7 تکنولوژی پیشرفته پرینت سه بعدی که در سال 3 باید بدانید

پرینت سه بعدی یکی از انقلابی ترین فناوری های بیست و یکم است^st قرن، و به طور پیوسته در حال تغییر نحوه ایجاد، طراحی و ساخت اشیا است. بنابراین جای تعجب نیست که صنعت چاپ سه بعدی یکی از مهم ترین صنایع برای خرده فروشان تولیدی است. 

با این حال، بسیاری از خریداران ممکن است برای به روز ماندن در مورد نوآوری های مختلف در فناوری چاپ سه بعدی تلاش کنند. این مقاله به بررسی هفت فناوری کلیدی برای شناختن، و ارائه نکات حیاتی برای انتخاب فرآیند چاپ مناسب می پردازد. 

فهرست مندرجات
پرینت سه بعدی چیست؟
نمای کلی صنعت چاپ سه بعدی
7 نوع فناوری پرینت سه بعدی
نحوه انتخاب فرآیند پرینت سه بعدی مناسب
نتیجه

پرینت سه بعدی چیست؟

پرینت سه بعدی بخشی از فرآیندی است که به عنوان تولید افزودنی شناخته می شود، جایی که یک شی با افزودن یک ماده لایه به لایه ایجاد می شود. در حالی که این فرآیند در تولید بزرگ برای ایجاد قطعات خودرو یا اجزای موتور جت استفاده می شود، می توان از آن در خانه یا برای استفاده تجاری با استفاده از مقیاس کوچک نیز استفاده کرد. چاپگرهای 3D.

اولین مرحله در پرینت سه بعدی شامل ایجاد یک طرح اولیه از شی مورد چاپ است. هنگامی که کاربر طراحی سه بعدی دارد، آن را به چاپگری می فرستد که داده ها را دریافت می کند، مواد را از طریق لوله می کشد، ذوب می کند و در صفحه ای قرار می دهد که بلافاصله خنک می شود. شی 3 بعدی از طریق لایه بندی ایجاد می شود، زیرا چاپگر هر بار یک لایه از مواد را اضافه می کند تا زمانی که یک ساختار کاملاً شکل گرفته ظاهر شود.

نمای کلی صنعت چاپ سه بعدی

بازار پرینت سه بعدی رشد ثابتی را تجربه کرده است. در سال 3، بازار جهانی به ارزش گذاری رسید 20.67 میلیارد دلار آمریکا - رقمی که انتظار می رود تا سال 91.8 به 2032 میلیارد دلار افزایش یابد. تحلیلگران بازار انتظار دارند که این رشد با نرخ رشد مرکب سالانه (CAGR) 18.92 درصد رخ دهد.

فوران فناوری دیجیتال بر ظهور صنعت چاپ سه بعدی تأثیر می گذارد که برای تولید مدرن ایده آل است. بسیاری از کشورها قبلاً چاپ سه بعدی را پذیرفته اند و ایالات متحده به عنوان بزرگترین خرج کننده خرید چاپگرهای سه بعدی در سال 3 ظاهر شده است و بیش از 3 درصد از سهم بازار را به خود اختصاص داده است. از آنجایی که تقاضا برای فناوری پرینت سه بعدی در حال رشد است، کسب و کارهایی که ابزار چاپ سه بعدی مناسب را تهیه می کنند، آماده بهره مندی از بازار گسترده هستند.

7 نوع فناوری پرینت سه بعدی

انواع مختلفی از فناوری های چاپ سه بعدی وجود دارد که عملاً در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرند. درک این انواع می‌تواند به خرده‌فروشان کمک کند تا هنگام انبار کردن محصولات تصمیمات آگاهانه بگیرند و انتخاب تولید را بر اساس تقاضا افزایش دهند. آنها شامل موارد زیر است:

1. استریولیتوگرافی (SLA)

استریولیتوگرافییا SLA، یک فرآیند چاپ سه بعدی است که از لیزر برای تبدیل رزین مایع به پلاستیک سخت شده استفاده می کند. استریو وارونه یا معکوس رایج ترین سیستم SLA است.

بسته به دستگاه، رزین توسط کاربر به مخزن ریخته می شود یا به طور خودکار از یک کارتریج توزیع می شود. 

در ابتدای چاپ، یک پلت فرم ساخته شده روی رزین پایین می آید و تنها یک لایه نازک مایع بین منطقه ساختمان و کف مخزن باقی می ماند.

یک شیشه شفاف در پایین مخزن رزین به گالوانومترها اجازه می دهد تا لیزر UV را هدایت کنند، مقطعی از مدل سه بعدی را ترسیم کنند و به طور انتخابی مواد را سخت کنند. چاپ در لایه های متوالی، هر کدام با ضخامت کمتر از 3 میکرون ساخته می شود. 

پس از اتمام یک لایه، پلت فرم دوباره پایین می آید و جزء از کف مخزن جدا می شود تا رزین تازه در زیر آن جریان یابد.

در ابتدا در دهه 80 توسعه یافت، SLA تا همین اواخر به ماشین‌های صنعتی بزرگ محدود می‌شد. امروزه لیتوگرافی رومیزی چاپ سه بعدی مقرون به صرفه و با وضوح بالا را ارائه می دهد که به راحتی در فضای کاری کاربر قرار می گیرد.

SLA امکان استفاده از طیف وسیعی از مواد با خواص فیزیکی متنوع را فراهم می کند. چه مهندس، طراح محصول، مجسمه ساز، جواهرساز یا دندانپزشک، موادی برای کاربرد آنها وجود دارد.

2. پردازش نور دیجیتال (DLP)

In پردازش نور دیجیتال یا DLP، فرآیند واقعی پخت و ساخت شی 3 بعدی مانند پرینت سه بعدی SLA است، به جز یک انحراف. استریولیتوگرافی از یک لیزر برای نمایش ماکت سه بعدی جسم بر روی سطح مخزن استفاده می کند و یک لایه روی دیگری ایجاد می کند.

در مورد پردازش نور دیجیتال، لیزر با یک لامپ قوس یا منبع نور جایگزین می شود. نور به شکل دلخواه بر روی سطح پلیمر مایع پخش می‌شود و پلیمر مایع خاص به راحتی سخت می‌شود و باعث می‌شود که تشکیل یک شکل نسبت به لیزر زمان‌بر کمتری داشته باشد. نتیجه فرآیند پرینت سه بعدی سریعتر از SLA است.

در پردازش نور دیجیتال از مواد مختلفی مانند نایلون، ABS و ترموپلاستیک استفاده می شود. بنابراین، همه کاره است. همچنین با استفاده از چاپ پایین به بالا با وضوح بالا، اشکال مختلفی تولید می کند.

3. مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM)

این فرآیند پرینت سه بعدی افزودنی لایه از مواد ترموپلاستیک درجه تولید برای تولید نمونه اولیه و قطعات نهایی استفاده می کند.

این فناوری به دلیل تولید دقیق جزئیات ویژگی ها و نسبت قدرت به وزن عالی شناخته شده است. برای مدل‌های مفهومی، نمونه‌های اولیه کاربردی، کمک‌های تولیدی و قطعات کم‌مصرف نهایی ایده‌آل است.

La فرآیند FDM با "برش" داده های CAD 3D به لایه ها آغاز می شود. سپس داده ها به ماشینی منتقل می شود که لایه به لایه قسمت را بر روی یک پلت فرم ساخت می سازد.

برای ایجاد سطح مقطع هر قسمت از قرقره های نخ نازک از گرمانرم و مواد پشتیبانی استفاده می شود. مانند یک تفنگ چسب حرارتی، مواد بدون سیم پیچ به آرامی از طریق نازل های دوگانه گرم شده بیرون می روند. با دقت، نازل ها هم مواد پشتیبانی و هم مواد چاپ سه بعدی را روی لایه های قبلی قرار می دهند.

نازل اکستروژن در یک صفحه افقی XY به حرکت خود ادامه می دهد در حالی که سکوی ساخت به سمت پایین حرکت می کند و لایه به لایه قسمت را می سازد. کاربر قسمت تمام شده را از سکوی ساخت خارج می کند و مواد پشتیبانی آن را تمیز می کند.

قطعات RAW FDM دارای خطوط لایه قابل مشاهده هستند. چندین گزینه تکمیلی مانند سنباده دستی، مونتاژ یا رنگ آرایشی را می توان برای ایجاد قطعات صاف و یکنواخت اعمال کرد.

در حالی که قطعات FDM با ترموپلاستیک هایی مانند ABS، پلی کربنات و اولتم ساخته می شوند، هر دو عملکردی و بادوام هستند.

4. پخت لیزری انتخابی (SLS)

چاپ SLS یک چاپ بر پایه پودر لیزری است که به جای رشته یا رزین از پودر به عنوان ماده اولیه استفاده می کند. فرآیند چاپ با پایین آوردن یک مخزن پودر و پر کردن آن با پودر ترموپلاستیک، معمولاً نایلون، آغاز می شود.

ذرات تشکیل دهنده پودر گرد و با قطر کمتر از 100 میکرون و بافت صاف هستند. این اجازه می دهد تا پودر در یک لایه نازک و متراکم پخش شود، که برای موفقیت چاپ SLS مهم است.

قبل از شروع چاپ، پودر درست زیر دمای ذوب خود از طریق کویل های حرارتی گرم می شود و در برخی موارد، لامپ های مادون قرمز. پودر در طول چاپ در این دما نگه داشته می شود تا لیزر آسان تر بتواند پودر را ذوب کند زیرا مقدار کمی انرژی مورد نیاز است. همچنین از تاب برداشتن قسمت چاپ شده به دلیل گرادیان دما جلوگیری می کند.

پخش کننده پودر مانند تیغه یا غلتک یک لایه نازک یکنواخت روی پلت فرم ساخت ایجاد می کند. سپس، لیزر به طور انتخابی مناطقی از ناحیه ساخت را گرم می کند تا پودر در یک هندسه مشخص ذوب شود. این قسمت تکرار می شود و هر قطعه بعد از هر لایه بلندتر می شود.

باید واضح باشد که در صورت وجود ایرادات یا مصنوعات در پودر، این عیوب مستقیماً به قطعه منتقل می شود و در نتیجه خواص مکانیکی ضعیف یا خرابی چاپ ممکن است. به همین دلیل است که لایه های صاف و یکنواخت مهم هستند.

وقتی همه چیز خوب پیش رفت، پودر وارد نشده به طور کامل قسمت چاپ شده را می پوشاند. این بدان معنی است که مواد پشتیبانی برای چاپ SLS غیر ضروری است. هر هندسه ای را می توان چاپ کرد. تنها محدودیت این است که باید فضای کافی برای حذف پودر شل پس از چاپ وجود داشته باشد.

5. ذوب لیزری انتخابی (SLM)

La ذوب لیزری انتخابی فرآیند از مواد پودری فلزی برای ساختن یک جسم لایه به لایه استفاده می کند. برای ایجاد اجسام با استفاده از فلزات مختلف که معمولاً چگالی بالایی دارند استفاده می شود. این فناوری چاپ سه بعدی از لیزر برای ذوب پودر فلز استفاده می کند که آن را خنک و جامد می کند. 

هر چرخه لیزر یک برش جدید از جسم ایجاد شده را تولید می کند و سپس سکوی کار دقیقاً به ضخامت یک طرف پایین می آید زیرا یک خراش دهنده پودر را دوباره توزیع می کند. فلز ذوب شده جامد می شود و این روند تکرار می شود.

لیزر لایه های قدیمی و جدید را تا زمانی که نمونه اولیه کامل شود به هم می آمیزد. هر جزء پس از جدا شدن قطعه با یک تکیه گاه جدا شده به سکوی کار جوش داده می شود.

شی تمام شده از پودر قابل بازیافت استفاده نشده جدا می شود و از پودر اضافی آزاد می شود و در نتیجه محصولاتی با دقت بسیار ناهموار تولید می شود.

ذوب انتخابی لیزر ارزش خود را در زمانی که نیاز به تولید سریع اجزای پیچیده دارد، ثابت می کند. همچنین امکان تولید محصولات پیچیده با عناصر عملکردی یکپارچه مانند خنک کننده منطبق را فراهم می کند.

6. ذوب پرتو الکترونیکی (EBM)

ذوب پرتو الکترونیکی یک فرآیند تولید افزودنی فلزی است که نقطه شروع آن بستری از فلز پودری است که لایه به لایه ذوب شده است تا بخش فلزی جامد را با استفاده از پرتو الکترونی بسازد.

در مقایسه با تکنیک‌های رایج‌تر همجوشی بستر پودر لیزری مانند SLS و SLM، این یک فرآیند پر انرژی است، بنابراین از پرتو الکترونی استفاده می‌کند.

ذوب پرتوهای الکترونیکی معمولاً در داخل یک دستگاه تحت خلاء در دمای بالا رخ می دهد. کاربر با پخش یک لایه پودر فلز در سراسر منطقه ساخت و گرم کردن تمام آن پودر شروع می کند. سپس، پرتو الکترونی آن را با ذوب مکان‌های مورد نیاز برای ساخت جسم، ذوب می‌کند.

این فرآیند تکرار می شود تا در نهایت به یک بلوک نیمه جامد یا کیک پودری حاوی مواد دانه ای از قبل گرم شده ختم شود. مرحله بعدی مستلزم قطع قدرت بلوک و سپس ادامه روند کار است.

یکی از مزایای EBM این است که منبع انرژی بالاتر امکان استفاده از قطر بزرگتر را فراهم می کند پودر فلز، که کار با آن نیز راحت تر است. همچنین هنگام کار با پودر ریز هیچ خطر تنفسی ندارد. بنابراین با EBM کار با پودر و قرار گرفتن در اطراف آن بدون تجهیزات ایمنی خاص امکان پذیر است.

مزیت دیگر ذوب پرتو الکترونیکی این است که در دماهای بالاتر از همجوشی بستر پودر لیزری انجام می شود. این به مدیریت بهتر بر تنش های حرارتی، تاب و اعوجاج کمتر و دقت ابعادی بهتر ترجمه می شود.

ذوب پرتوهای الکترونیکی معمولاً برای ساخت ایمپلنت های پزشکی استفاده می شود، اگرچه در مهندسی هوافضا و خودرو نیز استفاده شده است.

7. ساخت اشیای چند لایه (LOM)

فناوری چاپ سه بعدی دیگر این است تولید اشیاء لمینیت. تولید اشیاء لمینت یا LOM، یک فرآیند نمونه سازی سریع است که در آن لایه های کاغذ پوشش داده شده، پلاستیک یا لایه های چند لایه فلزی با موفقیت به هم چسبانده شده و با ابزار برش یا برش لیزری به شکل برش بریده می شوند.

هر لایه از فرآیند ساختمان شامل مقاطع عرضی یکی از چندین قسمت است. قبل از شروع پردازش، یک تصویر از یک فایل STL مشتق شده از CAD به چاپگر داده می شود. یک نرم افزار سیستم LOM عملکردهای برش را محاسبه و کنترل می کند، در حالی که لایه بندی و شی گرایی به صورت دستی انجام می شود.

در فرآیند ساخت، سیستم یک مقطع از مدل سه بعدی ایجاد می کند و ارتفاع دقیق مدل را اندازه گیری می کند و بر اساس آن صفحه افقی را برش می دهد. سپس نرم افزار از دریچه های متقاطع و محیط مدل عکس می گیرد.

یک پرتو بزرگتر ضخامت یک لایه از یک ماده را در یک زمان قطع می کند و پس از سوختن محیط، مرز مدل از ورق باقی مانده آزاد می شود.

پلت فرم با پشته لایه های قبلاً تشکیل شده پایین می آید و بخش جدیدی از مواد پیشرفت می کند.

پلت فرم بالا می رود و یک غلتک گرم شده مواد را با یک حرکت متقابل روی پشته لایه لایه می کند و آن را به لایه قبلی می چسباند. سپس، یک رمزگذار عمودی ارتفاع شمع را اندازه گیری می کند و ارتفاع جدید را برای برش رله می کند. این ترتیب تا زمانی که تمام لایه ها ساخته شوند ادامه می یابد.

پردازش مواد پس از فرموله شدن کامل مواد انجام می شود که شامل جداسازی بخش چند لایه از بلوک LOM می شود. پس از جدا شدن، می توان جسم را سنباده، صیقل داد یا به دلخواه رنگ کرد.

نحوه انتخاب فرآیند پرینت سه بعدی مناسب

کسب و کارها می توانند درست انتخاب کنند چاپ 3D روش تنها در صورتی است که برخی از عوامل کلیدی را در نظر بگیرند. در اینجا سه ​​عنصر کلیدی برای اولویت بندی قبل از سرمایه گذاری در یک فناوری خاص وجود دارد.

1. قابلیت ساخت یا فرآیند

ابتدا، هنگام انتخاب یک فناوری چاپ سه بعدی، به عملی بودن فرآیند ساخت محصول می رسد. ویژگی های فیزیکی شی تولید شده می تواند به کاربران کمک کند تا روش چاپ را محدود کنند. اینها شامل ضخامت، دقت، اندازه یا ساختار پشتیبانی محصول نهایی می شود.

به عنوان مثال، حداقل ضخامت دیوار در چاپ SLA 0.6 میلی متر است، در حالی که پردازش نور دیجیتال می تواند تا 0.2 میلی متر را در خود جای دهد. نتیجه شی چاپ شده با رسوب ذوب شده کمترین دقت را دارد، در حالی که SLA دقیق ترین است و بالاترین وضوح را دارد.

در حالی که SLS یا SLA برای اکثر نیازهای پرینت سه بعدی عالی است، طرح های پیچیده تری که نیاز به مدیریت متخصص دارند را می توان از طریق چاپ FDM، EBM یا LOM به دست آورد.

2. مشخصات یا عملکرد قطعات انتهایی

راه دیگر برای انتخاب فرآیند پرینت سه بعدی ایده آل، در نظر گرفتن عملکرد محصول نهایی است. این مستلزم بررسی عدم حساسیت به شرایط محیطی، انعطاف پذیری، استحکام و سایر جنبه های فیزیکی مانند مقاومت شیمیایی و حرارتی، ایمنی زیست محیطی و حتی خوراکی بودن آن است.

قرار گرفتن در معرض رطوبت یا نور خورشید می تواند بر کیفیت محصولات تأثیر بگذارد. بنابراین، مقاومت در برابر حرارت و رطوبت تضمین نمی شود بر پایه رزین فرآیندهایی مانند SLA یا DLP. بنابراین، کاربران ممکن است روش‌های مبتنی بر تزریق پودر مانند فناوری‌های چاپ EBM، SLM یا LOM را در نظر بگیرند. علاوه بر این، اقلام چاپ شده با استفاده از این فناوری ها دارای قوی ترین خواص شیمیایی هستند.

این به این معنی است که SLA و DLP برای چاپ موادی که در معرض عناصر خارجی خشن قرار نمی‌گیرند مناسب هستند، در حالی که روش‌های تف جوشی لیزری انتخابی ذوب پرتوهای الکترونیکی برای چاپ مواد صنعتی بهترین کار را دارند.

3. مواد و اتمام

در نهایت، کسب‌وکارها باید بر نوع ماده‌ای که برای تولید شی استفاده می‌کنند و پایانی که از چاپ انتظار دارند تأکید کنند. رایج ترین مواد مورد استفاده برای چاپ سه بعدی عبارتند از رشته, پودرو رزین، که در آن این مواد بیشتر به پلیمرها یا پلاستیک ها، فلزات، سرامیک ها و کامپوزیت ها.

پلاستیک ها نیز به دو دسته ترموپلاستیک ها و ترموست ها تقسیم می شوند. SLS و FDM برای ترموپلاستیک ها مناسب هستند، در حالی که بهترین فناوری چاپ برای ترموست ها استریولیتوگرافی و پردازش نور دیجیتال (DLP) است.

مواد فلزی قوی ترین کیفیت ها را دارند و برای کاربردهای هوافضا، خودرو و پزشکی مناسب هستند. نوع ماده همچنین هنگام ساخت قطعات محکم مانند لولاهای درب یا سایر قطعات فلزی برای کاربردهای سبک اهمیت دارد. فرآیندهای SLM، LOM، و EBM راه حل های چاپی را برای چنین نیازهایی ارائه می دهند.

در همین حال، این فناوری های مختلف چاپ نیز دارای پرداخت های متفاوتی هستند. به عنوان مثال، کسانی که به دنبال روکش آبکاری شده یا براق هستند می توانند تکنیک های SLA و FDM را انتخاب کنند. SLA و DLP یک پایان شفاف را اجرا می کنند. هنگام استفاده از تف جوشی لیزری انتخابی، روکش رنگی یا مات امکان پذیر است.

نتیجه

در نهایت، فناوری‌های چاپ سه بعدی متفاوتی وجود دارد و انتخاب مناسب از نیازهای کاربر ناشی می‌شود. عوامل دیگری مانند متریال و کاربردی بودن نیز نوع فناوری مورد استفاده را تعیین خواهند کرد. کاربرانی که آماده سفر موفقیت آمیز پرینت سه بعدی هستند می توانند طیف وسیعی از پرینترهای سه بعدی قابل اعتماد را کشف کنند. Chovm.com.