در اینجا جدیدترین دستگاههای تولید افزایشی رومیزی مبتنی بر متریال فلز که به تازگی برای محیطهای اداری و کارگاههای کوچک تا بزرگ، تجاری شده اند را بهمراه قیمت بررسی می کنیم؛ همچنین یک نمونه فیلامنت فلزی را نیز توضیح خواهیم داد.
بیش از بیست سال است که چاپ سه بعدی، به عنوان یک فرایند تولید، پتانسیل بالا و شگفت انگیزی را از خود نشان داده است. این فناوری در برخی صنایع انقلابی را آغاز کرده است. اما همیشه از لحاظ متریال محدودیت هایی وجود داشته است.
میدانیم که اکثر پرینترهای سه بعدی FDM با متریال فیلامنت کار می کنند. یعنی شما می توانید رشته ترموپلاستیک مانند PLA، PET و ABS را مهندسی کنید تا خواص مکانیکی مطلوب حاصل شود، اما آنها همچنان پلاستیک هستند و در بسیاری زمینه ها، بویژه در صنایع حرفه ای، پلاستیک ها هرگز نمیتوانند جایگزین فلزات شوند.
پس اگر بتوان فلز را روی میز کاری دفترتان چاپ سه بعدی کرد، چطور؟ چیز جالب و چشمگیری است، نه؟ اینجاست که پرینترهای سه بعدی فلزی رومیزی با فناوری A.D.A.M وارد میشوند.
چاپ سه بعدی فلزی ADAM هر روز مزایای بیشتری را برای صنایع فراهم می کند. با استفاده از پرینت سه بعدی فلزی دسکتاپ نه تنها می توانید قطعاتی با اشکال و ساختارهای پیچیده ای تولید کنید که ریخته گری و ماشینکاری از پس آنها بر نمی آیند، بلکه می توانید قطعاتی را درون قطعاتی دیگر بسازید، که این امر به مهندسان اجازه میدهد یک مجموعۀ پیچیده را در قالب یک قطعه اسمبل شده و آماده طراحی کنند. این امر باعث صرفه جویی در وقت و زحمت لازم برای مونتاژ قطعات یا فرایندهایی مانند جوشکاری می شود و کارایی قطعۀ نهایی را افزایش می دهد.
اگر به دنبال اولین چاپگر سه بعدی فلزی خود هستید، برای محدود کردن گزینه ها این سوالات را از خود بپرسید:
- می خواهم با کدام فلز(ها) یا کامپوزیت ها کار کنم؟
- چاپ نهایی من به چه ویژگی های مکانیکی نیاز دارد؟
- سرعت و حجم ساخت چقدر در کسب و کار من اهمیت دارد؟
- چه نوع پلتفرمی مناسب من است؛ رومیزی یا صنعتی بزرگ؟
- آیا کارمندان موجود می توانند با دستگاه کار کنند یا به متخصصین جدیدی نیاز دارم؟
- آیا تولید کننده یا توزیع کنندۀ من مشاوره و پشتیبانی ارائه می دهد؟
- چقدر میخواهم بابت خرید دستگاه و متریال مصرفی هزینه کنم؟
Metal FFF (FDM) 3D Printing (ADAM)
چاپگرهای سه بعدی فلزی دسکتاپ سازگار با محیط اداری
سازگار با محیط اداری به این معناست که برای میزان برق، هوای فشرده یا گازهای بی‌اثر به خطوط و کانال کشی اختصاصی نیاز ندارید و می توانید دستگاه را به راحتی از درب اداره رد کنید؛ این دستگاهها بیشتر شبیه به پرینترهای سه بعدی رومیزی یا دسکتاپ هستند ( و در مورد پرینترهایی که از فیلامنت فلزی استفاده می کنند، واقعاً رومیزی هستند.) برای مدیریت این دستگاهها یک اپراتور فنی معمولی هم کافیست و به کارگر کاملا ماهر نیازی نیست.
مطلب مرتبط: فناوری CMF یا پرینت سه بعدی SLS فلزی چیست؟
فرایند چاپ سه بعدی فلزی ADAM
تکنیک 3D Print Atomic Diffusion Additive Manufacturing (ADAM) یا ساخت افزایشی توسط نفوذ (انتشار) اتمی، یک فرایند چاپ سه بعدی آلیاژ فلز جدید است که اولین بار توسط کمپانی Markforged توسعه یافته است (تکنیک MetalFFF). این فرایند چاپ سه بعدی بر پایۀ قالب گیری تزریقی فلز ساخته شده است (قالب گیری تزریقی نوعی فرایند فلزکاری است که از قالب، پودر فلز و عوامل اتصال دهنده برای ایجاد مدل های سه بعدی استفاده می کند).
با این حال، در فرایند پرینت سه بعدی ADAM از هیچ قالبی استفاده نمی شود؛ در عوض، یک چاپگر سه بعدی (Metal X) بصورت لایه به لایه مدل سه بعدی را از ابتدا تا انتها می سازد. در واقع، این همان فرایند شبیه همه پرینترهای سه بعدی ترموپلاستیک (فیلامنت) در دسترس کاربران خانگی Fused Filament Fabrication (FFF) است، با این تفاوت که به جای متریال مطلقا ترموپلاستیک مرسوم از متریال بالای 90 درصد کامپوزیت فلز و درصدی ماده چسب ترموپلاستیک به عنوان متریال اصلی استفاده میشود.
فلز مورد استفاده یک فلز معمولی نیست، بلکه فیلامنتی اختصاصی است که از پودر فلز و دو عامل اتصال دهنده تشکیل شده است؛ پودر فلز به پلاستیک متصل می شود تا حالت جامد به خود بگیرد – پس از 3D Print قطعه در محلول شستشو غوطه ور می شود – سپس در کوره قرار می گیرد که این مرحله را «سینترینگ» یا «همجوشی» می نامند. در این مرحله پودر فلز به فلز سخت و جامد تبدیل می شود.
پس این فرایند به چند مرحلۀ ساده تقسیم شده است:
نرم افزار اختصاصی پردازش طراحی3بعدی: مسلما فایل قطعات به صورت CAD طراحی شده اند یا از طریق اسکن سه بعدی یک قطعۀ قدیمی یا طراحی از نقطۀ صفر با نرم افزارهای مرسوم. سپس این فایل در نرم افزار اختصاصی مرتبط مثلا Eiger (نرم افزار Markforged) آماده سازی میشود؛ در طول برش یا اسلایس لایه ها، Eiger قطعات را طوری تنظیم و مقیاس بندی می کند که برای پرینت لایه به لایه و مرحله انقباض نهایی در کوره آماده باشند.
چاپ3بعدی: دستگاه Metal X با استفاده از رول فیلامنت فلزی(پودر فلز و دو عامل اتصال دهنده) چاپ را انجام می دهد (قطعه خام یا Green).
سینتر: قطعات چاپ شده از مرحلۀ شستشو می گذرند تا مقداری از متریال پلاستیکی از بین برود و آماده حرارت دهی شوند.
حرارت دهی: سپس آنها را به کوره منتقل می کنند تا به قطعه فلزی سخت و جامد نهایی تبدیل شوند.
فناوری ADAM قطعاتی با 99.7 درصد تراکم تولید می کند. این قطعات فلز خالص و جامد هستند که پس از فرایند سینتر هیچ عامل اتصال دهنده ای در آنها وجود ندارد. این قطعات به اندازۀ قطعات ریخته گری و آهنگری قوی هستند.
در نگاهی دقیق تر، فرایند ADAM منجر به رشد و افزایش کریستال در تمام بخشهای قطعه می شود و قطعات را از همۀ جهات مستحکم و دارای خواص مکانیکی فلز جامد می کند. این بدان معناست که قطعات چاپ شده با Metal X می توانند جایگزین قطعات ریخته گری شوند. برخی متریال ها، مانند H13 Tool Steel، برای فرایند تمپرینگ (برگشت دادن) و مناسب هستند.
فلزها (متریال ها) پرینت3بعدی فلز
متریال موجود در حال حاضر 17-4 PH Stainless Steel و H13 Tool Steel و چند آیتم دیگر هستند.
17-4 PH Stainless Steel: برای تولید محصول نهایی است، جایی که قدرت بالا و مقاومت در برابر خوردگی لازم است. این فیلامنت فولاد ضدزنگ بسیار کارآمد است و به طور گسترده در تولید و مهندسی استفاده میشود. این متریال در بهترین حالت برای کاربردهای مکانیکی مناسب است. وقتی این متریال تحت پرداخت حرارتی قرار می گیرد، مقاومت کششی آن به 1250 مگاپاسکال می رسد.
H13 Tool Steel: این رول فیلامنت برای کاربردهای دمای زیاد و سایش بالا مناسب است. این متریال در بهترین حالت برای ابزارآلات، شکل دهی (فُرمینگ)، قالب و پانچ مناسب است. وقتی این متریال تحت پرداخت حرارتی قرار بگیرد، مقاوت کششی آن به 1500 مگاپاسکال می رسد. از این ماده به طور گسترده برای ساخت قالب ها و قطعات مقاوم در برابر ساییدگی استفاده می شود که عمر مفید محدودی دارند.
Metal X کار با A2 Tool Steel، 316L Stainless Steel، Inconel 625 و Titanium 6-4 را هم آغاز کرده است.
کاربردهای پرینت3بعدی MetalFFF / ADAM
چاپ سه بعدی فلز با دستگاههای دسکتاپ در هر جایی که کارگاههای قطعات فلزی ریخته گری و آهنگری وجود داشته باشند، قابل استفاده است. نکتۀ عالی این که چاپگر سه بعدی Metal X قطعات را بدون دخالت انسان تولید می کند. تنها کاری که باید انجام دهید این است که قطعات را بشویید و در کوره قرار دهید. به غیر از این ها، فرایند تولید خودکار است، به این معنی که شما خیلی سریع از مرحلۀ CAD به دریافت قطعه می رسید و دیگر نیازی به انجام فرایندهای تولید سنتی نیست.
یکی از مزایای برجستۀ چاپ سه بعدی فلزی در مورد فناوری ADAM این است که می توانید قطعات بسته با هندسۀ داخلی پیچیده را چاپ کنید. بعنوان مثال، می توانید از الگوی پرشوندگی شش ضلعی (hexagon) استفاده کنید تا هم در مصرف متریال صرفه جویی شود و هم وزن قطعه به طور قابل توجهی کاسته شود، بدون این که درستی و استحکام قطعه به خطر بیفتد.
مزیت دیگر، کنار رفتن فرایند ساخت قالب فلز سنتی است. ممکن است اطلاع داشته یا نداشته باشید؛ اما قالب گیری تزریقی فلز فرایندی زمان بر است و بیشترِ این زمان صرف ایجاد قالب می شود. با Metal X شما اصلاً به قالب نیازی ندارید. یا اگر نیاز داشته باشید، می توانید یک قالب فلزی را ظرف یک و نیم روز به صورت سه بعدی چاپ کنید، که همین کار در فرایند ماشینکاری چند هفته زمان می برد.
اکنون محصولات مشابه از دیگر برندها را نیز معرفی میکنیم و این روش را دقیقتر بررسی خواهیم کرد.
استفاده از فیلامنت فلزی در چاپگرهای سه بعدی رومیزی
حرف و حدیث در مورد استفاده از فیلامنت های فولاد ضدزنگ در چاپگرهای سه بعدی رومیزی، که عمدتاً برای 3D Printer ترموپلاستیک طراحی شده اند، بسیار هیجان انگیز شده است؛ پرینترهای FDM شرکتهای معروفی مانند MarkForge, Ultimaker، MakerBot، Raise3D و Anycubic می توانند با رشته های پلیمری تزریق شده با فولاد ضدزنگ کار کنند و قطعاتی بسازند که بعد از فرآیند معمول کارگاهی بایندرزدایی و سینترینگ، به میزان 96 درصد فلز سخت باشند.
نکته مهم: دقت کنید که Metal Filament با فیلامنتهای طرح متالیک (طرح فلز) مرسوم که در بازار ایران هم مشاهده میکنید، فرق دارند. (فیلامنتهای متالیک فقط رنگی شبه فلزی دارند و 90 درصد ترموپلاستیک هستند و هیچ ربطی به فیلامنتهای آلیاژ فولادی جدید که در اینجا معرفی میکنیم ندارند).
پس تفاوت روش فلزی FDM با چاپگرهای سه بعدی فلزی اختصاصی صنعتی) که مصرف برق کارگاهی، قیمت بسیار بالا و ابعاد غول آسا دارند) در چیست؟
به طور خلاصه، همه چیز به ویژگی های ساختاری و مکانیکی قطعه مربوط می شود؛ این بدان معنا نیست که قطعات فلزی چاپ شده توسط پرینترهای رومیزی فیلامنت فلز فقط تزئینی هستند؛ آنها قطعات فلزی واقعی هستند و در طیف وسیعی از زمینه ها کاربرد دارند:
از جمله به عنوان ابزار، لوازم جانبی، تولید سری های کوچک، قطعات کاربردی، نمونه های اولیه …
اما روش چاپ FDM دقت کمتری نسبت به سایر روش های چاپ سه بعدی فلزی دارد و به ساختار ساپورت هم نیازمند است که میتواند هندسۀ قطعه را محدود کند. قطعات تولید شده از فیلامنت فلزی به بایندرزدایی و سینترینگ نیاز دارند (همان فرآیند مرسوم ترزیق فلزات در کارگاهها)،که روند کار را کمی کُند میکند (ولی همچنان از فرآیند سنتی قالبسازی سریعتر خواهد بود).
از نظر مقاومت، به عنوان مثال، متریال فیلامنت فولاد ضدزنگ مارک Ultrafuse 316L دارای مقاومت کششی 521 MPa و استحکام تسلیم 234 MPa است. برای مقایسه، قطعات فلزی تولید شده توسط چاپگر رومیزی Desktop Metal Studio System که دارای چگالی 97 درصد هستند، مقاومت کششی 533 MPa و استحکام تسلیم 169 MPa دارند.
برای تولید قطعات فولاد ضدزنگ از طریق FDM، چاپگر شما به یک بستر گرم تا 90 درجۀ سانتیگراد و یک هات اند – اکسترودر تمام فلزی و یک سر نازل فولادی مقاوم نیاز دارد که حداقل بتواند دمای 250 درجه سانتیگراد را تاب بیاورد.
قطعات «خام» پس از چاپ به منظور پرداخت نهایی به یک کارگاه ثالث حوزه تزریق فلز ارسال می شوند (مگر این که یک بایندرزدا و یک باکس حرارت دهی همراه دستگاه داشته باشید). در کوره کارگاه، قطعات متراکم شده و معمولاً یک سوم از اندازۀ خود را از دست می دهند. طبیعتاً، این مرحله اندک زمانی را برای تولید قطعه اضافه میکند اما از نظر سرمایه گذاری اولیه، با توجه به وجود رول فیلامنتهایی مانند Ultrafuse 316L یا 17-4 PH با قیمت 465 دلار و یک چاپگر رومیزی حرفه ای مستحکم ، یک راه معقول و نوین برای چاپ مستقیم قطعات فلزی توسط خودتان است.
: فیلامنت کامپوزیت فولاد برای چاپگر سه بعدی رومیزی
Ultrafuse® 316L فیلامنتی ابتکاری برای تولید قطعات فولادی ضدزنگ با درجۀ 316L است.
Metal-polymer composite filament
معرفی یک نمونه فیلامنت فلزی برای پرینترهای سه بعدی FDM
این فیلامنت به منظور استفادۀ راحت تر از پرینترهای سه بعدی معمولی Fused Filament Fabrication طراحی شده است. فیلامنت Ultrafuse® 316L، که تولید شرکت BASF | ultrafusefff.com می باشد، ترکیبی از آزادی بیشتر در طراحی و هزینۀ کل کمتر را به کاربر ارائه می دهد و چاپ قطعات فلزی را سریع تر، آسان تر و مقرون به صرفه تر می کند. قطعات چاپ شده با Ultrafuse® 316L خصوصیات نهایی خود از جمله سختی و مقاومت را از طریق فرایند معمول قالبگیری تزریقی فلزات یعنی کاتالیزوری بایندرزدایی و سینترینگ به دست می آورند. تکنولوژی بایندرزدایی فیلامنت توسط کمپانی BASF ایجاد و معرفی شده است و به عنوان استاندارد صنعتی مورد پذیرش قرار گرفت.
با جستجوی نام این فیلامنت فلزی در گوگل متوجه میشوید که در وبسایت معروف آمازون حدود 465 تا 500 دلار قیمت گذاری شده است.
مزایای فیلامنت فلزی در یک نگاه
- چاپ سه بعدی فلزی آسان و مقرون به صرفه
- تعویض متریال سریع و مدیریت آسان
- قابل استفاده در تمام پرینترهای FFF با منبع باز (هات اند ترجیحا فلزی و سر نازل مقاوم به فلزات)
- توانایی تولید قطعات از جنس فولاد ضدزنگ 316L
- توزیع یکنواخت ذرات که منجر به افزایش خواص مکانیکی می شود
- انعطاف پذیری بالای فیلامنت امکان چاپ موفقیت آمیز را در تمام چاپگرهای FFF فراهم می کند
- سازگار با اکسترودرهای Direct Drive و Bowden (سر نازل مقاوم به کامپوزیت)
نمونه های کاربرد فیلامنت فلزی
- ابزارسازی
- تولید قید و اتصالات
- نمونه های اولیۀ کاربردی
- تولید مجموعه های کوچک
محدودیت چاپ سه بعدی FDM فلز
همانطور که گفتیم، فیلامنتهای فلزی از ترکیب پودر فلز و مادۀ چسباننده (بایندر) ساخته می شوند و میتوانند هندسه های دلخواه را چاپ کنند.
پس از چاپ، فرایندهای بایندِرزدایی (Debinding) و سینترینگ برای حذف مادۀ چسباننده و تولید قطعۀ کامل و نهایی صورت می گیرد.
تکنولوژی کاتالیزوری بایندرزدایی فلز در پرینت سه بعدی FDM توسط کمپانی Forward AM: BASF 3D Printing Solutions GmbH ایجاد و تجاری شده و اکنون بعنوان یک استاندارد صنعتی مورد قبول قرار گرفته است.
برای تشخیص این که قطعات شما آمادۀ این فرایند صنعتی هستند، فرایندهای شبیه سازی مختلفی را در هر مرحله می توان انجام داد:
طی مرحلۀ کاتالیزوریِ بایندِرزدایی عوامل چسباننده حذف میشوند تا قطعه برای سینترینگ نهایی آماده شود.
این امر می تواند باعث از بین رفتن پایداری و یکپارچگی ساختار در قطعۀ چاپی شود. نتیجۀ حاصل از فرایند بایندرزدایی یا «قطعۀ قهوه‌ای»؛ بسته به هندسه و ویژگی های فردی آن می تواند شکننده باشد:
پس از انجام بایندرزدایی، فرایند سینترینگ به منظور تولید قطعۀ تمام فلزی انجام می شود. در طول سینترینگ، قطعات چاپی تحت انقباض ناهمسانگرد قرار می گیرند. علاوه بر این، ویژگی های خاص هندسی می تواند منجر به تاب برداشتن و پیچ خوردگی قطعۀ نهایی شود.
در نتیجۀ عدم پایداری، قطعاتی که برای این فرایند مناسب نیستند ممکن است دچار کژدیسی و از ریخت افتادگی شوند و یا حتی زیر بار وزن خود له شوند.
برای جلوگیری از بروز ناپایداری چه کاری می توان انجام داد؟
طراحی قطعه و جهت‌دهی نقش مهمی در بایندرزدایی و سینترینگ موفق بازی می کنند. اگر نیروهای گرانشی باعث ایجاد فشارهایی کششی و فشاریِ بیش از حد شوند، قطعه نمی تواند فرم و شکل خود را حفظ کند.
برای کاهش خطر خرابی قطعه، تیم مهندسی Forward AM توصیه می کند که پیش از چاپ یک شبیه‌سازی برای آزمایش پایداری در مرحلۀ بایندرزدایی انجام دهید:
این امر تخمینی از تنش های داخلی برای ارزیابی یکپارچگی ساختاری قطعه در هنگام بایندرزدایی به دست می دهد؛ همچنین، به صورت مجازی به شما نشان می دهد که کدام ویژگی های ساختاری در معرض خطر هستند. با استفاده از راهنمای شبیه سازی پایداری در بایندرزدایی که توسط Forward AM تهیه شده، میتوانید به سرعت و راحتی متوجه شوید که کدام ویژگیها هنوز برای چاپ با فیلامنت فلزی بهینه نشده اند:
با استفاده از شبیه سازی مجازی سینترینگ، میتوان اثرات انقباض و پیچ خوردگی را به دقت پیشبینی کرد تا از چرخه های پرهزینه و زمان‌بر آزمون و خطا کاسته شود. برنامۀ بهینه سازی، هندسۀ صحیحِ «قطعۀ خام» را پیش از تاب برداشتن تعیین میکند تا قطعۀ نهایی به درستی ساخته شود.
نکته: برای اپراتوری پرینترهای سه بعدی FDM به کارگر کاملا ماهر نیاز چندانی نخواهید داشت و هر کسی میتواند به تدریج کار با این دستگاهها را یاد بگیرد.
FDM فلزی گامی قابل توجه در جهت دسترسی بیشتر به قطعات فلزی به شمار می رود، بویژه برای مشاغل کوچک که به ابزارهای تکی و اعتبارسنجی سریع طراحی ها نیاز دارند.
نکته: در مناطق خارج از محدوده ایران میتوان به صورت آنلاین سفارش خرید متریال فیلامنت فلز یا خدمات پرینت فلز FDM را بدهید. متریال فیلامنت فلز Ultarafuse®316L شرکت Forward AM، اینترنتی تحویل داده میشود. همچنین در پلتفرم آنلاین Sculpteo میتوانید سریع و آسان فایل خود را بارگذاری و برای پرینت metal FDM درخواست دهید.
اکنون برترین و جدیدترین محصولات تولیدکنندگان مطرح جهانی در حوزه FDM متریال فلزی که پلتفرم Desktop دارند را توضیح میدهیم:
نکته: با توجه به نوسانات دلار و تحریمها، محصولات زیر در ایران پشتیبانی ندارند.
پرینترهای سه بعدی فلزی مناسب محیطهای اداری
-
Prusa enclosure (پروسا محفظه محصور)
prusa3d.com/category/3d-printers
- مثلا سری محصول Prusa i3 MK3S+ w/enclosure
- متریال: انواع فیلامنتها از جمله FDM 17-4 PH stainless steel Filament (پس از نصب کیت ارتقاء)
- میانگین قیمت متریال: 1500 دلار
- تکنولوژی: FDM
- متریال: فیلامنت فلزی
- حجم ساخت (میلیمتر): 300x220x180
- میانگین قیمت: 99.500 دلار
حجم ساخت یک مدل از این سازنده چاپگر سه بعدی به ابعاد 250x 220×220 میلیمتر هم موجود است و خود دستگاه 575x467x1120 میلیمتر فضا اشغال می کند، که باعث می شود در دستۀ پرینترهای رومیزی قرار بگیرد. این دستگاه دارای یک دوربین داخلی برای نظارت از راه دور است و از نرم افزار اختصاصیِ مبتنی بر کلود Eiger بهره می برد که توسط Markfoged به صورت اختصاصی توسعه یافته است.
کیفیت برای Markforged اهمیت زیادی دارد، بنابراین Metal X از همان فرایند بازرسی کیفی Mark Two بهره می برد. تلرانس ها ثبت می شوند و چاپگر فوراً واکنش نشان می دهد تا اطمینان حاصل شود که قطعات دقیقاً مطابق طراحی تولید شوند. بعبارت دیگر، حرف ندارد.
Metal X فرایندهای شستشو و سینتر را انجام نمی دهد، بنابراین Markforged یک کوره سایز متوسط به نام SINTER-1 و یک کوره سایز بزرگ به نام SINTER-2 و یک ایستگاه شستشو به نام WASH-1 عرضه کرده است. این دستگاههای مکمل استانداردهایی مشابه چاپگر3بعدی دارند.
از نظر سهولت استفاده، Metal X عالی است. نرم افزار متصل به کلود و صفحۀ لمسی 4.3 اینچی به صورت استاندارد با چاپگر عرضه می شوند. در ضمن، به روز رسانی های اینترنتی وجود دارد و هنگامی که برای اولین بار Metal X را به برق وصل می کنید، روی صفحه لمسی دستورالعمل هایی برای راه اندازی دستگاه به شما ارائه می شود. همچنین، ردیابی مصرف متریال و مدیریت پسماند نیز وجود دارد تا بتوانید حداکثر استفاده را از متریال خود ببرید.
مطلب مرتبط: چاپگر سه بعدی هیبریدی چیست؟
دستگاه Markforged Metal X با ابعادی جمع و جور (کوچکترین دستگاه چاپ سه بعدی فلزی در این فهرست) و نرم افزار برشی با ویژگی های مدیریت پرینتر و چاپ، بسیار کاربرپسند است و طراحی های شما را در عرض 48 ساعت به قطعات فلزی کاربردی تبدیل می کند. فرایند چاپ سه بعدی فلزیِ مورد استفاده در این دستگاه، که (ADAM) Atomic Diffusion Addittive Manufacturing نامیده می شود، شامل استفاده از پودر فلز چسبیده ای است که درون یک فیلامنت پلاستیکی جاسازی شده است (در واقع همان روش MetalFFF است). قطعات خام پس از تکمیل توسط دستگاه، درون بایندرزدایی قرار می گیرند و به صورت جداگانه فرایند سینترینگ روی آنها انجام میشود (فرآیند کاملا شبیه روش معمول قالبگیری ترزیقی فلزات در کارگاههاست). خود چاپگر (99.500 دلار) و دو دستگاه پرداخت نهایی، که مجموعۀ کامل Metal X را تشکیل می دهند، با قیمت 160.000 دلار عرضه می شوند و شرکت Markforged با برنامۀ تعویض سه سالۀ خود از آن پشتیبانی می کند. مواد اولیۀ فلزی که به عنوان متریال ساپورت استفاده می شود، یک لایۀ سرامیکی ظریف بین ساپورت و قطعۀ چاپی ایجاد می کند تا پرداخت نهایی و حذف ساپورت ها به تمیزی انجام بگیرد. دستگاه Metal X می تواند قطعات را با استفاده از فیلامنت های آلیاژهای فلزی مختلف بسازد، مثلاً ابزارهایی از فولاد و اینکونل. در اوایل سال 2020، Markforged گزینۀ جدیدی از متریال مس را نیز عرضه کرد.- تکنولوژی: FDM
- متریال: فیلامنت فلزی
- حجم ساخت (میلیمتر): 300x200x200
- میانگین قیمت: 110.000 دلار
شرکت Desktop Metal آخرین چاپگر سه بعدی فلزی خود، یعنی Studio System 2، را در فوریۀ 2021، بر پایۀ سیستم قبلی خود Studio System +، عرضه کرد؛ اما یک تغییر بزرگ وجود داشت: دیگر به مرحلۀ بایندرزدایی نیازی نیست!
حالا چاپگرهای سه بعدی سیستم استودیو، میتوانند مستقیماً به کوره منتقل شوند و یکی از مراحل پرداخت نهایی را دور بزنند. انتقال مستقیم فرایند پرینت فلز به کوره قطعاً روند تولید را سریع تر میکند.
این دستگاه، دقیقاً همانند یک چاپگر سنتی FDM، فیلامنت فلزی را اکسترود می کند تا هندسۀ مورد نظر را بسازد (مشابه سیستم ADAM شرکت Markforged).
نرم افزار این شرکت، که Fabricate نام دارد، فرایند چاپ را آسان می کند و بسیاری از فلزکاری ها را به صورت خودکار انجام می دهد، مثلاً:
مقیاس بندی قطعه (برای محاسبۀ انقباض در زمان سینترینگ)، جهت دهی به قطعه برای چاپ ایده‌آل و تولید ساپورت های جداشونده.
طبق ادعای شرکت، کافی است که طرح خود را بارگذاری کنید و از دستورالعمل گام به گام در رابط کاربری پیروی کنید.
چاپگرِ به روز شده از متریال فولاد ضدزنگ 316L پشتیبانی می کند. با تمام متریال های قبلی، از جمله متریال مس معرفی شده در اواخر سال 2020، سازگار است اما برای آنها به دستگاه های بایندرزدایی جداگانه نیاز دارید. متریال جدید تا پایان سال 2021 اضافه خواهند شد.
این سیستم به صورت کامل، شامل کوره، تقریباً 110.000 دلار قیمت دارد. 
پرینترهای سه بعدی فلزی مناسب محیطهای کارگاهی و تولیدی
در ادامه برندهای برتر چاپگرهای سه بعدی فلزی با متریال غیر فیلامنتی یعنی بستر پودر فلز را معرفی میکنیم. برای کار با این دستگاهها نیاز به محیط صنعتی، برق دهی مناسب، شرایط تهویه و ایمنی… و کارگر ماهر دارید.
این انتخاب بر اساس پایه ای ترین سطح محصول سازنده آورده شده است؛ بسیاری از این شرکتها طیف وسیعی از دستگاههای بزرگتر و آماده به تولید را نیز ارائه داده اند، بنابراین بهتر است که هنگام خرید پرینتر متریال پودر فلز به برنامه های آیندۀ خود فکر کنید و شرکتهایی را در نظر بگیرید که سیستمهای قابل ارتقاء ارائه می دهند. همۀ این چاپگرها برای قطعات سفارشی، کارهای کم حجم و آزمایش قطعات، ایده‌آل هستند.
- تکنولوژی: Binder jetting
- متریال: پودر فلز
- حجم ساخت (میلیمتر): 350x220x200
- میانگین قیمت: 150.000 دلار
درحالیکه سیستم Desktop Metal Studio 2 راهی کارآمد برای تولید قطعات فلزی تکی و ابزارهای سفارشی به شمار می رود، سیستم Desktop Metal Shop در مقیاس صنعتی کار می کند و با دپوزیت کردن پودر فلز به منظور انجام فرایند binder jetting سرعت تولید را افزایش می دهد- و همۀ این ها را در یک سیستم اندازۀ متوسط و مناسب برای کارگاه ارائه می دهد.
این دستگاه، که با در نظر گرفتن شرایط کارگاههای مکانیکی و تراشکاری طراحی شده، در حجمهای ساخت گوناگون (حداکثر ظرفیت 12 لیتر) در دسترس است و توانایی تولید دسته های مختلف قطعات را در یک چرخۀ چاپ واحد ارائه می دهد و امکان تولید یک مجموعه قطعه در یک شیفت کاری را فراهم می سازد.
دستگاه Shop System از فرایند مخصوص شرکت Desktop Metal در binder jetting بهره می برد، بدین صورت که بیش از هفتاد هزار نازل قطرات اتصال دهنده را طی یک عبور واحد در روی فلز مخصوص شرکت دپوزیت میکنند. شرکت ادعا می کند که سطح نهایی قطعات پس از انجام فرایند کوره به خوبی 4 Ra میکرون خواهد بود.
به گفتۀ Desktop Metal، این دستگاه که برای کارخانه ها و کارگاه ها مناسب است در مقیاس تولید صنعتی کار می کند و قطعات تمام فلزی را با سرعتی بالاتر از سیستمهای تولید افزایشی فلزی مبتنی بر لیزر، حتی دستگاههای رقیب Binder Jetting، تولید می کند.
به طور خلاصه، این سیستم از نوعی فناوری binder jetting استفاده میکند که شرکت آن را Single Pass Jetting یا SPJ می نامد. این فناوری در مقایسه با سایر سیستمهای Binder jetting زمان مفید چاپ را افزایش می دهد. این دستگاه قطعات فلزی خام را از پودر فلز میسازد که با استفاده از یک مایع اتصال دهنده با دقت شکل گرفته است.
حجم ساخت ثابت 490x380x260 میلیمتر در مدل بزرگتر P-50 فضای کافی را برای کارهای پرحجم تر فراهم میکند. این شرکت همچنین مدل P-1 را برای رفع شکاف بین سیستمهای رومیزی و دستگاه های تولید انبوه طراحی کرده است. این مدل محفظۀ ساخت کوچک تر 200x100x40 میلیمتر دارد اما از همان فناوری SPJ برای تولید قطعات باکیفیت استفاده می کند. مدل P-1 همچنین قابل ارتقا است تا در صورت لزوم مقیاس تولید افزایش یابد.
پلتفرم باز این دستگاه، که در بین این سیستمها منحصر به فرد است، اجازه می دهد که با پودرهای ارزان غیریکنواخت، مانند پودرهایی که برای قالبگیری تزریقی استفاده می شوند، نیز سازگار باشد. این بدان معناست که کاربران می توانند به استفاده از پودرهای مورد نظر خود ادامه دهند یا در صورت لزوم از منابع محلی استفاده کنند.
انعطاف پذیری و چابکی در کنار ویژگیهایی مانند فعالیت آرام و ساکن برای اطمینان از یکنواختی پودر و فرایند چاپ سرد قرار می گیرند که همین امر امکان انتقال فوری قطعه از چاپگر به بایندرزدا را فراهم می کند.
3D System DMP Flex 100
تکنولوژی: Select Laser Melting (SLM)
- متریال: پودر فلز
- حجم ساخت (میلیمتر): 100x100x90
- میانگین قیمت: 150.000 دلار
چاپگر سه بعدی فلزی DMP Flex 100 در سطح پایۀ شرکت 3D Systems ارائه شده و دارای حجم ساخت 100x100x90 میلیمتر است و توانایی چاپ قطعاتی با بخش های آویزان تا 20 درجه را بدون استفاده از ساپورت دارد. سطح نهایی بخوبی 5 میکرون است و بنابراین به پرداخت نهایی چندانی نیاز ندارد. 3D Systems فناوری خود را Direct Metal Printing می نامد، به صورتی که هر لایه روی لایۀ قبلی ذوب می شود و قطعه ای مستحکم و متراکم می سازد (تا 99.9 درصد).
لیزر فیبریِ 100 وات این سیستم، گرچه قدرت کمتری نسبت به دستگاه های بزرگ تر این شرکت دارد، اما آنقدر قدرت دارد که بتواند با طیف وسیعی از پودرهای فلزی شرکت، از جمله مدل های مختلف تیتانیوم، کار کند.
این سیستم برای کاربردهای متنوعی مناسب است که به جزئیات دقیق نیاز دارند و از خطوط گاز اختصاصی برای دستیابی به خلأ لازم برای بهینه سازی چاپ استفاده می کند. به همین ترتیب، برای تسهیل این امر به زیرساخت هایی در ساختمان نیاز است.
اگر آمادۀ استفاده از دستگاه هایی بالاتر از سطح پایه و ابتدایی هستید، شرکت 3D Systems پنج مدل بزرگ تر را همراه با یک فرایند شبکه‌ای ارائه داده است.
- تکنولوژی: Selective Laser Melting (SLM)
- متریال: پودر فلز
- حجم ساخت (میلیمتر): 100x100x100
- میانگین قیمت: 170.000 دلار
شرکت Trumpf، مستقر در دیتزینگن آلمان، چاپگر سه بعدی TruPrint 1000 را برای تولید قطعات کوچک صنعتی ارائه کرده است. دستگاهی جمع و جور با قابلیت نصب سریع که حداقل ضخامت لایۀ 10 میکرون را چاپ می کند و جزئیاتی عالی را به نمایش می گذارد. این شرکت شیوۀ SLM خود را Laser Metal Fusion می نامد.
دو لیزر فیبری 200 واتی پرینتر به طور همزمان محدودۀ ساخت را اسکن می کنند، که به گفتۀ شرکت، در مقایسه با دستگاه های مشابه میتواند بهره‌وری را تا 80 درصد افزایش دهد. سیستم نظارتی دستگاه هر لایه را تجزیه و تحلیل می کند تا کیفیت را به حداکثر برساند. وجود شیب منجر به استفادۀ سریع از پودر میشود، که به نوبۀ خود سرعت تولید را بیشتر و هزینۀ تولید قطعات را کمتر می کند.
بعنوان امری منحصر به فرد، TruPrint 1000 می تواند با فلزات شیشه‌ای (آمورف) کار کند. این نوع متریال تولید قطعات با کشش بالا و مقاوم در برابر خوردگی و در عین حال کاهش ضخامت دیواره را امکان پذیر میسازد. این امر باعث کاهش زمان تولید و وزن هایی قطعه می شود.
شرکت Trumpf هفت پرینتر سه بعدی فلزی دیگر نیز در فهرست خود دارد. مدل TruPrint 1000 Green Edition دارای لیزر سبز است که به شما امکان می دهد مواد بسیار بازتابنده مانند مس و آلیاژهای آن را چاپ سه بعدی کنید. سایر دستگاه های موجود در کاتالوگ شرکت دارای قدرت و ظرفیت تولید بالاتری هستند و برای کاربردهای حجم بالاتر استفاده می شوند. دستگاههای Laser metal deposition این شرکت تولید افزایشی را با برش و جوشکاری دو بعدی و سه بعدی ترکیب می کنند.
ExOne Innovent+ and Rapidia
- تکنولوژی: Binder Jetting
- متریال: پودر فلز
- حجم ساخت (میلیمتر): 160x65x65
- میانگین قیمت: 250.000 دلار
دستگاه ExOne Innovent+ یک چاپگر سه بعدی مقدماتی با فناوری binder jetting است که برای محیطهای تحقیق و توسعه مناسب می باشد. این دستگاه کوچکترین چاپگر فلزی شرکت ExOne است. این پرینتر با انواع متریال فلزی سازگار است و قطعات را به صورت تکی و دسته های کوچک تولید می کند. این سیستم از فناوری اولتراسونیک برای آماده سازی لایه های یکنواخت پودر به منظور اتصال استفاده می کند و بیشتر از تولید برای تحقیق و توسعه و آزمایش مورد استفاده قرار می گیرد. فناوری مورد استفاده در این پرینتر این امکان را فراهم میکند که از پودرهای فلزی کم هزینه با کیفیت خوب استفاده کند.
شرکت ExOne پنج دستگاه تولید افزایشی فلزی عرضه کرده است؛ از Innovent+ در اندازۀ کوچک گرفته تا X1 160Pro با حجم ساخت 800x500x400 میلیمتر و نرخ تولید بیش از 10.000 سی‌سی در ساعت برای قطعات کاملاً فلزی. خانوادۀ چاپگرهای سه بعدی فلزی Exone به صورت قابل ارتقاء طراحی شده اند و میتوانند با استفاده از همان موتور چاپی، کسب و کار شما را از تحقیق و توسعه و نمونه سازی به تولید سریالی برسانند.
پرینتر سه بعدی Metal Designlab، که طی همکاری با شرکت کانادایی Rapidia ساخته شده، عضو جدید خانوادۀ ExOne است. این دستگاهِ سطح ابتدایی برای دفاتر محققان، مربیان و طراحان صنعتی طراحی شده است. این چاپگر از یک متریال خمیری مبتنی بر آب با ترکیب پودرهای فلزی یا سرامیکی استفاده می کند، که پیش از مرحلۀ کوره به بایندرزدایی نیاز ندارند. این خمیر که توسط شرکت Rapidia تولید شده 98 درصد مادۀ اتصال دهنده را با آب جایگزین کرده است، که هنگام چاپ تبخیر می شود. این شرکت در حال حاضر متریال های 316L و 17-4 PH را عرضه می کند. پرینتر با کورۀ پیشرفتۀ جدید X1F ترکیب می شود.
- تکنولوژی: Binder Jetting
- متریال: پودر فلز
- حجم ساخت (میلیمتر): 430x320x200
- میانگین قیمت: 399.000 دلار
دستگاه چاپ سه بعدی Metal Jet شرکت HP بر پایۀ موفقیت شیوۀ Multi-jet fusion (MJF)، شاخۀ انحصاری binder jetting این شرکت، ساخته شده است.
پرینتر HP Metal Jet بر اساس جریان کار و فناوریهایی شکل گرفته است که شرکت اچ‌پی برای چاپ سه بعدی پلاستیک استفاده می کرد و با توسعۀ آنها به سمت فلزات گزینه ای سریع و اقتصادی برای تولید قطعات فلزی باکیفیت و افزایش بهره‌وری فراهم آورد. این دستگاه از یک جوهرافشان حرارتی برای رساندن دقیق عامل اتصال دهنده به یک بستر پودر فلز استفاده می کند و قطعات خامی میسازد که از نظر حجمی تا 99 درصد فلز هستند. این پرینتر همچنین با کاهش شدید نیاز به بایندرزدایی، زمان تولید را کم می کند. قطعات چاپی این دستگاه، پیش از مراحل تکمیل، فقط به سینترینگ در کوره نیاز دارند.
در حالی که این فناوری در ابتدا فقط از طریق خدمات GKN و Parmatech در دسترس بود، اکنون گفته میشود که تعدادی از مشتریان می توانند از این تکنولوژی به صورت شخصی بهره ببرند. اچ‌پی قصد دارد سیستم Metal Jet خود را حدود 399.000 دلار به فروش برساند و گفته می شود که از نیمۀ دوم سال 2021 این سیستم در دسترس گستردۀ عموم قرار خواهد گرفت.
Digital Metal DM P2500
- تکنولوژی: Binder Jetting
- متریال: پودر فلز
- حجم ساخت (میلیمتر): 203x180x69
- میانگین قیمت: 250.000 دلار
شرکت سوئدی Digital Metal در تولید سیستمهای Binder Jetting با دقت بسیار بالا برای مصارف صنعتی پیشگام است. شرکت مادر آن، Hoganas، بزرگترین تولید کنندۀ پودر فلز در جهان است که در زمینۀ قطعات فلزی یکی از پایه های اصلی تحقیق و توسعه به شمار می رود.
پرینتر Digital Metal DM P2500 دستگاهی قوی برای تولید سریالی و نمونه سازی با تمرکز بر تلرانس های جزئی، سطوح نهایی و وضوح اجزای پیچیده و کوچک است. اندازۀ کوچک قطعات به این معنی است که فضای زیادی برای چاپ همزمان تعداد زیادی قطعه وجود دارد. مانند سایر چاپگرهای Powder bed fusion، این دستگاه به ساختارهای ساپورت یا انتقال حرارت نیازی ندارد.
با استفاده از فناوری Digital Metal قطعۀ شما بدون هیچ گونه پرداخت نهایی دارای کیفیت سطح 6 میکرون خواهد بود، در حالی که سایر فناوریهای تولید افزایشی معمولاً سطح بسیار زبرنری به جا میگذارند. کیفیت سطح برای قطعات دارای کانال داخلی مهم است، زیرا پرداخت نهایی چنین سطوحی بسیار دشوار و چالش برانگیز است.
7. چاپگر سه بعدی متریال فلز EOS M 100
- تکنولوژی: Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
- متریال: پودر فلز
- حجم ساخت (میلیمتر): 100x100x95
- میانگین قیمت: 350.000 دلار
چاپگر سه بعدی فلزی M 100 سطح ابتدایی شرکت EOS برای چاپ فلز است. این دستگاه با فناوری Direct Metal Laser Sintering یا همان DLMS کار می کند و مجهز به یک لیزر فیبری 200 وات برای ذوب و آمیختن پودرهای ریز فلزی است. نقطۀ ریز لیزر وضوح خوب را امکان پذیر میکند و این دستگاه را برای قطعات فلزی با هندسۀ پیچیده مناسب میسازد.
به گفتۀ شرکت، این دستگاه برای کاهش زمان پرداخت نهایی و تمیزکاری بهینه شده است، که به نوبۀ خود امکان تولید سریع و موثر قطعات را فراهم می کند. این پرینتر همچنین دارای یک طراحی داخلی مدولار و مخزن تامین پودر است که کار و نگهداری از آن را آسان می سازد. شرکت EOS این دستگاه را به ویژه برای بخش پزشکی تدارک دیده است، زیرا دستگاه M 100 به طور خاص با مواد فلزی ایمن برای پزشکی کار میکند. خود شرکت می گوید که این چاپگر برای تولید لوازم دندانپزشکی مناسب است.
شرکت سازنده به طور مداوم پودرهای فلزی جدیدی را معرفی میکند، مثلاً آخرین متریال نیکل آنها که NickelAlloy IN939 نام دارد در فوریۀ 2021 ارائه شد. توجه داشته باشید که M 100 با تعداد محدودی از متریالهای EOS سازگار است و ممکن است قادر به کار کردن با برخی پودرهای پیشرفته نباشد.
اگر به دنبال چاپگر سه بعدی فلزی برای ظرفیت تولید هستید، EOS نیاز شما را رفع می کند. این شرکت آلمانی سیستمهای سه بعدی ارائه می دهد که به راحتی با محیطهای تولیدی موجود جفت و جور می شوند و فضای ساخت و قدرت لیزر متفاوتی دارند و قابل ارتقاء هستند.
8. GE Arcam & Concept Laser
- تکنولوژی: Selective Laser Melting (SLM)، Electron Beam Melting (EBM)
- متریال: پودر فلز
- حجم ساخت (میلیمتر): 800x400x500
- میانگین قیمت: 250.000 دلار
آرکام، وابسته به هولدینگ غول صنعتی جهان، یعنی «جنرال الکتریک» یا GE است و در حال حاضر یازده پرینتر سه بعدی فلزی- پنج دستگاه Arcam EBM و شش دستگاه Concept Laser SLM- عرضه می کند و در حال توسعۀ مدلی با فناوری binder jetting است.
فناوری EBM : ذوب پرتو الکترونی فلز چیست؟
خط تولید Arcam از یک پرتو الکترونی قدرتمند برای افزایش ظرفیت ذوب و بهره‌وری استفاده میکند و قطعاتی دقیق را با سرعت تولید می کند. دستگاه های Concept Laser از لیزر برای ذوب لایه های پودر ریز فلز و ایجاد هندسه های پیچیده استفاده می کنند. این دستگاه ها در چندین سایز عرضه می شوند- از جمله بزرگترین سیستم تولید افزایشی مبتنی بر بستر پودری در جهان که X Line 2000R نام دارد.
دستگاه X Line 2000R دارای حجم ساخت 800x400x500 میلیمتر است و برای کاهش زمان تولید از دو لیزر 1000 واتی استفاده می کند. این دستگاه که بیشتر برای تولید قطعات بزرگ فلزی در صنایع خودروسازی و هوافضا طراحی شده، می تواند چندین کار چاپی را به طور همزمان انجام دهد.
این چاپگر فلزی از فناوری LaserCusing (نوعی ذوب لیزری انتخابی) استفاده می کند و می تواند قطعاتی از جنس آلیاژهای فولاد، آلومینیوم، نیکل، تیتانیوم و فلزات گرانبها بسازد. همچنین، چرخۀ بستۀ بازیافت باعث می شود که کار اپراتور در مدیریت پودر به حداقل برسد. پودر اضافی پیش از تغذیۀ مجدد دستگاه به ایستگاه های غربالگری و بازپردازش فرستاده می شود.
9. Renishaw RenAM 500Q
- تکنولوژی: Selective Laser Melting (SLM)
- متریال: پودر فلز
- حجم ساخت (میلیمتر): 250x250x350
- میانگین قیمت: 250.000 دلار
سیستم Renishaw RenAM 500Q، با تاکید بر بهره‌وری، بر پایۀ توان آمپری ساخته شده و از چهار لیزر 500 واتی بهره می برد که هر یک قادر به پشتیبانی کامل از حجم ساخت هستند. این امر به RenAM 500Q اجازه می دهد که سریع تر از سیستم های تک لیزری مرحلۀ جوش لایه ها را به انجام برساند و در نتیجه تولید را افزایش و هزینه را کاهش دهد.
تعدادی سیستمهای خودکار داخلی- مانند غربالگری و گردش مجدد پودر- برای مدیریت متریال و اتمسفر وجود دارند که ایمنی اپراتور را تضمین میکنند و زمان مورد نیاز برای کار و نگهداری از دستگاه را کاهش میدهند. یک سیستم هوشمند جریان گاز نیز وجود دارد که میزان مصرف و انتشار آرگون را کاهش می دهد.
دستگاه RenAm 500Q دارای حجم ساخت معمولی 245x245x355 میلیمتر است و بسته به هندسۀ چاپ و سایر متغیرهای متریال می تواند تا 150 سانتیمتر مکعب در ساعت تولید کند.
10. پرینتر سه بعدی فلز SLM Solution 125
- تکنولوژی: Selective Laser Melting (SLM)
- متریال: پودر فلز
- حجم ساخت (میلیمتر): 125x125x125
- میانگین قیمت: 400.000 دلار
SLM 125 کوچکترین دستگاه شرکت آلمانی SLM Solution است. لیزر فیبری 400 وات آن دارای قدرت بیشتری از دستگاههایی با اندازۀ مشابه است و سازنده ادعا می کند که مصرف پودر را تا 80 درصد کاهش میدهد. این پرینتر بیشتر با هدف کارهای تحقیقاتی و تولید کم حجم به بازار عرضه شده است.
این چاپگر می تواند پودرهای فلزی راکتیو و غیرراکتیو را پردازش کند و کاهش تعداد اجزای انتقال دهندۀ پودر باعث انتقال سریع و آسان متریال می شود. سیستمهای کنترل لیزر و کنترل لایه به طور مداوم خروجی لیزر و استحکام لایه را بررسی می کنند تا دقت کار بیشتر شود و بی‌نظمی ها از بین برود. حجم ساخت 125x125x125 میلیمتر برای قطعات تکی و نمونه های اولیه کفایت می کند، به ویژه با توجه به وجود مواد متنوعی مانند فولاد ضدزنگ، آلومینیوم و تیتانیوم. موسسه های تحقیقاتی و تولیدکنندگانی که به دنبال قدرت بالا در یک پکیج کوچک هستند، نباید SLM 125 را نادیده بگیرند.
ویژگی خوب در فناوری SLM Solution توانایی ارتقاء مستقیم فرایند تولید با فهرست گستردۀ سایر چاپگرهای شرکت است. این شرکت تقریباً در هر سطحی دارای دستگاه است که جدیدترین آنها در سطح صنعتی NXG XII 600 نام دارد که در اواخر سال 2020 به بازار عرضه شد. این دستگاه 12 لیزر 1000 واتی و حجم ساخت
600x600x600 میلیمتر دارد و نه تنها اندازۀ کافی را فراهم می کند، بلکه طبق ادعای شرکت سریع ترین چاپگر سه بعدی فلزی SLM محسوب می شود.
11. Xerox ElemX
- تکنولوژی: Liquid Metal
- متریال: سیم آلومینیوم
- میانگین قیمت: 250.000 دلار
نام زیراکس در ایران آشنا به نظر میرسد، نه؟ اکثر ما حداقل یکبار به دردسر پیگیری موارد حقوقی در سازمانهای دولتی دچار شده ایم و حتما سر و صدای چاپگرهای سوزنی کاغذی این شرکت را در صف ارباب رجوع آن اداره به یاد دارید! زیراکس از مطرح ترین و قدیمیترین برندهای جهانی حوزه صنعت چاپ بوده است. اکنون این کمپانی چاپگر سه بعدی فلزی Xerox ElemX را برای عرضۀ تجاری نزدیک آماده کرده اما هنوز مورد آزمایش نهایی قرار نگرفته است. شرکت زیراکس از زمانی که سیستم های استارت‌آپ Vader را در سال 2019 به سرانجام رساند، روی این دستگاه کار می کند.
این شرکت می گوید که چاپگر ElemX از سیم آلومینیومی مقرون به صرفه برای ساخت قطعات نهایی استفاده میکند که باعث می شود در برابر سختی های عملیاتی مقاومت بیشتری داشته باشند. توانایی تولید جایگزینی مطمئن و معتبر، وابستگی به زنجیره های پیچیدۀ تامین کالای جهانی را کاهش می دهد و هزینه های پنهان تولید سنتی را برطرف می نماید.
در حال حاضر، دانشگاه تحقیقاتی کاربردیِ وزارت نیروی دریایی ایالات متحده در یک تلاش تحقیقاتی مشترک با زیراکس به این نکته می پردازد که در چه زمینه هایی می توان از ElemX در ایجاد، ساخت و نمونه سازی و تولید بهره گرفت.
12. Spee3D WarpSPEE3D
- تکنولوژی: Cold Spray
- متریال: پودر فلز
- حجم ساخت (میلیمتر): 1000x1000x700
دستگاه WarpSPEE3D، محصول شرکت استرالیایی Spee3D، علاوه بر این که از لحاظ بصری هیجان انگیزترین چاپگر سه بعدی صنعتی فلزی در این فهرست به شمار می رود، به خاطر استفاده از رسوب سه بعدی فراصوتی (Supersonic 3D Deposition) منحصر به فرد است. این سیستم با هدایت جریان بسیار سریع هوا در یک بازوی رباتیک که روی صفحۀ ساخت نصب شده کار می کند. با تغدیۀ پودر فلز به جریان هوا، فلز در اثر تماس با صفحه گداخته می شود و قطعه ای تقریباً کامل را لایه به لایه می سازد.
این دستگاه ار روی نخستین چاپگر شرکت Spee3D، چاپگری کم حجم به نام LightSPEE3D، تکامل یافت و اکنون حجم ساخت 1000x1000x700 میلیمتر دارد و یکی از بزرگترین سیستمهای چاپ سه بعدی فلزی در بازار به شمار میرود.
این دستگاه گزینه ای مناسب برای کاربردهای مبتنی بر تقاضا در صنایع سنگین محسوب می شود و وجود متریال خامی مانند کامپوزیت های آلومینیوم مقاوم در برابر خوردگی آن را برای کاربردهای دریایی مناسب می سازد. یکی دیگر از ویژگی های برتر WarpSPEE3D نیاز نسبتاً کم به زیرساخت است؛ برای انجام رسوب سه بعدی فراصوت، به هیچ نوع اتصالاتی نیاز نیست.
13. Velo3D Sapphire
- تکنولوژی: Selective Laser Melting (SLM)، Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
- متریال: پودر فلز
- حجم ساخت (میلیمتر): 315x315x1000
چاپگر سه بعدی فلزی Velo3D Sapphire، خود را به عنوان یک سیستم تولید حجمی با مزیت چاپ سه بعدی بدون ساپورت و ارتفاع ساخت یک متر از باقی فهرست جدا میکند. این 3D Printer از لیزرهای دوگانۀ یک کیلوواتی در فضای چاپ 315x315x1000 میلیمتری خود بهره می برد و می تواند با سه آلیاژ چاپ انجام دهد.
به گفتۀ Velo3D، هندسه های بدون ساپورت به این معنی است که این چاپگر می تواند قطعاتی با بخشهای آویزان صفر درجه را چاپ کند- اساساً، سطوح صاف در حالت افقی.
این چاپگر، علاوه بر جلوگیری از اتلاف وقت برای پرداخت نهایی، میتواند کانالها و حجمهای داخلی را بدون استفاده از ساختارهای ساپورت چاپ کند. تقریباً می تواند گفت که این دستگاه قادر به چاپ غیرممکن ها است.
Velo3D در اواخر پاییز سال 2020 چاپگر جدید Sapphire XC را معرفی کرد که به نام «Extra Capacity» یا «ظرفیت اضافه» معروف شد. این شرکت ادعا می کند که Sapphire XC بنا بر شهرت خود می تواند 5 برابر بیشتر از پسرعموی خود تولید داشته باشد و هزینۀ هر قطعه را تا 75 درصد کاهش دهد. پیش بینی می شود که این چاپگر جدید، با هشت لیزر و حجم ساخت 600x600x550 میلیمتر، در زمستان 2021 به بازار عرضه شود.
علاوه بر این، Velo3D در حال برنامه ریزی برای ارتقای سخت افزاری و نرم افزاری پرینتر تابستان 2021 است. گفته می شود که این مدل بروز شده بهره‌وری را 10 تا 50 درصد افزایش می دهد.
| Metal 3D Printer | Technology | Build Volume in mm | Feedstock | Price |
|---|---|---|---|---|
| Markforged Metal X | fused deposition modeling (FDM) | 300 x 220 x 180 | bound powder filament | $99,500 |
| Desktop Metal Studio System 2 | fused deposition modeling (FDM) | 300 x 200 x 200 | bound powder filament | $110,000 |
| Desktop Metal Shop System | binder jetting | 350 x 220 x 200 | metal powder | $150,000 |
| 3D Systems DMP Flex 100 | select laser melting (SLM) | 100 x 100 x 90 | metal powder | $150,000 |
| Trumpf TruPrint 1000 | selective laser melting (SLM) | 100 x 100 x 100 | metal powder | $170,000 |
| ExOne Innovent+ and Rapidia | binder jetting | 160 x 65 x 65 | metal powder | $250,000 |
| HP Metal Jet | binder jetting | 430 x 320 x 200 | metal powder | $399,000 |
| Digital Metal DM P2500 | binder jetting | 203 x 180 x 69 | metal powder | $250,000 |
| EOS M 100 | direct metal laser sintering (DMLS) | 100 x 100 x 95 | metal powder | $350,000 |
| GE Acram & Concept Laser | selective laser melting (SLM), electron beam melting (EBM) | 800 x 400 x 500 | metal powder | $250,000 |
| Renishaw RenAM 500Q | selective laser melting (SLM) | 250 x 250 x 350 | metal powder | $250,000 |
| SLM Solutions SLM 125 | selective laser melting (SLM) | 125 x 125 x 125 | metal powder | $400,000 |
| Xerox ElemX | liquid metal | aluminum wire | $250,000+ | |
| Spee3D WarpSPEE3D | cold spray | 1000 x 1000 x 700 | metal powder | —- |
| Velo3D Sapphire | selective laser melting (SLM), direct metal laser sintering (DMLS) | 315 x 315 x 1000 | metal powder | —- |
نکته: هدف از این مقاله آشنایی با پیشرفتها و روند توسعه چاپگرهای فلزی است. توجه داشته باشید که واردسازی محصولات خارجی فوق به کشور ایران تقریبا غیرممکن است؛ بهتر است با کمی جستجو در اینترنت، شرکتهای توانمند داخلی که به تازگی شروع به ساخت چاپگرهای سه بعدی فلزی کرده اند را بررسی و با توجه به 7 سوالی که در ابتدای مقاله توضیح دادیم، گزینه ها را کاهش دهید تا به بهترین انتخاب برسید.
لطفا نظرات خود یا مدلهای جدیدتر چاپگرهای سه بعدی فلزی را در بخش کامنتیگ مطرح کنید.
سلام چه خوب میشد اگر در ایران وجود داشت که من بعنوان یک جراح قطعات پروتز و وسایل جراحی رو با آن سفارش میدادم
بله، متاسفانه ایران معاصر از عرصه علم جدا افتاده است. البته چند شرکت ایرانی برخی پرینترهای پودر فلز را در ایران بومی سازی کرده اند ولی قیمت بالایی داشته و مصرف عمومی پزشکی ندارند و بیشتر برای سازمانهای کلان هست.
متشکرم