در این مطلب ابتدا مفهوم و روش عملکرد 3DPrinter را توضیح داده و سپس به بررسی مزایا و معایب و موارد استفاده از پرینتر سه بعدی در ایران می‌پردازیم. در انتها، رفرنسهای آموزشی مرتبط را نیز به شما معرفی مینماییم.
چاپ سه بعدی، دستگاه چاپگر سه بعدی رومیزی، نمونه‌سازی سریع (Rapid Prototyping)، ساخت لایه افزایشی (Additive Manufacturing)، ساخت دیجیتالی اجسام، … اینها همه اصطلاحات گوناگون و گیج کننده یک فناوری نوظهور هستند که زیاد با آنها در اینترنت و گزارشات رسانه مواجه میشویم. همه گیکهای دنیای فناوری، مهندسان، معماران، مخترعین و طراحان درباره فناوری پیچیده چاپگر سه بعدی صحبت میکنند و حتی از آن بعنوان یک انقلاب صنعتی جدید یاد میشود.
خرید چاپگر سه بعدی متریال رشته ترموپلاستیک ساخت ایران با گارانتی و خدمات پس از فروش از سازنده باسابقه بازار
چاپگر سه بعدی چیست؟
3D Printing میتواند بدین صورت تعریف شود: “فرآیند ساخت فیزیکی شی از یک فایل دیجیتال بوسیله دستگاهی که با استفاده از یک متریال (رشته ترموپلاستیک، پودر پلیمر، پودر فلز، مایع فتوپلیمری رزین، سرامیک و …) و لایه‌گذاری میکرونی در مختصات سه بعدی – این صدها لایه (هر لایه نمادی از یک برش سه بعدی از هندسه قطعه است) بصورت عمودی با دقت بسیار زیادی روی هم قرار میگیرند تا ساخت یک شی کامل شود“.
تولید اجسام در پرینت سه بعدی به صورت لایه‌گذاری میکرونی (لایه افزایشی) انجام می شود؛ این روش برتری و معایب خاص خود را نسبت به روشهای تولید سنتی (لایه کاهشی) مانند ماشینکاری CNC دارد.
بر خلاف دستگاه های ماشینکاری مرسوم همانند برشکارها، تراش دهنده‌ها و حفارها که اصطلاحا فرآیندی کاهش دهنده هستند، پرینت سه بعدی تکنیکی را استفاده میکند که عملی افزایشی محسوب میشود یعنی همان فرآیند ساخت لایه به لایه افزایشی: یک جسم جامد به تدریج از روی هم قرار گرفتن لایه های افقی میکرونی ساخته میشود.
فکر نکنید که چاپگر سه بعدی جایگزینی قطعی علیه روشهای تولید سنتی است! خیر، بلکه بعنوان ابزار مکمل و تکمیل کننده فرآیند ساخت روشهای سنتی آمده و هزینه ها را کاهش خواهد داد. این تکنولوژی در زمینه های کاربردی زیادی قادر است قطعاتی را با سرعت و دقت بالا تولید کند.
درک صحیح مزایای پرینتر سه بعدی باعث می شود که طراحان در انتخاب فرآیند تولید تصمیم بهتری بگیرند و همچنین محصولی بهینه عرضه کنند.
با داشتن یک چاپگر سه بعدی رومیزی در خانه میتوانید چنین اسباب بازیهای جالبی را بکمک متریال پلاستیک رنگین کمانی پرینت کنید!
کاربردهای 3D Printer در ایران
مزیت اول:
کاربرد چاپگر3بعدی در مهندسی معکوس
یکی از نکات مثبت تولید افزایشی (3D Printing) نسبت به روشهای تولید سنتی، سرعت تولید قطعات است. در این روش میتوان طراحیهای پیچیده را از طریق یک برنامه CAD بارگذاری و در عرض چند ساعت پرینت کرد. این مزیت باعث می شود که توسعه ایده‌های طراحی سرعت بیشتری داشته باشد (قبلا برای دریافت یک قطعه کانسپت پیش از فرآیند قالبسازی باید چند روز یا حتی چند هفته صبر می کردید ولی در روش تولید افزایشی تنها در عرض چند ساعت قطعه کانسپت را تحویل میگیرد که باعث صرفه جویی در هزینه ها، زمان میگردد).
با توجه به تحریمهای سنگین علیه کشور و مشکلات واردسازی قطعات، وقتی یک قطعه ضروری در ماشین آلات معیوب میگردد امکان خرید قطعه سالم و جدید جایگزین را ندارید زیرا بسیار گران خواهد بود یا اصلا سازنده به ایران خدماتی نمیدهد. بنابراین تنها راهکار مهندسی معکوس است؛ مثلا قطعه معیوب اسکن سه بعدی و مدلسازی گردد و سپس با پرینتر سه بعدی ساخته شود.
مزیت دوم:
کاربرد در پروژه‌های قالبسازی کم تعداد
اگرچه 3D Printer قادر به تولید اشیاء شگفت‌انگیزی میباشد، اما هنگامیکه این تکنولوژی برای کمک به تولید دیگر اشیاء بجای روشهای قدیمی بکار رود، قدرت و انعطاف استفاده از آن در روند R&D به نمایش گذاشته میشود. در این بین قالبسازی پلاستیک یکی از رایج‌ترین روشهای تولید اجسام است که از انواع مواد مرسوم بکار رفته در پرینتر سه بعدی نیز استفاده میکند.
فرایند ریخته‌گری و ترزیق پلاستیک برای صنعتگران این حوزه که چندین‌بار آنرا انجام داده‌اند و نیاز دارند قطعاتشان در حجم بسیار زیادی ساخته شود؛ فرایندی نسبتا ساده و کاملا منطقی است، اما برای سایر مشاغل که تازه شروع به این کار میکنند و قطعاتشان در حجم کم میباشد؛ فرآیند تزریق پلاستیک توجیه اقتصادی ندارد. اینجاست که 3DPrinter بعنوان روش جدید و جایگزین میدرخشد. افراد زیادی سراسر دنیا بدین روش پروژه‌های جالب و کوچک را به انجام رسانده‌اند. مانند مثال زیر:
«متیو بورگاتی» در یک پروژه جالب، فرآیند پرینت سه بعدی و قالبسازی را با هم ترکیب کرد. این پروژه از یک حلقه باکس با چراغ ال ای دی تشکیل شده است.
کنحکاوی بیشتر: فیلم آموزش ساخت قالب قطعات فلزی با چاپگر سه بعدی FDM
از آنجا که مدل طوری طراحی شده که قطعات پرینت شده مانند یک سازه ساندویچ به راحتی سرهم شوند. نیاز به هیچگونه عملیات اضافه بر روی قطعات چاپی نمی‌باشد. بورگاتی بخشهای الکترونیکی و سیم کشی را بطور کامل بررسی کرده و آنها را آماده سرهم کردن کرد. پس از آماده‌سازی قطعات پرینتی، بخش روشنایی ال ای دی روی آن قرار می گیرد و سرهم کردن پایانی انجام و حلقه نورانی آماده خواهد بود.
مزیت سوم:
کاربرد در نمونه‌سازی سریع (Rapid Prototype)
در روشهای سنتی برای تولید یک قطعه انجام چند مرحله تولید و ابزارهای جانبی ضروری است و این مراحل (مخصوصا مرحله مدلسازی سه بعدی) در کیفیت قطعه تاثیر می گذارد. دستگاههای تولید افزایشی فرآیند ساخت را در یک مرحله و بدون فرآیند دستی و ابزارسازی اضافی انجام می دهند. یعنی به محض آماده شدن فایل CAD، آنرا بارگذاری می کنند و دستگاه در یک مرحله آنرا پرینت میکند؛ این مزیت باعث میشود که از خطاهای احتمالی در فرآیند قالبسازی جلوگیری شود زیرا می توان سریع و ارزان چند قطعه کانسپت فیزیکی داشت تا طراحی سه بعدی بدقت بررسی و تایید نهایی شود و سپس عملیات قالبسازی برای تولید انبوه انجام گردد.
مزیت چهارم:
کاربرد پرینت سه بعدی در کاهش مراحل ماشینکاری
قابلیت تولید تک مرحله‌ای همچنین باعث میشود که وابستگی به مراحلی مانند ماشینکاری، جوشکاری و رنگ‌آمیزی کاهش پیدا کند و طراح بتواند روی محصول نهایی کنترل بیشتری داشته باشد (البته قطعات پرینت شده در روشهای متریال فلزی یا پلیمری مراحل سبک ماشینکاری داشته و قابلیت پرداخت و رنگ را هم دارند).
مزیت پنجم:
کاربرد در کاهش هزینه‌ها
هزینه‌های تولید با پرینتر سه بعدی را می توان به سه گروه تقسیم‌بندی کرد: هزینه کارکرد دستگاه، هزینه متریال و هزینه نیروی کار: در سری‌سازیهای کوچک قطعات یا ساخت قطعه پروتوتایپ مرتبط با تولید انبوه، هزینه‌های تولید افزایشی منطقی و ارزان خواهند بود.
- هزینه تولید افزایشی و تولید سنتی در حجم کوچک بسیار متفاوت است؛ فرآیندهای ساخت سنتی مثل قالب تزریقی تنها در تعداد انبوه اقتصادی میشوند در حالیکه اگر یک قطعه ابتکاری دارید و میخواهید با هزینه و زمان کمتری از آن یک سری سازی کوچک و دقیق داشته باشید، بهترین کار تولید آن با پرینتر سه بعدی است.
- ساخت یک نمونه معیوب قالبسازی می تواند برای طراح هزینه های مالی و زمانی داشته باشد. حتی کوچکترین تغییرات در روش های سنتی می تواند تاثیر زیادی در هزینه ها ایجاد کند.
- در روشهای تولید کاهشی مانند فرزکاری CNC یا تراشکاری، مقدار زیادی متریال از یک بلوک اولیه حذف میشود تا جسم اصلی ساخته شود و این باعث هدر رفتن این متریال می شود. روشهای تولید افزایشی عموما تنها از متریالی که برای ساخت قطعه لازم است استفاده می کنند. در اکثر فرآیندها از مواد خام استفاده می شود تا بتوان آن را دوباره بازیافت کرد و در تولید مجدد از آن بهره گرفت. در نتیجه، فرآیند تولید افزایشی متریال کمتری را هدر می دهد.
مزیت ششم:
کاربرد در ساخت قطعات پیچیده
محدودیت‌هایی که در تولیدهای سنتی وجود دارند اغلب در تولید افزایشی مسئله ساز نیستند. از آنجا که ساخت جسم به صورت لایه به لایه انجام می شود طرح زاویه ها، برشهای زیرین و عدم دسترسی به ابزار مشکل ساز نخواهند شد. در پرینت سه بعدی دست طراحان کاملا باز است و می توانند هندسه های پیچیده را حتی در حالت مونتاژ نهایی طراحی و پرینت کنند.
پرینت سه بعدی نه تنها دست طراحان را باز می گذارد بلکه امکان تغییر و اصلاح در طراحی را فراهم می کند. از آنجا که تکنولوژیهای تولید افزایشی در ساخت قطعات به صورت اسمبل شده بهتر عمل می کنند، برای تولید محصولات کانسپت با سری سازی کم مناسب باشند.
مزیت هفتم:
کاربردهای خانگی برای کاربران آماتور
کاربردهای چاپگر سه بعدی منحصر به صنایع نیست و صدها مدل دستگاههای رومیزی (خانگی) برای کاربران آماتور در سراسر دنیا عرضه شده است (انواع متریال ترموپلاستیک که در بالا توضیح دادیم). کاربران آماتور با پرینترهای سه بعدی خانگی میتوانند وسایل خلاقانه و هنری بسیار جالبی بسازند.
مزیت هشتم:
کاربرد بمنظور درآمدزایی و کارآفرینی
در ایران و سایر نقاط دنیا، چاپگرهای سه بعدی یک ابزار کارآفرینی نیز محسوب میشوند. برای آگاهی از کیفیت بازار کار 3D Printer پیشنهاد میکنیم مقاله «روشهای درآمدزایی با پرینتر سه بعدی» را مطالعه کنید.
شرکت توسعه گران بعد سوم | 3DPE | سازنده پرینتر سه بعدی FDM در ایران میباشد. محصولات ما شامل آموزش رایگان و خدمات پس از فروش بلند مدت است تا خیال مشتریان از بابت گارانتی پس از خرید راحت گردد. کیفیت ساخت محصولات ما بالا بوده (خرید پرینتر سه بعدی صنعتی) – (خرید پرینتر سه بعدی رومیزی) و بر خلاف برخی فروشندگان سودجوی بازار از ارائه چاپگر سه بعدی ارزان ولی نامرغوب خودداری نموده‌ایم. بر پایه این هدف، خداوند را شکرگزاریم که توانسته‌ایم به بزرگترین سازمانهای دولتی و خصوصی کشورمان خدمت‌رسانی کنیم.
«پرینترهای سه بعدی» تکنولوژی که در ابتدا تنها برای گروهی از صنعتگران قابل دسترسی بود، حالا در طیف وسیعی از صنایع مورد استفاده قرار میگیرد و حتی روشی مقرون‌بصرفه محسوب می شود. در داخل کشور نیز شرکتهای زیادی تولید چاپگرهای ایرانی را شروع کرده اند.
فناوری چاپگر سه بعدی به چهار دسته کلی (بر اساس متریال مصرفی) تقسیم بندی میشود:
- پرینتر متریال فیلامنت (ترموپلاستیک) FDM: fused deposition modeling یا FFF: fused filament fabrication: متریال مرسوم ترموپلاستیک است که فیلامنت نامیده میشود و از طریق ذوب آن، لایه های یک جسم روی هم گذاشته میشود تا در شی تکمیل گردد.
- پرینتر متریال رزین (مایع حساس به نور) با سه نوع تابنده شامل LCD: Liquid Crystal Display DLP: digital light processing یا SLA : laser- stereolithography: که انواع رزینها را با استفاده از تابش نور یا لیزر به جسم تبدیل میکند.
- پرینترهای متریال فلزی که دو نوع کلی متریال فلزی را استفاده می کنند:
– نوع پلتفرم صنعتی و متریال پودر فلز که با تابش لیزر و دیگر روشها پرداخت میشود:
SLM (ذوب انتخابی لیزر)
EBM (ذوب الکترونی فلز)
DED (رسوب مستقیم انرژی)
Cold Spray (پاشش سرد فلز)
WAAM (قوس سیمی)
– نوع عمومی‌تر پلتفرم دسکتاپ ADAM : Metal Desktop 3D Printer:
که متریال فیلامنت کامپوزیتی حاوی ۹۰ درصد فولاد و مابقی ماده چسباننده را مصرف میکند (قطعه به روش FDM چاپ خام یا Green میگردد) و سپس با حرارت در روش فلزکاری سنتی پرداخت نهایی میشود. | بهترین پرینترهای سه بعدی فلز رومیزی |
- پرینترهای متریال پودر پلیمر مثل فناوری SLS
توضیح عکس فوق:
فیلامنت بعنوان متریال چاپگرهای سه بعدی تزریق نازل FDM/FFF (انواع خانگی یا صنعتی) بکار میرود. فیلامنت نوعی رشته رول ترموپلاستیک بوده و در داخل نازل ذوب گشته و بصورت قطرات کوچکی از نازل خارج میگردد تا لایه‌ها در دقت میکرون فرم بگیرد (یعنی لایه به لایه، فیلامت روی هم گذاشته میشود و در کمال شگفتی جسم برابر دیدگان شما تکمیل میشود). از چاپگرهای FDM برای ساخت قطعات صنعتی، مجسمه و … در اندازه های متوسط تا بزرگ استفاده میشود (این روش پرینت دقت سطح قابل قبولی میدهد ولی نمیتواند همانند فناوریهای سنتی مثل تزربق پلاستیک برای تولید انبوه قطعات بکار رود).
ویدئوی عملکرد چاپگر سه بعدی متریال ترموپلاستیک
توضیح عکس فوق:
متریال رزین برای چاپگرهای سه بعدی نوری (لیزری) بکار میرود. Resin مایع بوده و با تابش تابنده نوری یا لیزری سخت شده و جسم شکل میگیرد نیز برای قطعات کوچک با دقت بسیار بالا مثل قالبسازی جواهر یا ایمپلمنتهای دندانی کاربرد دارند. از چاپگر سه بعدی رزینی میتوان در صنعت پزشکی و دندانسازی استفاده کرد مثلا برای تولید سفارشی قالب پروتز و ایمپلنت و لوازم دیگر که اندازه بسیار کوچکی دارند و باید بسیار دقیق باشند.
ویدئوی عملکرد چاپگر سه بعدی متریال رزینی
با این که تولید افزایشی از دهه ۸۰ میلادی بوجود آمده اما رشد اصلی این تکنولوژی از سال ۲۰۱۰ رخ داده است. این رشد وسیع باعث شد که تعداد بسیار زیادی پرینتر سه بعدی به بازار صنعت وارد شود و دسترسی طراحان به این تکنولوژی به طرز چشمگیری ساده تر شود.
تنها در سال ۲۰۱۵، بیش از ۲۷۸۰۰۰ پرینتر تولید افزایشی با قیمت کمتر از ۵۰۰۰ دلار در جهان به فروش رسید. از آن زمان تا الان برخی از این پرینتر ها فروششان به دوبرابر رسیده است.
نظر شما درباره فرآیند کاربردهای پرینتر سه بعدی چیست؟ آیا فکر میکنید این تکنولوژی در ایران نیز همانند دیگر کشورها، روشهای ساخت را متحول خواهد کرد؟ دیدگاه خود را برای ما کامنت کنید.
سلام و خدا قوت.
خیلی مطالبتون مفید و آموزنده بود.
واقعاً متشکرم.
با تشکر از مطلب مفیدتون. به نظر من توسعه کاربردهای پرینت سه بعدی در چند سال آینده خیلی مهمتر و مؤثرتر از توسعه تکنولوژی های ساخت دیجیتال می تونه باشه. و به نظرم یه نمونه روشن از اون کاربردهای پزشکی و دندانپزشکیه
سلام
بله به نظر من آینده از آن روش های ساخت افزایشی هست
بله – مطمئنا فناوری AM صنعت را متحول خواهد کرد. مثل روند تکامل فرآیند چاپ که از سنگ نگاری شروع شد.