پرینتر سه بعدی مناسب

در گذشته تنها کسانی که از پرینتر سه بعدی استفاده می‌کردند طراحان و مهندسان حرفه‌ای بودند که به تولید سه بعدی مدل مفهومی و چند نمونه اولیه بسنده می‌کردند اما امروزه استفاده از این تکنولوژی مختص این افراد نیست و پزشکان، تولید کنندگان، طراحان، محققان، مهندسان، دانشگاهیان و غیره از پرینتر سه بعدی به منظور تولید نمونه اولیه و یا حتی نمونه نهایی از کار خود استفاده می‌نمایند. بنابراین می‌توان گفت امروزه انتخاب پرینتر سه بعدی مناسب به طوری که متناسب با نیاز کاربر باشد از اهمیت به سزایی برخوردار است. این نوشتار قصد دارد با معرفی ویژگی‌های یک پرینتر سه بعدی مناسب کاربران را در انتخاب پرینتر سه بعدی یاری نماید.

بین پرینترهای سه بعدی و نیاز کاربران چه ارتباطی وجود دارد؟

از آنجایی که برای تولید اجسام مختلف به تکنولوژی‌های مختلفی نیاز است، انتخاب یک پرینتر سه بعدی مناسب که بتواند جوابگوی نیاز کاربر باشد کمی دشوار به نظر می‌رسد. امروزه پرینترهای سه بعدی این قابلیت را دارند که مواد مختلفی را که از لحاظ مقاومت در برابر محیط، اندازه، خواص فیزیکی، عمر مفید، خواص حرارتی، ظاهر، زیست، دقت و غیره با هم متفاوت هستند را پشتیبانی نمایند. لذا این خاصیت مهمترین ویژگی پرینترهای سه بعدی است که نیاز کاربران مختلف را رفع می‌نماید.

با استفاده از پرینتر سه بعدی قطعات خودرو، وسایل الکترونیکی، ابزارهای برقی، اسباب بازی، کفش، طرحهای معماری و غیره طراحی و تولید می‌شود و از این طریق راهی برای ارزیابی طرح نهایی و انتخاب بهترین گزینه در کوتاه‌ترین زمان ممکن را فراهم می‌آورد. در واقع پرینتر سه بعدی با توجه به نیاز و خواسته‌ی کاربر مدل اولیه از محصول را در کمترین زمان ممکن و با صرف هزینه‌ای بسیار کم تولید و نمونه سازی کرده و آن را جهت ارزیابی در اختیار کاربر قرار می‌دهد. با این کار، کاربر قبل از تولید می‌تواند طراحی نهایی خود را مشاهده نماید و در صورت نیاز، تغییرات احتمالی را قبل از تولید نهایی اعمال نماید.

ویژگی‌های یک پرینتر سه بعدی مناسب

برای انتخاب یک پرینتر سه بعدی مناسب ابتدا باید زوایای زیر در نظر گرفته شوند:

• مشخص شدن متریال و یا مواد اولیه مورد نظر.
• مشخص شدن ویژگی‌های ظاهری و یا فیزیکی محصول نهایی.
• مورد نیاز بودن قابلیت‌های خاصی همچون اندازه، دقت و غیره.

حال انتخاب پرینتر سه بعدی مناسب با در نظر گرفتن این زوایا انجام خواهد گرفت:

انتخاب پرینتر سه بعدی مناسب بر اساس مواد اولیه

در صورتی که مواد اولیه مورد استفاده مشخص شده باشد، انتخاب آسانتر و راحت‌تر خواهد بود. چرا که برای تولید و ساخت هر قطعه با یک ماده اولیه خاص، تکنولوژی‌های محدودی وجود دارد. تا آنجایی که برای بسیاری از متریال‌ها تنها یک نوع پرینتر سه بعدی وجود دارد و کاربر با توجه به مواد اولیه خود ناچار به انتخاب این نوع پرینترها است. در صورتی که مواد اولیه با استفاده از چند تکنولوژی قابل ساخت باشد، در آن صورت انتخاب پرینتر بر اساس کیفیت محصول نهایی، ویژگی‌های فیزیکی محصول و نیز بهینه بودن هزینه‌ها انجام خواهد گرفت. مواد اولیه برای پرینترهای سه بعدی عبارتند از:

ترموپلاستیک‌ها

این مواد برای تولید قطعات کاربردی و نیز محصولات نهایی مناسب می‌باشند. دارای خواص مکانیکی خوب و مقاومت فیزیکی و شیمیایی عالی هستند. ترموپلاستیک‌ها قابلیت این را دارند که با شیشه، کربن و یا سایر افزودنی‌های دیگر ترکیب شوند تا از این طریق خواص فیزیکی خود را بهبود دهند. ترموپلاستیک‌های مهندسی پرینت سه بعدی همچون ASA، PEI و نایلون اغلب برای تولید و ساخت قطعات نهایی که دارای کاربردهای صنعتی هستند به کار می‌روند.

ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی قطعاتی که توسط پرینتر سه بعدی SLS ساخته می‌شوند بهتر هستند و دقت ابعادی بالاتری نیز دارند. اما تکنولوژی FDM اقتصادی‌تر است و می‌تواند در زمان بسیار کوتاهی قطعات را تولید نماید.
ترموپلاستیک‌های معمول برای پرینتر سه بعدی SLS، Nylon (PA), TPU و ترموپلاستیک‌های معمول برای پرینتر سه بعدی FDM،PLA, ABS, Nylon, PETG, PEI (ULTEM) ASA, TPU می‌باشند.

ترموست‌ها (رزین)

این نوع پرینترهای سه بعدی اغلب برای محصولاتی مناسب هستند که ظاهر و سطح کیفیت آن‌ها اهمیت بسیاری دارد. پرینترهای سه بعدی رزینی قابلیت این را دارند که قطعاتی با سطحی به نرمی قطعات تزریق پلاستیک شده تولید نمایند. با آن که ترموست‌ها دارای سختی زیادی هستند اما چون در مقایسه با ترموپلاستیک‌ها شکننده‌تر می‌باشند برای تولید قطعات کاربردی مناسب نمی‌باشند. البته ترموست‌های ویژه‌ای نیز در بازار موجود می‌باشند که دارای ویژگی‌های ترموپلاستیک‌های ABS و یا PP هستند. این نوع ترموستها اغلب برای کارهای مهندسی و دندانپزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فناوری پرینت سه بعدی متریال جتینگ نیز با ترموست کار می‌کند و قادر است محصولی با ابعاد و سطوح دقیق‌تری تولید نماید اما این فناوری هزینه بالایی دارد و گران قیمت است. ترموست‌های معمول پرینتر سه بعدی متریال جتینگ، رزین دندانپزشکی، رزین استاندارد Digital ABS, (PP‌like), Transparent resin, و ترموست‌های معمول پرینتر سه بعدی SLA\DLP، Standard resin, Tough resin (ABS‌like), Durable resin Dental resin هستند.

فلزات

قطعاتی که توسط پرینتر سه بعدی فلزی تولید می‌شوند دارای ویژگی‌های مکانیکی فوق العاده‌ای هستند، دوام بالاتری دارند و می‌توان در دماهای بالا از آن‌ها استفاده کرد. این نوع پرینترها در صنعت هوافضا و صنعت پزشکی قابل استفاده هستند چرا که با توسل به آن می‌توان قطعات پیچیده و سبک را به راحتی تولید کرد. پرینتر سه بعدی فلزی بایندرجت قابلیت این را دارد که قطعات بزرگتر و با هزینه‌ای ۱۰ برابر ارزان‌تر تولید نماید.

فلزات معمول پرینتر سه بعدی DMLS/SLM، فولاد ضد زنگ، آلومینیوم و تیتانیوم و فلزات معمول پرینتر سه بعدی بایندرجت فولاد ضد زنگ ( استیل ) می‌باشد. البته به جز مواد اولیه ذکر شده در بالا مواد دیگری نیز وجود دارند که توانایی پرینت سه بعدی را دارا می‌باشند. اما همانند مواد دیگر به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. این مواد اولیه شامل ماسه و سرامیک‌ها هستند که در بایندرجت تمام رنگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

انتخاب پرینتر سه بعدی مناسب بر اساس موارد مورد استفاده

این که کاربردِ محصول نهایی و یا ظاهر آن دارای اهمیت است از جمله عوامل اثرگذار در انتخاب یک پرینتر سه بعدی مناسب است. بنابراین می‌توان گفت کاربرانی که علاقه‌مند به تولید محصولات کاربردی هستند باید از پلیمرهای ترموپلاستیک استفاده نمایند و کاربرانی که علاقه‌مند به تولید محصولاتی با ظاهر مناسب هستند باید در ساخت محصولات از ترموست‌ها استفاده نمایند. کاربران می‌توانند بر اساس ویژگی‌های فیزیکی قطعات که در زیر بیان شده است یک پرینتر سه بعدی مناسب انتخاب نمایند:

میزان انعطاف پذیری قطعات

چنانچه نرم و لاستیکی بودن قطعات مهم باشد متریال جتینگ و پرینتر سه بعدی SLA و DLP مناسب است.

میزان مقاومت قطعات

چنانچه میزان مقاومت زیاد قطعات مدنظر باشد پرینتر سه بعدی FDM و چنانچه میزان مقاومت متوسط قطعات مدنظر باشد پرینتر سه بعدی SLS و چنانچه میزان مقاومت کم قطعات مدنظر باشد پرینتر سه بعدی FDM مناسب خواهد بود.
چنانچه ویژگی‌های ظاهری قطعات تولید شده برای کاربران مهم باشد می‌توانند بر اساس موارد زیر یک پرینتر سه بعدی مناسب انتخاب نمایند:

نرم بودن قطعات

متریال جتینگ و پرینترهای سه بعدی SLA/DLP قابلیت این را دارند که قطعاتی با سطوح نرم و شبیه به تزریق پلاستیک تولید نمایند. تفاوت اصلی که بین این دو فرایند وجود دارد البته به جزء تفاوت در هزینه‌ها، در میزان ساپورت‌های آنهاست. ساپورت‌های قطعات ساخته شده با پرینترهای سه بعدی متریال جتینگ در آب حل می‌شوند اما ساپورت‌های قطعاتی که با تکنولوژی DLP و SLA ساخته می‌شوند به صورت دستی کنده شده و جای آنها روی قطعات تولید شده باقی می‌ماند مگر آن که آنها را با پولیش و یا دیگر پروسه‌ها پس از فرایند ساخت از بین برد.

میزان شفافیت قطعات

پرینترهای سه بعدی پلی جت قابلیت این را دارند که قطعاتی با شفافیت صد در صد را تولید نمایند. این در حالی است که تکنولوژی‌های SLA و DLP جهت ساخت قطعات شفاف نیازمند پست پروسس زیادی هستند

تولید قطعات با بافت‌های خاص

پرینترهای سه بعدی FDM با فلامنت‌های Metalfill و Woodfill قابلیت این را دارند که قطعاتی با بافت‌های خاص همچون چوب و فلز تولید نمایند.

قطعات تمام رنگی

پرینترهای سه بعدی متریال جتینگ و هایبایندرجت در حال حاضر تنها تکنولوژی‌هایی هستند که قادرند قطعات تمام رنگی بسازند. البته پرینترهای سه بعدی متریال جتینگ نسبت به پرینترهای سه بعدی هایبایندرجت می‌توانند ویژگی‌های ظاهری بهتری را ارائه دهند. در تکنولوژی متریال جتینگ امکان استفاده چند ماده اولیه به صورت همزمان نیز وجود دارد. البته برای ساخت قطعات تمام رنگی گزینه‌های دیگری نیز وجود دارد.

برای مثال با استفاده از پرینترهای سه بعدی FDM می‌توان محصول تک رنگ ساخت و پس از ساخت به آن رنگ و پرایمر اضافه کرد که البته انجام این کار به مهارت و دقت زیادی نیاز دارد اما به میزان زیادی هزینه‌ها را کاهش می‌دهد. نوع دیگری از پرینترهای سه بعدی FDM نیز وجود دارند که می‌توانند با دو نازل قطعات را به صورت دو رنگ تولید نمایند.

انتخاب پرینتر سه بعدی مناسب بر اساس قابلیت‌های ساخت

بعد از این که مدل سه بعدی نهایی شد، قابلیت‌های تولیدِ پرینترهای سه بعدی به عنوان عاملی مهم، در انتخاب یک پرینتر سه بعدی مناسب محسوب می‌شود. کاربر برای این که بتواند مناسب‌ترین پرینتر سه بعدی را انتخاب نماید، باید با محدودیت‌ها و مزایای تکنولوژی‌های هر پرینتر سه بعدی آشنا شود و این امر امکان پذیر نیست مگر با شناخت شیوه کار هر کدام از پرینترها. همچنین آشنایی با برخی از قوانین و مفاهیم پایه‌ای نیز به کاربر کمک می‌کند تا قابلیت‌های پرینترهای سه بعدی را بیشتر درک نماید. برخی از این مفاهیم به شرح زیر هستند:

دقت ابعادی

دقت ابعادی در واقع همان میزان جزئیاتی است که یک پرینتر سه بعدی می‌تواند در قطعه پیاده کند. در واقع دقت ابعادی کیفیت هر قطعه ساخته شده را مشخص می‌نماید. فرایندهایی که دارای دقت بالاتری هستند توانایی این را دارند که قطعاتی با جزئیات بیشتری تولید نمایند. پرینترهای سه بعدی صنعتی چون در ساخت قطعات نسبت به پرینترهای سه بعدی رومیزی دقت و تکرار پذیری بیشتری دارند دارای دقت ابعادی بالاتری هستند.

اندازه ساخت

اندازه ساخت در واقع به بیشترین ابعاد قطعه‌ای که یک پرینتر سه بعدی در یک نوبت می‌تواند بسازد اشاره می‌کند. اگر قطعه‌ای که کاربر می‌سازد بزرگتر از اندازه ساخت معمول باشد می‌تواند آن را به صورت چند تکه پرینت نماید و یا از تکنولوژی‌هایی استفاده کند که دارای سینی ساخت بزرگتری هستند.

نیاز به سازه ساپورت

این مفهوم به میزان آزادی عمل در طراحی اشاره دارد. تکنولوژی‌هایی همچون تکنولوژی SLS که به ساپورت نیاز ندارند و یا تکنولوژی‌هایی مانند FDM و متریال جتینگ‌های دو نازله که دارای ساپورت‌های محلول در آب هستند، هنگام ساخت قطعه محدودیت کمتری دارند و به راحتی می‌توانند قطعات و سازه‌هایی با شکل و فرم‌های آزاد تولید نمایند.

پرینترهای سه بعدی خانگی و پرینترهای سه بعدی صنعتی

هر چند که اساس کار بیشتر پرینترهای سه بعدی ارزان قیمت، تکنولوژی پرینت سه بعدی FDM می‌باشد و این پرینترها مشابه پرینترهای سه بعدی صنعتی می‌باشند و هر دوی آنها بر اساس اکسترود مواد اولیه همچون پلاستیک PLA کار می‌کنند و حجم قطعه را با اضافه کردن لایه به لایه مواد از طریق یک نازل تولید می‌نمایند اما با این حال بین آنها یعنی بین پرینتر سه بعدی رومیزی FDM و پرینتر سه بعدی صنعتی FDM تفاوت‌هایی وجود دارد. با شناخت این تفاوت‌ها یک کاربر می‌تواند یک پرینتر سه بعدی مناسب را انتخاب و خریداری نماید. در این بخش به بیان این تفاوت‌ها پرداخته می‌شود.

تفاوت پرینتر سه بعدی صنعتی FDM با پرینت سه بعدی رومیزی FDM

بخش زیر به مقایسه پرینتر سه بعدی صنعتی FDM با پرینت سه بعدی رومیزی FDM می‌پردازد:

میزان دقت

میزان دقت در پرینتر سه بعدی صنعتی FDM برابر با ± ۱۵/۰ درصد و در پرینترهای سه بعدی رومیزی FDM برابر با ±۱ درصد است.

ضخامت لایه معمول

ضخامت لایه معمول در پرینتر سه بعدی صنعتی FDM برابر با ۱۸/۰ – ۵/۰ میلی متر و ضخامت لایه معمول در پرینتر سه بعدی رومیزی FDM برابر با ۱/۰ – ۲۵/۰ میلی متر است.

کمترین ضخامت دیواره

کمترین ضخامت دیواره در پرینتر سه بعدی صنعتی FDM برابر با یک میلی متر و در پرینتر سه بعدی رومیزی FDM برابر با ۸/۰ – ۱ میلی متر است.

بزرگترین ابعاد ساخت

بزرگترین ابعاد ساخت در پرینتر سه بعدی صنعتی FDM برابر با e.g. 900 x 600 x 900 mm ( بزرگ ) و در در پرینتر سه بعدی رومیزی FDM برابر با e.g. 200 x 200 x 200 mm ( متوسط ) می‌باشد.

مواد اولیه پر استفاده

مواد اولیه پر استفاده در پرینتر سه بعدی صنعتی FDM، PC، ULTEM و ABS و مواد اولیه پر استفاده در پرینتر سه بعدی رومیزی FDM، ABS، PETG و PLA می‌باشد.

متریال ساپورت

متریال ساپورت در پرینتر سه بعدی صنعتی FDM انحلال پذیر و در پرینتر سه بعدی رومیزی FDM مشابه قطعه می‌باشد.

قابلیت تولید و هزینه خرید

قابلیت تولید در پرینتر سه بعدی صنعتی FDM پایین و متوسط و در پرینتر سه بعدی رومیزی FDM پایین می‌باشد.

هزینه خرید پرینتر سه بعدی صنعتی FDM تقریباً برابر با ۵۰۰۰۰+ دلار و هزینه خرید پرینتر سه بعدی رومیزی FDM تقریباً برابر با ۵۰۰ تا ۵۰۰۰ دلار می‌باشد.

نکات پایانی در مورد خرید یک پرینتر سه بعدی مناسب

طبق مطالبی که در بالا ذکر شد، برای خرید یک پرینتر سه بعدی مناسب باید نکات زیر را در نظر گرفت:

انتخاب بین کاربرد و یا ظاهر مناسب در خرید پرینتر سه بعدی مناسب

یک کاربر قبل از انتخاب پرینتر سه بعدی مناسب باید از میان کاربرد محصول و ظاهر آن یکی را در اولویت قرار دهد.

انتخاب بین ویژگی‌های فیزیکی محصول و یا بهینه بودن هزینه‌ها

زمانی که برای ساخت یک قطعه با ماده اولیه مشخص بیش از یک تکنولوژی مورد نیاز باشد، کاربر باید بین ویژگی‌های فیزیکی محصول و یا بهینه بودن هزینه‌ها یکی را انتخاب نماید.

توجه به بهترین انتخاب برای ساخت قطعات پلیمری در خرید پرینتر سه بعدی مناسب

چنانچه هدف ساخت و نمونه سازی قطعات پلیمری کاربردی باشد، انتخاب ترموپلاستیک‌ها یعنی FDMها و SLSها بهتر از ترموست‌ها یعنی پرینترهای سه بعدی رزینی می‌باشد.

توجه به بهترین انتخاب برای ساخت محصولات زیبا در خرید پرینتر سه بعدی مناسب

چنانچه ویژگی‌های ظاهری و زیبایی قطعات ساخته شده در اولویت باشند، بهترین انتخاب ترموست‌ها یعنی پرینترهای سه بعدی رزینی، پلی جت، SLA و DLPها می‌باشند. البته در صورتی که قطعه مستقیماً به صورت تمام رنگی ساخته شود این نوع پرینترها دیگر بهترین انتخاب نخواهند بود.

توجه به بهترین انتخاب برای ساخت قطعات فلزی در خرید پرینتر سه بعدی مناسب

بهترین پرینترها برای ساخت قطعات فلزی البته برای کاربردهای پیشرفته پرینترهای سه بعدی SLM و DMLS می‌باشند. پرینتر سه بعدی بایندرجت نیز مناسب ساخت قطعات بزرگتر با هزینه‌ی‌ کمتر است.

استفاده از ماشینکاری CNC

ساخت برخی از قطعات کاربردی توسط ماشینکاری CNC امکان پذیر است. حتی استفاده از آن نیز هزینه کمتری دربر دارد. بنابراین بهتر است کاربر قبل از سفارش پرینتر هزینه و امکان ساخت قطعه مورد نظر را با دستگاه‌های CNC را نیز بررسی نماید و بعد از ارزیابی دست به انتخاب بزند. چنانچه امکان ساخت قطعه مورد نظر با دستگاه CNC وجود داشت بهتر است از این روش برای ساخت قطعه استفاده نماید چرا که نسبت به سایر روش‌ها هزینه تولید کمتری را ایجاد می‌کند.

انتخاب پرینتر سه بعدی مناسب با هدف، کار و مواد اولیه محصول نهایی

هنگام انتخاب یک پرینتر مناسب باید هدف و نوع کار کاربر و نیز مواد اولیه مورد استفاده مشخص شود تا پرینتر متناسب با آنها خریداری شود.

انتخاب پرینتر سه بعدی مناسب و سازگار با محیط

بهتر است پرینتر سه بعدی‌ای انتخاب و خریداری شود که در طول زمان و در محیطهای مختلف از لحاظ خواص مکانیکی و حجم دچار تغییر نشود.

انتخاب پرینتر سه بعدی با مواد اولیه انعطاف پذیر و ارزان قیمت

بهتر است هنگام انتخاب پرینتر سه بعدی، پرینتری انتخاب شود که مواد اولیه ارزان قیمت و انعطاف پذیری داشته باشد.

سخن پایانی

جهت کسب اطلاعات بیشتر در مورد پرینتر سه بعدی مناسب می‌توانید به ویکی‌پدیا مراجعه نمایید.

شما از طریق سایت و یا اپلیکیشن واسط کالا می‌توانید اجناس نو و دست دوم خود را به راحتی خرید و فروش کنید.