قاب (فریم یا شاسی) چاپگر سه بعدی: نکاتی که باید بدانید

بدنبال خرید یا تعمیر فریم (شاسی) چاپگر سه بعدی خودتان هستید؟ قاب چاپگر شما نقش مهمی در تضمین ثبات، دقت و کیفیت کلی پرینت دارد. انتخاب فریم مناسب با وجود انواع گزینه‌های  در دسترس بازار میتواند چالش‌برانگیز باشد اما نترسید، زیرا در این راهنمای خرید، اطلاعات ارزشمندی را در اختیار شما قرار میدهیم و به شما در تصمیم گیری آگاهانه کمک میکنیم. در این مطلب، درباره نکاتی که باید در نظر بگیرید و اینکه کدام نوع شاسی بهترین گزینه در کارکردهای مختلف است، بخوانید.

شاسی 3D Printer بخش بسیار مهمی است؛ ممکن است ساده بنظر برسد، اما طراحی و مونتاژ آن معمولا پیچیده میباشد که به دلیل وجود امکانات مختلف طراحی است. اهمیت قطعه فریم پرینتر سه بعدی در موارد زیر خلاصه میشود:

• از تمام اجزای مکانیکی و الکتریکی که کار چاپ واقعی را انجام می‌دهند، پشتیبانی می‎کند.
• حجم ساخت چاپگر سه بعدی را تعیین میکند.
• به چاپگر ظاهر قوی و زیبا می‌بخشد.
• استحکام و عدم لرزش را حین پرینت فراهم مینماید.
• در کاهش یا افزایش سر و صدای دستگاه تاثیرگذار است.

هنگام انتخاب قاب چاپگر سه بعدی باید هزینه، سهولت مونتاژ، استحکام، دوام و همچنین کاربرد از نظر حجم ساخت را در نظر بگیرید. جنبه سبک بودن و زیبایی برای کاربران خانگی که میخواهند چاپگرشان خوب و قابل ارائه به عموم باشد، قابل قبول است اما در اکثر موارد و برای مشتریانی که هدفشان آزمایش یا نمونه‌سازی قطعات میباشد، دوام و استاندارد صنعتی مهمترین مبحث در انتخاب نوع شاسی 3DPrinter خواهد بود. حالا ویژگیهای مهم و انواع مختلف شاسی را توضیح میدهیم.

1- انتخاب جنس شاسی:

مهمترین عامل تاثیرگذار در قاب پرینتر نوع متریال استفاده شده است، طیف مواد از ارزان پلاستیکی تا بادوام فلزی گسترده است:

• فریم آلومینیوم: قاب‌های آلومینیومی شیاردار (پروفیل اکستروژن) که به دلیل ماهیت سبک و محکم خود شناخته شده‌اند، ویژگی‌های ضد ارتعاشی ارائه می‌دهند و در نتیجه کیفیت چاپ خیلی خوبی دارند.
• فریم فولاد: اگر برای دوام و استحکام ارزش قائل هستید، قابهای فولادی یک انتخاب خوب هستند. آنها ثبات را فراهم می‌کنند و خطر لرزش را کاهش میدهند که منجر به چاپ دقیقتر میشود.
• فریم اکریلیک (پلکسی): قابهای اکریلیک به دلیل مقرون‎بصرفه بودن و ظاهر شفاف (گلس) یا تیره براق محبوب هستند. نوع شفاف به شما امکان میدهد تا فرآیند چاپ را بهتر نظارت کنید. با این حال، بخاطر داشته باشید که این قاب دوام کمتری داشته باشند و مستعد ترک خوردن و تاب برداشتن هستند.
• مواد کامپوزیت: برخی از سازندگان شاسی‌، مواد مختلفی را با هم ترکیب تا خواص منحصربفرد ایجاد کنند. این مواد، مانند فیبرکربن یا پلی‌کربنات، میتوانند استحکام بهتر، کاهش وزن و مقاومت حرارتی فراهم کنند.

2- تقویت استحکام شاسی:

داشتن یک شاسی سفت و سخت برای پرینتر سه بعدی بمنظور دستیابی به چاپهای دقیق بسیار مهم است. بدنبال ویژگیهایی باشید که استحکام را افزایش میدهند:

• مهاربندی یا هولدرهای متقاطع یکپارچه: این ویژگی‌ها می‌توانند پایداری قاب را به میزان قابل توجهی افزایش، خطر لرزش را کاهش و کیفیت چاپ را افزایش دهند.
• گوشه‌ها یا اتصالات تقویت شده: قاب‌هایی با گوشه‌ها یا اتصالات تقویت شده استحکام و پایداری بیشتری ایجاد کرده و احتمال تاب خوردن یا ناهماهنگی را در طول فرآیند چاپ به حداقل می‌رساند.
• ساختار جامد: اطمینان حاصل کنید که قاب بخوبی ساخته شده است و از نقاط ضعف احتمالی خالی است. یک قاب محکم و مستحکم از خم شدن غیر ضروری جلوگیری و چاپ دقیق را تضمین می‌کند.

3- انتخاب اندازه شاسی و قابلیت ارتقاء:

همیشه اندازه و سازگاری شاسی را با تنظیمات ساختاری چاپگر سه بعدی در نظر بگیرید:

• اندازه قاب: چاپگرهای مختلف حجم چاپ متفاوتی دارند، بنابراین مطمئن شوید که قاب می‌تواند اندازه پرینتری را که قصد استفاده از آنرا دارید را ساپورت کند. اندازه و ساختار انتخابی باید امکان دسترسی آسان به تمام قسمتهای دستگاه را در حین کار و نگهداری فراهم کند.
• گزینه‌های نصب: بررسی کنید که آیا قاب دارای سوراخ‌های از پیش حفر شده یا نقاط نصب است و با مدل دستگاه فعلی یا مدلی که قصد خرید آنرا دارید، همراستا باشد. نصب آسان و سازگاری برای جلوگیری از هرگونه مشکل در آینده ضروری است.
• توسعه‌پذیری: اگر برنامه‌هایی برای ارتقای ماژولهای پرینتر در آینده دارید، فریمی را در نظر بگیرید که امکان توسعه و سفارشی‌سازی را فراهم و شما را قادر می‌سازد تا با نیازهای در حال تکامل خود سازگار شوید (مثلا در این حالت، بهترین گزینه شاسی پروفیل آلومینیومی با اتصال پیچ و مهره است).

4- کاهش صدا و لرزش در شاسی:

چاپگر سه بعدی حین کار مقداری نویز و لرزش ایجاد مینماید، بنابراین یک قاب ایده‌آل باید گزینه‌هایی برای به حداقل رساندن این موارد ارائه دهد:

• مدیریت لرزش: پرینتر در هر حال هنگام کار ارتعاش ایجاد میکند پس، بدنبال قابهایی باشید که دارای ویژگیهایی مانند لنت لاستیکی یا لایه جداکننده هستند. اینها به جذب لرزشها و کاهش نویز در حین چاپ کمک و تجربه چاپ دلپذیرتری را ایجاد می‌کنند.
• عناصر کاهش دهنده نویز: برخی فریمها شامل عناصر اضافی کاهش نویز مانند لایه‌های ضربه‌گیر یا مواد جاذب صدا هستند. اینها میتوانند به حداقل رساندن آلودگی صوتی و ایجاد محیطی آرامتر کمک کنند. مسئله صدای 3DPrinter را جدی بگیرید؛ فکر کنید میخواهید از شب تا صبح، یکسره پرینت انجام دهید ولی متراژ واحد مسکونی شما کوچک است و همسایه ایرادگیری هم دارید؛ اصلا با این شدت سر و صدا، خودتان سرسام نمی‌گیرید!

5- شرایط مونتاژ شاسی:

فرآیند اسمبلی فریم پرینتر باید ساده و بدون دردسر باشد:

• دستورالعملهای جامع: اطمینان حاصل کنید کیت شاسی انتخابی شما دارای مستندات دقیق و گام به گام است که براحتی قابل پیگیری است. این کار روند مونتاژ را بخصوص برای کاربرانی که برای اولین‌بار از آن استفاده می کنند، روانتر می‌کند.
• قابل دسترس بودن منابع: بررسی کنید که آیا فروشنده، منابع آنلاین یا پشتیبانی را برای کمک به شما در هنگام مونتاژ ارائه میدهد یا خیر. در صورت مواجهه با هر گونه مشکل، دسترسی به این منابع می‌تواند مفید باشد.
• ابزارهای مورد نیاز: بررسی کنید چه ابزارهایی برای مونتاژ احتیاج دارید و اطمینان حاصل کنید که آنها از بازار با قیمت معقولی قابل تهیه هستند. برخی از انواع فریم‌ها ممکن است به ابزار خاصی نیاز داشته باشند، بنابراین بهتر است از قبل آماده باشید.

شاسی پروفیل اکستروژن آلومینیوم شیاردار

سازه فریم پیچ مهره‌ای از ساده‌ترین و رایج‌ترین روشهای ساخت قاب نگهدارنده چاپگر سه بعدی است. سازه، میله‌های رزوه‌ای یا پروفیل اکستروژن آلومینیوم یا سایر میله‌های فلزی صاف میباشند و با اتصالاتی همانند نبشی بهم متصل میگردند (برخی مواقع از جوشکاری بدون اتصال پیچ و مهره برای ساخت این قاب استفاده میگردد که ریسک بی دقتی عدم توازن در این حالت بیشتر میشود).

به دلیل سادگی، استحکام و کارایی این نوع قاب و تنوع در کیفیت قطعات مونتاژ مورد نیاز، از آن در  چاپگرهای سه بعدی اوپن‌سورس کیت مونتاژی تا محصولات تجاری صنعتی استفاده میشود. بعنوان مثال، در پروژه‌های رایگان RepRap دستورالعملهایی ارائه میگردد تا بتوان قسمتهایی از شاسی Prusa i3 را پرینت کرد (فایل سه بعدی این بخشها در پروژه ضمیمه میشود) ولی در پرینترهای تجاری مرغوب بازار از قطعات تمام فلزی آلمینیومی با اتصالات محکم پیچ و مهره استفاده می‌گردد. با بهره‌گیری اصولی از شاسی پروفیل آلمینیوم و مونتاژ آن با محور حرکتی ریل خطی (Linear Slide Rail Kit) یکی از بهترین انواع 3DPrinter با بالاترین دقت را در اختیار خواهید داشت.

این نوع قاب آسان ساخت، یک مزیت بزرگ است، اما بهتر است که با پوشش بدنه همراه باشد زیرا این نوع شاسی، اجزای چاپگر را در معرض دید قرار داده و شاید یک نگرانی ایمنی هم برای کاربر و هم عملکرد چاپگر ایجاد کند؛ مثلا اجسام خارجی و ذرات دیگر میتوانند تسمه و رولها را مسدود کنند یا رشته ترموپلاستیک بسمت بخش انتهای داغ نازل بازجذب شود یا فرآیند چاپ بخاطر نوسان دمایی بستر پرینت غیربسته، شدیدا خطاپذیر گردد. نکته دیگر، ظاهر لخت آنست: محصولاتی با این قاب، بدون پوشش بدنه (روکش) خیلی جذاب نیستند. بنابراین برندهای معتبر بازار همگی محصولات خود را با این شاسی و بدنه (روکش) اطراف آن عرضه میکنند. شکی در کیفیت خوب و دوام بالا و ساختار قاب فلزی آن نداشته باشید ولی باید هزینه بیشتری هم برای آن پرداخت کنید.

قاب با برش لیزر یا برش CNC

فریم حاصل برشگر لیزر/CNC، گزینه دیگری برای ساخت قاب چاپگر سه بعدی است. موادی مانند تخته سه لا، ورق فلز، اکریلیک، پلکسی یا سایر پلاستیکها توسط دستگاه برش لیزر یا ماشینکاری CNC به طرح دلخواه مناسب بریده میشوند؛ سپس این پانلها مانند یک پازل باید به یکدیگر پیچ شوند تا ساختار قاب نهایی را ایجاد کنند. نیازی به نرم افزار خاصی نیست و قطعات بصورت دو بعدی برش داده میشوند. اکثر پرینترهای DIY (کیت مونتاژی) دارای این نوع قاب هستند. ساخت کم هزینه و سهولت طراحی از مزایای این نوع قاب است. اما شاسی چاپگر سه بعدی ساخته شده از برش لیزری/برش CNC دارای اشکالاتی نیز هست: مونتاژ پنلها به دلیل ماهیت چفت شدن پازلی و مهارت تنظیم بهترین حالت تحمل، دشوار است. مثلا در قاب چوبی یا پلکسی، تاب برداشتن در طول زمان، بویژه پس از قرار گرفتن در معرض رطوبت، حرارت نازل چاپگر و بارهای مکانیکی سنگین، مرسوم است (اگر طراحی فریم امکان میدهد از نبشی و براکت تقویتی فلزی در زوایا و نقاط تحت فشار استفاده کنید). این قاب‌ها همچنین مستعد خراشیدگی هستند، بخصوص زمانیکه از مواد اکریلیک یا پلاستیکی ساخته شده باشند. اگر از ورق فلزی برای این نوع قاب بهره ببرید، مشکلات خیلی کمتر خواهد شد.

شاسی فلزی پیش‌ساخته قالب‌گیری تزریقی

فریمهای یک تکه حاصل ریخته‌گری فلز را میتوان برای انواعی از پرینترهای سه بعدی بزرگ سفارشی کرد، اما برای کاربران خانگی نه. این قابها معمولا از طریق قالب‌گیری تزریقی یا جوشکاری تولید میشوند. این روش برای تولید شاسی چاپگر سه بعدی در مقادیر زیاد بکار میرود. مزیت آنست که محکم خواهند بود و بطور کلی نیازی به مونتاژ پیچیده ندارند بنابراین، این قاب‌های بزرگ فلزی برای دستگاههای سنگین بخش تجاری خاص و مشتریان رده بالای کارگاهی مناسب‌تر هستند. مشکل عمده در این نوع شاسی، مهارت بالای تولیدکننده هنگام ساخت آن میباشد زیرا بی دقتی در طراحی یا فلزکاری یا جوشکاری بد، سبب عدم توازن در این شاسی میگردد.

برای کاربران خانگی، میتوان یک قاب فلزی از پیش ساخته شده خریداری کرد یا همان روش مونتاژی پروفیل آلومینیومی مرسوم که در بالا توضیح دادیم را بکار برد.

اشکال عمده شاسی فلزی پیش‌ساخته این است که تعمیر قابهای فلزی با گذشت زمان دشوار بوده زیرا نیاز به ماشینکاری زیادی دارد. سنگینی وزن و هزینه تولید بالا نیز میتواند چالش دیگری محسوب شود.

FAQ: سوالات متدوال درباره شاسی یا فریم پرینتر سه بعدی

• مزیت قاب پروفیل آلومینیوم نسبت به سایر مواد چیست؟

فریم‌های آلومینیومی سبک وزن و در عین حال بسیار مستحکم هستند و خاصیت دفع ارتعاش عالی ارائه میدهند؛ در نتیجه کیفیت و دقت چاپ بهتری دارند.

• آیا شاسی‌های پلکسی برای استفاده طولانی مدت به اندازه کافی بادوام هستند؟

قابهای اکریلیک سبک وزن، اقتصادی و زیبا هستند ولی در مقایسه با موادی مانند آلومینیوم، دوام کمتری داشته و مستعد ترک و تاب برداشتن هستند. پس نیازهای کاربری خود را در نظر بگیرید و در شرایط درستی از قابهای اکریلیک، پلکسی یا چوبی استفاده کنید.

• آیا می‌توانم قاب چاپگر سه بعدی موجود خود را ارتقا دهم؟

بستگی به مدل چاپگر و طراحی آن دارد. برخی از چاپگرهای کیت مونتاژی امکان ارتقاء قاب سازگار را ارائه میدهند، درحالیکه برخی دیگر ممکن است گزینه‌های در دسترس نداشته باشند. برای امکانپذیر بودن چنین ارتقاهایی باید با فروشنده دستگاهتان مشورت کنید یا مستندات برند سازنده را در اینترنت جستجو کنید.

• آیا یک فریم سفت‌تر کیفیت چاپ من را به میزان قابل توجهی بهبود می‌بخشد؟

تا حدی بله، قاب سفت و سخت مهم است ولی کیفیت چاپ به عوامل مختلفی از جمله طراحی کلی چاپگر، کیفیت مونتاژ، اجزای الکترونیک مثل موتورها، نوع محور حرکتی و کالیبراسیون بستگی دارد. بنابراین یک شاسی مقاوم میتواند به پایداری و دقت کمک کند، اما همیشه هماهنگی کل سیستم را برای نتیجه بهینه در نظر بگیرید.

• آیا همه فریم‌ها بطور جهانی با هر مدل چاپگر سه بعدی سازگار هستند؟

خیر، همه شاسی‌ها با هر مدل چاپگر سه بعدی سازگار نیستند. مشخصات قاب را بررسی کنید و مطمئن شوید که با اندازه چاپگر، گزینه‌های نصب و سایر الزامات مطابقت دارد.

چند مثال از انواع شاسی (فریم) پرینتر سه بعدی

قابهای نگهدارنده متنوعی برای چاپگرهای سه بعدی در بازار موجود است و انتخاب، همانطور که قبلاً گفته شد به بودجه و مقرون‌بصرفه بودن در پروژه، سهولت مونتاژ و دوام، بعلاوه حجم ساخت پرینتر بستگی دارد. در اینجا لیست کوتاهی از چند نمونه شاسی چاپگر سه بعدی آورده شده است.

در وبسایت زیر میتوانید انواع ساختار شاسی پروفیل  آلمینیومی را مشاهده کنید:

https://hobby-store.pl/en/3d-printer-parts/frame-kits-for-3d-printers

مثال 1: کیت قاب مندل گرابر I3 با قاب برش لیزر 6 میلیمتری

– چوب (تخته‌سه‌لا) برش لیزری 6 میلیمتری با پیچ

– حجم ساخت 200*200*200 میلیمتر

– کیت خوب ساخته شده و آسان مونتاژ میشود

– کیفیت خوب با برچسب قیمت اقتصادی

– دوام معمولی و مناسب پرینترهای کوچک خانگی

مثال 2: کیت شاسی فلزی Z-Brace Robotics Rear Mounted Gulfcoast برای پرینتر Wanhao Duplicator i3 Plus

– طراحی فلزی با ماشینکاری CNC

– حجم ساخت 200*200*400 میلیمتر

– نصب آسان و کیفیت خوب

– ساختار قاب جامد و محکم

مثال 3: شاسی فلزی آلمینیومی پیچ مهره برای پرینتر Flashforge 3D Printer Creator Pro

– ساختار قاب فلزی با روکشهای اکریلیک

– حجم ساخت 227*148*150 میلیمتر

– فریم سبک، پایدار و مقاوم

– بدنه اکریلیک به عایق‌کاری و محافظت از دمای چاپ مواد حساس مثل ABS کمک میکند

– نصب و مونتاژ آسان

– مناسب کاربری خانگی و صنعتی

لطفا مطالب تکمیلی درباره شاسی و قاب چاپگر را برای ما کامنت کنید.

منابع:

• all3dp.com/2/3d-printer-frame-what-to-consider-and-which-to-buy
• robots.net/tech/12-best-3d-printer-frame-for-2023