ساخت پرینترهای سه بعدی در ایران

ساخت پرینترهای سه بعدی در ایران :  قبل از شروع مقایسه، بد نیست درباره 3D Printer کمی توضیح بدهیم: چاپگرهای سه بعدی دستگاهی همانند CNC هستند که با گرفتن فایل کامپیوتری فرمت مختصاتی GCode یک قطعه فیزیکی را با متریالهای متنوع میسازند؛ یعنی وقتی فرضا یک مجسمه را در نرم افزار مدلسازی سه بعدی طراحی میکنید میتوانید به راحتی آنرا با دستگاه CNC یا 3D Printer بسازید.

دستگاه سی ان سی

محدودیت ساخت دارد؛ یعنی بر خلاف چاپگرهای سه بعدی که تقریبا هر shape هندسی را تولید میکنند دستگاههای سی ان سی این قابلیت را ندارند. یک مثال میزنیم: فرض کنید یک اسباب بازی اسمبل
شده را در نرم افزار سه بعدی طراحی کرده اید؛ با چاپگر سه بعدی میتوانید این مدل را بصورت یکپارچه و اسمبل شده پرینت کرده و پس از ساخت آماده استفاده است در حالی که با دستگاه برش CNC باید در نرم افزار
پارتها جداگانه برای بستر ساخت آماده شوند و پس از ساخت آنها را بهم اسمبل کنید.

کار با دستگاه CNC

کاملا تخصصی بوده و نیاز به اپراتور ماهر و محیط کارگاهی دارد در حالی که یک چاپگر سه بعدی رومیزی یا صنعتی در خانه و محیط کار بدون صدا و آلودگی به کار مداوم خود ادامه میدهد و مصرف برق کاملا معمولی همچون
سایر وسایل خانه و محیط اداری دارد. همچنین کار با چاپگر سه بعدی سخت نیست و پس از اولین ساعات کار با آن کاملا نسبت به آن تسلط پیدا خواهید کرد. قدرت ساخت پرینتر سه بعدی نسبت به دستگاه CNC بسیار
بالاتر میباشد و قطعات توخالی یا توپر یا متحرک داخلی یا خارجی براحتی با آن بصورت یکپارچه (اسمبل شده در حین ساخت) و در یک فرآیند قابل تولید هستند.

برای درک بهتر آنها را بر اساس متریال ساخت تقسیم بندی میکنیم:

تکنیک پرینت سه بعدی FDM: متریال ترموپلاستیک موسوم به فیلامنت. محبوب ترین و ارزانترین روش ساخت سه بعدی در جهان و ایران میباشد. چون در بازار ایران نیز متریال آن قابل خرید است. جنس قطعات پس از ساخت ترموپلاستیک بوده و قابلیت پرداخت و رنگ کاری دارند. برای انواع قالبگیری غیرحرارتی صنعتی و ماکتهای معماری و قطعات مفهومی ابتکاری بسیار کاربرد دارند. بعلت ارزان بودن برای ساخت قطعات کوچک تا مانا سی ان سی بزرگ با دقت قابل قبول این روش 3DPRint کاملا منطقی به نظر میرسد.

تکنیک پرینت سه بعدی SLA-DLP-LCD:

متریال ساخت مایع فتوپلیمر حساس به نور موسوم به رزین میباشد. با توجه با منبع تابنده از لیزر تا پرژکتور یا نمایشگر ال سی دی تفیک میشوند. این تکنیک نسبت به روش FDM گرانتر بوده ولی بسیار برای قالبگیری قطعات جواهر یا پزشکی مثل انواع ایمپلمنت دندانی ... کاربردی میباشند. دقت چاپ این روش برای قطعات ریز بسیار بالاتر میباشد و به علت هزینه ساخت برای قطعات کوچک توجیه پذیر هستند.

تکنیکهای پرینت سه بعدی SLS-SLM-PolyJet:

انواع پودر پلیمر فلزی یا صنعتی رنگی یا تک رنگ در این تکنیک استفاده میشوند. بجهت نوظهور بودن این نوع فناوری فعلا انحصار کاملا صنعتی داشته و مانند دو تکنیک قبل برای کاربران خانگی عرضه نشده اند. تکنیکهای پودر
پلیمر نیز با کمک تابنده لیزری یا پرتوهای دیگر باعث ذوب پودر پلیمر بر اساس مختصات سه بعدی هندسی شده و قطعه ساخته میشود که دقت بسیار بالایی برای قطعات صنعتی فراهم میکند.

با توجه به شرایط تکنیکهای فوق به بررسی بازار ایران در حوزه پرینترهای سه بعدی میپردازیم:

فعلا تا زمان نگارش این مقاله در بازار ایران تنها قادر به خرید چاپگرهای سه بعدی با دو تکنیک FDM یا متریال ترموپلاستیک و SLA رزینی هستید و روش پودر پلیمر فلزی و کامپوزیتی بعلت استراتژیک بودن و تحریم ایران و تازگی
فناوری در ایران بومی نیستند و تنها بصورت تحقیقاتی دنبال میشوند یا منحصر به خدمات پرینت سه بعدی آنهم با قیمتهای بسیار گران و حالت محدود میباشند.

حجم پرینت :

یکی از اولین نکاتی که هنگام خرید پرینتر سه بعدی باید به آن توجه داشته باشید، حجم پرینت می باشد. حجم پرینت برای یک چاپگر 3D در سه پارامتر طول، عرض و ارتفاع سنجیده می شود و هرچه حجم پرینت دستگاه
شما نیز بیشتر باشد، قطعات بزرگتر و تکه های درشت تری از یک محصول را می توانید پرینت نمایید.

سرعت انجام پرینت:

نکته مهم دیگری که باید جهت انتخاب یک پرینتر سه بعدی به آن دقت کنید، سرعت پرینت است. سرعت پرینت با واحد میلی متر بر ثانیه تعیین می شود و نشان از حرکت نازل در هنگام انجام عمل تزریق می باشد. لازم به
ذکر است هر چه سرعت انجام پرینت دستگاه مورد نظر شما بیشتر باشد، قطعا آن محصول از قیمت بالاتری نیز برخوردار است.

میزان دقت پرینت:

دقت پرینت نیز از دیگر فاکتورهای مهم در خصوص خرید پرینتر سه بعدی می باشد که با واحد میکرون اندازه گیری شده و همچون پارامتر سرعت پرینت، هر چه عدد مربوط به آن بیشتر باشد، قیمت محصول مورد نظرتان نیز
افزایش پیدا می کند.

جنس صفحه ساخت:

اصولا برای صفحه ساخت این نوع از پرینترها از چوب، شیشه، فلز، آلومینیوم و سایر متریال های صنعتی استفاده می کنند که بهترین آن ها نوع آلمینیومی بوده؛ زیرا هم به سرعت گرم شده و آماده به کار است و هم در
اثر گذشت زمان دچار خرابی و تابیدگی بر روی صفحه تخت خود نمی شود.

تعداد نازل ها:

تعداد نازل ها در یک پرینتر سه بعدی نشان از کیفیت و صد البته قیمت آن دارد. هرگز فراموش نکنید که هرچه تعداد نازل های یک پرینتر بیشتر باشد، هم قیمت آن بالاتر خواهد بود و هم به تعداد وجود نازل ها، رنگ برای
پرینت قطعه مورد نظر در اختیارتان قرار خواهد گرفت.

مواد مصرفی دستگاه:

یادتان باشد هر مدلی از چاپگرهای 3D را نیز که انتخاب کنید، باز ممکن است قابل استفاده برای پرینت یک نوع جنس و متریال صنعتی نباشد و به همین خاطر به شدت تاکید می کنیم که پیش از اقدام به خرید یک پرینتر
سه بعدی حتما با مطالعه کاتالوگ، دفترچه راهنما و یا حتی سوال از شخص فروشنده در خصوص مواد مصرفی دستگاه مورد نظرتان پرس و جو نمایید.

قابلیت به‌روزرسانی محصول:

اینکه پرینتر شما از قابلیت Update یا همان به‌روزرسانی برخوردار باشد، یک نکته فوق العاده مهم و کارآمد برای تمام شما مصرف کنندگان عزیز است. توجه داشته باشید علم موجود در صنعت چاپ 3Dها به سرعت در
حال پیشرفت و توسعه می باشد و از این رو بهتر است وقتی بودجه نسبتا سنگینی را خرج خرید یک پرینتر سه بعدی می کنید، پنل کنترلی آن از قابلیت به‌روزرسانی نیز برخوردار باشد.

سازگاری با سیستم عامل های مختلف:

این نکته خیلی در خصوص خرید پرینترهای سه بعدی صدق نمی کند؛ زیرا تقریبا امروزه این مدل از چاپگرها از قابلیت سازگاری با سیستم عامل های گوناگون برخوردارند و به همین سبب خیلی لازم نیست به هنگام
خرید یک مدل از آنان بر روی این پارامتر دقیق شوید.

نمونه گیری:

با توجه به اینکه خرید یک چاپگر 3D از دسته خریدهای سنگین در بازار بحساب می آید، این امکان برای تمامی شما خریداران عزیز در نظر گرفته شده است که پیش از اقدام به خرید یک پرینتر سه بعدی، موفق به انجام
یک نمونه امتحانی بر روی مدل انتخابی خود شوید تا از میزان سرعت، کیفیت و دقت پرینت محصول مورد نظرتان اطمینان حاصل نمایید.

قیمت پرینتر سه بعدی:

قیمت پرینتر سه بعدی در بازار کنونی ایران از 3 میلیون تومان آغاز و تا چند ده میلیون تومان نیز ادامه پیدا می کند. حواستان باشد خرید یک چاپگر 3D خیلی هم کار آسانی با توجه به نوسانات بازار ارز در داخل کشورمان
نیست و به همین خاطر توصیه می کنیم در هنگام خرید هر یک از محصولات این چنینی حتما نهایت دقت و توجه خود را به خرج دهید و حتی المقدور به سراغ خرید دستگاه هایی بروید که از ضمانتنامه ها معتبر و خدمات
پس از فروش متعددی برخوردار هستند.

مزایای تکنولوژی FDM

هزینه های پایین تر نسبت به دیگر روش ها

  

اکثر شرکت ها به دلیل هزینه پایین و راحتی کار روش FDM را انتخاب می کنند. در مقایسه با روش های دیگر FDM بسیار ارزان است. و همین امر باعث پرکاربرد بودن این روش می گردد، زیرا برای شرکت ها بسیار حائز اهمیت
است که بدانند تولید با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی نسبت به روش سنتی بسیار ارزان تر است. پودری که در روش های پرینت SLS و ماده ای که در روش SLA به کار می رود بسیار گران بوده، در مقابل موادی که
در روش FDM استفاده می شوند. (فلامینت ها) هزینه ها بسیار پایین تری دارند. به همین دلیل روش FDM برای بسیاری از مشتری ها جذاب تر است.

محدوده وسیع در مواد

از آنجا که دامنه فلامینت ها بسیار گسترده است. شرکت ها می توانند مواد را به راحتی و با هزینه کم تغییر دهند. همچنین این قابلیت وجود دارد که به صورت همزمان بسیاری از جنس ها را چاپ نمایند که این امر چاپ
پیچیده ترین مدل ها را ممکن می سازد. همچنین چاپ با رنگ های مختلف امکان پذیر است.

امکان دسترسی

بر اساس آخرین آمارها تکنولوژی FDM بسیار بیشتر از سایر تکنیک های چاپ سه بعدی قابل دسترس است. آمارها نشان میدهد که مردم تمایل دارند این تکنیک را به سرعت انتخاب و به آسانی به خروجی برسند. این
موضوع باعث می شود تکنولوژی FDM برای شرکت هایی که تجربه چاپ سه بعدی کم یا تجربه کمی در تولید داشته جذاب باشد. همچنین شرکت هایی که قبلا تکنولوژی FDM را به کاربرده اند مجددا تمایل دارند از آن
استفاده نمایند.

پرینتر سه بعدی و تکنولوژی SLS

در این روش از انرژی اشعه لیزر برای اتصال ذرات پودر (sintering) و ایجاد لایه های قطعه استفاده می شود. روش لایه سازی در این تکنولوژی به این صورت است که ابتدا لایه ای از پودر توسط غلتکی ( Roller) بر روی میز
ریخته میشود. پس از اتصال ذرات آن لایه به یکدیگر توسط تابش لیزر، لایه بعدی مواد اولیه بر روی لایه قبل قرار داده می شود و این روند تا کامل شدن نمونه مورد نظر ادامه دارد. در این روش به دلیل احاطه شدن کامل قطعه
با پودر ، بر خلاف تکنولوژی های FDM ، SLA و PolyJet نیازی به ساپورت (تکیه گاه ) وجود ندارد. و قطعه نهایی بدون اتصال مواد اضافی به آن از دستگاه خارج می شود .به واسط? همین مزیت عدم وجود ساپورت ، نمونه
سازی قطعات بسیارپیچیده به راحتی انجام می شود. همچنین امکان چیدن قطعات داخل هم و روی هم امکان پذیر است.

تکنولوژی بایندر جت

در تکنیک بایندرجت، بر خلاف استفاده از لیزر، مایع شیمیایی همبستی با توجه به مختصات ریاضی مدل سه بعدی روی بستر پودری چاپ رسوب میکند. و باعث همبستگی و سخت شدن متریال پودر (هر زمان یک لایه) میگردد.
بدین ترتیب به تدریج کل مدل فیزیکی تکمیل میگردد. متریالهای مرسوم در فناوری بایندرجت (همبست پرفشار) انواع پودر فلز، پلاستیک، شن و سرامیک در حالت گرانولار هستند. این نوع پرینتر سه بعدی کاربردهای وسیعی
همچون نمونه سازی (پروتوتایپ) رنگی از تندیس و قطعات صنعتی ثابت، ساخت قالبهای ریخته گری (شنی) بزرگ صنعتی و ساخت ارزان قطعات فلزی را فراهم کرده است

اکستروژن مواد Material Extrusion :

 

روش پرینت سه بعدی که در آن مواد به صورت انتخابی (Selective) از سر یک نازل یا اریفیس خارج شده و بر روی هم اضافه می شوند. عموما در این روش ها مواد با استفاده از مکانیزم CNC بر روی یکدیگر نشانده می شود.
فناوری به کار رفته در آن، روش ساخت با فیلامنت گداخته است (FFF[1]) که بیشتر با نام FDM[2] (روش مدلسازی ته نشینی گداخته) شناخته می شود. مواد قابل پرینت در این روش، فیلامنت پلیمر های ترموپلاستیک و
مواد شبه لاستیک مانند TPU و مواد فلزی به صورت غیر مستقیم (فناوری شرکت Desktop Metal) است.