آشنایی با انواع پرینتر سه بعدی قسمت 1

به صورت کلی فرایند های شکل دهی از دو طریق کاستن ماده و یا افزودن ماده انجام می­شوند. برای مثال در فرآیند های ماشین کاری در ماشین های CNC با برداشتن ماده به صورت براده از روی قطعه به شکل دلخواهمان می­رسیم ولی در پرینتر های سه بعدی با افزودن تدریجی ماده به قطعه دلخواه می­رسیم. از این نظر پرینتر های سه بعدی در مصرف ماده صرفه جویی خواهند کرد.

حال می­توان گفت که تفاوت تکنولوژی های مختلف پرینتر 3 بعدی در روش افزودن ماده به قطعه است. طبیعی است که در روش های مختلف محدودیت هایی از نظر ماده مورد استفاده داریم و اصلا یکی از دلایل مهمی که طراحان پرینتر 3 بعدی را به ابداع روش های جدید سوق داده امکان استفاه از مواد جدید است.

به صورت کلی تکنولوژی پرینت 3 بعدی را می­توان به چند گروه اصلی تقسیم کرد:

1. پرینتر های بر پایه فیلامنت:

در این پرینتر ها از یک رشته بلند از ماده مورد نظر به نام فیلامنت (filament) استفاده می­کنیم. این رشته به مرور به درون یک نازل کشیده می­شود و در هنگام خروج از نازل در اثر حرارتی که ایجاد می­شود ماده ذوب شده و با حرکت دادن نازل پلاستیک در محل مورد نظر ریخته و بلافاصله سرد می­شود.بعد از اتمام هر لایه مدل به اندازه ضخامت یک لایه به سمت پایین حرکت می­کند و لایه بعدی ایجاد می­شود. با ادامه همین روند مدل لایه لایه تشکیل می­شود به این روش اصطلاحا (Fused Deposition Modeling) میگویند.

در این پرینترها عموما از یک ماده دیگر به عنوان پشتیبان برای قطعه اصلی استفاده می­شود چون در قسمت هایی از قطعه (قسمت های آویزان) نمی­توان ماده را در هوا پاشید و ماده پشتیبان باید از افتادن آن جلوگیری کند. بعد از اتمام پرینت باید قسمت ساپورت را از قطعه اصلی جدا کرد. برای راحت کنده شدن ساپورت جنس آن را ضعیف تر در نظر میگیرند و یا الگوی پرینت آن را طوری در نظر میگیرند که مقاومت کمتری داشته باشد.انواع دیگری هم وجود دارد که می­توان بدون حل شدن قطعه اصلی ساپورت را در یک حلال حل کرد.

به صورت معمول موادی که در پرینتر های فیلامنتی استفاده می­شوند پلاستیکی هستند دو ماده ABS و PLA از پرکاربرد ترین مواد در پرینتر های FDM هستند.

  ABS از خانواده مواد پلیمری هستند که نقطه ذوب مشخصی ندارند یعنی قبل از ذوب شدن به صورت خمیری در می­ آیند، از مهم تری خواص ABS مقاومت بالای آن ها است. امروزه فیلامنت های ABS در رنگ های مختلف و با کیفیت و خواص متفاوت عرضه می­شود.

در مورد فیلامنت ها میتوانید در صنعت بازار  بیشتر بخوانید

2. پرینتر های بر پایه پودر

در این نوع پرینتر ها ماده اولیه به صورت پودر درآمده است و برای به وجود آمدن قطعه باید ذرات پودر به هم بپیوندند و تشکیل یک ساختار واحد بدهند. یکی از روش های رایج Laser Sintering (سخت شدن با لیزر) است. در این روش دمای داخل پرینتر به کمی پایین تر از دمای ذوب پودر مورد نظر می­رسد .سپس  پرینتر یک لایه بسیار نازک از پودر را با یک غلطک پخش می­کند. حال با استفاده از اشعه لیزر آن قسمت هایی که با توجه به نقشه باید ذوب شوند و به هم بپیوندند تا کمی بالاتر از دمای ذوب داغ می­شوند و بقیه قسمت هایی که با لیزر تماس نداشته اند به صورت پودر باقی می­مانند .

با تمام شدن هر لایه دوباره یک لایه نازک از پودر پخت نشده برروی قطعه پخش می­شود و لایه بعدی دوباره توسط لیزر تشکیل می­شود این عملیات تا تمام شدن قطعه ادامه پیدا می­کند و قطعه به صورت لایه لایه تشکیل می­شود. بعد از تمام شدن کار پرینت باید با کنار زدن پودر های اضافه قطعه اصلی را از دل آن بیرون بیاوریم.

واقعا کار لذت بخشی خواهد بود...

ولی به نظر شما بزرگترین مزیت این روش چیست؟

بله-پودری که به صورت ذوب نشده باقی می­ماند نقش همان ماده پشتیبان را دارد. با این کار دیگر نگران قسمت پشتیبان قطعات نخواهیم بود و می­توانیم قطعات پیچیده ای را با این روش تولید کنیم. پودر ذوب نشده قسمت های مختلف قطعه را در جای خود نگه می­دارد.در این تکنولوژی می­توان از مواد مختلفی مثل : پلی­آمید، الوماید، تیتانیوم، مواد پلاستیکی و حتی چوب استفاده کرد که مواد بسیار پرکاربردی هستند و با اشعه لیزر می­توان آن ها را ذوب کرد.

مواد دیگری مثل سرامیک و یا فولاد ضدزنگ که با لیزر ذوب نمی شوند را می­توان با چسب به هم چسباند. به این روش اصطلاحا powder & Binder based 3d printing میگویند. این روش تفاوت چندانی با روش قبلی ندارد. پودر ماده مورد نظر در ابتدا به صورت لایه نازک پخش می­شود سپس یک وسیله مخصوص چسب را در نقاطی که با توجه به نقشه تعریف شده اند می­پاشد. به این ترتیب قسمت مورد نظر با  پودر به هم میچسبند. حال با تمام شدن هر لایه مراحل فوق تا اتمام پرینت قطعه ادامه پیدا می­کند.از انجایی که در اینجا قطعه را فقط به هم چسبانده ایم باید بعد از اتمام پرینت عملیات دیگری را نیز برروی آن انجام دهیم. این عملیات بسته به نوع ماده استفاده شده متفاوت خواهد بود. مثلا سرامیک را در کوره خشک کن میگذاریم و چندین بار عملیات پخت را روی آن انجام می­دهیم. آهن ضدزنگ را در کوره قرار میدهیم تا دانه های فلزی آن ذوب شنود و به هم بپیوندند و ...