کدام روش پرینت سه بعدی برای نمونهسازی بهتر است؟ در این مقاله قصد داریم به سراغ دستهای از پرینترهای سه بعدی برویم که در زمینه توسعه محصول، کاربرد زیادی در نمونهسازی دارند. بعد از آن هم به طور مختصر سری به مواد مناسب هر یک خواهیم زد. انتخاب تکنولوژی مناسب از بین انواع پرینت سه بعدی برای تولید قطعه، نیازمند مطالعه مواردی است که در ادامه به آن میپردازیم.
شکوفایی فناوری پرینت سه بعدی به دهه هشتاد میلادی بازمیگردد. از آن موقع، پرینت سه بعدی همچنان توسعه یافته تا جاییکه امروز به عنوان یک ابزار قدرتمند برای ساخت نمونههای ساده تا پیچیده شناخته میشود.
امروزه در ایران کاربردهای این روش به قشر صنعتی و شهر خاصی محدود نمیشود، بلکه حتی مجموعههای مختلف از جمله مهندسان، طراحان، استارتآپها و کسبوکارهای معتبر میتوانند پرینت سه بعدی را در فرآیند نمونهسازی خود به کار بگیرند. این امکانات اکنون از طریق خدمات پرینت سه بعدی در تهران و دیگر شهرها، به راحتی در دسترس قرار گرفته و میتواند نیازهای مختلف کاربران را به طور مؤثر برآورده سازد.
در بحث ساخت نمونههای اولیه، بسیاری از فناوریهای سه بعدی صلاحیت مییابند که به عنوان یک روش مناسب معرفی شوند و به این ترتیب، طیف گستردهای از روشهای گوناگون پدید میآید. در گوشهای از آن، روشهای سادهتری همچون FDM به چشم میخورند که برپایه ذوب فیلامنت کار میکنند، و در سوی دیگر، فناوریهای پیچیدهای مانند MJF (کاری از شرکت HP برای ذوب مواد پودری) جای گرفتهاند.
اکنون برای اینکه با بخش نمونهسازی بیشتر آشنا شوید، انواع فناوریهای پرینت سه بعدی را از نظر چگونگی تولید بررسی خواهیم کرد.
کدام یک از روش های پرینت سه بعدی برای نمونهسازی مناسب است؟
اول از همه باید ببینید “محصول شما چه نوع کاربردی دارد؟”. بعد از آن، مشخص کنید “نمونه اولیه باید چه خواستههایی را برآورده سازد”؛ تنها شباهت ظاهری آن به محصول اصلی کافی خواهد بود؟ یا اینکه باید عملکرد مشابهی هم داشته باشد تا در هنگام انجام تستهای اولیه سربلند بیرون بیاید.
بنابراین، در مراحل اولیه تصمیمگیری برای انتخاب تکنولوژی پرینت سه بعدی مناسب برای نمونه سازی باید اولویت خود را از میان دو مورد عملکرد و ویژگیهای ظاهری انتخاب کنید. اما در نهایت این بودجه شما است که حرف آخر را در انتخاب فناوری میزند. گاهی نیز فناوریهای متفاوت، قطعاتی از جنس یکسان تولید میکنند، پس در این مواقع میتوانید روشهای مختلف پرینت سه بعدی را بر اساس قیمت آنها با یکدیگر مقایسه کنید.
افزون بر مواردی که گفته شد، قوانین نانوشتهای برای انتخاب تکنولوژی پرینت سه بعدی وجود دارد که به تعدادی از آنها اشاره میکنیم:
- برای تولید سریع و ارزانقیمت قطعاتی که در راستای «اثبات مفهوم» یا بررسی انطباق یا عدم انطباق اندازه ساخته میشوند، معمولا از فناوری پرینت سه بعدی FDM استفاده میشود (fdm چیست؟ بیشتر بخوانید).
- به هنگام ساخت قطعات پلیمری که باید عملکرد ویژهای داشته باشند (انعطاف، حرکت و…)، بهتر است به جای ترموستها از ترموپلاستیکها استفاده شود. فناوریهایی مانند پرینت سه بعدی فلزات و چاپ سه بعدی MJF قابلیت ساخت قطعه با این دسته از مواد را دارند.
- اگر ظاهر قطعه و زیبایی بصری آن مهمتر باشد، بهترین گزینه استفاده از پرینتر سه بعدی رزینی است.
- برای ساخت نمونههای تابعی بسیار دقیق با حجم کوچک از جنس فلز یا پلاستیک، ماشینکاری CNC میتواند بهتر از هر روش دیگری باشد.
راهنمای انتخاب تکنولوژی پرینت سه بعدی
خوب است قبل از شروع و انتخاب تکنولوژی پرینت سه بعدی با مبانی مکانیکی هریک از فرآیندهای پرینت سه بعدی آشنا شوید. این امر به شما کمک میکند نسبت به نقاط ضعف و قوت فناوریهای مختلف آگاه شوید و بهترین روش را برای کار خود انتخاب کنید.
برای درک بهتر این موضوع، به سراغ موارد اثرگذار در نمونهسازی میرویم و هریک از آنها را به دقت بررسی میکنیم.
1. دقت ابعادی
میزان کیفیت ساخت و جزئیاتی که در هر روش قابل اجرا باشد، مفهومی به نام دقت ابعادی را شکل میدهد. در فرآیندهایی که از دقت بالاتری برخوردار هستند، نقشونگارها و برجستگیهای قطعه با دقت بیشتری ایجاد میشوند. سطح دقت و همچنین تکرارپذیری در دستگاههای صنعتی به مراتب بیشتر از پرینترهای رومیزی است. یکی از ویژگیهایی که تاثیر زیادی بر دقت ابعادی دارد، ارتفاع لایههای پرینت است که به ویژه در روشهایی مانند پرینت سه بعدی FDM مورد بحث قرار میگیرد.
برای “درک دقت صحیح، دقت تکرارپذیر و تلرانس در چاپ سه بعدی” روی متن کلیک کنید.
در زمینه دقت ابعادی به چند نکته توجه داشته باشید:
- اگر نمونه شما در تماس با اجزای دیگری خواهد بود، هنگام ساخت آن حتما باید از تلرانسگذاری استفاده کنید.
- در صورتی که به دنبال روشی با دقت ابعادی بالاتر هستید، این مسئله را هم در نظر بگیرید که باید هزینه بیشتری صرف کنید.
- در ضمن، همیشه میتوانید با استفاده از شیوههای پرداخت سطح مانند سوراخکاری حفرهها با دریل یا ضربه زدن به رشتههای اضافی فیلامنت، کیفیت بخشهای ظریف قطعات را بهبود ببخشید.
2. اندازه قابل ساخت
بزرگترین ابعادی که یک پرینتر سه بعدی میتواند پرینت کند، اندازه ساخت آن را تعیین میکند. زمانی که ابعاد قطعه بزرگتر از اندازه ساخت آن پرینتر سه بعدی باشد، دو راهکار وجود دارد؛
- به سراغ روش دیگری بروید که پاسخگوی حجم مورد نظر شما باشد.
- دوم، قطعه اصلی را به چندین قطعه کوچکتر تقسیم کرده، قطعات کوچک را به طور جداگانه پرینت و در نهایت سرهم کنید.
3.ساپورت گذاری
در روشی که انتخاب میکنید، هر چقدر محدودیت بیشتری در طراحی وجود داشته باشد، نیاز به ساپورتگذاری کمتر میشود. به عبارتی این دو با یکدیگر رابطه عکس دارند. در فناوریهایی همچون چاپ سه بعدی SLS یا پرینت سه بعدی FDM که محدودیت کمی در مرحله طراحی دارند، پرینت کردن سازههایی با اشکال هندسی پیچیده راحتتر خواهد بود.
اگر درباره ساپورت گذاری کنجکاو هستید ما به شما مقاله “ساپورتگذاری در پرینت سه بعدی؛ چه زمانی باید از ساپورت استفاده کنیم؟” دانشنامه ماداتکنولوژی را پیشنهاد میکنیم.
علاوه بر موارد گفته شده، میزان استفاده از ساپورتها مشخص میکند که تا چه حد به انجام عملیات تکمیلی برای پرداخت کردن سطح نیاز پیدا خواهید کرد.
| فناوری | دقت ابعادی | اندازه قابل ساخت | ساپورتگذاری |
| FDM | در مقیاس نمونهسازی: %5/0± (کمترین حد ممکن 5/0± میلیمتر)
در مقیاس صنعتی: %15/0± (کمترین حد ممکن 2/0± میلیمتر) |
در پرینترهای رومیزی: 200×200×200 میلیمتر
در پرینترهای صنعتی: حداکثر 900×600×900 میلیمتر |
همیشه لازم نیست،
قابلیت استفاده از ساپورتهای حل شدنی نیز وجود دارد |
| SLA | در مقیاس نمونهسازی: %5/0± (کمترین حد ممکن 10/0± میلیمتر)
در مقیاس صنعتی: %15/0± (کمترین حد ممکن 05/0± میلیمتر) |
در پرینترهای رومیزی: 145×145×175 میلیمتر
در پرینترهای صنعتی: حداکثر 1500×750×500 میلیمتر |
برای همه موارد لازم است |
| MJF
SLS |
%3/0±
(کمترین حد ممکن 3/0± میلیمتر) |
از 300×300×300 میلیمتر تا حداکثر 750×550×550 میلیمتر | لازم نیست |
4.ارتفاع لایههای پرینت
ویژگی مهم بعدی، ارتفاع لایههایی است که پرینتر سه بعدی پرینت میکند. ماهیت فناوری پرینت سه بعدی به گونهای است که از انباشتن لایههای متعدد، شی سه بعدی را میسازد. بنابراین بسته به نوع تکنولوژی انتخابی، ممکن است لایهها توسط نازلی که یک فیلامنت را ذوب میکند روی هم انباشته شوند یا نقاطی از بالک ماده در اثر حرارت سخت شود.
اینکه ارتفاع لایهها تا چه اندازه کوچک باشند، بیش از هرچیزی میزان صافی و همواری سطح قطعه پرینتی را مشخص میکند. علاوه بر آن، اندازه کوچکترین بخشی که در جهت محور z پرینت میشود به این مقدار بستگی دارد. به طور کلی نیز هرچقدر ارتفاع لایهها کوچکتر باشند، اثر «پله پله شدن» کمتر شده و سطوح دارای انحنا با دقت بیشتری پرینت میشوند.
| فناوری | ضخامت لایه در حالت عادی | ضخامت لایه متداول |
| FDM | 50 تا 400 میکرومتر | 200 میکرومتر |
| SLA و DLP | 25 تا 100 میکرومتر | 50 میکرومتر |
| SLS | 80 تا 120 میکرومتر | 100 میکرومتر |
ساخت نمونههای اولیه ساده با استفاده از پرینت سه بعدی FDM
گاهی اوقات میخواهید برای انتخاب تکنولوژی پرینت سه بعدی با هزینه کم، یک نمونه اولیه ساده و ابتدایی از محصول خود بسازید تا بتوانید شکل و شمایل آن را قضاوت کنید، و همچنین یک ارزیابی کلی از طراحی خود داشته باشید. در چنین مواقعی، روش چاپ سه بعدی FDM بهتر از هر روش دیگری به کار شما میآید.
در پرینت سه بعدی FDM، فیلامنتهایی که از جنس ترموپلاستیک هستند ذوب شده و با لایهنشانی مواد، نمونه ساخته میشود. به خاطر داشته باشید که در این روش، عواملی همچون مقدار پرکننده و رزولوشن لایه تاثیر مستقیمی بر دقت و قیمت قطعه شما دارند. برای مثال، هرچقدر از پرکننده بیشتری استفاده کنید، قیمت نهایی قطعه بیشتر خواهد شد.
پرینت سه بعدی FDM و روشهای مشابه آن، فناوریهای مبتنی بر اکستروژن به شمار میآیند. این دسته از فناوریهای پرینت سه بعدی در برخی موارد با محدودیت طراحی روبهرو هستند. علاوه بر این، گاهی اوقات ممکن است به خاطر نوع طراحی به ساپورتگذاری نیاز باشد. در پایان توجه داشته باشید که انواع دستگاههای پرینتر سه بعدی FDM هربار فقط یک قطعه را پرینت میکنند؛ بنابراین اگر تعداد قطعاتی که باید بسازید زیاد است، بهتر است به جای FDM از روشهایی مانند پرینت سه بعدی SLS و MJF بهره بگیرید.
ساخت نمونههای اولیه سخت و پیچیده با استفاده از تکنولوژی های پرینت سه بعدی SLA، SLS و MJF
زمانی که نمونه، علاوه بر شباهت ظاهری با محصول اصلی باید از دقت، کیفیت، دوام و استحکام لازم نیز برخوردار باشد و همچنین بتواند کارکرد واقعی آن را اجرا کند، صحبت انتخاب تکنولوژی پرینت سه بعدی با روشهای SLA، SLS و MJF به میان میآید. گذشته از آن، در مواردی که قطعه پیچیدگی بیشتری دارد، استفاده از این فناوریها کار ساختن قطعه را آسانتر میکند. از مزایای دیگر این سه روش نیز میتوان به مقیاسپذیری گسترده و مقرون به صرفه بودن آنها اشاره کرد.
اما شاید این سوال مطرح شود که “هرکدام از روشهای بالا با چه نوع مواد یا متریالی کار میکنند؟”
در دو روش پرینت سه بعدی SLS و MJF مواد مختلف به شکل پودری به کار میروند و در روش پرچاپ سه بعدی SLA، رزینهای مایع فوتوپلیمری استفاده میشوند. در همه آنها بعد از پرینت قطعه، هیچ مقدار ماده اضافی برای حذف کردن وجود ندارد. تنها وقتی که قطعات سخت و پرجزئیات را با فناوری SLA بسازید، باید ساپورتگذاری کنید و بعد از پایان پرینت هم زمانی را به جدا کردن بخشهای مربوط به ساپورت اختصاص دهید. این کار به عنوان بخشی از عملیات تکمیلی در نظر گرفته میشود.
منظور از عملیات تکمیلی، همه کارهایی است که بعد از پرینت و برای ارتقای کیفیت قطعه انجام میگیرند. در ظرفیتهای تولید بالا، زمان قابل توجهی صرف انجام عملیات تکمیلی خواهد شد. به همین خاطر بهتر است در برنامه کاری خود یک بازه زمانی کافی برای این بخش در نظر بگیرید. در روش پرینت سه بعدی SLA به ویژه، پس از هر پرینت باید رزین را به طور کامل پخت کنید و سپس از خشک شدن اصولی آن اطمینان خاطر پیدا کنید.
در مقابل، پودرهایی که در دو روش SLS و MJF به کار میروند برای خنک شدن تا دمای محیط نیاز به زمان دارند. این مواد باید به گونهای باشند که پس از سفت شدن به راحتی تمیز شوند. حساس بودن کار با این مواد از این نظر اهمیت دارد که گاهی اوقات حفرهها یا کانالهای داخلی قطعه بسته شده یا اینکه بخشهای ظریف دچار ترک میشوند. البته که نوع طراحی محصول نیز در این مسئله تاثیر دارد. با یک طرح خوب قطعه به سلامت خنک میشود و بعد از آن به راحتی تمیز شده و پودر اضافی از روی آن برداشته میشود.
به عنوان یادآوری، همه مواردی که به آنها اشاره شد در تولید یک نمونه اولیه دقیق و با کیفیت نقش مهمی ایفا میکنند.
در حالی که انتخاب فناوری مناسب برای پرینت سه بعدی میتواند چالشبرانگیز باشد، گاهی اوقات دریافت مشاوره تخصصی و بررسی گزینههای مختلف میتواند به تصمیمگیری بهتر کمک کند. بسیاری از افراد با تجربه در این حوزه به دنبال راهحلهای کارآمد و مقرون بهصرفه هستند. اگر به دنبال راهی برای بهرهبرداری از بهترین تکنولوژیها و دریافت نتایج عالی با توجه به بودجه خود هستید، شاید ارزشمند باشد که با کارشناسان ما در ماداتکنولوژی صحبت کنید و از دانش و تجربه ما بهرهبگیرید.
پرینترهای سه بعدی با چه متریالی کار میکنند؟
برای انتخاب تکنولوژی پرینت سه بعدی بهتر است با انواع مواد قابل استفاده در پرینترهای سه بعدی آشنا شوید. مواد اولیه پرینترهای سه بعدی بر اساس نوع فناوری میتوانند به شکل فیلامنت، پودر یا رزین به کار بروند.
دو دسته اصلی متریال های پرینت سه بعدی، پلیمرها و فلزات هستند. در چند سال اخیر نیز سرامیکها و انواع کامپوزیتها به این عرصه راه یافتهاند و استفاده از آنها روز به روز بیشتر میشود. مواد کامپوزیتی برای ساخت قطعاتی مناسب هستند که باید در عین سبکی، استحکام زیادی داشته باشند. با پرینتر سه بعدی سرامیک آشنا شوید.
دسته مواد پلیمری به 2 گروه زیر تقسیم میشود:
- پلیمرهای ترموپلاستیک
- پلیمرهای ترموست
مهمترین تفاوت این دو گروه پلمیرهای ترموپلاستیک و پلیمرهای ترموست، رفتار آنها در برابر حرارت است.
ترموستها در اثر حرارت به یک ماده جامد محکم تبدیل میشوند و بعد از آن دیگر نمیتوانند به حالت اولیه خود بازگردند. به عبارتی، اگر این مواد دوباره در معرض حرارت بالا قرار بگیرند، تصعید شده و از بین میروند.
در حالی که ترموپلاستیکها قابلیت این را دارند که دوباره گرم شوند، به حالت مایع دربیایند و پس از سرد شدن، شکل جدیدی به خود بگیرند. همه این مراحل نیز بدون نیاز به ایجاد هرگونه تغییر شیمیایی صورت میگیرد.
به طور کلی، برای هر فناوری پرینت سه بعدی، مواد مشخصی وجود دارد که به طور تخصصی قابل استفاده در آن فناوری هستند. به همین خاطر است که علاوه بر میزان دقت، مواد قابل استفاده تاثیر بسزایی در تعیین قیمت یک فناوری دارند.
سوالات متداول در زمینه نمونه سازی و تولید محصول با پرینت سه بعدی
بهترین تکنولوژی پرینت سه بعدی برای نمونه سازی چیست؟
انتخاب بهترین فناوری پرینت سه بعدی به نوع کاربرد نمونه اولیه بستگی دارد. اگر صرفاً شکل ظاهری مورد نظر است، فناوری FDM گزینهای مقرون به صرفه و سریع است. اما برای نمونههایی که دقت بالا و ویژگیهای عملکردی دارند، فناوریهای SLA، SLS و MJF پیشنهاد میشوند. راهنمای خرید پرینتر سه بعدی را اینجا بخوانید.
برای تولید قطعه فلزی از چه تکنولوژی چاپ سه بعدی استفاده میشود؟
برای ساخت قطعات فلزی معمولاً از فناوریهایی مانند DMLS (ذوب لیزری فلزات) یا SLM استفاده میشود که توانایی ساخت قطعات پیچیده فلزی با دقت و استحکام بالا را دارند. دریافت خدمات پرینت سه بعدی را با ماداتکنولوژی تجربه کنید.
برای تولید قطعه پلاستیکی از چه تکنولوژی چاپ سه بعدی استفاده میشود؟
پرکاربردترین روشها برای قطعات پلاستیکی شامل FDM، SLA، SLS و MJF هستند. هر کدام مزایا و محدودیتهای خاص خود را دارند که بسته به نیازهای دقیق محصول انتخاب میشوند.
تولید قطعه سیلیکونی از چه تکنولوژی چاپ سه بعدی استفاده میشود؟
پرینت سه بعدی قطعات سیلیکونی معمولاً با فناوریهای مبتنی بر رزینهای سیلیکونی انجام میشود که به دلیل خاصیت الاستیک و انعطافپذیری مناسب برای کاربردهای خاص است.
برای ساخت قطعات پیچیده و حساس از چه تکنولوژی پرینت سه بعدی استفاده میشود؟
تکنولوژیهایی مانند SLA، SLS و MJF به دلیل دقت ابعادی بالا و توانایی ساخت هندسههای پیچیده، بهترین گزینهها برای قطعات حساس و دقیق هستند.
چرا پرینت سه بعدی برای نمونهسازی خوب است؟
با پرینت سه بعدی، امکان ساختن طرحهای متنوعی به وجود میآید. انعطافی که این روش در ساخت و تولید دارد از هر روش دیگری بیشتر است. نقشهای که به پرینترهای سه بعدی داده میشود از نوع دیجیتال است و در فضای دیجیتال محدودیت بسیار کمی وجود دارد.
تنها قید این نوع طراحی، ساده یا پیچیده بودن قطعه است که از طرف فناوری تحمیل میشود. سرعت بالای پرینت سه بعدی نیز به شما کمک میکند خیلی سریع متوجه نقاط ضعف طرح شوید و با تکرارپذیری به بهترین نتیجه دست یابید.
اگر میخواهید به طور عملی شاهد قابلیتهای این فناوری باشید و ایدههای خلاقانه خود را به واقعیت تبدیل کنید، با کلیک روی متن، از خدمات ماداتکنولوژی بازدید کنید. ما آمادهایم تا با شما در مسیر دستیابی به بهترین نتایج همراه شویم!
چه صنایعی از پرینت سه بعدی برای ساختن نمونههای اولیه خود استفاده میکنند؟
اکنون بسیاری از صنایع جهان در زمینههای گوناگون از مزایای پرینت سه بعدی برای نمونهسازی بهره میگیرند. به دشواری میتوان سراغ صنعتی را گرفت که پرینت سه بعدی هنوز به آن راه پیدا نکرده باشد.
هر بخش بر اساس نیازهای خود، برخی فناوریهای سه بعدی را بیشتر به کار میگیرد؛ برای مثال از بین فناوریهای پرینت سه بعدی در خودروسازی اغلب از دو روش پرینت سه بعدی SLS و MJF برای نمونهسازی استفاده میشود، در حالی که در حوزه پزشکی بیشتر نمونهها با روش چاپ سه بعدی SLS و SLA ساخته میشوند. پروژه پرینت سه بعدی برای کرمان موتور یکی از این موارد در حوزه خودروسازی است.
آیا پرینت سه بعدی همان نمونهسازی سریع است؟
اگرچه پرینت سه بعدی و نمونهسازی سریع اغلب در کنار هم میآیند، اما دو چیز متفاوت از هم هستند. پرینت سه بعدی به خودی خود یک روش تولید افزایشی است. در حالی که نمونهسازی سریع به ساخت و تولید قطعات فیزیکی و سرهمبندی آنها با استفاده از نرمافزارهای CAD گفته میشود. در واقع، ساخت افزایشی متداولترین روشی است که برای نمونهسازی سریع به کار گرفته میشود.
چه موادی مناسب ساخت نمونههای اولیه با پرینت سه بعدی هستند؟
انتخاب تکنولوژی پرینت سه بعدی بستگی به نمونه شما دارد که برای چه کاری ساخته میشود. آیا نمونهای که میخواهید بسازید صرفا اثباتی برای یک مفهوم است، یا اینکه بخشی از محصول اصلی شما را تشکیل میدهد؟ در طیف گسترده مواد اولیه پرینتر سه بعدی، برای همه این موارد یک گزینه وجود دارد.
مثلا اگر بخواهید فقط یک خروجی واقعی از طرح را جلوی چشم خود داشته باشید، میتوانید از فیلامنت PLA استفاده کنید؛ یا ماده نایلون برای ساخت قطعات متحرک و تابعی بسیار مناسب است. اگر هم بخواهید محصولات خود را در یک نمایشگاه با مشتریان خاص به نمایش بگذارید، به سراغ فناوری پرینت سه بعدی SLA بروید که همه مواد قابل استفاده در آن برای این کار عالی هستند.
بدون دیدگاه