KING3D

انواع فیلامنت های پرینتر سه بعدیمبانی 3D پرینت

بیشتر بدانید

27 مارس 2021 توسطنوید مقتدر

فیلامنت PLA چیست ؟

فیلامنت PLA

Polylactic acid

فیلامنت PLA که به اختصار به نام پلاستیک PLA شناخته می شود که یک ماده پلاستیکی با پایه گیاهی است .این ماده یک پلی استر آلیفاتیک ترموپلاستیک است و ماده اولیه طبیعی است که در پرینت سه بعدی استفاده می شود.
فیلامنت PLA یک پلیمر ترموپلاستیک کاملاً زیست تخریب پذیر است که از مواد اولیه تجدید پذیر تشکیل شده است.

PLA ، همچنین به عنوان اسید پلی لاکتیک یا پلی لاکتید شناخته می شود ، یک ترموپلاستیک است که از منابع تجدید پذیر مانند نشاسته ذرت ، ریشه تاپیوکا یا نیشکر ساخته می شود ، برخلاف سایر مواد صنعتی که عمدتا از مشتقات نفتی ساخته می شوند.
این ماده به دلیل ریشه های اکولوژیکی بیشتر در صنعت چاپ سه بعدی محبوب شده است ، حتی در کاربردهای پزشکی و محصولات غذایی مورد استفاده قرار می گیرد.

در بین تمام مواد چاپ سه بعدی ، PLA بخشی از محبوب ترین مواد مورد استفاده برای تولید مواد افزودنی است.

نحوه تولید فیلامنت PLA

PLA در دهه 1930 توسط شیمیدان آمریکایی Wallace Carothers ایجاد شد که بیشترین تولید نایلون و نئوپرن در شرکت شیمیایی DuPont شناخته شده است. اما تنها در دهه 1980 بود که سرانجام PLA برای استفاده توسط شرکت آمریکایی Cargill تولید شد.

این پلیمر ترموپلاستیک با تخمیر یک منبع کربوهیدرات مانند نشاسته ذرت تولید می شود. در این حالت ، محصول طبیعی آسیاب می شود تا نشاسته را از ذرت جدا کرده و آن را با مونومرهای اسیدی یا لاکتیکی مخلوط کند. با این مخلوط نشاسته به دکستروز (گلوکز D) یا قند ذرت شکسته می شود. سرانجام ، تخمیر گلوکز باعث تولید اسید لاکتیک ، جز component اصلی PLA می شود. این ماده مایع شبه پلاستیکی غیر نیوتنی محسوب می شود.

ترمو پلاستیک PLA و پرینت سه بعدی

در تزریق پلاستیک ، این ماده برای ساخت بسته بندی استفاده می شود ، در درجه اول برای صنایع غذایی به عنوان جایگزینی پلاستیک های مشتق شده از سوخت های فسیلی ، زیرا مواد برای تماس با مواد غذایی مناسب است.

PLA در چاپ سه بعدی با استفاده از فناوری FDM مورد استفاده قرار می گیرد ، این ماده یکی از مواد استاندارد این فناوری است. زیرا این ماده گزینه موجود و رایج برای پرینترهای سه بعدی مصرف دارند. یکی از دلایل همه گیر شدن و استقبال زیاد از این فیلامنت ، استفاده آسان مواد پلاستیکی PLA است.

علاوه بر این ، نسخه های مختلفی از رشته های PLA در طول سال ها توسعه یافته است. به همین دلیل است که اکنون می توانید مقداری Aluminium PLA ، PLA ساخته شده با الیاف چوب یا PLA با ذرات برنز پیدا کنید. امکاناتی که PLA ارائه می دهد فوق العاده متنوع است.

فواید فیلامنت PLA چیست؟

فیلامنت PLA یک از محبوب ترین فیلامنت های موجود در ایران و جهان است که در بالا به صورت جزئی و مختصر توضیح دادیم اما به صورت کلی تر بدین شکل است که رشته PLA در ساخت مواد افزودنی مقبولیت گسترده ای پیدا کرده است ، بخشی از این ماده از محصولات تجدید پذیر ساخته می شود و همچنین به دلیل خواص مکانیکی آن. این اغلب انتخاب افراد تازه کار در چاپ سه بعدی است زیرا کار با PLA بسیار آسان است.
این ماده که یک پلیمر نیمه بلور در نظر گرفته شده است ،
دارای دمای ذوب 190 الی 220 درجه سانتیگراد ،
کمتر از فیلامنت ABS است که شروع به ذوب بین 210 درجه سانتیگراد تا 260 درجه سانتیگراد می کند.
این بدان معناست که هنگام چاپ با PLA ، استفاده از تخت چاپ گرم لازم نیست و محفظه بسته نیز ضرورتی ندارد. تنها عیب این است که رشته PLA دارای گرانروی بیشتری است که در صورت عدم مراقبت می تواند سر چاپ را مسدود کند.

این رشته دارای مشخصات مکانیکی مشابه رشته ABS نیست.
بسیار مقاوم تر و انعطاف پذیر است.
حتی در این صورت ، اگر پروژه پیچیدگی های مکانیکی عمده ای نداشته باشد ، اغلب کار با آن توصیه می شود ، زیرا بسیار ساده تر است. به عنوان مثال ، PLA به پردازش پیچیده پس از پردازش نیاز ندارد.
در صورت نیاز می توان آن را سنباده زد و یا با کلروفرم برق انداخت و معمولاً ساپورت ها به راحتی جدا می شوند.

خصوصیات مکانیکی فیلامنت PLA چیست ؟

در مقابل ، PLA نسبت به ABS دوام ، شکنندگی و حساسیت بیشتری نسبت به گرما خواهد داشت.

PLA دارای دمای انتقال شیشه 65 درجه سانتیگراد و دمای ذوب 178 درجه سانتیگراد است.
PLA مقاوم ترین در برابر حرارت نیست ، به همین دلیل برای اشیای تزئینی بدون محدودیت مکانیکی مناسب است.

اگر می خواهید قطعه خود را با فناوری FDM تولید کنید ، برای تولید قطعات با محدودیت های عمده ، استفاده از ABS ارجح است. ضخامت لایه تقریباً بین 70 و 400 میکرون متغیر است و به دقت پرینتر سه بعدی بستگی دارد.

فواید فیلامنت PLA چیست؟

پرینت سه بعدی با فیلامنت PLA مزایای زیادی دارد ، به خصوص اگر تازه کار هستید یا به دنبال تجربه ای بدون سرخوردگی هستید.

برای مبتدیان ، پرینت فیلامنت PLA بسیار آسان شناخته شده است. این ماده معمولاً از نازل پرینتر سه بعدی شما خارج می شود و هیچ مشکلی از قبیل تاب زدن یا مسدود شدن نازل وجود ندارد. علاوه بر این ، دمای پرینت برای فیلامنت استاندارد PLA در مقایسه با سایر مواد نسبتاً کم است ، و باعث می شود پرینت با آن متنوع تر و راحت تر باشد.

با این حال ، وقتی وارد مخلوط PLA می شوید که با مواد چوبی یا فلزی ترکیب شده اند ، پرینت آنها کمی دشوارتر می شود. یکی دیگر از مزایای فیلامنت PLA جزئیات سطح با کیفیت بالا است که پرینتر سه بعدی را ارائه می دهد. مواد دیگر مستعد زخم شدن یا لکه دار شدن هستند ، اما PLA موفق به از بین بردن این مشکلات زیبایی شناختی بالقوه می شود. برخلاف ABS ، که یکی دیگر از مواد چاپ سه بعدی محبوب است ، فیلامنت PLA هنگام اکسترود بوی بدی نمی دهد.

دلیل این که فیلامنت PLA دارای رنگهای مختلفی است و با هم مخلوط می شود این است که خود ماده به راحتی رنگدانه می شود. پردازش پس از آن نیز در مورد PLA راحت تر است و به کاربران اجازه می دهد کیفیت سطح را با کمی سنباده و اصلاح کنند.

اگرچه موادی مانند ABS و PETG مزایای مکانیکی خاصی دارند ، اما فیلامنت PLA چیزی نیست که بتوان راحتی از کنار آن گذر کرد. وقتی نوبت به کارایی می رسد ، PLA گزینه ای عالی برای نمونه سازی سریع است. نقطه ذوب در دمای پایین جزئیات بهتر سطح و ویژگی های واضح تری را در مقایسه با سایر مواد معمول استفاده می کند.

سرانجام ، همانطور که قبلاً نیز اشاره کردیم ، فیلامنت PLA غیر سمی و قابل تجزیه زیست است ، و آن را به ماده ای ایده آل برای کاربران چاپگر سه بعدی با آگاهی از محیط تبدیل می کند. خدمات پرینت سه بعدی کرج

مشکلات فیلامنت PLA چیست؟

اگرچه استفاده از فیلامنت PLA نسبت به سایر گزینه ها مزایای بی شماری دارد ، اما مشکلاتی نیز در رابطه با این ماده نیز وجود دارد.

به عنوان مثال ، فیلامنت PLA هنگام اعمال گرما تمایل به تغییر شکل یا ذوب شدن دارد ، و این امر برای قطعاتی که به مقاومت در برابر حرارت نیاز دارند غیر عملی است. همچنین از استحکام کمتری نسبت به ABS یا PETG برخوردار است و آن را به جای مکانیکی برای مصارف زیبایی بهتر می کند.

فیلامنت PLA همچنین علی رغم اینکه پرینت با آن بسیار راحت تر است ، نسبت به سایر مواد بافت خشن تری دارد. از آنجا که این ماده زیست تجزیه پذیر است ، این امر عمر کمتری را برای هر موردی که به صورت سه بعدی با PLA چاپ شده است ، ایجاد می کند.

علاوه بر این ، PLA از نظر غذایی ایمن نیست و از نظر ماهیت کاملاً شکننده است ، و باعث می شود در اثر استرس مستعدتر در برابر شکنندگی شود. مانند بیشتر مواد چاپ سه بعدی ، انتخاب صحیح رشته PLA یا نبودن آن کاملاً به آنچه شما برای چاپ سه بعدی در نظر دارید بستگی دارد.

چه زمانی باید از فیلامنت PLA استفاده کنید؟

فیلامنت PLA ماده ای عالی برای کاربردهای بی شمار است. اگرچه خصوصیات مکانیکی موجود در سایر انواع فیلامنت ها را ندارد ، اما چاپ آن آسان است و دارای رنگها و سبک های مختلفی است.

بنابراین ، اکثر انواع فیلامنت های PLA برای پرینت بصری و نمونه سازی سریع و مدل سازی بسیار مناسب هستند ، خصوصاً در مواردی که قطعه پرینت شده با فشار یا کشش زیادی روبرو نشود.

بنابراین ، فیلامنت PLA برای اشیای پرینت شده که به خصوصیات مکانیکی ، دوام یا تجزیه پذیری وابسته نخواهند بود ، ایده آل است.

Post processing برای قطعه تولید شده با فیلامنت PLA به چه صورت است ؟

امکانات پس از پردازش با PLA بستگی به رشته ای دارد که در واقع با آن کار می کنید. متداول ترین روش های پس از پردازش همچنان سنباده زدن است که به شما امکان می دهد یک قطعه چاپ سه بعدی با سطح صاف تهیه کنید ، با از ورق هایی با سختی مختلف از سختی زیاد به کم استفاده می شود به اینصورت که اول خشن تراشی می شود و بعد از با سنبادهایی با سختی کمتر روند پرداخت را ادامه می دهیم تا به سطح دلخواه برسیم .

البته روشهای زیادی برای پس از پردازش رشته PLA وجود دارد و این روشها گاهی اوقات به نوع PLA شما بستگی دارد.

پس از سمباده زدن مدل خود ، می توانید از پرایمر یا پرکننده برای پوشاندن هر شکاف دیگر استفاده کنید که روی نحوه نشستن رنگ روی چاپ تأثیر می گذارد. رنگ اکریلیک بهترین گزینه برای رشته PLA است و به طور کلی مقرون به صرفه است و دارای رنگهای مختلفی است.

آیا با توجه به زیست تخریب پذیر بودن فیلامنت PLA پایداری این فیلامنت به چه صورت است و امکان زیر سوال بردن این مسئله ممکن است ؟ در سال اخیر ، پایداری فیلامنت PLA زیر سوال رفته است. احتمالاً به این دلیل که اصطلاح زیست تخریب پذیر ، که اغلب برای اشاره به این فیلامنت استفاده می شود ، منجر به سردرگمی شده است. در واقع ، این ماده از مواد تجدید پذیر ایجاد می شود که در طبیعت پدیدار است ، اما این ماده را لزوماً قابل تجزیه نمی کند. این ماده می تواند تجزیه شود ، اما فقط در برخی شرایط هوازی. به عنوان مثال ، PLA هنگام قرار گرفتن در معرض کمپوست صنعتی می تواند به سرعت تخریب شود ، در غیر این صورت تجزیه در فضای باز ممکن است 80 سال طول بکشد و مانند سایر پلاستیک ها ، یک آلاینده پلاستیکی شود.

تخصص های تیم ما کلیک کنید و ببینید

بیشتر بدانید

23 مارس 2021 توسطپیمان سرحانی

Infill در پرینتر سه بعدی چیست؟

یک قطعه پرینت شده از 5 بخش اصلی تشکیل شده است

Infill در پرینتر سه بعدی
لایه های بالا قطعه

لایه های پایین قطعه

ضخامت لایه ها

پرشوندگی

پوسته دیواره

Infill در پرینتر سه بعدی چیست ؟

Infill در پرینتر سه بعدی یه مقدار پرشوندگی یک قطعه میگویند، پرینتر های سه بعدی FDM از قابلیت تفکیک مدل به چندین بخش مختلف دارا هستند،
علت این دسته بندی یا تفکیک این است که ما مدیریت و کنترل بهتری روی قطعه ای که قرار است با پرینتر سه بعدی چاپ شود داشته باشیم.

زمان ،هزینه و استحکام پرینت سه بعدی یک قطعه به چندین پارامتر از جمله

infill
layer height
speed
shell
temprature
top/bottom layer

بستگی دارد، تغییر هر کدام از این پارامترها میتواند ویژگی قطعه پرینت شده با پرینتر سه بعدی با تغییرات جزئی و یا اساسی تحت الشعاع قرار دهد.

یکی از ویژگی های پرینتر سه بعدی این است که میتوان یک قطعه را توخالی، نیمه پر و یا کاملا پر تولید کرد، بر خلاف روش های دیگر ساخت.
روشهای ساخت کاهشی (CNC) , تزریق پلاستیک قالب و ریخته گری همگی یک مدل کاملا توپر میسازند.

Infill در پرینتر سه بعدی یا میزان پرشوندگی یک قطعه کاملا انتخابی است، زمانی که مدل سه بعدی را وارد نرم افزار های اسلایسر کردید(مثلا Simplify3d)، از سربرگی اینفیل میتوان مقدار اینفیل را تعیین کرد.

نرم افزار Simplify3d اینفیل Infill معرفی گزینه ها

Infill extruder

اگر پرینتر شما دارا دو نازل است، میتوانید یکی از دو نازل رو برای پرینت قسمت اینفیل انتخاب کنید، گزینه Primary Extruder به طور پیش فرض انتخاب شده است،

پیشنهاد میشود اگه دو فیلامنت دارید که یکی از فیلامنت های مناسب ساپورت گذاری است مانند فیلامنت HIPS PVA …. برای اینفیل Primary Extruder و برای قسمت ساپورت Secondary Extruder را انتخاب کنید.

Interall / External Fill Pattern

یکی از مهترین پارامترهای Infill در پرینتر سه بعدی انتخاب نوع الگو پرینت سه بعدی است، بر خلاف روشهای دیگر ساخت .

این روش میتواند الگوی پرشوندگی قطعه را تعیین کند در پایین به معرفی هر روش میپردازیم.

یکی از پر استفاده ترین مدل از الگو هاست،با نام الگو ZIG ZAG نیز شناخته میشود.

کیفیت سطح بالایی ارائه میدهد.

زمانی که اینفیل بالا مورد نیاز باشد، از این الگو استفاده کنید.

در مقابل تنش پیچشی ضعیف است

به نسبت استحکام ضعیفی در راستای عمود و افق دارد.

این الگوی تراکم به قطعه امکان چرخش و فشرده‌شدن می‌دهد و نرمی خاصی ایجاد می‌کند و انتخاب خوبی برای پرینت سه بعدی متریال‌های انعطاف‌پذیر و نایلون‌های نرم‌تر است.

به دلیل پیچیدگی کمتر نسبت به دو الگوی دیگر، به زمان کمتری نیاز دارد.

این الگو همانند توری است، از دو خط عمود بر هم که تشکیل یک مربع را میدهند شکل گرفته است.

مزیت

زمانی که قطعه در جهت روبه بالا پرینت میشود، دارای بالاترین استحکام است.

اگر میخواهید سطح بالای مدلتان خیلی خوب به نظر برسد، این الگو ساپورت خوبی برای پر کردن لایه های بالایی تشکیل میدهد.

معایب :
در جهت افقی و مورب از استحکام خوبی برخوردار نیست.

همانند الگو cubic است ولی با فرمولی متفاوت در دیواره های بیرونی و داخلی

جداره های بیرونی از مثلث های ریزتزی (تقریبا 8 برابر کوچکتر) تشکیل شده است.

مزیت

از فیلامنت کمتری برای داشتن مدلی با استحکام بالا استفاده میشود.

کیفیت سطح بالایی دارد

معایب

محاسبه زمان اسلایس آن در نرم افزار های اسلایسر وقت گیر است

به اینفیل بالای 50% نیاز دارد.

ترکیبی از چند الگو Line,cubic, tetrahedral است.

از انجایی که تقسیم بار بر روی سازه به طور مساوی تقسیم میگردد، از استحکام متوسط و یکسانی در همه جهات برخودار است.

مشکل بالشتی شدن سطح بالا را دارد.

Infill در پرینتر سه بعدی

ظاهری مانند پازل دارد.

در راستای عمود نسب به افق از استحکام بالاتری برخودار است.

برای فیلامنت های انعطاف پذیر بسیار مناسب است.

زمان زیادی برای اسلایس کردن آن در نزم افزار میگیرد.

Infill در پرینتر سه بعدی

الگو هم مرکزی که بیشتر برای سطوح بالایی و پایینی استفاده میشود.

زمانی که از اینفیل 100% استفاده کنید، از این الگو نیز میتوان استفاده کرد.

بار به طور مساوی به خاطر الگو رفتاری آن روی کل سطح به طور یکنواخت پخش میشود.

در جهت عمودی از استحکام بالایی برخوردار است.

دقیقا مانند حالت cubic است ولی فرق های جزئی در فرم آن قرار دارد.

از استحکام بیشتری در همه جهات برخودار است از حالت CUBIC حدودا 20% مستحکمتر است.

برای مدل های سه بعدی حتی با جداره های نازک مناسب است.

همانند الگو Cross است ولی در راستاهای افقی و عمودی ضعیف است

پرینت بسیار راحتی دارد

نیاز به فعال بود تیک ریترکشن ندارد.

برای سطوح انعطاف پذیر بهترین گزینه است.

لانه زنبوری honeycomb یکی از الگوهای بسیار معمول پرینت که بسیار مستحکم بوده، سرعت چاپ بالایی داشته و مقاومت خوبی در همه جهات دارد.

این الگو مانند یک شبکه دو بعدی است که از مثلث های که باهم زاویه 60 درجه تشکیل داده اند ساخته شده است. Infill در پرینتر سه بعدی

مزیت :

در همه جهات خطی از مقاومت خوبی برخودرار است.
uniform strength to every direction

نسبت به نیروی عمود به سطح مقاوم است.

It is able to resist force which acts parallel to the surface

معایب :

برای سطوحی که سطح نرم (smooth) لازم دارد توصیه نمیشود مگر اینکه تعداد لایه های بالای را افرایش دهید.

زمانی که بخواهیم ار نظر قدرت اینفیل هارو مورد بررسی قرار دهیم، این الگو خیلی جایگاه بالای ندارد.

اگر به پترن دقت کنید میبیند که انگار یک حالت شش ضلعی دارد.

مزیت

در جهت افقی دارای بالاتری استحکام است.

در جهت خطی از استحکام قابل قبولی برخودار است.

نسب به تنش برشی بسیار مقاوم است.

وقتی که به این الگو نگاه میکنیم دقیقا مانند الگو GRID است ،با این تقاوت که اندازه مربع ها کوچکتر است.

از جهات افقی و عمودی ضعیف است، برای قطعاتی که نیاز به استحکام بالا دارند مناسب نیست.

تقاوت بین LINE و GRID

در LINE در لایه اول همه خطوط به یک سمت حرکت میکنند و در لایه بعدی در یک سمت دیگر از روی هم عبور میکنند.

این یک نوع الگوی سه بعدی دیگر است، هر جا به استحکام بالا نیاز باشد، این الگو حرفی برای گفتن دارد.

استحکام عالی در جهت افقی و عمودی

مشکلات خالی شدن لایه اول یا بالشتی شدن را ندارد.

هیچ معایبی ندارد. !

قوی ترین Infill در پرینتر سه بعدی به ترتیب زیاد به کم

Grid – 2D

Triangles – 2D

Tri-hexagon – 2D

Cubic – 3D

Cubic (subdivision) –3D

Octet – 3D

Infill در پرینتر سه بعدیQuarter Cubic – 3D

LINE VS GRID

Lines (rectilinear) infill:
Layer 1: 45° – diagonal right direction
Layer 2: -45° – diagonal left direction
Layer 3: 45° – diagonal right direction
Layer 4: -45° – diagonal left direction

Grid infill:
Layer 1: 45° and -45°
Layer 2: 45° and -45°
Layer 3: 45° and -45°
Infill در پرینتر سه بعدیLayer 4: 45° and -45°

تخصص های تیم ما کلیک کنید و ببینید

بیشتر بدانید

20 مارس 2021 توسطپیمان سرحانی

تاریخچه پرینتر سه بعدی

تاریخچه پرینتر سه بعدی از ابتدا تا به حال

تاریخچه پرینتر سه بعدی به زمان نه خیلی دور حدود 50 سال برمیگردد. تکنولوژی پرینتر سه بعدی یکی از سه روش رایج در زمینه ساخت قطعات است .

واضح است که آن موقع، هیچ چیز به سادگی امروز نبود و علاوه بر قیمت بسیار بالای قطعات و مواد اولیه، تخصص بسیار زیادی برای مدل‌سازی و تولید یک شئ ساده مورد نیاز بود.

فناوری پرینت سه بعدی AM(Additive Manufacturing)یا به فرآیندهایی گفته می شود که تحت آن لایه های مواد به منظور تولید یک جسم سه بعدی فیزیکی توسط یک برنامه کنترلی کامپیوتری به صورت پی در پی روی هم قرارگرفته و محصول مورد نظر را به تولید می رسانند. معمولا فایل سه بعدی کامپیوتری به صورت چند لایه بوده که هر لایه توسط کنترل کامپیوتری یک مرحله از این فرآیند تولید محصول را تشکیل خواهند داد. که در نتیجه آن محصول نهایی به صورت لایه لایه ، شامل تعداد زیادی از این لایه ها می باشد.

در کل همانطور که از اسم این فرآیند مشخص است پرینت سه بعدی به فرآیندی گفته می شود که در آن با قرار گیری لایه های مواد روی هم توسط برنامه کامپیوتری یک محصول سه بعدی به تولید برسد. فرآیند پرینت سه بعدی را میتوان به طور کلی به دو دسته مستقیم و غیر مستقیم تقسیم کرد

تاریخچه پرینتر سه بعدی در طول زمان

3dprint history

kodama – چین نمونه سازی سریع
کاربردی با استفاده از فتوپلیمرها

Deckart Carl دانشگاه
تگزاس : SLS

Arcam
پرینتر ساخت فلز
EBM

Adrain Bowyer
RepRAP open source
Binder Jet

Maker bot Thingivers
DIY 3dprinter
کاهش قیمت پرینتر سه بعدی

بیشتر از 200 کمپانی
پرینتر سه بعدی

Hull Chuck Charles
3DSystems : SLA

Crump Scott
Stratasys : FDM

Wake Forest
چاپ سه بعدی ارگان

“Darwin” اولین پرینتر سه بعدی
Open source
FDM بعدی

Maker bot خرید کمپانی
Stratasys توسط

مروری بر تاریخچه پرینتر سه بعدی

تازه ترين تکنولوژیهای پرينت سه بعدی در اواخر دهه ی ۱۹۸۰ نمايان شدند که در آن زمان تکنولوژیهای نمونه سازی سريع Prototyping Rapid به اختصار RP ناميده میشدند. اين نامگذاری به اين دليل بود که اين فرايند اساسا بعنوان روشی سريع و مقرون بصرفه تر برای ایجاد نمونه های آزمایشی جهت توسعه ی تولید در صنعت تلقی می شد.

1970دهه ایده پردازیهای اولیه مهم ترین ده تاریخچه پرینتر سه بعدی

اوایل این دهه شرکت میتسوبیشی موتورز این ایده را ارائه داد که از متریال سخت شدۀ عکاسی برای ساخت لایه به لایۀ قطعات استفاده شود.

در این دهه ثبت اختراع «چیزی که ما به آن “چاپ سه بعدی” اطلاق می کنیم»، به معنای محدود در نظر گرفته نشده است بلکه شامل نوشتن یا نمادها و شکلها و الگوهای دیگر مربوط به جوهر می شود؛ اصطلاح جوهر در اینجا نه فقط شامل مواد حاوی رنگ و رنگدانه، بلکه به هر مادۀ روانی گفته می شود که از آن برای تولید الگوها و شکلهای مورد نظر استفاده میشود. جوهر مورد نظر در دهه هفتاد مثلا میتواند از نوع ذوب داغ باشد. طیف وسیعی از ترکیبات جوهری در بازار موجود بود که می توانست نیازهای اختراع را برطرف سازد اما در آن زمان شناخته شده و ارزان نبود. با این وجود، در این اختراع دهه هفتاد میلادی از آلیاژ فلز رسانا به عنوان جوهر استفاده شده است:

1971

یوهانس اف.گوتوالد دستگاهی با ساختاری مشابه Liquid Metal Recorder را ثبت اختراع کرد؛ این دستگاه یک جوهرافشان پیوسته برای متریال فلزی بود که میتوانست قطعه ای فلزی را روی صفحه ای چند بار مصرف تولید کند تا آن صفحه برای چاپ مجدد یا فوری قابل استفادۀ مجدد باشد. بنظر می رسد این اولین ثبت اختراع مربوط به چاپ سه بعدی یا نمونه سازی سریع باشد.

با اینحال دستگاه یوهانس اشکالاتی داشت: از نظر نیازمندی به متریال برای فرایندهای بزرگ، متناسب با افزایش اندازه، هزینه نیز زیاد میشد و محدودیتهایی هندسی هم ایجاد میکرد. در نتیجه هدف فرعی این بود که استفاده از متریال در فرایند را به حالت بهینه برسد. یکی دیگر از اهداف دستگاه یوهانس این بود که مواد استفاده شده در هر فرایند ساخت، قابل بازیابی برای استفادۀ مجدد باشند. جنبۀ دیگر این اختراع آن بود که صفحۀ حاملی وجود داشته باشد که پس از اتمام کار بتوان الگو را به راحتی از آن جدا کرد (یعنی همان مفهوم بستر ساخت جداشونده پرینترهای سه بعدی امروزی). دستگاه یوهانس وتوالد خیلی پیشرفت نداشت و در حد تئوری باقی ماند.

1980

ژاپن : دکتر کوداما : اختراع نافرجام

Hideo Kojima اولین حق اختراع پرینتر سه بعدی را درخواست می کند. در طرح او، یک سیستم نمونه سازی سریع با متریال فتوپلیمر شرح داده شده است. این سیستم از نور UV برای سخت کردن متریال استفاده می کند. این ایده هرگز در آن زمان تجاری سازی نشد.

1983

Charles Hull اولین دستگاه پرینتر سه بعدی استریولیتوگرافی را اختراع کرد. (SLA)

1986

اولین حق ثبت اختراع دستگاه پرینتر سه بعدی به چارلز هال برای ساخت دستگاه SLA اعطا میشود. هال به صورت شراکتی، دست به تاسیس شرکت

3D SYSTEM می زند.

1987

Carl Deckard حق ثبت اختراع تکنولوژی چاپگر سه بعدی SLS را درخواست می کند. این اختراع در سال 1989 به نام شرکت DTM ثبت می شود. شرکتی که بعدها توسط کمپانی 3D SYSTEM خریداری شد.

1988

کمپانی 3D SYSTEM نخستین دستگاه نمونه سازی سریع تجاری را با تکنولوژی SLA و با نام SLA-1 به فروش می رساند.

1989 محبوب ترین تاریخچه پرینتر سه بعدی

اسکات کرامپ، بهمراه همسر و همکارش لیزا کرامپ، شیوۀ تولید افزایشی جدیدی را به نام Fused Deposition Modeling اختراع و ثبت کردند. این روش شامل ذوب شدن یک رشته پلیمر ترموپلاستیکی و رسوب لایه به لایه و در نتیجه ساخت قطعۀ سه بعدی بود.

روایت FDM از یک داستان شخصی نقل شده از اسکات کرامپ شروع می‌ شود:

او می خواست یک قورباغه اسباب بازی برای دختر دوساله‌اش بسازد. همچنین به عنوان مهندس مکانیک میخواست دستگاهی را برای تولید خودکار اجسام سه بعدی آزمایش کند؛ در آشپرخانۀ خانه اش سعی کرد که موم شمع را با پلاستیک (پلی اتیلن) ترکیب کند. متوجه شد که تولید یک شی سه بعدی با ابزاری شبیه چسب تفنگی امکان پذیر است. عصرها وقتی از سر کارش برمیگشت مدتی در آشپزخانه روی ایده اش ور میرفت ولی از آنجا که ساخت قطعه با این روش، پلاستیکِ سوختۀ زیادی به جا گذاشته بود، همسرش را شدیدا کفری کرد و مجبور شد که کار را به گاراژ منتقل کند و آنجا به کار خود ادامه دهد.

کرامپ بعدا تصمیم گرفت این روش را کاملا اتوماتیک کند: فکر کرد که اگر تفنگ را به یک سیستم رباتیک سه محوره وصل کند، روند مدل سازی به صورت خودکار انجام خواهد شد… و بدین ترتیب نمونه سازی لایه گذاری ذوب شونده بنام FDM یا FFF متولد شد.

با پیشرفت چشمگیر آزمایشهای کرامپ در گاراژ خانه ، همسرش به او گفت که یا شور و شوق خود را به تجارت بدل کند و یا از این سرگرمی بیهوده دست بکشد. خودتان حدس بزنید چه شد؟ او و همسرش لیزا کرامپ در سال 1989 فناوری FDM را ثبت کردند!

1993

اصطلاح چاپ سه بعدی یا 3D Print در اصل به فرایندی اطلاق می شد که در آن یک سر ابزار شبیه هد جوهرافشان روی بستر پودری حرکت می کرد. این تکنولوژی در سال 1993 در MIT توسط امانوئل ساچز توسعه یافت و توسط شرکتهای Soligen Technologies، Extrude Hone و Z Corporation به بازار تجاری عرضه شد و الهام بخش تکنیک پرینت سه بعدی بایندرجت گردید (در این روش پودر پلیمر با پاشش لایه به لایه مایع استحکام دهنده سخت میگردد).

در سال 1993 نیز شاهد آغاز به کار یک شرکت پرینت سه بعدی به نام Sanders، که بعداً به Solidscape تغییر کرد، بودیم. این شرکت یک سیستم ساخت پرتابی پلیمر (Polymer jet Fabrication) با ساختارهای ساپورت محلول را ارائه کرد. (که در تکنیک های «نقطه به نقطه» دسته بندی می شود).

1995

انجمن فرانهوفر فرایند اولیه تکنیک SLM را توسعه داد

1997

کمپانی Aeromat اولین فرایند پرینت سه بعدی فلزی را با استفاده از تکنولوژی Laser additive manufacturing یا (LAM) اختراع می کند. در این تکنولوژی لیزری با قدرت، ذرات پودری آلیاژهای تیتانیوم را به هم جوش میدهد.

1999

موسسه ی Wake forest که در زمینه ی دارو های احیاکننده فعالیت میکند، اولین اندام ساخته شده با پرینتر سه بعدی را در آزمایشگاه رشد می دهد. از این عضو در جراحی و پیوند مثانه استفاده می شود.

2004

در این سال آدرین بویِر، استاد ارشد مهندسی مکانیک در دانشگاه باث انگلستان، پروژه RepRap را راه اندازی کرد؛ پروژه ای با منبع باز که هدف آن ساخت یک پرینتر سه بعدی FDM بود که بتواند اکثر اجزای خودش را چاپ کند؛ ارزان باشد و همچنین در دسترس همگان با قابلیت توسعه و سفارشی سازی.

2005

دکتر Adrian Bowyer طرح ایده ی RepRapرا مطرح می کند که این طرح، ایده ی یک پرینتر سه بعدی خود تکثیر را به اشتراک میگذارد. این امر منجر به پدیدار شدن انواع مختلف جدیدی از دستگاه های پرینتر سه بعدی می شود.

2007

اولین طراحی پرینتر سه بعدی RepRap، به نام «داروین»، چندی بعد در سال 2007 منتشر شد. نسخه های دیگر، از جمله «مِندل»، «پروسا مندل» و «هاکسلی» در سال های بعد ارائه شدند. پرینترهای اولیۀ RepRap از روی زیست شناسان مشهور انگلیسی نامگذاری میشدند، زیرا فلسفه این پروژه بر مبنای تکثیر و کامل شدن تدریجی (تکامل طبیعی) بود! جالب اینکه این پلتفرم بعدها مغلوب نوادگانش شد (توقف رپ رپ سال 2016) و کم کم ساختارهای مکانیکی و طراحی صنعتی بروزتری برای تکنیک FDM ارائه شدند که دیگر پلتفرم RepRap را قدیمی جلوه میداد؛ درست همانند تکامل در طبیعت، اجداد این پلتفرم منقرض شدند و هسته بهبود یافته آن به نسلهای جدیدتر همچون برندهای کنونی Prusa ، Ultimaker، MakerBot … منتقل شده است.

Darwin نام اولین پرینتر سه بعدی است که به صورت تجاری و در چهارچوب استاندارد های RepRap کار میکند.

در سالهای اول دهه 2000، چاپگرهای سه بعدی کمتر در دسترس عموم قرار داشتند و اکثرا شرکت های بزرگ برای نمونه سازی و تولید از آنها استفاده می کردند. آن زمان این فناوری هنوز هم پیچیده و گران بود. همین امر موجب شد که RepRap اولین پرینتر ارزان و کاربرپسند خود را ارائه دهد و هدفش را گسترش استفاده از پرینترهای سه بعدی برای عموم معرفی کند. در سال 2008، آنها پرینتری ارائه کردند که توانایی تولید قطعات خود را داشت. شرکتShapeways اولین سیستم خدمات پرینت سه بعدی را ایجاد می کند. به طوری که مشتریان این خدمات بتوانند فایل های خود را برای مصارف شخصی در این مرکز پرینت کنند.

2009

حق ثبت اختراع پرینتر سه بعدی FDM که قبلا در اختیار شرکت Shapeways بود منقضی می شود. میانگین قیمت یک دستگاه پرینتر سه بعدی FDM از 10000 دلار به کمتر از 1000 دلار کاهش پیدا می کند. تاریخچه پرینتر سه بعدی

پرینتر سه بعدی Micro که متریال های PLA، ABS را پشتیبانی می کرد، دوره ی فروش مرحله ی اول خود را آغاز می کند و تبدیل به یکی از پر هزینه ترین پروژه های تجاری سازی پرینتر سه بعدی در پلتفرم خود می شود.

کمپانی Makerbot ساخت و مونتاژ پرینتر سه بعدی را با تولید کیت هایی با عنوان Do-It-yourself در دسترس عموم قرار میدهد. این کیت ها حاوی قطعات مورد نیاز برای مونتاژ دستگاه پرینتر سه بعدی است.

Makerbot وبسایت thingiverse.com را معرفی می کند. این وبسایت آرشیو گسترده ای از مدل های سه بعدی است و به کاربران خود اجازه می دهد که مدل های سه بعدی خود را بارگذاری و به اشتراک گذاشته و مدل های سه بعدی مورد نیاز خود را دانلود کنند. بسیاری از مدل های سه بعدی موجود در این وبسایت، اختصاصا برای ساخت با پرینتر سه بعدی دسته بندی شده اند.

در این سال بنیاد Kickstarter راه اندازی شد. اگرچه این سازمان ارتباط مستقیمی با چاپ سه بعدی ندارد، اما این وبسایت مشهور جمع آوری بودجه استارت آپی به سکوی پرتاب و افزایش سرمایۀ تعدادی از پرینترهای سه بعدی مشهور تبدیل گشت. در حالی که برخی از ایده ها در این سایت می سوختند و خراب می شدند، بعضی دیگر خود را به عنوان بازیگران اصلی صنعت معرفی کردند.

مثلا، یکی از بیشترین بودجه ها برای پروژۀ پرینتر Micro در سال 2014 جمع آوری شده، یک پرینتر سه بعدی مصرفی با متریال PLA یا ABS که فیلامنت های مخصوص و استاندارد خود را دارد. سازندۀ این دستگاه درخواست 50 هزار دلار کرد و در عوض بوجۀ عظیم 3.401.361 دلاری جمع کرد

2011

اوایل همه فکر می کردند که چاپ سه بعدی فقط به تولید قطعات کوچک محدود می شود، اما وقتی که مهندسان دانشگاه Southampton انگلستان اولین هواپیمای بدون سرنشین را طراحی و چاپ سه بعدی کردند، چشم جهانیان به امکانهای جدیدی گشوده شد. کل هزینۀ این کار کمتر از 7000 دلار بود.

شرکت Kor Ecologic ، برای عقب نماندن از قافله، از یک نمونۀ اولیۀ خودرو با بدنۀ چاپ سه بعدی در همایش TEDxWinnipeg در کانادا رونمایی کرد.

2012

سازندگان B9creator و Form 1c دوره ی فروش مرحله ی اول موفقی را شروع می کنند که در آن به ترتیب پرینتر سه بعدی را با تکنولوژی های DLP و SLA برای استفاده ی مصرف کنندگان مبتدی، عرضه می کنند.

شرکت Filabot سیستمی برای ارتقاء پلاستیک های مصرفی ارائه کرد که به پرینترهای سه بعدی FDM و FFF اجازۀ می دهد با طیف گسترده تری از ترموپلاستیک ها کار کنند. تاریخچه پرینتر سه بعدی

2013

کمپانی Stratasys برند شرکت Makerbot را به ارزش 400 میلیون دلار خریداری می کند.

2014

«بنجامین کوک و مانوس تنت‌زریس» اولین پلتفرم تولید افزایشی قطعات یکپارچۀ الکترونیکی با مواد چندگانه (VIPRE) را معرفی کردند که امکان چاپ سه بعدی قطعات الکترونیکی عملیاتی تا 40 گیگاهرتز را فراهم کرد.

2015

شرکت سوئدی Cellink اولین نمونه ی استاندارد و تجاری Bio-link را به بازار عرضه می کند. این متریال که از نوعی جلبک دریایی به نام آلژینات غیر سلولزی مشتق شده می تواند برای چاپ سه بعدی بافت های غضروفی استفاده شود.

در اواخر همان سال شرکت Cellink پرینتر سه بعدی INKREDIBLE 3D را برای ارائه ی خدمات بایوپرینت یا پرینت سه بعدی زیستی تولید می کند.

2020

با از بین رفتن انحصار تکنولوژی های مختلف پرینتر سه بعدی و در دسترس قرارگرفتن فناوری ها، در سال 2020 بیش از 200 شرکت متخصص در ساخت سیستم های پرینتر سه بعدی در دنیا فعالیت می کنند. از مهم ترین این شرکت ها می توان 3d systems, stratasys, fusion3, formlabs, desktop metal, prusa و voxel8 را نام برد.

نتیجه گیری:

با رشد فرایندهای مختلف افزایشی، مشخص شده که دیگر حذف فلز (ساخت کاهشی) تنها راهکار برای تولید صنعتی نیست. مثلا دهۀ 2010 اولین دهه ای بود که در آن مشخص شد برای تولید قطعات فلزی مانند براکت موتور و مهره های بزرگ دیگر نیاز اجباری به ماشینکاری سنتی وجود ندارد؛ البته که هنوز هم ریخته‌ گری، قالب گیری و ماشینکاری در فلزکاری رواج بیشتری نسبت به تولید افزایشی دارند، اما تولید افزایشی ورود قدرتمندی داشته و با توجه به سادگی و مزایای طراحی در این فرایند، مهندسان آینده ای بسیار روشن را پیش بینی می کنند.

روند تاریخی توسعه فناوریهای چاپ سه بعدی نشان میدهد دولتها و شرکتهای بزرگی که سرمایه گذاری در این ایده را جدی نگرفتند، بعدها میلیاردها دلار سودآوری و اشتغال و کارآفرینی را برای کشور خود از دست دادند. مخترعانی که در آمریکا بودند فرصت ایده پردازی، جدی گرفته شدن و جذب سرمایه را داشتند و توانستند کشور خود را در این فناوری پیشگام کنند؛ تعامل دانشگاهها و صنعت، شرایط پایدار اقتصادی که سرمایه گذاری پرریسک را توجیه میکرد و قوانین حمایتی دولتی آمریکا موجب تحکیم تجارتی چند میلیارد دلاری آینده داری از دانشجویان و کارآفرینان نخبه ای شد که در ابتدا هیچ سرمایه مادی ای نداشتند.

امروزه، تولید افزایشی یا به عبارت دیگر پرینت سه بعدی یا نمونه سازی سریع، نوع رایجی از فناوری ساخت است. اگرچه چاپ سه بعدی دارای تاریخچه ای گسترده است. تاریخچه پرینتر سه بعدی

در بدو اختراع فناوری پرینت سه بعدی، شرکت های معدودی توانستند در این عرصه فعالیت سود آور داشته باشند، اما امروزه که فناوری چاپ سه بعدی به طور قابل توجهی رواج پیدا کرده است، چندین شرکت معتبر در دنیا با گسترش دادن این فناوری سعی دارند تا چاپگر سه بعدی رابه یک ابزار روزمره تبدیل کنند. در این بخش سعی داریم تا لحظات مهم در تاریخ پرینتر سه بعدی را شرح دهیم.

تخصص های تیم ما کلیک کنید و ببینید

انواع تکنولوژی های پرینت سه بعدی

بیشتر بدانید

17 مارس 2021 توسطپیمان سرحانی

معرفی پرینتر سه بعدی SLS

SLS

معرفی تکنولوژی پرینت سه بعدی

پرینتر سه بعدی SLS با تاباندن اشعۀ لیزر و ذوب و جامد کردن لایه‌لایه مادۀ پودری، قطعه نهایی را می‌سازد

بخش اول

پرینترهای سه بعدی SLS اولین تکنیک تولید مواد افزودنی بودند که در اواسط دهه 1990 توسط دکتر Carl Deckard و پروفسور Joe Beaman در دانشگاه تگزاس (Austing) توسعه یافت.
از آن زمان روش آن ها برای کار با طیف وسیعی از مواد ، از جمله پلاستیک ، فلزات ، شیشه ، سرامیک و پودرهای مختلف مواد کامپوزیت سازگار شده است.
امروزه ، این فن آوری ها به صورت دسته جمعی به عنوان فرآیندهای تولید مواد افزودنی پودر تقسیم بندی می شوند که توسط آن ها انرژی حرارتی به صورت انتخابی مناطقی از یک بستر پودری را ذوب می کند.

تاریخچه 1990

تف جوشی همجوشی لیزری یا Sintering چیست ؟

یکی از روش‌های شکل‌دهی مواد فلزی و سرامیکی است. تف‌جوشی چسباندن یا چسبیدن ذرات یک یا چند ماده به یکدیگر از طریق ذوب سطحی براثر حرارت، همراه با فشار یا بدون آن، به‌طوری‌که به صورت یک توده جامد (solid mass) درآیند . هنگامی که ذرات پودر متراکم شده تا دماهای بیش از نصف دمای ذوب مطلق گرم شوند، به یکدیگر خواهند چسبید. این پدیده تف‌جوشی نامیده می‌شود.

پرینترهای سه بعدی SLS از لیزر پرقدرت برای ادغام ذرات کوچک پودر پلیمر استفاده می کنند.

نام و مترداف ها :
Selective Laser Sintering، تف جوشی پودرها با لیزر به صورت انتخابی، ذوب انتخابی با لیزر

بخش دوم

۱ – در ابتدا پودر در یک لایه نازک در بالای یک سکوی درون محفظه ساخت توسط پیستون پراکنده می شود.

2- مخزن پودر و محفظه ساخت، لیزر مقطعی از مدل سه بعدی را اسکن می کند و پودر را دقیقاً در زیر یا درست در نقطه ذوب مواد گرم می تا مرز دمای ذوب پلیمر مورد نظر گرم شده و تیغه پوشش دهی، یک لایه نازک پودر را روی پلتفرم ساخت پخش می کند.

3- در مرحله بعد یک لیزر CO2 روی سطح مقطع مدل در لایه اول حرکت می کند و با ذوب انتخابی ذرات پودر لایه اول به طور یکپارچه شکل می گیرد در این قسمت ذرات را به صورت مکانیکی به هم متصل می کند تا یک قسمت جامد ایجاد شود. پودر در هنگام چاپ از قسمت چاپی پشتیبانی می کند و نیاز به ساختارهای پشتیبانی اختصاصی را برطرف می کند.

4- پس از شکل گیری کامل لایه، پلتفرم (سینی) ساخت یک لایه پایین رفته و تیغه پوشش دهی دوباره پودر را روی سطح پخش می کند. سکوی ساخت با یک لایه به داخل محفظه ساخت پایین می آید ، به طور معمول بین 50 تا 200 میکرون ، و یک recoater یک لایه جدید از مواد پودر را در بالا اعمال می کند. سپس لیزر سطح مقطع بعدی ساخت را اسکن می کند.

5-این فرآیند برای هر لایه تا زمانی که قطعات کامل شود ، تکرار می شود ، و قسمت های پایان یافته باقی می مانند تا به تدریج در داخل پرینتر خنک شوند.

یک نمونه دستگاه پرینتر سه بعدی SLS

تکنولوژی SLS با تاباندن اشعۀ لیزر و ذوب و جامد کردن لایه‌لایه مادۀ پودری، قطعه نهایی را می‌سازد. این پرینترها دو سینی ساخت دارند که “پیستون” نامیده می‌شوند. هنگام شروع پروسۀ پرینت، یک لیزر اولین لایه قطعه را روی پودر می‌اندازد. این عمل پودر را به طور انتخابی ذوب می‌کند. پس از جامد شدن لایه، سینی ساخت کمی به سمت پایین حرکت کرده و سینی دیگر که حامل پودر است کمی به بالا حرکت می‌کند و یک غلطک لایۀ جدیدی را روی قطعه قرار می‌دهد. با تکرار این پروسه، با ذوب و انجماد مکرر و قرارگرفتن لایه‌ها روی یکدیگر، حجم نهایی شکل می‌گیرد.خدمات مدلسازی سه بعدی کرج پرینت سه بعدی کرج

بخش سوم

نکات قوت

قطعات SLS خواص مکانیکی ایزوتروپیک خوبی دارند.
پرینتر سه بعدی SLS برای ساخت قطعات نیازی به سازه ساپورت ندارد. همین مسئله موجب آزادی بالا در طراحی و فراهم شدن امکان ساخت قطعات با هندسه های پیچیده می شود.
چون نیازی به ساپورت ندارد، ضایعات حداقلی دارد و میتوان قطعات رو کنارهم یا بعضا داخل هم قرار داد و پچیده ترین هندسه ها را چاپ نمود.
قابلیت های تولیدی SLS برای تولید قطعات با تیراژ پایین تا متوسط بسیار مناسب است
به خاطر داشتن سطحی دندانه دندانه امکانات وسیعی برای پرداخت سطح میتوان داشت. مانند غلت زدن ، رنگرزی ، نقاشی ، روکش فلزی ، اتصال ، پوشش پودری و…
پایداری خوب قطعات
دامنه وسیع مواد
عدم نیاز به ساپورت
نیاز به پس پردازش کم

بخش سوم

نکات ضعف

در حال حاضر تنها پرینتر های سه بعدی پودری SLS در قالب پرینتر های سه بعدی صنعتی در بازار موجود هستند.
قطعات SLS سطوح پودراندود و نسبتا خشنی دارند. تخلخل درونی آنها موجب جذب آب و رطوبت می شود. اگر سطح نرم و ضدآب بودن قطعه برایتان اهمیت دارد حتما باید به پست پروسس و پرداخت آن فکر کنید.
امکان ساخت دقیق سطوح صاف بلند و حفره های ریز با پرینتر سه بعدی SLS وجود ندارد. این هندسه ها مستعد تاب برداشتن و ذوب ناخواسته(Oversintering) هستند.
ابعاد دستگاه بزرگ است و برای صنایع نظامی، پتروشیمی و موارد خاصی در پزشکی و دندان پزشکی استفاده میشود.
قیمت دستگاه بسیار بالاست و برای مصارف خانگی همانند پرینتر سه بعدی FDM هنوز به تولید تیراژ نرسیده.
قطعات ساخته‌ شده با پرینتر سه بعدی SLS مستعد انقباض و تاب‌خوردگی هستند. زمانی که لایه‌های جدید گداخته شده سرد می‌شوند، ابعاد آن‌ها کاهش می‌یابد

بخش چهارم

پودرهایی که با افزودنی ها پر شده اند معمولا شکننده تر هستند و خواص (ناهمسان بودن مقاومت در جهات مختلف) هستند.

ماده اولیه	ویژگی ها
پلی آمید ۱۲ (PA 12)	خواص مکانیکی خوب مقاومت شیمیایی بالا سطح خشن و مات
پلی آمید ۱۱ (PA 11)	رفتار کاملا ایزوتروپیک انعطاف پذیری بالا
نایلون پر شده با آلومینیوم(Alumide)	ظاهر فلزی (متالیک) سختی بالا
نایلون پر شده با فیبر شیشه یا فایبرگلاس (PA-GF)	سختی بالا مقاومت حرارتی و سایشی بالا – رفتار انیستروپیک
نایلون پر شده با فیبر کربن (PA-FR)	سختی بسیار بالا نسبت بالای مقاومت به وزن– رفتار انیستروپیک بالا

پدیده‌ی Oversintering در پرینتر سه بعدی SLS

این پدیده زمانی اتفاق می‌افتد که انتقال گرمای تابشی موجب ذوب شدن ذرات گداخته نشده(که قرار نیست جزئی از قطعه‌ی نهایی باشند) می‌شود. این پدیده دقت ساخت را خصوصاً در قسمت‌های ظریف قطعه، همچون حفره‌ها، کاهش می‌دهد.

پدیده ی Oversintering به دو پارامتر وابسته است:
اندازه‌ی قسمتی از قطعه که دچار این پدیده می‌شود و ضخامت دیواره‌ی آن ناحیه از قطعه.

به‌عنوان نمونه، یک شکاف با پهنای ۰٫۵ میلی‌متر و یا یک حفره با قطر ۱ میلی‌متر اگر با ضخامت ۲ میلی‌متر پرینت SLS شوند، با کیفیت خوبی ساخته می‌شوند.ولی اگر همین دو با قطر ۴ میلی‌متر و یا بیشتر پرینت شوند به کلی ناپدید خواهند شد. به‌عنوان یک قاعده‌ی کلی، شکاف‌هایی با پهنای بیشتر از ۰٫۸ میلی‌متر و حفره‌هایی با قطر بیش از ۲ میلی‌متر می‌توانند بدون نگرانی از ایجاد پدیده‌ی Oversintering ساخته شوند.

در پرینتر سه بعدی پودری SLS تقریبا همه متغیرهای پروسه توسط سازنده ماشین تعیین می شوند. ضخامت لایه پیشفرض این تکنولوژی ۱۰۰ تا ۱۲۰ میکرون است.

استفاده از کل حجم ساخت پرینتر هنگام استفاده از پرینتر سه بعدی پودری به خصوص برای نمونه سازی تیراژ پایین اهمیت زیادی دارد. در پرینت سه بعدی SLS برخلاف دیگر تکنولوژی ها، تعداد و اندازه قطعه ها تاثیر زیادی روی زمان پرینت نمی گذارد، تنها متغیر تاثیر گذار ارتفاع کل قطعه ها است.

زمانبر ترین مرحله پرینت سه بعدی پودری پخش پودر توسط تیغه پخش کننده است. تابش لیزر و ذوب پودر به سرعت انجام می گیرد، این مسئله باعث می شود حجم قطعات تاثیر چندانی روی زمان پرینت نداشته باشد و تنها پارامتر تعیین کننده زمان، تعداد لایه ها باشد.

از آنجایی که هر بار روشن کردن پرینتر سه بعدی SLS زمان بر و پرخرج است، سرویس دهنده های آن معمولا تا رسیدن سفارش ها به حد پر شدن پلتفرم ساخت پرینتر را روشن نمی کنند ، این مسئله موجب افزایش زمان بین سفارش و رسیدن قطعه به دست مشتری می شود.

چسبندگی بین لایه ها

در تکنولوژی پرینت سه بعدی پودری SLS چسبندگی و پیوند میان لایه ها بسیار بالاست. با تقریب خوبی می توان گفت که قطعاتی که با پرینتر سه بعدی SLS ساخته می شوند خواص مکانیکی ایزوتروپی دارند، به این معنا که در همه محورها در برابر وارد شدن نیرو مقاومت یکسانی از خود نشان می دهند.

انقباض و تاب‌خوردگی

قطعات ساخته‌ شده با پرینتر سه بعدی SLS مستعد انقباض و تاب‌خوردگی هستند. زمانی که لایه‌های جدید گداخته شده سرد می‌شوند، ابعاد آن‌ها کاهش می‌یابد و در اثر این رویداد تنش درونی در قطعه ایجاد می‌شود. این تنش درونی، لایه‌های زیرین را به سمت بالا می‌کشد و تاب‌خوردگی شکل می‌گیرد.

به‌طور معمول در فرآیند ساخت با پرینتر اس‌ال‌اس ۳ تا ۳.۵ درصد انقباض صورت می‌گیرد که اپراتور دستگاه در مرحله پیش از پرینت سه بعدی این درصد را مد نظر قرار می‌دهد و برای جبران این انقباض اندازه‎ی طرح را کمی بزرگتر لحاظ می‌کند.سطوح بزرگ صاف تمایل زیادی برای تاب‌برداشتن دارند. این مشکل می‌تواند با عمود قرار دادن قطعه بر روی صفحه‌ی ساخت جبران شود. ولی بهترین تدبیر برای حل این مشکل کاهش قطر و در نتیجه حجم قسمت‌های صاف است. این کار را می‌توان با ایجاد شکاف‌هایی در فرایند طراحی نیز انجام داد. این تدبیر باعث کاهش حجم قطعه، مواد مصرفی و هزینه‌ی انجام شده برای پرینت سه بعدی با SLS نیز می‌شود.

تخصص های تیم ما کلیک کنید و ببینید

بیشتر بدانید

19 فوریه 2021 توسطپیمان سرحانی

آیا باید جمع شوندگی یا SHRINKAGE را مد نظر داشته و محاسبه نمود؟

آیا باید جمع شوندگی یا shrinkage در پرینتر سه بعدی را مد نظر داشته و محاسبه نمود؟

شرینکیج (shrinkage)در پرینتر سه بعدی FDM ،این سوالی است که خیلی از طراحان و مراکز خدمات پرینت سه بعدی با این مسئله برخورد داشته اند و دارند ،

اگر قطعه ای طراحی کرده باشید که در محلی دیگر یا در قطعه دیگر بخواهد قرار گیرد حتما به این موضوع برخورد داشته اید که اندازه در نرم افزار طراحی با اندازه ی قطعه چاپ شده توسط پرینتر سه بعدی متفاوت می باشد. ما در این مقاله سعی بر بررسی و چرایی این موضوع داشته ایم .

ولی قبل از پاسخ به این مسئله این پرسش مطرح می شود که آیا انقباض یا shrinkage در پرینتر سه بعدی مشکل بزرگی در خدمات چاپ سه بعدی است؟

اگر اندازه برای ما اهمیت داشته باشد ، جمع شودندگی یا انقباض شرینکیج در پرینت سه بعدی می تواند به مشکلی بزرگ تبدیل شود. هنگام خنک سازی ، ABS حدود 0.8٪ کوچک می شود ، اما بسته به استفاده و برخی شرایط دیگر ، این میزان بسیار متفاوت است. PLA انقباض کمتری دارد که 0.25٪ و نایلون 1.5٪ است. این بدان معناست که مواد چاپی به اندازه دلخواه نخواهند بود.

یکی از باور های غلطی که در بین مردم وجود دارد این است که نایلون و PLA به هیچ وجه دچار جمع شوندگی و انقباض نمی شوند که این علت استفاده بیشتر مراکز خدمات چاپ سه بعدی از این دو نوع ماده مصرفی پرینتر های سه بعدی است . با این حال ، PLA و نایلون هر دو کوچک می شوند ، اما زیاد نیست. PLA در حدود 0.2٪ کوچک می شود در حالیکه نایلون در حدود 1.5٪ کوچک می شود. این به نوع نایلون یا PLA مورد استفاده بستگی دارد.
خدمات مدلسازی سه بعدی کرج پرینت سه بعدی کرج

برای مثال ممکن است که یک قاب گوشی شما چاپ بکنید و بعد از اتمام کار متوجه این موضوع می شوید که قاب کاملا برای گوشی هم اندازه و دقیق نیست . اگر دو قطعه پرینت شده دقیقاً باید در کنار هم منتاژ شوند ، اندازه آنها باید دقیق باشد، با ابعاد مدل سازی سه بعدی امکان پذیر نیست. برخی از افراد با اندازه گیری جمع شدگی شروع می کنند و مدل خود را در اندازه کمی بزرگتر تغییر می دهند. بنابراین ، پس از چاپ مدل ، اندازه آن تا اندازه مورد نظر تغییر می کند.

برخی از افراد با اندازه گیری جمع شدگی و انقباض Shrinkage شروع می کنند و مدل خود را در اندازه کمی بزرگتر تغییر می دهند. بنابراین ، پس از چاپ مدل ، اندازه آن تا اندازه مورد نظر تغییر می کند.

هنگامی که ما قطعه ای را برای چاپ سه بعدی آماده می کنیم باید از قبل ، هنگام طراحی آن قطعه باید انقباض (shrinkage در پرینتر سه بعدی) را در نظر گرفته باشیم ، اما ما باید چطور باید این جمع شوندگی یا انقباض (Shrinkage) را جبران کنیم؟

جمع شدگی یا shrinkage در پرینتر سه بعدی ، در مواد در ترموپلاست یک مسئله معمول وعادی است و در طی انتقال از حالت مایع به حالت جامد – پس از چاپ – بوجود می آید. وقتی مواد ABS به طور یکنواخت کوچک شوند ، فقط کمی کوچکتر می شوند.

با این حال ، هنگامی که فقط بخشی از مدل کوچک می شود ، این یک مشکل بزرگ خواهد بود زیرا مدل تاب می یابد. یک مدل تاب خورده از صفحه ساخت چاپگر خم می شود ، ترک می خورد یا تغییر شکل می دهد. عوامل مختلفی در تاب پیدا کردن یک مدل نقش دارند اما خنک کننده (Cooling) نامناسب معمول ترین مشکل است.

این اتفاق پس از خنک شدن سریع مواد چاپی یا ناهموار بودن دمای اطراف مدل چاپ رخ می دهد. تهویه هوا در داخل اتاق به احتمال زیاد باعث این مشکل می شود.
دلیل احتمالی دیگر قرار دادن چاپگر سه بعدی در نزدیکی پنجره های باز است. این دلیل اصلی است که چرا بیشتر تولیدکنندگان چاپگرهای سه بعدی محصولات خود را برای مقابله با انحراف و انقباض طراحی می کنند.

فیلامنت ABS از نازل چاپگر سه بعدی عبور کرده و تا 80 درجه سانتیگراد خنک می شود. محفظه کاری پرینتر در تمام مراحل چاپ دما را در 80 درجه سانتیگراد حفظ می کند.

پس از پایان چاپ ، پرینتر دما را بیشتر سرد می کند. به این ترتیب ، هر لایه به طور همزمان خنک می شود. وقتی دما به طور یکنواخت در کل فضای ساخت کاهش می یابد ، احتمال تاب خوردگی مواد را از بین می برد.

ABS به دلیل کوچک شدن در دماهای مختلف ، تاب می خورد. این دلیل اصلی است که PLA و نایلون در چاپ سه بعدی به گزینه ای محبوب تبدیل شده اند.

قبل از شروع به چاپ ، باید چندین کار انجام دهید تا احتمال تاب برداشتن کاهش یابد. اگر پرینتری که قابلیت تغییر یا سازگار دارید ، به یاد داشته باشید که از نازل MK8 استفاده کنید.MK8 از ماندن پلاستیک به مدت طولانی به شکل ذوب شده جلوگیری می کند زیرا ممکن است تخریب شود. نازل MK8 پلاستیک مشابه نازل های دیگر را در خود نگه می دارد ، اما بیشتر پلاستیک به شکل جامد باقی می ماند. بنابراین ، PLA بندرت تخریب خواهد شد.

حتی اگر پرینتر سه بعدی در هنگام چاپ میزان جمع شدن مواد و انقباض (Shrinkage) را در نظر می گیرد . اگر متوجه مشکلی شدید ، باید سعی در جبران آن کنید. از آنجا که چاپ شامل مراحل حرارتی است ، شما باید مدل های مورد نظر خود را با 0.2% برای PLA ، 5% برای نایلون و 0.8% برای ABS مقیاس بندی (scale) کنید.
تجزیه و تحلیل هرگونه جمع شدگی را جبران می کند و نتیجه آن دقت ابعادی درصد خواهد بود. دقت ابعاد مربوط به جزئیات مدل نیست و تضمین آن سخت است.

مدیریت کردن و کنترل کردن shrinkage در پرینتر سه بعدی تحت تاثیر علل بسیاری است و انجام این عمل بسیار دشوار می باشد.

انقباض، (Shrinkage) شرینکیج در پرینتر سه بعدی به دو صورت حجمی یا خطی بروز می یابد. جمع شدگی حجمی از انقباض حرارتی حاصل می شود و بر هر نوع پلیمر و تبلور برای پلیمرهای نیمه بلوری تأثیر می گذارد. این تغییرات حجم را هنگام تغییر مواد از حالت مایع به حالت جامد توصیف می کند. به طور کلی ، پلاستیک ها می توانند حدود 2.5 درصد کوچک شوند و جمع شدن روی همه ابعاد تأثیر می گذارد. برای کاهش احتمال تاب خوردگی ناشی از انقباض ، باید دمای یکنواختی در اطراف چاپگر داشته باشید.

در هنگام چاپ باید مقیاس جمع شدگی را با مقیاس گذاری مدل مورد نظر خود به سمت بالا جبران کنید. شرینکیج در پرینت سه بعدی

تخصص های تیم ما کلیک کنید و ببینید

بیشتر بدانید

19 فوریه 2021 توسطپیمان سرحانی

Shrinkage فیلامنت ها

shrinkage فیلامنت های ABS,PLA,NA چقدر است ؟

Shrinkage انواع فیلامنت ها چی هست و چقدره؟

Shrinkage فیلامنت ها + warping

شرینکیج(shrinkage) یا انقباض ، آبرفتگی یک پدیده ترمودینامیکی است ، مقدار جمع شدگی مورد انتظار قطعه پس از سرد شدن روی هیت بد پرینتر سه بعدی نسبت به ابعاد اولیه مدل سه بعدی طراحی شده در نرم افزار طراحی است، واحد اندازه گیری ان معمولا CM/CM است و یا درصد جمع شوندگی میسنجند.

شرینکیج می تواند به دلایل مختلفی از جمله سرعت پرینتر، دما، فشار، ضخامت قطعه و شکل هندسی و از همه مهمتر به جنس و نوع فیلامنت مورد استفاده بستگی دارد.

در فرایند های ریخترگری و تزریق پلاستیک که از روش های ساخت متداول داخل ایران است، بحث ابرفنگی یکی از موارد کلیدی و مهم است، و در مشکل ابرفتگی قطعه در قطعاتی که با پرینتر سه بعدی تولید میشود نیز حائز اهمیت است،

به زبان ساده تر

شما در داخل نرم افزار دایره به قطر 4 میلیمتر رسم میکنید، و سپس بعد مطئمن شدن از تنظیمات دقیقی که در نرم افزار های اسلایسر پرینتر سه بعدی انجام دادید، فایل خروجی را داخل پرینتر سه بعدی گذاشته، و مراحل چاپ را آغاز میکنید

بعد از چاپ متوجه میشود که قطر شفت به مقدار حدودی 3.78 میلیمتر است، شاید در مرحله اول این مشکل را به تلرانس پرینتر سه بعدی خودتون نسبت بدید ولی اگر از چنس ABS استفاده کنید مقدار حدودی 3.3 میلیمتر میرسد !!! shrinkage فیلامنت تا الان اینطوری بوده

پس مشکل از تنظیمات اسلایسر یا دقت پرینتر سه بعدی شما نیست. Shrinkage فیلامنت ها

PLA و ABS به طور کلی چقدر shrinkage می توانند داشته باشند؟

shrinkage فیلامنت ها رایج در بازار :
PLA از جمله موادی است که برای چاپ راحت تر است ، اما پس از چاپ سه بعدی تمایل به کمی کوچک شدن دارد. در حین پرینت نیازی به بد (Bed) گرم نخواهید داشت ، در صورتی که در مورد مواد ABS این موضوع مورد انتظار می باشد.

مواد PLA بین درجه حرارت 190 الی 230 درجه سانتیگراد قابل چاپ است. با این وجود ، استفاده از مواد چاپ PLA ساده ، سازگار است. این ویژگی ها PLA را برای چاپ سه بعدی FDM ایده آل می کند. میزان انقباض PLA بین 0.2-0.25٪ است.Shrinkage فیلامنت ها

ABS در دمایی بین 230 الی 260 درجه ساتیگراد قابل چاپ می باشد . مواد ABS نسبت به PLA دارای انعطاف پذیری و مقاومت بیشتری است با این حال Shrinkage یا انقباض ، آبرفتگی این ماده 0.8% می باشد.خدمات مدلسازی سه بعدی کرج پرینت سه بعدی کرج

NYLON به طور کلی چقدر شرینکیج shrinkage می تواند داشته باشد؟

shrinkage فیلامنت ها مثلا نایلون (پلی آمید) به این دلیل که نسبت قدرت به وزن بالایی که دارد ، انعطاف پذیر ، مقاوم در برابر خوردگی و انعطاف پذیری چشمگیری است. این ماده می تواند در برابر فشار مکانیکی مقاومت کند و بنابراین هنگام چاپ ابزارهای سه بعدی ، قطعات عملکرد خوبی است. از ساخت نمونه های اولیه ساده تا طراحی قطعات پیچیده هوافضا ، مهندسان ،بسیار از نایلون استفاده می کنند. تولیدکنندگان از مناطق مختلف جهان نیز آن را گزینه بهتری برای کاربردهایی می دانند که نیاز به مقاومت در برابر سایش و ضربه دارند Shrinkage فیلامنت ها.

shrinkage فیلامنت ها به صورت جدول از کم به زیاد رو میبینید مقدارهای به درصد می باشد % Shrinkage فیلامنت ها

ردیف	نام ماده	درصد جمع شوندگی
1	PLA	2.0-2.5
2	ABS	6.0-8.0
3	PETG	2.0-3.0
4	PC	6.0-8.0
5	ACETAL	14.0-18.0
6	NYLONE	10.0-14.0
7	TPE	10.0-15.0
8	TPU	4.0-6.0

تخصص های تیم ما کلیک کنید و ببینید