پرینتر سه بعدی چیست؟

پرینتر سه‌بعدی(3dprinter)

پرینتر سه‌بعدی یا همان چاپگر سه‌بعدی دستگاهی در ابعاد مختلف است. با استفاده از فناوری پرینت سه‌بعدی ساختن قطعات مختلف در شکل‌ها و حجم‌های گوناگون برای انسان بسیار آسان و ساده شده است. روش کار پرینتر سه‌بعدی به این صورت است که فایل سه‌بعدی محصول موردنظر، برای مشخص‌کردن هندسه دقیق  قطعه موجود باشد. همچنین اگر اصل محصول موردنظر در دسترس باشد، به کمک اسکن سه‌بعدی فایل سه‌بعدی آن را به دست می‌آوریم.

پرینتر سه‌بعدی چگونه کار می‌کند؟

در فرایند پرینت سه‌بعدی تصویری که به‌صورت دوبعدی توسط نرم‌افزارهای مخصوص طراحی شده است توسط این پرینترها به‌صورت واقعی و سه‌بعدی چاپ می‌شود و این عملیات به این صورت انجام می‌شود که لایه‌ها روی‌هم اضافه می‌شوند و در نهایت یک شیء سه‌بعدی را می‌سازند. قرارگیری این لایه‌ها به روی یکدیگر به‌صورت افقی صورت می‌پذیرد و با حرکت محور در جهت‌های x,y,z شیء سه‌بعدی شکل می‌گیرد، به این فرایند تولید افزایشی می‌گویند.

در روند ساخت دو روش رایج و محبوب تولید وجود دارد؛ روشی که همگی با روند آن آشنایی داریم همان روش تولید کاهشی است که با فراهم‌کردن مواد اولیه محصول و روش‌های ساخت به ایجاد اشیای موردنظر خود دست می‌یابید؛ ولی در روش ساخت افزایشی از طریق فراهم‌کردن مواد اولیه و گذاشتن آن‌ها به شکل لایه‌لایه روی یکدیگر باعث به‌وجودآمدن قطعه موردنیاز خود می‌شوید.

موارد استفاده از پرینترهای سه‌بعدی در ساخت انواع ماکت‌ها و قطعات و … است. با روی کار آمدن این چاپگرهای سه‌بعدی تولید  اشیا و قطعات خیلی سریع‌تر و به‌سهولت صورت می‌گیرد.

نکته: باتوجه‌به هزینه بالای پرینتر سه‌بعدی حتماً باید به سرویس‌های دوره‌ای آن‌ها توجه داشته باشید که دستگاه شما بعداً دچار مشکل نشده و به تعمیر پرینتر سه بعدی  خود احتیاج نداشته باشید.

مراحل پرینت با پرینتر سه‌بعدی

تابه‌حال ممکن است فکرهای مختلفی از نحوه کار پرینتر سه‌بعدی در ذهن شما باشد؛ ولی مراحلی که منجر به خلق یک قطعه از طریق چاپگر سه‌بعدی می‌شود بسیار ساده است. به‌طورکلی مراحل انجام یک پرینت سه‌بعدی به شرح زیر است:

• دانلود یا طراحی یک مدل سه‌بعدی
• تبدیل فرمت فایل طراحی یا دانلود شده به فرمت فایل پرینت سه‌بعدی
• دادن فایل پرینت سه‌بعدی به پرینتر سه‌بعدی و شروع پرینت

از چه نرم‌افزارهایی برای پرینتر سه‌بعدی می‌توان استفاده کرد؟

نرم‌افزارهای بسیاری برای طراحی سه‌بعدی وجود دارد و بر حسب نیاز می‌توانید از هرکدام از این نرم‌افزارها برای ساخت مدل سه‌بعدی خود استفاده کنید. تعدادی از آن‌ها را که برای رشته‌های مختلف مناسب است به شرح زیر است:

رشته مکانیک Solidworks Catia Inventor ،رشته معماری و هنر 3d max Rino Auto cad، تنها نکته‌ای که باید به آن توجه داشته باشید این است که باید بتوانید به طریقی فرمت فایل طراحی خود را به فرمتی که نرم‌افزار پرینتر سه‌بعدی قابلیت خواندن آن را دارد تبدیل کنید. فایل‌های که عموماً نرم‌افزارهای پرینتر سه‌بعدی قابلیت خواندن ان را دارند STL، OBJ، DAE، AMF است. هم چنین نرم‌افزارهای موجود برای پرینتر سه‌بعدی عبارت‌اند از Cura, Simplify3D ، Repetier host

آیا می‌توان هر چیزی را با چاپگر سه‌بعدی چاپ کرد؟

توسط پرینترهای سه‌بعدی اشیا و قطعات مختلفی را می‌توان چاپ  کرد؛ ولی به‌هرحال هر روش و تکنولوژی محدودیت‌های خود را دارد و حتی در صورت قابلیت انجام ممکن است از لحاظ اقتصادی به‌صرفه نباشد یا در برای ساخت تعداد معینی قطعه به‌صرفه باشد؛ ولی بیشتر از آن به‌صرفه نباشد و به‌هرحال ساخت هر چیزی به روش پرینت سه‌بعدی امکان‌پذیر نیست. در زمینه پرینتر سه‌بعدی سه تکنولوژی وجود دارد که عبارت‌اند از FDM ، SLA یا DLP، SLS یا SLM که رایج‌ترین آن FDM است که مخفف Fused Filament Fabrication که به‌وسیله قرارگرفتن لایه‌های پلاستیک ذوب شده بر روی‌هم قطعه موردنظر را می‌سازد. با این روش قطعات بسیاری که ساختار پیچیده‌ای دارند قابلیت پرینت سه‌بعدی را دارند.

مدت‌زمان پرینت سه‌بعدی

مدت زمانی که طول می‌کشد تا یک جسم سه‌بعدی توسط پرینتر تولید شود به‌اندازه قطعه و تنظیماتی که برای پرینت سه‌بعدی آن اعمال می‌کنید بستگی دارد. اجسام کوچک با اعمال تنظیمات کیفیت پایین کمتر از 10 دقیقه نیز آماده می‌شوند. ولی هنگامی که می‌خواهید یک جسم بزرگ را با تنظیمات کیفیت بالا پرینت سه‌بعدی کنید، چندین ساعت طول خواهد کشید. تنظیمات پرینت سه‌بعدی مانند تعیین چگالی، ضخامت لایه‌ها، سرعت پرینت سه‌بعدی و… تأثیر مستقیم بر روی زمان پرینت سه‌بعدی دارند.

مواد اولیه پرینترهای سه‌بعدی

در حال حاضر دو نوع ماده PLA و ABS بیش از سایر مواد موجود در بازار در زمینه پرینتر سه‌بعدی استفاده می‌شود. توصیه می‌شود افرادی که در زمینه پرینت سه‌بعدی تازه‌کار هستند با PLA شروع کنند به‌خاطر اینکه پرینت سه‌بعدی با آن بسیار آسان است و لازم به دانسته‌ها یا تجربیات زیادی ندارد. برای پرینت سه‌بعدی با فیلامنت ABS (به متریال‌های پرینت سه‌بعدی اصطلاحاً فیلامنت گویند) لازم است دستگاه پرینتر سه‌بعدی دارای هیت بد باشد و هیت بد آن روشن باشد به این خاطر که ماده ABS پس از سردشدن جمع می‌شود و قطعه موردنظر شما تغییر شکل می‌دهد.

به‌غیراز موارد بالا به‌خاطر باز بودن تنظیمات فیلامنت‌های پرینت سه‌بعدی چه از لحاظ نرم‌افزاری و چه از لحاظ سخت‌افزاری می‌توانید از مواد دیگری نظیر Wood ، Nylon ، Petg و … که در بازار موجود هستند استفاده کنید؛ ولی باید طرز پرینت سه‌بعدی با این متریال‌ها را به‌خوبی بدانید و پرینت سه‌بعدی با هرکدام از این متریال‌ها تجربیات خاص خود را نیاز دارد.

بزرگ‌ترین مزیت پرینتر سه‌بعدی چیست؟

از بزرگ‌ترین مزایای پرینتر سه‌بعدی مقیاس‌پذیری بی‌نظیر آن است به این صورت که برای اندازه‌گیری به مشکل جدی بر نخواهید خورد و همچنین انعطاف‌پذیری مواد پرینت شده.

طرز کار با پرینتر سه‌بعدی

نحوه کار با پرینتر سه‌بعدی بسیار ساده و روان می‌باشد شما برای پرینت فایل موردنظر ابتدا باید فایل را با فرمت stl یا obj ذخیره کنید.این ذخیره‌سازی بر روی sd card انجام می‌گیرد اگر پس از قراردادن sd card در جایگاهش در کامپیوتر و زدن گزینه sd از برنامه cura فایل Gcode به طور اتوماتیک بر روی sd ذخیره می‌شود.

سپس فایل موردنظر خود را در داخل نرم‌افزار مربوط به پرینتر سه‌بعدی که با دستگاه ارائه می‌شود قرار دهید در داخل نرم‌افزار تنظیمات زیادی در اختیار کاربر می‌باشد که ما در این بخش به چند مورد اشاره می‌کنیم شما متوانید دمای نازل را به میزان دلخواه تغییر دهید به طور مثال برای فیلامنت pla دمای مناسب 210-220 و دمای صفحه داغ 45 درجه تعیین می‌شود شما متوانید کیفیت پرینت را باتوجه‌به رنج دستگاه خود تغییر دهید که زمان پرینت باکیفیت رابطه مستقیم دارد.

نکته مهمی که همیشه باید رعایت شود چگونگی قرارگرفتن طرح موردنظر بر روی صفحه پرینت می‌باشد، تاحدامکان سعی شود سطحی از طرح که بیشترین سطح تماس را دارد بر روی صفحه پرینت قرار داده شود تا قطعه پرینت شده احتمال کمتری برای کنده‌شدن و تاب برداشتن از صفحه را داشته باشد؛ ولی در بعضی از مواقع ما نمی‌توانیم این نکته را به کار ببریم؛ چون ما باید همیشه این را در نظر بگیریم که قطعه موردنظر ما کی با یک سطح تمیزتر چاپ می‌شود و نیز باید در نظر داشته باشیم چگونه قطعه‌ای که می‌خواهیم پرینت کنیم را روی صفحه قرار دهیم تا ساپورت کمتری استفاده شود؛ چون ساپورت‌گذاری نیز باعث افت کیفیت می‌شود و در نهایت تمیزکاری زیادی را می‌طلبد.

برای چسبندگی قطعه موردنظر به صفحه پرینت موقع کار شما می‌توانید از دو راهکار رایج استفاده کنید .

1. استفاده از چسب‌های مخصوص که قبل از شروع پرینت به صفحه پرینتر سه‌بعدی زده می‌شود.
2. استفاده از حلال ماده‌ای که می‌خواهید قطعه را با آن پرینت بگیرید به طور مثال: ماده موردنظر ما abs می‌باشد حلال abs محلول acetonc می‌باشد که به‌راحتی قابل‌تهیه شدن است نحوه کار به این صورت است شما ابتدا مقداری از فیلامنت abs را در داخل acetonc ریخته مدتی صبر کنید تا به‌صورت کامل حل شود سپس مقداری از آن را روی صفحه پرینت ریخته و با کاردک سطح آن را نازک کنید حال عملیات پرینت را شروع کنید قطعه موردنظر روی صفحه پرینت شروع به شکل گرفت کرده و تا آخرزمان پرینت از چسبندگی بالایی بین صفحه برخوردار می‌باشد.

همچنین باید در بعضی از مواد مصرفی پرینتر سه‌بعدی مانند ABS و نایلون و … که امکان تاب برداشتن و جداشدن از صفحه را دارد گذاشتن Brim بسیار مفید خواهد بود.

دو نوع ساپورت‌گذاری در نرم‌افزارهای چاپ سه‌بعدی وجود دارد:

Touching buildplate: در مواقعی به کار می رود که بخش هایی از قطعه از صفحه چاپ فاصله داشته باشد یا به عبارت دیگر اویزان یا معلق باشد. بطوری که در طول چاپ احتمال ریزش مواد مذاب و یا بد شکل شدن پرینت وجود داشته باشد. everywhere: این نوع از ساپورت هم شامل ساپورت بحث شده در بند 1 وهم شامل ساپورت گذاری در بخشهایی از پرینت که لازم است می باشد که لوزما این بخشها از صفحه پرینت فاصله نداشته بلکه از لایه های پایینی که پرینت شده فاصله دارد این فاصله باید به نحوی با گذاشتن ساپورت پر شود تا در نهایت پرینت با کیفیتی به دست اید.

سؤالاتی که قبل از خرید پرینتر سه بعدی باید پاسخ داد

بدانید که می‌خواهید چه چیزی چاپ کنید

پیش از تهیه یک چاپگر سه‌بعدی، باید بدانید که می‌خواهید چه چیزی را چاپ کنید. فاصله زیادی بین پرینترهای سه‌بعدی چاپ وسایل کوچک و قطعات تولیدی در مقیاس صنعتی وجود دارد. در نظر بگیرید که چند بار قصد دارید چاپ کنید؟ در کجا از اشیا چاپ شده استفاده خواهید کرد و چه مقدار می‌خواهید هنگام چاپ سرمایه‌گذاری کنید.

سبک چاپگر سه‌بعدی ایدئال خود را مشخص کنید

بسیاری از سرگرمی‌ها از آنچه به‌عنوان چاپگر Depotition Modeling (FDM) معروف است استفاده می‌کنند. این پرینترها مواد داغ و پلاستیک‌ها را که به‌عنوان رشته شناخته می‌شوند، اکسترود می‌کنند تا اشیای سه‌بعدی ایجاد کنند.

در سایر سبک‌ها از مادهٔ رزین مایع، هنگام چاپ استفاده می‌شود. این موارد شامل پردازش دیجیتالی نور (DLP)، استریولیتوگرافی (SLA) و انتخاب لیزر پخت (لیزر) که در واقع از پودر به‌جای رزین استفاده می‌کند نیز می‌شود.

به دنبال ویژگی‌های ایمنی باشید

پرینترهای سه‌بعدی با ویژگی‌های ایمنی معمولاً به‌خوبی طراحی شده‌اند؛ به‌عنوان‌مثال چاپگر FDM ممکن است نازل و تخت گرم شده را پس از اتمام کار چاپ خنک کند. بعضی از پرینترها هنگام مکث کار یا اتمام چاپ نازل را از جسم دور می‌کنند (این کار از ایجاد گرما و ایجاد بیش از حد رشته جلوگیری می‌کند).

به دنبال ویژگی‌های باکیفیت بالا باشید

به‌راحتی می‌توان از چند ویژگی باکیفیت بالا غافل شد که می‌توانند تجربه چاپ سه‌بعدی شما را به طور کامل تغییر دهند. مراقب مواردی مانند واسط کاربری صفحه لمسی، پشتیبانی از رشته‌های دوتایی و تخت‌های شیشه‌ای گرم باشید. حتی توجه به‌اندازه حجم ساخت جسم موردنظر نیز باعث می‌شود در انتخاب پرینتر سه‌بعدی درست عمل کنید.

چه چیزی را می‌خواهم چاپ کنم؟

اشیاء خانگی: مانند اشیایی که می‌توانید در خانه یا دفتر خود از آن استفاده کنید. البته انتظار نمی‌رود که این موارد نور و رطوبت زیادی را تحمل کنند. بهترین گزینه شما در اینجا استفاده از پرینتر FDM با فیلامنت Polylactic (PLA)، اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS) یا پلی اتیلن ترفتالات گلیکول (PETG) است.

اشیاء در فضای باز: این موارد نیاز به مقاومت در برابر نیروهای طبیعت دارند. اگر می‌خواهید مواردی را چاپ کنید که در فضای باز از آنها استفاده کنید، مانند تزئینات باغچه یا گلدان‌ها، بهتر است از فیلامنتی مانند ABS استفاده کنید که به‌راحتی مانند PLA یا PETG در اثر حرارت خورشید از هم نمی‌پاشند.

آثار هنری: درحالی‌که می‌توان با چاپگر FDM برخی از کارهای هنری زیبا را تهیه کرد، بهترین تلاش شما برای سرمایه‌گذاری روی چاپگر رزین است. این پرینترها جزئیات و پیچیدگی‌هایی که در ذهن شما وجود دارد را چاپ می‌کنند.

محصولات حرفه‌ای: تولیدکنندگان محصولات حرفه‌ای اغلب از چاپ سه‌بعدی برای ایجاد قطعات اصلی استفاده می‌کنند. می‌توانید اشیای چاپ شده توسط پرینترهای سه‌بعدی را در صنایع متنوعی از خودرو و هوافضا گرفته تا دندانپزشکی پیدا کنید. یافتن چاپگرهای رزین در یک محیط حرفه‌ای رایج‌تر است.

انواع مدل های پرینتر های سه بعدی چیست؟

:(FDM) یک پرینتر مدل‌سازی Deposition Modeling است که با گرم‌کردن رشته، اشیا را از طریق یک لوله و در محورهای X ، Y و Z اکسترود می‌کند. این چاپگرها به‌خاطر خطوط لایه افقی و کارهایی که برای صاف‌کردن چاپ‌های نهایی لازم است، بازخورد منفی می‌گیرند.

نکته: بیشتر علاقه‌مندان به چاپ سه‌بعدی از چاپگر FDM Cartesian استفاده می‌کنند.

:(SLA) چاپگرهای استریولیتوگرافی از فرایندی به نام جامدسازی عکس استفاده می‌کنند که در آن یک واکنش شیمیایی لایه‌هایی را تشکیل می‌دهد. فوتون‌ها به یک نقطه خاص متمرکز می‌شوند و باعث می‌شوند رزین SLA تثبیت شود. ازآنجاکه چاپ SLA می‌تواند بسیار دقیق باشد می‌توانید از آن‌ها چاپ‌هایی باکیفیت و صاف با جزئیات بسیار دقیق انتظار داشته باشید.

(DLP): پردازش نور دیجیتال بسیار شبیه به چاپ سبک SLA است. هر دو از پلیمریزاسیون vat برای ایجاد هر لایه از جسم استفاده می‌کنند. هنگامی که نور نقطه‌ای از رزین را هدف قرار می‌دهد، پلیمرها با سخت‌شدن در محل واکنش می‌دهند. اشیا چاپ شده در چاپگر DLP نسبت به چیزهایی که در دستگاه FDM چاپ شده‌اند بسیار صاف هستند.

(SLS): چاپگرهای انتخابی لیزر Sintering با تمرکز لیزر به نقطه‌ای از داخل پودر، لایه‌های جدیدی ایجاد می‌کنند. با حرکت لیزر به محل بعدی  این پودر جامد می‌شود. این فرایند برای چاپ قطعات پیچیده صنعتی و اشیا پیچیده ایدئال است.

انواع بیشتری از چاپگرهای سه‌بعدی در بازار وجود دارد، اما بسیاری از افراد از چاپگر FDM به‌عنوان اولین چاپگر سه‌بعدی خود استفاده می‌کنند.

برای چاپ به چه موادی نیاز دارم؟

پرینترهای رشته‌ای از طیف گسترده‌ای از مواد استفاده می‌کنند؛ اغلب این مواد مانند PLA ، ABS و PETG پلاستیک هستند. همچنین می‌توانید مواد منحصربه‌فردی مانند رشته‌های انعطاف‌پذیر و چوبی را نیز پیدا کنید.