چاپ

تکنولوژی چاپگر سه بعدی (پارت اول)

چاپگر سه بعدی

بدون شک تا به حال اسم پرینتر و یا چاپگر به گوشتان خورده است. دستگاه پرینتر و و چاپگر معمولا برای صنعت چاپ و تبلیغات استفاده می گردد. اما امروزه صنعت چاپ پیشرفت زیادی داشته تا به جایی که شما وسیله ای را نمی بینید که روی آن به نحوی چاپ نداشته باشد. حتی در ساده‌ترین شکل ممکن بسیاری از کسب و کارها با چاپ لیبل و یا چاپ اتیکت اقدام به تبلیغات و شناسه دار کردن محصولات خود می کنند. امروز قصد داریم درباره یک فناوری پیشرفته که به آن تکنولوژی چاپگر سه بعدی می گویند؛ سخن بگوییم.

پرینتر و چاپگر سه بعدی انواع گوناگونی دارد و در هر یک از آن ها از تکنولوژی متفاوتی نسبت به سایر چاپگرهای سه بعدی استفاده شده است. در واقع تکنولوژی ساخت هر پرینتر متفاوت می باشد و عملکرد آن ها نیز با هم یکسان نمی باشد. در مقاله چاپ سه بعدی و کاربرد آن با این چاپگر ها و کاربردهای آن ها آشنا شدیم. در این مقاله قصد داریم انواع تکنولوژی های به کار رفته در این چاپگرها را معرفی نماییم تا بیشتر با هر یک از آن ها آشنا شویم. این تکنولوژی ها به طور فهرست وار عبارتند از:

  1. استریو لیتوگرافی (Stereo lithography)
  2. پردازش نور دیجیتال (Digital Light Processing)
  3. مدل سازی رسوبی (Fused Deposition Modeling)
  4. پخت لیزر انتخابی (Selective Laser Sintering)
  5. پاشش مواد (Material Jetting)
  6. پخش بایندر (Binder Jetting)
  7. پخت لیزری و ذوب لیزری (Laser Sintering/ Laser Melting)
  8. تولید شئ ورقه ای (Laminated Object Manufacturing)
  9. ذوب شدن پرتو الکترون (Electron Beam Melting)
  10. دستگاه استریولیتوگرافی (Setereo Lithography Aparatus)

استریو لیتوگرافی

فناوری استریولیتوگرافی که یکی از اولین تکنولوژی های ساخت چاپگر سه بعدی می باشد،بر پایه لیزر بنا شده است. این تکنولوژی را اختصارا SL می نامند. در تکنولوژی SL لیزر با رزین های فتوپلیمر واکنش نشان می دهد. این واکنش ها موجب می شود شکل جامد دقیقی ساخته شود. از این پرینترها جهت ساخت قطعات بسیار دقیق استفاده می شود. مراحل فرایند استریو لیتوگرافی به قرار زیر می باشد:

  1. در این فناوری رزین های فتوپلیمر در یک مخزن نگهداری می شوند.
  2. این مخزن بر روی سطح متحرکی قرار داده می شود.
  3. سپس یک پرتوی لیزری به سطح مورد نظر تابیده می شود.
  4. این پرتو موجب سفت شدن رزین می گردد.
  5. رزین مذکور از ضخامت بسیار نازکی برخوردار می باشد.
  6. پس از تکمیل شدن یک لایه، مخزن به سمت پایین در جهت محور Z ها حرکت می نماید.
  7. با تابش پرتو لیزری در جهت محورهای X و Y لایه های بعدی نیز تشکیل می شوند.
  8. این فرایند تا آنجا ادامه پیدا می نماید که شئ مورد نظر از رزین های سفت شده تشکیل گردد.

با خروج شئ مورد نظر از مخزن حاوی رزین فرایند پرینت و چاپ سه بعدی به اتمام می رسد. پس از خارج شدن شئ از رزین لازم است برخی اعمال به صورت دستی روی محصول تولید شده انجام گیرد. مخصوصا در قسمت هایی که برآمدگی و یا تو رفتگی وجود دارد. این تکنولوژی دقیق ترین ابزار چاپ سه بعدی می باشد و کیفیت نهایی آن فوق العاده بالا می باشد. با این حال مانند هر سیستم دیگری بی عیب نمی باشد. در پایان به چند مورد از نواقص سیستم استریو لیتوگرافی اشاره می نماییم:

  1. مراحل پردازش پس از اتمام پرینت
  2. امکان شکستگی در حین پرینت
  3. ثابت نبودن مواد در طی زمان
  4. و …

پردازش نور دیجیتال

این فناوری که به طور خلاصه آن را DLP می نامند بسیار شبیه به فرایند چاپ استریو لیتوگرافی در پرینت سه ‌بعدی می باشد. در این تکنولوژی مانند تکنولوژی فوق از فتوپلیمر ها استفاده می شود. تفاوت اصلی این فرایند با فرایند استریو لیتوگرافی در تابش پرتو آن ها می باشد. در فناوری DLP منبع نور یک منبع معمولی می باشد که از دو صفحه LCD یا DMD تشکیل شده است. در تکنولوژی پردازش نور دیجیتال در یک لحظه تمام سطح مخزن حاوی رزین تحت تاثیر پرتو نور قرار می گیرد. از آنجا که در این فناوری هر لایه در یک لحظه ساخته می شود، سرعت آن بالاتر از فناوری استریو لیتوگرافی می باشد.

این تکنولوژی مانند تکنولوژی استریو لیتوگرافی از کیفیت بالایی برخوردار می باشد و رزولوشن تولیدات آن بسیار عالی می باشد. اگرچه سیستم پردازش نور دیجیتال یک فرایند عالی پرینت سه بعدی در چاپگر سه بعدی می باشد، با این حال از نواقصی مشابه نواقص فناوری SL بی نصیب نمی باشد.

مدل سازی رسوبی

مدل سازی رسوبی یکی از آسان ترین و عمومی ترین روش های چاپ سه بعدی می باشد که امروزه بسیار رواج یافته است. این روش چاپی با نام اختصاری FDM شناخته می شود. این دستگاه ها از سال 1990 کار خود را آغاز نمودند و در آن دوران به مانند امروز پرکاربرد نبودند. به طوری که حدود دو دهه از این ماشین آلات تنها در تولیدات صنعتی استفاده می شد. اما از سال 2009 میلادی این تکنولوژی وارد منازل مردم گشت و دستگاه های خانگی چاپگر سه بعدی FDM تولید شدند. در دهه گذشته پیشرفت این تکنولوژی در زمینه خانگی بسیار افزایش یافته است. فرایند مدل سازی رسوبی به روش زیر انجام می گیرد:

  1. در این سیستم ابتدا یک رشته پلاستیکی وارد دستگاه می شود.
  2. پلاستیک وارد شده به صورت ذوب شده از نوک نازل دستگاه بیرون می آید.
  3. مواد مذاب خارج شده هر لایه از شئ مورد نظر را شکل می دهند.
  4. این فرایند تکرار می گردد تا تمامی لایه ها ساخته شوند
  5. در نهایت شئ مورد نظر به طور کامل تکمیل می گردد.
  6. استحکام هر لایه به میزان تماس با لایه قبلی و نوع سفت شدن آن لایه مرتبط می باشد.

این تکنولوژی نیز به منظور چاپ سه بعدی قطعاتی که دارای برآمدگی یا فرورفتگی می باشند نیاز به پایه های حمایتی دارد و پس از تمام شدن پرینت مانند سیستم های قبلی سطح شئ تولید شده باید پردازش گردد.

ذوب لیزر انتخابی

این روش پرینت سه بعدی به وسیله لیزر و ذوب نمودن مواد اولیه که به صورت پودر می باشند انجام می گیرد. در این روش با کمک لیزر مواد اولیه را ذوب می نمایند. سپس مواد ذوب شده را به صورت جامد در آورده تا شمایل شئ مطلوب را شکل دهند. این تکنولوژی از دو بِد (bed) تشکیل شده است. در فرایند چاپ سه بعدی در چاپگر سه بعدی با این دستگاه ابتدا لیزر طرح لایه اول را روی پودر موجود می اندازد. پس از مستحکم شدن لایه اول یکی از بِد ها پایین می آید و دیگری در جهت مخالف بالا می رود. بِد دوم به کمک یک غلتک یک لایه پودر دیگر روی بِد اول پخش می نماید تا با کمک لیزر لایه دوم نیز شکل گیرد. این فرایند آنقدر تکرار می شود تا شئ مورد نظر ساخته شود.

این روش چاپــی را مختصــرا SLS می نامنــد. در گذشتــه از این روش غالبــا در چاپ هــای صنعتی استفــاده می شد اما امـروزه نمونه هــایی از دستگاه های رومیزی و خانگی این چاپگر های سه بعدی تولید شده است. در واقع دیگر این چاپگر را تنها یک چاپگر سه بعدی صنعتی نمی توان نامید. در این مدل از پرینتر های سه بعدی از مواد اولیه زیر استفاده می گردد:

  1. پلی آمید (نایلون)
  2. پلی استایرن (polystyrenes)
  3. ترمو پلاستیک (thermoplastic)
  4. و …

این چاپگرها برای ساخت و تولید قطعات نهایی بسیار عالی و کارآمد می باشند. در واقع از آنجا که در این چاپگرها پودر های اضافی مانند یک پایه حمایت کننده عمل می نمایند، شئ نهایی برخلاف روش های فوق نیازی به پردازش نخواهد داشت. در قسمت دوم این مقاله به بررسی سایر روش ها و تکنولوژی های چاپ سه بعدی و انواع آن خواهیم پرداخت.

بازگشت به لیست

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *