوتر و بر اساس یک نقشه کامپیوتری ساخته می شود، به آن چاپ سه بعدی یا پرینت سه بعدی گفته می شود.

پرینتر سه بعدی چیست و چگونه چگونه کار می کند؟

پرینتر سه بعدی، در واقع یک پرینتر دو بعدی است که می تواند لایه های دو بعدی را بر روی هم دیگر بسازد. چاپگر های سه بعدی مختلف، هر کدام روش های مختلفی برای ساخت این لایه های دو بعدی دارند. پرینتر سه بعدی امروزه می تواند قطعاتی از جنس پلیمرها، سرامیک ها و فلزات را چاپ کنند. برای آشنایی بیشتر با پرینتر های سه بعدی مختلف می توانید مقاله ساخت افزایشی چیست را مطالعه کنید.

برای چاپ سه بعدی به چه چیزهایی نیاز داریم؟

در فرایند چاپ سه بعدی، شما ماده اولیه، طرح دیجیتالی سه بعدی و مجموعه ای از پارامتر های مخصوص را به دستگاه می دهید و دستگاه پس از گذشت زمانی، قطعه نهایی را برای شما می سازد. علاوه بر این که هر مکانیزم چاپ سه بعدی به روش منحصر به فردی کار می کند و نیازمند پارامتر های خود می باشد، مواد مختلف نیز ویژگی های منحصر به فردی دارند که باید پارامتر های چاپ اختصاصی آن ها را استفاده کرد تا قطعه نهایی که ایجاد می شود از کیفیت بالایی برخوردار باشد.

طرح دیجیتالی در واقع همان نقشه ی سه بعدی می باشد که توسط نرم افزار های طراحی سه بعدی نظیر Catia یا Solidworks و … ایجاد می شود. این طرح ها توسط نرم افزارهای اختصاصی پرینتر های سه بعدی، برای چاپ آماده سازی می شوند. ماده اولیه نیز در شکل های مختلف برای پرینتر های مختلف وجود دارد، به عنوان نمونه در پرینتر های FDM از فیلامنت های پلیمری  و در پرینتر های SLM از پودر فلز استفاده می کنیم. سپس پارامتر های مربوط به پرینت را به دستگاه می دهیم. به عنوان نمونه ضخامت لایه، سرعت اسکن، توان لیزر از پارامتر های اصلی پرینتر سه بعدی فلزی SLM می باشد.

یکی از مهمترین فعالیت های پژوهشی، یافتن این پارامتر ها برای مواد و آلیاژ های مختلف می باشد. هنگامی که شما پارامتر های مورد نظر نمی دانید، باید با پارامتر های مختلف امتحان کنید، تست های مربوطه را بگیرید و مجموعه پارامتر های مناسب را به دست آورید.

انواع پرینتر های سه بعدی چیست؟

پرینتر های سه بعدی مدل های مختلفی دارند. در این بخش معروف ترین پرینتر های سه بعدی را برای شما معرفی می کنیم

پرینتر سه بعدی FDM

پرینتر سه بعدی FDM یکی از متداول چاپگر های سه بعدی بوده که امروزه به کاربرد خانگی رسیده است، این پرینتر ها از فیلامنت های پلیمری ترمو پلاست به عنوان مواد اولیه استفاده می کنند. آن ها قیمت بسیار پایینی داشته و برای تولید قطعات پلیمری بسیار کاربردی اند

پرینتر سه بعدی DLP

پرینتر سه بعدی DLP نیز از چاپگر های سه بعدی معروف پلیمری می باشد که از رزین مایع به عنوان ماده اولیه استفاده می کند و با استفاده از نور پرژکتور، قطعات سه بعدی را چاپ می کند. قیمت این پرینتر ها از پرینتر های FDM کمی بالاتر بوده اما همچنان در رده پرینتر های ارزان قیمت قرار می گیرند.

پرینتر سه بعدی SLA

پرینتر سه بعدی SLA اولین نمونه پرینتر سه بعدی در جهان بوده است. این روش بسیار مشابه با روش چاپ سه بعدی DLP است با این تفاوت که به جای پرژکتور، از پرتو لیزر برای چاپ قطعات استفاده می کند.

پرینتر سه بعدی SLM

چاپگر سه بعدی SLM برای چاپ سه بعدی قطعات فلزی مورد استفاده قرار می گیرد، این پرینتر از پودر فلزات و آلیاژ ها به عنوان ماده اولیه استفاده می کند. در این روش پرتو لیزر بر روی سطح پودر می تابد و بر اساس یک الگو پودر فلز را ذوب می کند و قطعه سه بعدی را می سازد. این پرینتر قیمت بالایی دارد و کاربرد صنعتی دارد.

این مکانیزم چاپ سه بعدی، یکی از اصلی ترین روش های چاپ سه بعدی صنعتی در جهان می باشد. آموزش های آکادمی پرینتر سه بعدی جاویسا بر مبنای این فناوری می باشد. همچنین می توانید سفارش چاپ سه بعدی خود را در جاویسا ثبت کنید.

پرینتر سه بعدی SLS

چاپ سه بعدی در روش SLS بسیار شبیه به روش SLM می باشد با این تفاوت که در حالت به جای آن که پودر فلز به صورت کامل ذوب شود، صرفا زینتر می شود. این مکانیزم برای چاپ سه بعدی فلز و سرامیک استفاده می شود.

پرینتر سه بعدی بایندرجت

چاپ سه بعدی در این روش توسط پاشش یک چسب بر روی پودر سرامیک انجام می شود، ماده اولیه در این حالت پودر سرامیک و چسب می باشد. این پرینتر نیز در دسته پرینتر های سه بعدی گران قیمت قرار می گیرد. برخی مدل های این پرینتر همراه با چسب، قابلیت پاشش رنگ را نیز دارند که می توانند قطعات سه بعدی رنگی چاپ کنند.

پرینتر های سه بعدی مکانیزم های مختلفی دارند که در اینجا صرفا برخی از معروف ترین های آن هارا معرفی کردیم. در جلسه مربوط به ساخت افزایشی فلزات، به صورت کامل به معرفی پرینتر های سه بعدی فلزی می پردازیم.

مزایا و معایب ساخت افزایشی چیست؟

همه روش های ساخت و تولید مزایا و معایبی دارند، ساخت افزایشی نیز از این قاعده مستثنی نیست. امید می رود که با انجام تحقیقات و پژوهش ها هم در حوزه توسعه مواد و هم در حوزه طراحی مکانیزم ها، محدودیت های این روش روز به روز کمتر شود. در این بخش مهمترین مزایا و معایب ساخت افزایشی را معرفی می کنیم

از مهمترین مزایا می توان به موارد زیر اشاره کرد

• عدم نیاز به قالب
• قابلیت تولید در تعداد کم با هزینه کم
• امکان ساخت قطعات با طراحی های پیچیده
• تولید قطعات کاملا شخصی سازی شده
• خواص بهبود یافته

از مهمترین معایب ساخت افزایشی می توان به موارد زیر اشاره کرد.

• هزینه بالای دستگاه و مواد اولیه
• سرعت پایین فرایند ساخت
• نامناسب بودن برای تیراژ های تولید زیاد

هر چند که با توسعه این فناوری روز به روز این معایب کمتر می شود و امید است که با رفع آن ها در آینده این روش جایگزین بسیاری از روش های تولید گردد.

مروری بر آنچه گفته شد

در این بخش به صورت خلاصه به معرفی فناوری ساخت افزایشی یا چاپ سه بعدی پرداخته شد و برخی از معروف ترین پرینتر های سه بعدی معرفی شدند. در انتها نیز برخی از معایب و مزایای این فناوری گفته شد. با توجه به این نکته که هدف این دوره آموزش ساخت افزایشی فلزات با مکانیزم ذوب گزینشی با لیزر می باشد، این درس صرفا به عنوان یک مقدمه و به صورت خلاصه بیان گردید. در جلسه بعد به معرفی روش های ساخت افزایشی فلزات پرداخته خواهد شد.