پرینت سه بعدی مقیاس بزرگ درهای جدیدی را برای صنایع مختلف باز کرده است و به طراحان این امکان را میدهد که ایدههای خود را به شکلهایی با ابعاد بینظیر و کاربردی اجرا کنند. اما برای موفقیت در این مسیر، تنها داشتن یک پرینتر سه بعدی مقیاس بزرگ کافی نیست. طراحی مناسب نقشی کلیدی در دستیابی به نتایج مطلوب دارد و بدون آن، حتی بهترین تجهیزات هم نمیتوانند عملکرد مورد انتظار را ارائه دهند. اگر با طراحی برای پرینترهای سهبعدی رومیزی آشنایی دارید، باید بدانید که ورود به دنیای طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی و کار با پرینتر سه بعدی مقیاس بزرگ نیازمند تغییرات اساسی در روش طراحی شماست.
طراحی سه بعدی صنعتی و مقیاس بزرگ تنها بزرگنمایی مدلهای کوچکتر نیست، بلکه نیازمند توجه به عواملی مثل اندازه نازل، جهت چاپ و… است که تأثیر مستقیمی بر کیفیت و استحکام محصول نهایی دارند. این مقاله به شما نشان میدهد چگونه باید رویکرد خود را در طراحی پرینت سه بعدی برای پروژههای صنعتی تغییر دهید و چه نکاتی را در نظر بگیرید تا چاپهایی با کیفیت و دقت بالا داشته باشید.
نکات مهم طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی و مقیاس بزرگ
در این بخش، به بررسی نکات و اصول کلیدی طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی و مقیاس بزرگ میپردازیم. از انتخاب مواد مناسب گرفته تا روشهای بهینه برای کاهش عملیات تکمیلی، هنگام کار با پرینتر سه بعدی مقیاس بزرگ هر کدام از این عوامل میتوانند تاثیر زیادی بر کیفیت و کارایی چاپ شما داشته باشند. با رعایت این اصول، میتوانید از مشکلات رایج در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی جلوگیری کرده و به نتایج مطلوب دست یابید.
1. شروع طراحی با در نظر گرفتن اندازه نازل: اولین گام طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی
اندازه نازل نقش مهمی در تعیین کیفیت کلی و استحکام پرینت سه بعدی یک قطعه صنعتی بزرگ ایفا میکند. در زمان طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی، بهتر است ضخامت دیواره را مضربی از قطر نازل پرینتر سه بعدی سایز بزرگ در نظر بگیرید؛ برای مثال در طراحی سه بعدی صنعتی اگر قطر نازل شما 2 میلیمتر باشد، ضخامت دیواره میتواند از بین اعداد 4، 6 و یا 8 میلیمتر انتخاب شود. اندازه نازلهایی که در پرینت سه بعدی مقیاس بزرگ به کار میروند از 2 تا 24 میلیمتر متغیر است.
علاوه بر این مورد، هنگام پرینت کردن بخشهایی که قرار است کنار هم باشند، دقت کنید که فاصله بین آنها به اندازه یک تماس تقریبی باشد و با یکدیگر همپوشانی نداشته باشند تا از تجمع مواد اضافی در آنجا جلوگیری شود. بنابراین، اگر حین برنامهریزی برای طراحی سه بعدی مقیاس بزرگ، اندازه نازل را در نظر بگیرید میتوانید یک پرینت تمیزتر و با استحکام بالاتر داشته باشید که از مشکلات فنی کمتری نیز برخوردار است.
2.توجه به ضخامت لایهها و سرعت پرینت در طراحی پرینت سه بعدی مقیاس بزرگ
طراحی پرینت سه بعدی در ابعاد صنعتی و مقیاس بزرگ باید به گونهای باشد که توازن بین سرعت پرینت و جزئیات برقرار شود. منظور این است که اگر ارتفاع لایههای پرینت تا 4 میلیمتر افزایش یابد، مدت زمان پرینت به طور چشمگیری کاهش مییابد اما در عوض ممکن است برخی جزئیات طرح قربانی شوند و سطح قطعه نیز به قدری زبر شود که به عملیات پرداخت نیاز داشته باشد. از سوی دیگر، اگر ارتفاع لایهها کمتر شود (1 تا 2 میلیمتر)، دقت و ظرافت پرینت بیشتر میشود که به قیمت افزایش مدت زمان پرینت تمام میشود.
یک راه برای حل این مشکل طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی، استفاده از لایههایی با ارتفاع متفاوت است. بدین ترتیب که هرجا جزئیات کمی وجود داشت از لایههایی با ارتفاع بیشتر، و هر جا که جزئیات اهمیت داشتند لایههایی با ارتفاع کمتر پرینت شوند. به واسطه این ترفند، میتوانید سرعت کار خود را بیشتر کنید، بدون آنکه کیفیت را به ویژه در جایی که اهمیت دارد، به خطر بیندازید.
3.در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی از موادی که تاب برمیدارند دوری کنید
پرینت سه بعدی پروژههای صنعتی و مقیاس بزرگ باید با موادی انجام بگیرد که از استحکام خوبی برخوردار هستند، به ویژه اگر قطعه یا سازه مورد نظر شرایط کاری حساسی داشته باشد. مواد تقویتشده مانند پلیمرهای تقویتشده با الیاف شیشه از استحکام و پایداری لازم برخوردار هستند و مشکلاتی از قبیل خمشدگی یا تابخوردگی به ندرت در آنها دیده میشود.
در حالتی که خواص مربوط به ساختار قطعه یا نمونه اولیه اهمیت چندانی نداشته باشند، حتی از موادی مانند فیلامنت PLA نیز میتوان استفاده کرد. هرچند ممکن است در چنین مقیاسی بسیار شکننده باشند. پایدار بودن مواد نیز موضوع مهمی است، بنابراین سعی کنید تا جای ممکن به سراغ مواد بازیافتی، قابل بازیافت و به طور کلی دوستدار محیط زیست بروید.
اگر در انتخاب مواد مناسب یا طراحی برای پرینتهای مقیاس بزرگ شک دارید، مشاوره با متخصصان در این حوزه میتواند به شما کمک کند تا به بهترین نتیجه برسید. تیمهای حرفهای پرینت سهبعدی میتوانند راهحلهای مناسبی برای پروژههای صنعتی شما ارائه دهند.
4. برای طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی ساپورتهای ساده کافی نیستند
در طراحی سه بعدی صنعتی، زمانی که مقیاس یک طرح کوچک را بزرگ کنید، ساختار آن مجبور است وزن بیشتری را تحمل کند. دیوارههایی که در مقیاس کوچک هیچ مشکلی از خود نشان ندادند، ممکن است تحت فشار پرینت بزرگتر خم شوند. براساس یک قانون سرانگشتی پیشنهاد میشود هنگام طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی حداقل ضخامت دیوارهها را بسته به مواد قابل دسترس، 5 تا 10 میلیمتر در نظر بگیرید. سپس در بخشهایی که نمیتوانید از افزایش ضخامت دیواره برای تقویت ساختار استفاده کنید، ترکیب شیار و بست را به کار ببندید.
5. هنگام طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی، جهتگیری پرینت خود را با دقت انتخاب کنید
جهتگیری در پرینت سه بعدی سایز بزرگ نسبت به مقیاسهای کوچک، از اهمیت بیشتری برخوردار است. به این خاطر که در سازههای بزرگ، به ساپورتگذاری بیشتری نیاز است. بنابراین، با کم کردن برآمدگیهای اضافه و حذف چرخشهای غیرضروری در طراحی سه بعدی صنعتی خود، میتوانید از ساپورتهای کمتری استفاده کنید. با این کار در مقدار مواد مصرفی و زمان خود صرفهجویی میکنید.
زاویه برآمدگیها را به زیر 45 درجه برسانید و اجزای مدل را طوری طراحی کنید که خودشان نقش تکیهگاه خود را ایفا کنند. با رعایت این موارد حین طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی، علاوه بر آنکه پرینت سادهتری خواهید داشت، به عملیات تکمیلی کمتری هم نیاز خواهید داشت.
برخی از پرینترهای سه بعدی سایز بزرگ دارای بازوی رباتیک یا بسترهای پرینت با زاویه متغیر نیز این امکان را فراهم میآورند که در حین پرینت کردن زاویه پرینت را تغییر دهید.
6. توجه به نکات مهم طراحی سه بعدی در ابعاد صنعتی با هدف کاهش عملیات تکمیلی
ساپورتها در پرینت سه بعدی قطعات صنعتی و مقیاس بزرگ باید به گونهای طراحی شوند که هم استحکام کافی داشته و تکیهگاه خوبی برای سازه اصلی باشند، و هم اینکه به راحتی جدا شوند. پیشنهاد میکنیم هنگام طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی از ساپورتهایی با ساختار شبکهای استفاده کنید که در عین سبکی، وزن قطعه را به راحتی تحمل میکنند.
جای قرارگیری ساپورتها بسیار مهم است؛ به ویژه از این نظر که هنگام جدا کردن آنها آسیبی به قطعه وارد نشود. این موضوع در قطعههای بزرگ که زمان و نیروی بیشتری صرف میشود، نقش پررنگتری به خود میگیرد. با این همه در طراحی سه بعدی صنعتی، بهترین طرحها آنهایی هستند که به ساپورتگذاری نیاز ندارند و یا برخی اجزای طرح کار ساپورت را به عهده میگیرند. استفاده از خدمات پرینت سه بعدی حرفهای به شما کمک میکند تا طراحیهایی با کمترین نیاز به عملیات تکمیلی داشته باشید و هزینههای اضافی را کاهش دهید.
7. هنگام طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی چالشهای مربوط به گرمایش و سرمایش را در نظر داشته باشید
پرینتهای بزرگ و پرینت سه بعدی قطعات صنعتی اغلب به طور یکنواخت سرد نمیشوند و به همین دلیل هم احتمال تابخوردگی در آنها بیشتر است. هرچقدر قطعه بزرگتر باشد، کنترل شرایط حرارتی آن در طول فرآیند تولید با حساسیت بیشتری همراه است. هنگام طراحی سه بعدی یک قطعه صنعتی، تا جایی که میتوانید از سطوح تخت و گسترده استفاده نکنید و تلاش کنید ضخامت دیوارهها در نقاط مختلف یکنواخت باشد. با رعایت این چند مورد هنگام طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی میتوانید از میزان تنش حرارتی در قطعه بکاهید.
استفاده از یک محفظه هنگام پرینت نیز به حفظ دمای ثابت و جلوگیری از عیوب مربوط به سرد شدن کمک میکند. برای چسبندگی بهتر، روی بستری با قابلیت گرم شدن پرینت کنید و در کنار آن هم میتوانید از اسپری چسب، نوارچسب، یا سطح برجسته برای افزایش میزان چسبندگی کمک بگیرید. ایجاد یک لبه یا حاشیه دور پرینتهای بزرگ، سطح تماس آنها را با بستر پرینت افزایش و خطر جدا شدن آنها را کاهش میدهد.
8.مشکل نرمافزار CAD هنگام طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی با پرینتهای مقیاس بزرگ
به عنوان یک طراح، لازم است محدودیتهای موجود در تجهیزات کنونی را در نظر بگیرید. اگر از نرمافزارهای CAD معمولی استفاده میکنید، ممکن است هنگام طراحی سه بعدی در مقیاس بزرگ به مشکلاتی بربخورید. بنابراین، بهتر است از ابزارهایی مانند Autodesk Fusion 360 و Rhino بهره بگیرید که به طور تخصصی برای طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی و کار کردن با مقیاسهای بزرگ و هندسههای پیچیده طراحی شدهاند.
در بیشتر مواقع نیز ممکن است مجبور شوید یک مدل بزرگتر را به چند مدل کوچکتر تقسیم کنید چون بیشترین ابعادی که پرینتر میتواند بسازد از اندازه قطعه شما کوچکتر است. این کار باید با نهایت دقت انجام بگیرد تا پس از مونتاژ کردن، ساختار قطعه به درستی شکل بگیرد. اگر در استفاده از نرمافزارهای CAD با محدودیت مواجه هستید، تیمهای متخصص پرینت سه بعدی میتوانند با استفاده از ابزارهای پیشرفته، طراحی شما را به بهترین نحو به نتیجه برسانند.
9.در طراحی سه بعدی صنعتی هر عیب کوچکی میتواند به یک عیب بزرگ تبدیل شود
بسیاری از ایراداتی که در پرینتهای مقیاس کوچک به چشم نمیآیند، هنگام طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی میتوانند به صورت یک مشکل اساسی ظاهر شوند. تلرانسها باید اندکی بیشتر شوند، حدود 5/0 تا 1 میلیمتر، تا هرگونه تغییری را که از رفتار ماده یا دقت پرینتر سه بعدی سایز بزرگ شما ناشی شود، پوشش دهند. پرینتر سه بعدی صنعتی باید به طور مرتب کالیبره شود، به ویژه اگر قرار باشد زمان هر پرینت بسیار طولانی باشد. در صورت نادیده گرفتن تغییرات جزئی در مواد و ابزارآلات، قطعاتی که پرینت میشوند به درستی باهم جفتوجور نمیشوند یا فقط پس از پرداختکاری زیاد باهم تطابق پیدا میکنند. با این همه اگر فکر میکنید تلرانسها نباید از یک حدی بیشتر باشند، طراحی صنعتی خود را با هدف تلفیق دو روش پرینت سه بعدی و فرزکاری پیش ببرید.
10.هنگام طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی، طراحی مدولار را امتحان کنید (مونتاژ کردن عیب نیست)
خیلی از اوقات، اندازه پرینت مورد نظر از ابعاد ساخت پرینترسه بعدی مقیاس بزرگ، بزرگتر است و امکان پرینت کردن آن به یکباره وجود ندارد. در چنین موقعیتهایی است که طرح باید به چند بخش کوچکتر تقسیم شود و از سرهم کردن آنها به وجود بیاید. ایجاد جزئیاتی مانند سوزن همترازی یا اتصال دم کبوتری در مرحله طراحی، به شما اطمینان خاطر بیشتری میبخشد که قطعات به درستی باهم انطباق پیدا کرده و عملیات تکمیلی سادهتری در پیش خواهید داشت. مزیت دیگری که طراحی مدولار هنگام طراحی پرینت سه بعدی در ابعاد صنعتی در اختیار شما قرار میدهد، آسانتر شدن حملونقل و جابهجایی است.
استراتژیهای برگزیده برای طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی و مقیاس بزرگ
در بخش قبلی، اصول اصلی طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی را آموختیم؛ حالا میخواهیم با عمق بیشتری به استراتژیهایی بپردازیم که شرکتهای ارائه دهنده خدمات پرینت سه بعدی زیادی با به کار گرفتن آنها در بهینهسازی پرینتهای خود موفق بودهاند.
دقت کنید هر استراتژی برای هر پرینتی جواب نمیدهد؛ اما اگر نسبت آنها تسلط پیدا کنید، با تلفیق استراتژیهای مختلف میتوانید نتایج بهتری دریافت کنید.
1. در پرینت سه بعدی پروژههای صنعتی به جای برشهای اسلایسر به مسیر حرکت ابزار توجه کنید
هنگام طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی و مقیاس بزرگ، طراحی کردن فقط به شکل نهایی مربوط نمیشود بلکه چگونگی ایجاد آن شکل را هم در برمیگیرد. به عبارت دیگر، ذهنیتی که هنگام پرینت کردن با پرینت سه بعدی FDM به وجود میآید در اینجا به کار نمیآید. پیوستگی در حرکت ابزار را حفظ کنید تا تعداد نقاط شروعوتوقف کاهش پیدا کند، عیوب کمتری به وجود بیاید و کیفیت پرینت بالا برود. وجود نقاط شروعوتوقف بیشتر در پرینتهای بزرگ منجر به ایجاد نقاط آسیبپذیر و عیوب واضحی میشود.
بنابراین، طوری طراحی کنید که ابزار به طور پیوسته حرکت کند، یا کمترین توقف را داشته باشد. با برنامهریزی درست، پرینتر میتواند در یک مسیر هموار و بدون وقفه پیش برود و تعداد دفعاتی که باید توقف کند و کار خود را از سر بگیرد به کمترین مقدار ممکن برسد. گرد کردن گوشههای تیز به حفظ این جریان کمک زیادی میکند.
2.در طراحی پرینت سه بعدی مقیاس بزرگ، بهینهسازی در توپولوژی از هرچیزی مهمتر است
یکی از چالشهای اصلی در پرینت مقیاس بزرگ، حفظ استحکام قطعات بدون استفاده از مواد بیشتر و افزایش وزن آنها است. در این زمینه، بهینهسازی توپولوژی یک ترفند برای کم کردن مقدار ماده غیرضروری با حفظ یکپارچگی ساختار است. با استفاده از این رویکرد علاوه بر کاهش مواد مصرفی و زمان پرینت، میتوانید شکلهایی ایجاد کنید که در عین سبکی، از کارآمدی بیشتری برخوردار باشند.
3.هنگام طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی انعطافپذیری را با طراحی مناسب بالا ببرید
ایجاد بخشهایی با انعطافپذیری بالا در پرینتهای بزرگ و پروژه های صنعتی گاهی میتواند دشوار باشد، به ویژه هنگام استفاده از موادی که به طور ذاتی صلب باشند. این موضوع در مواردی مثل طراحی مبلمان اهمیت زیادی پیدا میکند، جایی که کاربرد و راحتی به میزان مشخصی از انعطافپذیری وابسته است. برای افزودن خاصیت انعطافپذیری در قسمتهای مورد نظر از مواد منعطف مانند فیلامنت TPU استفاده کنید. در زمان طراحی نیز میتوانید مفاصل متحرک یا دیوارههای نازک ایجاد کنید که به قطعات خاص اجازه خم شدن یا انعطاف میدهند، در حالی که استحکام ساختار نیز حفظ شده است.
4.با انتخاب درست infill (پرکننده)، ساختار داخلی را بهبود ببخشید
هنگام طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی برای پرکردن داخل قطعات، به جای الگوهای سنتی که حجم زیادی از مواد را هدر میدهند، از ساختارهای شبکهای یا میلهای استفاده کنید. با این کار، تنها همان بخشی را تقویت میکنید که به تقویتشدن نیاز دارد و ماده اضافهای مصرف نمیشود. در پرینت سه بعدی قطعات بزرگ که ساختار داخلی بر دو مولفه استحکام و مدت زمان پرینت تاثیر زیادی میگذارد، این استراتژی میتواند به بهینهسازی هر دو مورد کمک کند. برای مثال، ایجاد ساختار داخلی میلهای، در عین حفظ سبکی و کارآمدی قطعه، نقاطی از آن را که تحت تنش بیشتری قرار دارند تقویت میکند.
قبل از آنکه طرح خود را در مقیاس اصلی پیادهسازی کنید، قسمتهای کوچک آن را به صورت جداگانه مورد آزمایش قرار دهید. اگر مشکلی مانند عدم یکپارچگی ساختار، تابخوردگی و یا انقباض مواد وجود داشته باشد، میتوانید در همین ابتدای کار آن را برطرف کنید.
5.هنگام طراحی در پرینت سه بعدی پروژه های صنعتی و بزرگ به تولید ترکیبی فکر کنید (ترکیب پرینت سه بعدی و CNC)
معمولا در پرینت سه بعدی مقیاس بزرگ، یک پرداخت عالی فقط با عملیات تکمیلی زیاد به دست میآید. ترکیب کردن دو فرآیند پرینت سه بعدی و فرزکاری، رسیدن به این مرحله را سادهتر میکند. در نرمافزارهایی مانند AL-Build و Adaxis، مسیر حرکت ابزار هم میتواند شامل مراحل کاهشی و هم افزایشی باشد. یعنی هر کجا که قرار است ماشینکاری شود، حدود 2 تا 4 میلیمتر ماده بیشتری اضافه شود تا پرداختکاری و کنده شدن مواد از روی سطح ایرادی به ابعاد قطعه وارد نکند.
جمع بندی
در نهایت، طراحی برای پرینت سه بعدی در پروژههای صنعتی و مقیاس بزرگ نیازمند توجه به اصول خاص و پیچیدگیهای ویژهای است. از انتخاب مناسب مواد و اندازه نازل تا توجه به جهتگیری و ضخامت لایهها، تمامی این عوامل نقش کلیدی در دستیابی به نتایج دقیق و مقاوم دارند. هرچه مقیاس پروژه بزرگتر باشد، اهمیت طراحی اصولی و محاسبه دقیقتر برای جلوگیری از مشکلاتی مانند تابخوردگی و نیاز به عملیات تکمیلی بیشتر میشود. برای پروژههای صنعتی، باید به مسائلی چون نحوه انتخاب ساپورتها، جلوگیری از مشکلات حرارتی، و استفاده از نرمافزارهای CAD مناسب نیز توجه داشت.
به طور کلی، با رعایت این نکات، میتوان از چالشهای رایج پرینتهای صنعتی جلوگیری کرده و به طراحیهایی با دقت و استحکام بالا دست یافت که برای کاربردهای واقعی در صنایع مختلف مناسب باشند. در این مسیر، استفاده از مشاوره و خدمات پرینت سه بعدی و طراحی سه بعدی صنعتی حرفهای میتواند کمک شایانی در انتخاب بهترین مواد، روشهای طراحی و اجرای پروژهها با کیفیت بالا و هزینه بهینه داشته باشد. برای دریافت خدمات پرینت سه بعدی حرفهای با کارشناسان ما در ارتباط باشید.
بدون دیدگاه