پرینتر سه بعدی

پرینتر سه بعدی یا ۳D دستگاهی است که از داده دیجیتالی موجود در کامپیوتر، اجسام سه بعدی تولید می کند. مراحل ساخت و استفاده از مواد سازنده آن تحت نظارت کامپیوتر هستند.

نحوه کار پرینتر

هر پرینتر کار را با یک فایل طراحی سه بعدی موجود در کامپیوتر شروع می کند. تلاش برای پرینت سه بعدی بدون یک فایل مانند تلاش برای چاپ سند بدون فایل متن آن است. فایل طراحی به لایه های نازکی تقسیم بندی و به پرینتر فرستاده می شوند. فرآیند پرینت بسته به نوع تکنولوژی به کار رفته انواع مختلفی دارد. از پرینترهای رومیزی که پلاستیک را به عنوان ماده اولیه ذوب می کنند تا ماشین های بزرگ صنعتی که فلزات پودر شده را بوسیله لیزر ذوب می کنند. پرینت بسته به سایز شی ممکن است ساعت ها به طول انجامد. مواد اولیه مورد استفاده در پرینترها هم بسته به نوع پرینتر و نیاز ساخت متنوع اند.

تاریخچه

اگرچه پرینترهای سه بعدی به عنوان مفهوم و تکنولوژی ای مربوط به آینده درنظر گرفته می شوند اما در واقع حدود سی سال از اختراع آن ها می گذرد.

چاک هال اولین پردازش پرینت سه بعدی را که به آن استریولیتوگرافی می گویند در سال ۱۹۸۳ طراحی و ساخت. چاک هال استریولیتوگرافی را اینگونه تعریف می کند: ” یک روش برای ساخت اشیا بوسیله پرینت مداوم لایه های نازک یکی روی دیگری است”.

تا سال ۲۰۰۹ پرینترهای سه بعدی صرفاً در موارد صنعتی بکار می رفت. اما شرکت های بسیاری اقدام به ساخت پرینتر ۳D کردند که باعث افزایش استفاده و کاهش قیمت آن ها شد. در حال حاضر حدود ۳۰۰ هزار مصرف کننده این نوع پرینترها در دنیا وجود دارد که این عدد هر سال دو برابر می شود.

محاسن و معایب کار با پرینترهای سه بعدی

محاسن:

• قابلیت ساخت طرح های پیجیده
• قابلیت سفارشی سازی دلخواه (رنگ، اندازه، مواد…) در هر زمانی که بخواهیم
• بی نیاز به استفاده از ابزار و قالب های مختلف که باعث کاهش هزینه ها هم می شود
• سرعت و راحتی در نمونه سازی
• دورریزی و پسماند کمتر

معایب

• هزینه زیاد برای پروژه های بزرگ
• انتخاب محدود در مواد، رنگ و پایان کار
• استقامت و پایداری محدود
• دقت کار کمتر

موارد استفاده

در ماشین سازی، تجهیزات پزشکی، تجهیزات نظامی، قطعات صنعتی، هوافضا، مهندسی معماری، هواپیمایی، سینمایی

تکنولوژی متداول ساخت

همه پرینترهای سه بعدی اشیا فیزیکی را با طرح های دیجیتالی، لایه لایه می سازند اما هر کدام رئوش های اختصاصی خود را دارند

۱)Fused Deposition Modeling یا FDM

این پرینتر سه بعدی از ماده ای رسته ای به نام Filament استفاده می کنند که پس از عبور از نازل حرارتی ذوب شده و به فرم دلخواه شکل دهی می شوند. این نوع از ارزانترین سه بعدی سازها هستند.

۲)Stereolithography and Digital Light Processing یا SLA و DLP

این پرینتر سه بعدی اشیا را از یک رزین با حالت مایع که با یک منبع نور فرا بنفش جامد می شود، می سازند.

۳)Selective Laser Sintering  یا SLS

این نوع پرینتر سه بعدی مواد پودری شده را با نور لیزر ذوب کرده و سپس به فرم دلخواه جامد می کنند.

۴)Material Jetting

تقریباً مانند پرینترهای جوهر افشان عمل می کنند ولی به جای ریختن قطره ای جوهر، لایه های پلیمر  مایع را روی سینی ساخت قرار می دهند و از آن ها نور فرا بنفش رد می کند.

۵)Binder Jetting

مشابه SLS عمل می کنند به جای استفاده از لیزر از یک عامل خارجی متصل شده به نازل استفاده می کنند.

۶)Metal Printing

این مانند SLS عمل کرده و لایه های نازک متریال پودر شده را به طور انتخابی با یک منبه گرما ذوب می کنند. به علت بالا بودن نقطه جوش فلزات، این دستگاه ها احتیاج به منبع انرژی بیشتری دارند.

موارد مورد نیاز پرینترهای سه بعدی

پلاستیک، رزین، نایلون SLS، فیبر نایلون، پلاستیک سخت، پلاستیک چرمی شکل، پلاستیک ترنسپرنت، شبیه سازی شده ABS، شن و ماسه، فلزهای صنعتی،آلیاژ

برای طراحی سه بعدی دیجیتالی می توان از انواع نرم افزار های  Autodesk و SKetchup و … استفاده کرد.