لیزر پودر بستر فیوژن چگونه کار می کند؟

مانند هر تکنیک در پرینتر سه بعدی، با طراحی یک قطعه با ایجاد مدل سازی سه بعدی با استفاده از نرم افزار CAD آغاز می شود. سپس این قسمت توسط یک برش دهنده به چندین لایه بریده می شود - در این مورد، ضخامت یک لایه معمولاً بین 20 تا 60 میکرون متغیر است.

برای شروع فرآیند چاپ، پرینتر سه بعدی محفظه خود را با گاز بی اثر پر می کند و سپس آن را تا دمای بهینه چاپ گرم می کند. سپس یک لایه نازک پودر بر اساس ضخامت لایه که قبلاً توسط نرم افزار تعریف شده بود، روی پلت فرم ساخت اعمال می شود. لیزر فیبر نوری (200/400 وات) سپس سطح مقطع قطعه را اسکن می کند و ذرات فلز را با هم ذوب می کند. وقتی لایه به پایان رسید، پلت فرم به سمت پایین حرکت می کند و اجازه می دهد یک لایه دیگر از پودر اضافه شود. این روند تا زمانی که قسمت نهایی به دست آید تکرار می شود.

سپس پرینتر سه بعدی باید خنک شود و پودر ذوب نشده از سینی خارج شود تا قسمت چاپ شده را ببیند. این قطعه به لطف پشتیبانی از چاپ به صفحه ساخت متصل می شود. برخلاف فناوری SLS، این پشتیبانی ها توصیه می شوند زیرا پدیده های تاب برداشتن و اعوجاج مشاهده شده در دماهای بالا را کاهش می دهند. آنها معمولاً با روش های برش یا ماشین کاری یا با فرسایش الکتریکی سیم حذف می شوند. قطعات را می توان برای کاهش تنش های پسماند و بهبود خواص مکانیکی عملیات حرارتی کرد. پس پردازش بیشتر می تواند شامل مراحل ماشینکاری CNC و فرآیندهای پرداخت برای ارائه کیفیت بهتر سطح باشد.

مواد و کاربردهای فناوری لیزر پودر بستر فیوژن

همانطور که متوجه شده اید، LPBF از پودرهای فلزی برای طراحی قطعات کم و بیش پیچیده استفاده می کند. مواد فلزی و آلیاژی مانند فولاد ضد زنگ، کبالت کروم، آلومینیوم، تیتانیوم و اینکونل بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از فلزات گرانبها (طلا، پلاتین، نقره) گاهی اوقات استفاده می شود، اما تقریباً منحصراً در بخش جواهرات. استحکام قطعات به‌دست‌آمده با استحکام به‌دست آمده از روش های ریخته گری یا ماشین کاری قابل مقایسه است. LPBF یکی از معدود فناوری های تولید افزودنی است که در تولید استفاده می شود.

بخش های هوافضا، خودرو و پزشکی (به ویژه دندانپزشکی) علاقه زیادی به این فناوری دارند. این پیچیدگی هندسی را ارائه می کند که دستیابی به آن با استفاده از روش های تولید مرسوم و در عین حال کاهش وزن نهایی و تعداد اجزایی که باید با استفاده از تکنیک‌هایی مانند بهینه‌سازی توپولوژی مونتاژ شوند، غیرممکن است. این منجر به زمان تولید کوتاه تر و قطعات سفارشی بسیار مقاوم می شود. اما پرینترهای سه بعدی فلزی و پودرهای فلزی بسیار گران هستند و اجازه ساخت قطعات بسیار بزرگ را نمی دهند.

بازیگران اصلی بازار

یکی از پیشگامان فناوری EOS آلمان با طیف EOS M است که راه حل کامل تولید را برای هر شرکت صنعتی ارائه می دهد. در سال 2013 به دنبال خرید شرکت فرانسوی Phenix Systems که متخصص در توسعه ماشین‌های DMLS است، 3D Systems به این شرکت پیوست. البته شرکت آلمانی SLM Solutions و همچنین Trumpf، Renishaw و شرکت ایتالیایی Sisma چند بازیگر مهم هستند.

همه آنچه باید در مورد ABS برای پرینتر سه بعدی بدانید

ABS  یا اکریلونیتریل بوتادین استایرن یک پلیمر ترموپلاستیک است که برای کاربردهای صنعتی بسیار رایج است. به ویژه به دلیل مقاومت بالای آن در برابر ضربه در دماهای پایین و ایجاد قطعات سبک وزن شناخته شده است. علاوه بر این، پلاستیک ABS نیز در بازار پرینتر سه بعدی بسیار محبوب است – زیرا یکی از پرکاربردترین مواد در این بخش همراه با PLA است. اغلب در چاپ سه بعدی FFF یافت می شود، اگرچه به شکل رزین نیز موجود است که امکان استفاده از آن در روش های پلیمریزاسیون vat را فراهم می کند. در راهنمای زیر نگاهی دقیق‌تر به ABS از جمله تولید و ویژگی‌های آن، فرآیند پرینتر سه بعدی، کاربردها، تولیدکنندگان اصلی و قیمت خواهیم داشت. ما به ویژه بر روی رشته های ABS تمرکز خواهیم کرد.

تولید و ویژگی های ABS

ABS یکی از اولین پلاستیک هایی بود که با پرینتر سه بعدی های صنعتی استفاده شد و در حدود سال 1990 توسعه یافت. این پلیمر ترموپلاستیک چیزی است که "ترپلیمر" نامیده می شود که به عنوان پلیمری که از سه مونومر مختلف سنتز شده است تعریف می شود. در این مورد، اغلب با پلیمریزاسیون اکریلونیتریل و استایرن در حضور پلی بوتادین - به طور کلی 20٪ اکریلونیتریل، 25٪ بوتادین و 55٪ استایرن به دست می آید که نام ABS را به آن داده است. علاوه بر این، دستکاری این نسبت ها می تواند خواص ABS را تغییر دهد. به عنوان مثال، استایرن عنصری است که به ABS استحکام و درخشندگی آن را می دهد، در حالی که بوتادین به آن مقاومت در برابر ضربه و خواص دمای پایین آن را می بخشد.

نکته مهمی که باید در نظر داشته باشید این است که ABS برخلاف PLA که از مواد سازگار با محیط زیست مانند نشاسته ذرت ساخته شده از نفت ساخته شده است. این موضوع اغلب آن را به موضوع سؤالات پایداری در صنعت تبدیل کرده است. با این حال در واقع قابل بازیافت است، اگر به طور گسترده توسط مراکز بازیافت پذیرفته نشده باشد. این می تواند از نظر نگرانی های زیست محیطی به عنوان یک مزیت در نظر گرفته شود، زیرا PLA از نظر فنی زیست تخریب پذیر است، این فقط زمانی است که در شرایط صحیح قرار داشته باشد و این سوال را ایجاد کند که آیا واقعاً سازگار با محیط زیست است یا خیر.

از نظر خواص، این ماده دارای استحکام خوب، مقاومت در برابر ضربه بالا است، در حالی که سبک آرام باقی می ماند و همچنین از نظر قیمت مقرون به صرفه است. در واقع، به لطف این موارد، چند سالی است که یک ماده محبوب در بازار پرینتر سه بعدی FDM بوده است و در واقع یکی از اولین رشته هایی بود که همراه با PLA در این بخش استفاده شد. علاوه بر این، نه تنها در برابر ضربه مقاوم است، بلکه مقاوم در برابر مواد شیمیایی و حرارتی است، که همه آن‌ها آن را برای کاربردهای صنعتی بسیار محبوب می‌کنند، همانطور که در مقاله بیشتر توضیح داده خواهد شد.

پرینتر سه بعدی با  ABS

اما دقیقاً چگونه می توان با ABS چاپ کرد؟ خوب اگرچه به دو شکل فیلامنت و رزین موجود است، زیرا ABS بیشتر در بازار چاپ سه بعدی FFF استفاده می شود، این همان چیزی است که ما در اینجا روی آن تمرکز خواهیم کرد. به صورت فیلامنت هایی با قطر 1.75 میلی متر یا 2.85 میلی متر و در چند رنگ موجود می باشد. اگرچه چاپ آن از PLA دشوارتر است، اما ABS به دلیل مقاومت در برابر ضربه و دمای بالا (بین -20 درجه سانتیگراد تا 80 درجه سانتیگراد) یک ماده بسیار محبوب برای متخصصان چاپ سه بعدی باقی مانده است. مات است، سطوح صاف و مات را ارائه می دهد و می توان آن را با استون درمان کرد تا براق شود.

دمای ذوب ABS حدود 200 درجه سانتیگراد است، بنابراین توصیه می شود که دمای اکستروژن بین 230 تا 260 درجه سانتیگراد باشد. علاوه بر این، استفاده از تخت چاپ گرم (بین 80 تا 130 درجه سانتیگراد) الزامی است. این به این دلیل است که پلاستیکی است که در تماس با هوا منقبض می شود، بنابراین اگر روی یک تخت چاپ گرم قرار نگیرد، مستعد جمع شدن (یا تاب برداشتن) و جدا شدن از صفحه خواهد بود. برای قطعات بزرگ، حتی توصیه می شود از یک چسب مخصوص مانند کپتون یا یک لاک چسب استفاده کنید. در نهایت، چاپگر سه بعدی با محفظه بسته به دو دلیل توصیه می شود: برای ایمنی کاربر، زیرا پلاستیک ABS ذراتی را منتشر می کند که می تواند برای کاربر خطرناک باشد، همچنین به این دلیل که کنترل دما هنگام کار با ABS بسیار مهم است. به منظور پرینت موفقیت آمیز و جلوگیری از مشکلات تاب برداشتن، ترک خوردگی و لایه برداری (جداسازی لایه ها) به خصوص، داشتن آن محفظه گرم به ثابت نگه داشتن دما کمک می کند.

پرینتر سه بعدی تغییر بازی: چگونه TUM Boring قطعات قوی را برای دستگاه حفاری تونل خود چاپ کرد

TUM Boring یک سازمان دانشجویی از Technische Universität Munchen است که از بیش از 60 دانشجو از 16+ کشور تشکیل شده است. این گروه در سال 2020 گرد هم آمدند تا در مسابقه Not-a-Boring Competition 2021 از طرف Elon Musk's The Boring Company (TBC) شرکت کنند.

این تیم به رهبری دانش‌آموزان به آینده تحرک اختصاص دارد و قصد دارد یکی از سریع ترین ماشین های حفاری میکرو تونل (TBM)  را در جهان بسازد تا نوآوری در صنعت تونل سازی را هدایت کند. این رقابت مکان مناسبی را برای مشاهده مقایسه پروژه آنها با نوآوری های سراسر جهان فراهم کرد.

پس از برنده شدن در رقابت در سال 2021، تیم TUM Boring یک  پرینتر سه بعدی استریولیتوگرافی Form 3+ (SLA) را به دست آورد و همچنین با قطعات چاپ شده لیزر انتخابی SLS 1+ 30W کار کرد. فناوری پرینتر سه بعدی جدید به طور قابل توجهی فرآیندهای کاری تیم را بهبود بخشید. از نمونه سازی سریع تا قطعات مصرف نهایی، Form 3+ عملیات روزمره TUM Boring را متحول کرد و به تیم کمک کرد که در آوریل 2023 در دومین نسخه مسابقه Not-a-Boring برنده شود.

کشف کنید که چگونه TUM Boring از چاپ سه بعدی برای ایجاد قطعات قوی و بادوام برای دستگاه حفاری تونل خود استفاده کرد و برای دومین سال متوالی جایزه اول را در رقابت شکست داد.

افزایش سرعت تکرارهای طراحی با پرینتر سه بعدی SLA

آوردن فرم 3+ به داخل تیم TUM Boring را قادر ساخت تا توانایی های تکراری خود را با اختلاف قابل توجهی بهبود بخشد. برای درک نحوه اتصال لوله‌های مختلف درون TBM، تیم به Form 3+ روی آورد تا نمونه‌های اولیه ایده‌های مفهومی مختلف را در مقیاس کوچک با استفاده از رزین خاکستری چاپ کند. این به آنها اجازه داد تا مکانیک ها را از نزدیک بدون نیاز به کار فوری بر روی دستگاه اندازه واقعی تجسم کنند و کارایی و صرفه جویی در زمان را افزایش دهند.

دانش‌آموزان همچنین توانستند چندین دور تست عملکردی را بر روی یک قطعه چرخ برش چاپ شده سه بعدی انجام دهند. چاپ مینیاتورهای چرخ کاتر با ساختارهای کمی متفاوت در Flexible 80A Resin به تیم این امکان را داد که محصول را بسیار بهتر از برنامه طراحی ساده به کمک رایانه تجسم کنند. تام لوکا راینهارت تأیید می کند: "ما برنامه CAD را داریم اما این فقط چیزهای زیادی را به شما نشان می دهد. همیشه بهتر است محصول فیزیکی را در دست داشته باشیم و از منظرهای مختلف به آن نگاه کنیم.»

شرکت ها برای محافظت از اختراعات خود چه اقداماتی انجام می دهند؟

به گفته سازنده  پرینتر سه بعدی های Desktop Metal مستقر در ایالات متحده، خطر ادعای حقوق ثبت اختراع شما به عنوان یک شرکت، دعوای شخص ثالث است که در صورت تصمیم گیری علیه شرکت، می تواند منجر به هزینه هنگفت و استفاده طرف مقابل از فناوری پرینتر سه بعدی شما شود. علیه شما بنابراین، برخی از شرکت ها به جایگزین هایی برای پتنت ها، از جمله تغییر مکان های تولید به منظور حفاظت از اطلاعات طبقه بندی شده روی می آورند. گزارش سالانه Desktop Metal برای سال مالی 2020 می‌گوید: «مواد مصرفی کلیدی مورد استفاده در فرآیندهای مختلف چاپ، مانند رزین‌های اختصاصی و کلاسورها، برای اطمینان از حفاظت از مالکیت معنوی و تولیدی که با فرمول ما مطابقت دارد، توسعه یافته و تولید می‌شوند. و مشخصات'.

شرکت ها هنگام سپردن آنها به ارائه دهندگان خدمات از اسرار تجاری خود محافظت می کنند. ما با کریستینا پرلا، یکی از بنیانگذاران دفتر خدمات MakeLab، شرکتی که خدمات پرینتر سه بعدی را در نیویورک ارائه می دهد، صحبت کردیم. او به ما گفت که اگرچه ارائه دهنده خدمات از نظر کپی رایت عوارضی ایجاد نمی کند – سازندگان فایل دارای حقوق آن هستند، حتی اگر MakeLab فایل را به واقعیت تبدیل کند، بسیاری از فایل‌هایی که به MakeLab سپرده شده است اسرار تجاری در نظر گرفته شده است. بنابراین، شرکت اقدامات معقولی را برای جلوگیری از کلاهبرداری پرونده، از جمله NDA در صورت لزوم انجام می دهد. این فایل ها نیز فقط با کارمندان مربوطه به اشتراک گذاشته می شود. مدت‌هایی که این شرکت‌های پرینتر سه بعدی برای محافظت از مالکیت معنوی خود در نظر می‌گیرند، اهمیت رازداری در صنعت و ارزشی که برای اسرار تجاری به‌عنوان روشی برای محافظت غیررسمی از ایده‌ها قائل می‌شود، نشان می دهد.

شرکت ها می توانند نه تنها از سوی شرکت های هم عصر خود، بلکه از سوی دولت نیز با عواقب قانونی مواجه شوند. ادارات مختلف دولت ایالات متحده اخیراً اداره خدمات 3D Systems را به دلیل به اشتراک گذاشتن اسناد طراحی، نقشه ها و مشخصات فنی با شرکت تابعه آن زمان در چین برای تسهیل چاپ در پرینتر سه بعدی تا 27 میلیون دلار جریمه کردند. این شامل 19 مورد نقض مقررات اداره صادرات (EAR) است. مدیر OEE، جان جان، گفت: «اقدامات اجرایی امروز روند نگران‌کننده شرکت‌های آمریکایی را نشان می‌دهد که عملیات چاپ  پرینتر سه بعدی خارج از کشور و نادیده گرفتن کنترل‌های صادراتی بر روی داده‌های فنی ارسال شده به خارج از کشور برای تسهیل چاپ سه بعدی را نشان می‌دهد. ساندرمن

بهبود و اصلاح: سازمان ها و افراد

بسیاری از سازمان‌های کلیدی وجود دارند که برای تغییر قوانین مالکیت معنوی در حال حاضر مبارزه می‌کنند - نه فقط در زمینه پرینتر سه بعدی. Creative Commons فوق الذکر طرفدار اصلاح قوانین کپی رایت است. می‌خواهد عموم مردم به فرهنگ و دانش دسترسی آسان تری داشته باشند تا دیدگاه «دسترسی جهانی به تحقیق و آموزش و مشارکت کامل در فرهنگ» را تسهیل کند و می خواهد به غلبه بر «موانع قانونی» کمک کند. برای این منظور، مجوزهای آن عمدا رایگان، ساده و استاندارد شده است. گروه دیگری با هدف مشابه Public Knowledge، یک سازمان غیرانتفاعی مستقر در ایالات متحده است که آزادی بیان و اینترنت باز را از طریق حمایت از حقوق مصرف‌کننده و ارتقای خلاقیت از طریق کپی رایت متعادل ترویج می‌کند.

پرینتر سه بعدی برای پروژه های ساختمانی و معماری: راهنمای نهایی 2022

معرفی

در اینجا راهنمای نهایی پرینتر سه بعدی در ساخت و ساز است. ما در مورد مزایای پرینتر سه بعدی برای صنعت ساخت و ساز بیشتر به شما خواهیم گفت و شاهد فناوری های مختلف توسعه یافته برای متحول کردن این بخش خواهیم بود.

آیا پرینتر سه بعدی آینده ساخت و ساز است؟ آیا می تواند جایگزینی برای تکنیک های ساخت و ساز سنتی در آینده شود؟ این نیز چیزی است که ما خواهیم دید! اطلاعاتی در مورد اولین آزمایشات خانه های ساخته شده با کمک پرینتر سه بعدی یا ساختمان های چاپ سه بعدی پیدا خواهید کرد. با این حال، مهمتر از آن، خواهیم دید که چگونه تولید مواد افزودنی می تواند برای شما و پروژه های شما مفید باشد. چگونه می توانید از آن در مقیاس خود استفاده کنید؟ برای کدام پروژه ها؟

ما امیدواریم که همه این پروژه های معماری فوق العاده برای شما الهام بخش باشد.

چرا باید از نرم افزارهای پرینتر سه بعدی برای معماری استفاده کنید؟

مزایای پرینت سه بعدی با استفاده از نرم افزار سه بعدی صحیح شروع می شود. پیدا کردن نرم افزار معماری مناسب می تواند پیچیده باشد. از ArchiCAD تا Revit، بسیاری از برنامه‌ها به معماری اختصاص داده شده اند و مجموعه های ابزار عالی را ارائه می دهند.

چرا این نرم افزارها اینقدر مفید هستند؟ حتی اگر قصد استفاده از پرینتر سه بعدی را ندارید، این برنامه ها می توانند به شما کمک کنند تا پروژه های خود را برای خود و مشتریانتان بهتر تجسم کنید. شما قادر خواهید بود یک رندر واقع گرایانه تولید کنید و مدل های سه بعدی خود را تا زمانی که با انتظارات شما مطابقت داشته باشد، انجام دهید و دوباره انجام دهید.

به لطف این نرم افزارهای پیشرفته می توانید هر یک از ایده های خود را به مدل ها و طرح های دقیق تبدیل کنید. علاوه بر این، یک نرم افزار مدل سازی سه بعدی با استفاده از Cloud به شما این امکان را می دهد که همکاری و ارتباطات تیم خود را بهینه کنید. کار شما برای همه قابل دسترسی خواهد بود و همه شما می توانید بر روی یک مدل کار کنید.

تولید لباس بافتنی با پرینتر سه بعدی

فرآیند تولید پارچه های بافتنی با  پرینتر سه بعدی کاملاً مشابه سایر اشیاء سه بعدی است. هر دو در یک کامپیوتر شروع می شوند: نرم افزار CAD برای ایجاد طرح و در نهایت برای به دست آوردن یک زبان برنامه نویسی استفاده می شود. سپس کدهای دیجیتالی به دستگاه ارسال می شود و سپس فرآیند تولید آغاز می شود. با این حال، ماشین مورد استفاده در جایی است که لباس بافتنی و چاپ سه بعدی سنتی از هم جدا می شوند. تفاوت اصلی با تولید افزودنی این است که این دستگاه یک پرینتر سه بعدی نیست که رشته یا پودر را از طریق اکسترودر پردازش کند، بلکه یک ماشین بافندگی است که می تواند با یکپارچه کردن نخ به نخ، لباس سه بعدی را در یک پاس تولید کند. در نتیجه، لازم به ذکر است که اصل اساساً یکسان است که هر دو مبتنی بر نرم افزار هستند و به صورت افزودنی تولید می شوند، اما ماده تفاوت زیادی بین این دو روش ایجاد می کند.

بنابراین، به سختی تعجب آور است که کارشناسان صنعت در این مورد موافق باشند که کالاهای بافتنی با پرینتر سه بعدی با استفاده از چاپ سه بعدی تولید نمی شوند، بلکه بافندگی با پرینتر سه بعدی یک فناوری به خودی خود است. جرارد روبیو، یکی از بنیانگذاران و مدیر عامل شرکت Kniterate، یک شرکت فروش ماشین‌های بافندگی دیجیتال سه بعدی، در مورد ماشین‌های شرکتش و استفاده از کلمه 3D در رابطه با روش تولید می‌افزاید: «این ماشین‌ها قابلیت بافندگی سه بعدی را دارند. . اما این ماشین‌ها لزوماً ماشین‌های بافندگی سه بعدی نیستند.» این به این دلیل است که لباس های تخت و تک لایه مانند روسری را می توان با دستگاه Kniterate نیز چاپ کرد که جنبه تولید افزودنی را حذف می کند. Rosanne van der Meer می افزاید که او عمداً از اصطلاح "لباس بافتنی چاپ سه بعدی" برای محصولات خود استفاده می کند تا تمایز واضحی بین لباس بافتنی با پرینتر سه بعدی و لباس بافتنی معمولی ایجاد کند.

در مقایسه با تولید نساجی معمولی

اکنون که تفاوت ها و شباهت های بین لباس بافتنی با پرینتر سه بعدی و چاپ سه بعدی مشخص شده است، این سوال باقی می ماند که آیا و اگر چنین است، چرا باید لباس بافتنی سه بعدی را به لباس های سنتی ترجیح داد؟ برای ارائه پاسخی معقول به این موضوع، ابتدا باید تولید نساجی متعارف را با دقت بیشتری بررسی کرد.

این موضوع هنوز یک موضوع حساس است، زیرا تعداد کمی از شرکت ها زنجیره ارزش و روش های تولید خود را شفاف نگه می دارند. مسائل بدیهی و جاری مانند کار کودکان، دستمزدهای پایین و اقدامات حفاظتی ناکافی در کشورهای تولیدکننده کم هزینه با تأثیر منفی نجومی این صنعت بر محیط زیست همراه است. از کشت پنبه، که در آن استفاده از آفت‌کش‌ها و هدر رفت آب بسیار زیاد ثبت می‌شود، تا ترانزیت پس از تجزیه مواد، و ارسال برای پردازش به نخ و در نهایت پارچه در کشوری دیگر - این مرحله به تنهایی نیاز به مقدار زیادی دارد. معاینه برای بهبود

سپس، پارچه بافته شده را برای سفید کردن یا رنگ آمیزی در کارخانه دیگری ارسال می کنیم. مواد مضری که در این فرآیند استفاده می شود، بیشتر به فاضلاب ختم می شود که به نوبه خود منجر به آلودگی رودخانه ها و اقیانوس ها می شود. در نهایت، لباس دوخته می‌شود، بافندگی می‌شود و دوباره در محل دیگری تکمیل می‌شود و مقدار زیادی از مواد در فرآیند تولید هدر می‌رود. محصولات نهایی به شعب مختلف در سراسر جهان ارسال می شود. مسیرهای حمل و نقل غیرقابل باوری طولانی که به طور قابل توجهی انتشار دی اکسید کربن را افزایش می دهد، معایب لباس های تولید شده معمولی را برطرف می کند. اگرچه البته تولیدکنندگان کوچک‌تری نیز وجود دارند که به تولید پایدار، منصفانه و منطقه‌ای توجه می‌کنند، تولیدکنندگان مد در مقیاس بزرگ که از کانال‌های تولید سنتی استفاده می‌کنند همچنان بر بازار پوشاک تسلط دارند.

سرعت و کیفیت پرینتر: صنعت  پرینتر سه بعدی یک تجارت کند است و در حال حاضر هیچ راهی برای دور زدن این موضوع وجود ندارد. شما باید انتظار داشته باشید که یک مدل 3 تا 4 اینچی بسته به کیفیت چاپی که انتخاب می کنید، معمولا بین 6 تا 12 ساعت طول می کشد تا چاپ شود. این به دلیل روش کار پرینتر سه بعدی است: چاپ در لایه ها ساخته می شود. هرچه این لایه‌ها ضخیم تر باشند، چاپ سریع‌تر تولید می‌شود اما کیفیت چاپ پایین‌تر است، زیرا لایه‌ها بیشتر دیده می‌شوند. بنابراین، بین سرعت چاپ و کیفیت چاپ تعادل وجود دارد.

بهترین پرینتر سه بعدی ها به شما این امکان را می دهند که تعیین کنید که چه راهی را می خواهید با این کار طی کنید و چاپ هایی را سریع یا آهسته تر اما با کیفیت بالاتر تولید کنید. بهترین چاپگرها طیف وسیعی از تنظیمات کیفیت، از سریع (اما کیفیت پایین) تا آهسته (اما کیفیت بالا) را ارائه می دهند.

قیمت: بهترین پرینتر سه بعدی ها نیازی به هزینه زیادی ندارند، اگرچه آنهایی که توسط طراحان و سازندگان حرفه ای استفاده می شود که در حجم های سنگین چاپ می کنند، مطمئناً ضربه بزرگی به بودجه شما وارد می کنند. (به عنوان مثال، دستگاه هایی مانند Ultimaker S5 و Formlabs Form 3 هزاران دلار قیمت دارند.) اما شما می توانید چاپگرهای سه بعدی بسیار توانا را با قیمتی در حدود 1000 دلار پیدا کنید، و قیمت ها برای ماشین هایی که برای مبتدیان، مربیان و علاقه مندان به چاپ خانگی طراحی شده اند، حتی پایین تر است. قیمت پرینتر سه بعدی های سطح پایه اکنون زیر 300 دلار است و برخی از بهترین پرینتر سه بعدی ها اکنون کمتر از 200 دلار قیمت دارند.

در حالی که خرده فروشان آنلاین مانند آمازون گزینه های مختلف پرینتر سه بعدی را ارائه می دهند، برخی از سازندگان پرینتر سه بعدی های محصولات خود را فقط از طریق وب سایت های خود در دسترس قرار می دهند، بنابراین از خرید در اطراف خجالت نکشید.

چگونه پرینتر سه بعدی ها را آزمایش می کنیم

وقتی چاپگر سه بعدی را بررسی می‌کنیم، هر مدل را تنظیم می‌کنیم و توجه می‌کنیم که از زمان برداشتن چاپگر از بسته‌بندی تا کالیبره کردن چاپگر به‌گونه‌ای که آماده استفاده باشد چقدر طول می‌کشد. ما همچنین به هر دستورالعمل تنظیم خاصی توجه می کنیم.

ما بررسی می کنیم که یک چاپگر سه بعدی از چه نوع موادی پشتیبانی می کند و آیا سازنده از شما می خواهد که فقط از موادی که می فروشد استفاده کنید.

وقتی زمان آزمایش پرینتر سه بعدی فرا می رسد، سه مدل آزمایشی مختلف داریم - یک مجسمه مینیاتوری از متفکر رودن، مجموعه پیچیده ای از چرخ دنده های سیاره ای که قطعات به هم پیوسته را در خود جای داده است، و یک مجسمه هندسی برای دیدن خوب چاپگر که می تواند لبه ها و نقاط تیز را بازتولید کند. ما علاوه بر ارزیابی کیفیت و جزئیات هر چاپ، سرعت کار چاپگر را با سرعت های مختلف، از حالت پیش نویس گرفته تا تنظیمات با بالاترین کیفیت، زمان بندی می کنیم.

ما همچنین نرم‌افزاری را که پرینتر سه بعدی استفاده می‌کند و روش‌های مختلفی که می‌توانید چاپ‌ها را کنترل کنید، در نظر می‌گیریم، چه از طریق رایانه یا از طریق یک کنترل پنل روی خود پرینتر سه بعدی.

از آنجایی که نگاه های بیشتری به نیروگاه های موتوراسپورت جهانی مانند فرمول یک معطوف می شود، فشار بیشتری برای سریعتر و قدرتمندتر کردن هر خودرویی وجود دارد. تیم‌های F1 در حال حاضر برخی از باهوش‌ترین ذهن‌ها را در مهندسی به کار می‌گیرند، اما گاهی اوقات حتی این تیم‌های فوق‌العاده به متخصصان خارجی نگاه می‌کنند تا آن مقدار اسب بخار اضافی را فراهم کنند.

یکی از این کارشناسان، Mackart Additive است، یک مرکز قرارداد فرعی مهندسی و ساخت مستقر در استافوردشایر، در قلب بریتانیا. Mackart با بیش از دو دهه تجربه در طراحی مهندسی و تولید مواد افزودنی، توانسته است پرینتر سه بعدی را فراتر از پارامترهای سنتی نمونه سازی سریع سوق دهد. حدود 80 درصد از پروژه‌های فعلی ماکارت برای تیم‌های F1 است - این مشتریان دائماً به دنبال بهبودهای تدریجی در سبک وزن، قدرت، قابلیت اطمینان و بهینه‌سازی آیرودینامیکی هستند. تیم مک کارتی در ابزارهای پیچیده پرینتر سه بعدی برای قطعات پلاستیکی تقویت‌شده با فیبر کربن (CFRP) که استانداردها و انتظارات جدیدی را تعیین می‌کنند که قبلاً دور از دسترس بودند، سرآمد بوده‌اند.

Mackart با استفاده از نه پرینتر سه بعدی استریولیتوگرافی سری 3 (SLA) و Form Auto، و همچنین مدل‌ سازی رسوب ذوب شده (FDM) و پرینتر سه بعدی های کامپوزیت، ابزارآلات فیبر کربنی و ابزار سیلیکونی و همچنین قطعات پرینتر سه بعدی مصرف نهایی را تولید می‌کند. Mackart با همکاری با شریک رسمی Formlabs Solid Print3D، به حجم واقعی تولید رسیده است. مدیر عامل Mackart (MD) و بنیانگذار استیون مک کارتی می گوید: "ما پرینتر سه بعدی را به عنوان یک ابزار نمونه سازی سریع نمی بینیم - این یک فرآیند تولید کارآمد است."

ابزار پیچیده پرینتر سه بعدی برای قطعات فیبر کربنی

مک کارتی از پیشینه مهندسی هوافضا بود، اما از زمان افتتاح فروشگاه در سال 2016، مک کارت با طیف گسترده‌ای از صنایع، از تولیدکنندگان تجهیزات لوله‌کشی گرفته تا غول‌های موتوراسپرت بین‌المللی، همکاری کرده است.

یکی از متداول‌ترین موادی که در دنیای موتوراسپرت رقابتی به کار می‌رود و اخیراً در صنعت خودروسازی مورد استفاده قرار گرفته است، فیبر کربن (CFRP) است. اجزای CFRP با خواص بی‌نظیر نسبت استحکام به وزن که هر جنبه‌ای از عملکرد خودروی مسابقه ای را بهبود می‌بخشد، می‌توانند در برابر دمای بالای پیست مسابقه مقاومت کنند.

قطعات فیبر کربنی معمولاً با استفاده از ورقه‌های از پیش آغشته‌شده (پیش‌آغاز) پارچه کربنی با حجم مناسب رزین پخت‌نشده ساخته می‌شوند. سپس این ورقه‌های پیش‌آغاز داخل قالب یا روی قالب لمینت می‌شوند و سپس با حرارت و فشار در اتوکلاو پخت می‌شوند.

به طور سنتی، هر قالب از فلز به منظور مقاومت در برابر گرما و فشار اتوکلاو ساخته می شود. این فرآیند کسر چندین اشکال دارد - می‌تواند بیهوده، کند و پرهزینه باشد و فرآیند طراحی تکراری را مهار کند. با پیشرفت مواد و سخت افزار پرینتر سه بعدی، به گزینه ای مناسب برای ایجاد ابزار سخت برای این برنامه ها تبدیل شده است.

ترکیب فن آوری برای ابزار فیبر کربن

کلید موفقیت با ابزارهای با قدرت صنعتی، بهینه سازی طراحی و جهت گیری چاپ است - و تیم Mackart این پارامترها را تا حد یک علم دارد. آنها قالب‌ها و سنبه‌های فیبر کربنی پیچیده را با استفاده از ترکیبی از فناوری‌ها و مواد مختلف پرینتر سه بعدی طراحی و تولید می‌کنند که هر کدام برای ویژگی‌های خاص خود انتخاب شده‌اند.

پس از استفاده اولیه از Grey Resin و سپس Gray Pro، تیم شروع به آزمایش Rigid 4000 Resin و Rigid 10K Resin کرد و دریافت که سطح صاف و استحکام بهترین نتایج را بر روی قطعات فیبر کربنی با استفاده نهایی ارائه می‌کند. ما ابزارهای تک قالبی را با رزین Rigid 4000 امتحان کردیم و نتایج عالی بود. مک کارتی می‌گوید: ما آن را با استفاده از مترولوژی لیزری بررسی کردیم و از نظر ابعادی نتایج فوق‌العاده‌ای را ارائه کردند - در برخی موارد، ما شاهد انحراف‌های میکرونی از هندسه اسمی CAD بودیم.

این تیم اغلب ابزارهای بزرگی را با شکستن آنها به قطعات کوچکتر و سپس اتصال آنها به یکدیگر با بست هایی که به دقت در نظر گرفته شده اند تولید می کنند. برای ابزارهای بزرگتر که از حجم ساخت پرینتر سه بعدی بیشتر است، ما اغلب از اتصالات فلنجی استفاده می کنیم تا امکان مونتاژ را فراهم کنیم. ما می‌توانیم مجموعه‌هایی از سه یا چهار جزء را برای دستیابی به ابزارهایی با طول نزدیک به 450 میلی‌متر تولید کنیم.» مک کارتی می‌گوید.

Natural machine

شرکت Natural Machines مستقر در بارسلون، که در سال 2012 تأسیس شد،  پرینتر سه بعدی Foodini هوشمند و سازگار با غذا را می سازد.

برخلاف اکثر پرینتر سه بعدی های زیستی که برای اجرای طرح ها به فایل های STL نیاز دارند، نرم افزار Foodini Creator با فایل های تصویری JPEG سازگار است و اتصال پرینتر سه بعدی و نرم افزار آن به وب امکان کنترل از هر رایانه یا تبلتی را که به همان شبکه WiFi متصل است، می دهد.

نازل‌های قابل شستشو در ماشین ظرف‌شویی با گردن پهن تر از سرنگ هایی که معمولاً با پرینتر سه بعدی های استفاده می شوند، امکان چاپ بسیار سریع تری را دارند، به این معنی که وعده های غذایی را می توان در کمتر از یک دقیقه کامل کرد. Foodini پخته نمی شود، اما حرارت می دهد - برای مثال، گوشت و خمیر شیرینی باید بعد از چاپ پخته شوند، اما شکلات را می توان ذوب شده نگه داشت و پوره سیب زمینی را می توان گرم چاپ کرد. هیچ محدودیتی برای ترکیبات خوش طعم یا شیرین وجود ندارد - مصرف کنندگان می توانند هر موادی را که می خواهند در کپسول های فولادی ضد زنگ همراه با سیستم قرار دهند، تا زمانی که قوام آنها برای چاپ مناسب باشد. اگرچه Foodini برای استفاده در آشپزخانه های حرفه ای ساخته شده است، این شرکت در حال حاضر روی مدلی برای استفاده خانگی کار می کند.

BluRhapsody

غول ماکارونی ایتالیایی باریلا BluRhapsody را در سال 2019 برای چاپ سه بعدی شکل های ماکارونی پیچیده در خمیر آرد سمولینا با کیفیت بالا راه اندازی کرد که در غیر این صورت بسیار پرهزینه، وقت گیر، یا شکل دادن با دست یا ماشین سنتی دشوار بود.

علاوه بر پوسته‌های قابل پر کردن به شکل تمام 26 حرف الفبا، این شرکت ماکارونی چاپ شده سفارشی را در هر اندازه، شکل، رنگ و طعمی برای سرآشپزها و مصرف‌کنندگانی که می‌خواهند تجربه‌های ناهارخوری شخصی‌سازی شده را داشته باشند، ارائه می‌کند. BluRhapsody برای سرآشپزهای خانگی و رستوران‌های خوب، دوازده شکل پرینت سه‌بعدی از صدف‌های صدفی ظریف و خارپشت دریایی گرفته تا پیکربندی چند لایه و گلدانی شکل به نام Kalpis را تبلیغ می‌کند.

Print2Taste

شرکت آلمانی Print2Taste با پرینتر سه بعدی شکلاتی خانگی Mycusini و Procusini چند ماده ای برای حرفه ای ها بر بازار اروپا تسلط دارد.

نانوایان خانگی از نرم افزار Mycusini Club برای کشیدن طرح های شیرینی پزی به صورت دستی و همچنین انتخاب از میان یک کتابخانه عظیم از طرح های از پیش ساخته استفاده می کنند. این پرینتر سه بعدی دارای کارتریج‌های شکلاتی در رنگ‌های آبی، صورتی، سفید و شکلاتی تیره برای تزئین است، علاوه بر پر کردن پرالین و نوارهای شکلاتی.

Procusini طیف وسیع تری از غذاها را به سرآشپزهای حرفه ای ارائه می دهد، از تزئین شیرینی ها و شیرینی ها گرفته تا غذاهای خوش طعم مانند پوره سیب زمینی، کره، و حتی مایو و واسابی. آخرین مدل، Procusini 5.0، دارای یک صفحه نمایش جدید یکپارچه است که عملکرد را حتی نسبت به مدل های قبلی آسان تر می کند و وزن کل دستگاه کمی کمتر از 9 کیلوگرم است. مانند Mycusini، نرم افزار Procusini Club دسترسی به کتابخانه قالب سه بعدی، طراحی با دست آزاد و ارتقاء منظم را فراهم می کند. حرفه ای ها می توانند Procusini را در 16 کشور در سراسر اتحادیه اروپا و آسیا خریداری کنند و Mycusini در سراسر جهان به جز ایالات متحده، بریتانیا، کانادا و ایران ارسال می شود.

طراحی پرینتر سه بعدی Gantry - کاهش جرم متحرک

بسیاری از سینماتیک های پرینتر سه بعدی های قبلی از طرح کلاسیک "Bed-slinger" استفاده می کنند که از طرح های اولیه Reprap نشات گرفته است. همانطور که سازندگان و طراحان  پرینتر سه بعدی ها به تدریج محدودیت های مقیاس پذیری را تحت فشار قرار دادند، سینماتیک کلاسیک تخت مسافرتی محور y مشکل سازتر شد. اگرچه پرینتر سه بعدی ها در مقیاس بزرگ وجود دارند که با این آرایش مکانیکی به خوبی کار می کنند، آنها اغلب از سخت افزار درجه صنعتی مانند ریل های خطی و پیچ های توپی که با موتورهای سروو سطح بالا هدایت می شوند استفاده می کنند تا موقعیت هد چاپ را همیشه حفظ کنند، تخت های چاپی که به صورت جانبی حرکت می کنند. معمولاً در امتداد محور Y.

در حالی که یک راه حل ساده و ارزان برای سینماتیک است که برای پرینتر سه بعدی ها رومیزی بی شماری کار می کند، این به طور بالقوه چالشی را برای چاپگر سه بعدی با فرمت بزرگ ایجاد می کند زیرا جرم متحرک زیادی را در یکی از دو محور اصلی درگیر در سفر در طول چاپ قرار می دهد. یک جرم متحرک بزرگ شامل تخت چاپ، کالسکه ای که روی آن سوار می شود، و وزن فزاینده چاپ روی آن به معنای اینرسی بیشتر برای غلبه بر هر تغییر جهت در آن محور است.

سفتی تسمه تایم و راهنماهای خطی ممکن است به اندازه کافی سفت و سخت باشد تا بتواند اینرسی را کنترل کند، اما تغییرات مکرر جهت می تواند آثاری مانند شبح بر روی اشیاء چاپ شده سه بعدی باقی بگذارد. نه تنها این، چاپی که چسبندگی ضعیفی به بستر چاپ دارد و به شدت در محور Y به جلو و عقب حرکت می کند، می تواند موفقیت چاپ را به خطر بیندازد.

این مشکلات برای پرینتر سه بعدی ها با فرمت بزرگ که از یک بستر ثابت استفاده می کنند که ثابت است و فقط از طریق تغییرات لایه محور Z حرکت می کند، مشکلی ندارد. در حالی که سیستم حرکتی پیچیده‌تر است، می‌تواند مزیت مکانیکی را در مقایسه با طرح‌های "بستن تخت" حفظ کند.

پرینتر سه بعدی در مقیاس بزرگ در مقابل چاپ دسته ای

پرینتر سه بعدی های حجم بزرگ را می توان به عنوان یک راه حل عالی برای چاپ دسته ای یا جایگزین چندین پرینتر سه بعدی کوچکتر در نظر گرفت. یک شی با اندازه معمولی یا کار چاپ را می توان برای تولید انبوه مرتب کرد و روی هم چید. با این حال، یک مزرعه چاپ می‌تواند تعداد زیادی اجرا یا کار را سریع‌تر از یک شی منفرد که به صورت سه بعدی چاپ شده است، انجام دهد، زیرا دسته‌ای از اشیاء چاپ شده سه بعدی در تعدادی از ماشین‌ها پخش می‌شوند و می‌توانند تعداد چاپ‌های ناموفق را کاهش دهند. پرینت های ناموفق به یک دستگاه منفرد جدا می شوند بدون اینکه روی بقیه اثر بگذارند یا کل کار را به طور بالقوه خراب کنند.