چاپ 3D چاپی رشته های پلاستیکی یا سینی رزین را به اشیاء فیزیکی تبدیل می کند. چاپ سه بعدی به این جهان تعلق ندارد. ناسا چاپگر 3D را در ایستگاه فضایی بین المللی حفظ می کند و فضانوردان می توانند ابزارهای سفارشی (مانند این آچار تعمیر) را بدون نیاز به پرواز در فضا داشته باشند.
چاپ 3D توسط دانشجویان، کارآفرینان، علاقه مندان و کارخانه های بزرگ به تصویب رسید. از آنجا که چاپ سهبعدی امکان ایجاد طرحهای دیجیتال را به اشیاء ملموس تبدیل می کند، طیف گسترده ای از کاربردهای آن کشف شده است.
دکتر می تواند یک مدل فیزیکی آناتومی بیمار را برای نمایش بهتر برنامه و نشان دادن تمرین، چاپ کند. مهندسین کارخانه می توانند وسایل و وسایل سفارشی ایجاد کنند که باعث صرفه جویی در زمان و کاهش آسیب در تولید می شود. جامعه فضای کارآفرینی را ترویج می دهد، مهارت های STEM را آموزش می دهد و به شروع کارهای جدید برای کسب و کارهای جدید، ایجاد شغل های جدید و فرصت های محلی کمک می کند.
در حالی که چاپ 3D به طور عمده برای تولید اشیاء پلاستیکی مورد استفاده قرار می گیرد، چاپ سه بعدی نیز می تواند اشیاء فلزی تولید کند، اگر چه این فرایند گران تر و کمتر رایج از چاپ پلاستیکی 3D است.
خلاصه اجرایی
چاپ سه بعدی چیست؟ چاپ سه بعدی روند ایجاد اشیاء فیزیکی از یک مدل دیجیتال است. چاپ سه بعدی فرایند تکمیلی است. لایه های پلاستیکی برای ایجاد اشیاء یکی پس از دیگری ساخته می شوند.
چاپ 3D بر اقتصاد تاثیر می گذارد؟
چاپ سهبعدی بخشی جدایی ناپذیر از جنبش تولیدی است و به جامعه، آموزش و پرورش، کارآفرینان و کسب و کارهای سنتی سود می برد. این کمک می کند تا ایجاد محصولات جدید و شرکت های جدید را ترویج دهد و مهارت هایی را که می تواند به شغل های تخصصی فنی و حرفه ای تبدیل شود، آموزش می دهد.
چاپ سه بعدی نسبت به فرآیندهای تولید سنتی چقدر است؟
که بستگی دارد. هزینه بسیار کمتر است و نمونه های اولیه، وسایل، ابزار و تجهیزات را با چاپ سه بعدی بسیار کم می کند. با این حال، هنگامی که هزینه های نصب و ابزار پرداخت می شود، تکنیک های تولید سنتی (مانند قالب گیری تزریقی) می توانند اشیا را سریعتر و ارزان تر تولید کنند.
چگونه چاپ سه بعدی روی زنجیره عرضه تاثیر می گذارد؟
چاپ 3D ایده آل برای تولید کوتاه مدت و تولید در مقیاس کوچک است. همچنین اجازه می دهد قطعات یدکی "در ابر ذخیره شود" بنابراین قبل از جابجایی مورد نیاز موجودی فیزیکی لازم نیست. با ارائه اشیاء 3D در سطح جهانی به صورت دیجیتال و چاپ آن به صورت محلی، هزینه و زمان حمل و نقل را می توان به طور کامل از بین برد.
آیا تغییر چاپ 3D ممکن است؟
تولید در حال تغییرات زیادی است و چاپ سه بعدی یکی از عناصر است. عوامل دیگر شامل افزایش قابل توجهی در حجم داده ها و توان عملیاتی، تجزیه و تحلیل بهبود یافته، بهبود عوامل انسانی و خودکار سازی فرآیندهای تولید مختلف می باشد.
چاپ سه بعدی چیست؟
چاپ سه بعدی فرآیند ایجاد اشیاء (معمولا پلاستیک، اما گاهی اوقات فلز یا مواد کامپوزیتی) از یک مدل دیجیتال است. اکثر پرینترهای 3D یک بار به یک لایه بسیار نازکی اضافه می کنند، به همین دلیل چاپگرهای 3D به عنوان "تولید افزودنی" طبقه بندی می شوند.
کار تولید افزودنی چگونه کار می کند؟
چاپگرهای رایانه معمولا یک خط در یک زمان کار میکنند. چاپگر 3D بیشتر شبیه یک پلاتر است و سر چاپ را در امتداد محورهای X و Y حرکت می دهد تا یک الگوی ایجاد شود. در مورد یک چاپگر سه بعدی، چاپگر سه بعدی سه بعدی است. هنگامی که الگوی کشیده شده است، سر چاپ بالا می رود (یا حرکت چاپ به سمت پایین) و الگوی دیگر بر روی اولین کشیده شده است.
چاپگر سه بعدی چگونه کار می کند؟
انواع مختلفی از چاپگرهای 3D وجود دارد، اما ما بر دو نوع تمرکز می کنیم: مدل سازی رسوب (یا FDM) و Stereolithography (یا SLA).
FDM با یک کویل رشته ای آغاز می شود. این معمولا رشته های ضخیم 1.75 یا 2.85 میلی متر است که بر روی اسپیندل زخمی می شوند. چاپگر FDM رشته را حرارت می دهد، آن را از طریق نازل اکسترودر اکسترود کرده و یک لایه روی سطح ساخت قرار می دهد. این لایه ها بسیار نازک هستند و زمانی که هر لایه مذاب در بالای لایه قبلی قرار می گیرد، آن را بخشی از حالت خنک می کند.
با گذشت زمان - گاهی اوقات طول می کشد زمان زیادی - یک شی از صدها یا هزاران این لایه ساخته شده است.
SLA با یک رزین مایع آغاز می شود. سینی ساخته شده به رزین (معمولا به صورت ضخیم در پایین) و نور (گاهی اوقات از ال سی دی، گاهی اوقات از لیزر UV) فرود می آید و یک واکنش شیمیایی در رزین ایجاد می کند که سخت می شود. هنگامی که هر لایه به نور در معرض نور قرار می گیرد، چاپگر پلت فرم ساخت را کمی از سلول رزین برداشته و لایه بعدی را افشا می کند.
FDM شایع ترین شکل چاپ اکسترودر مواد 3D است. SLA شایع ترین شکل چاپ سه بعدی فتوپلیمر است. این دو روش چاپ به اندازه کافی کم هزینه رسیده اند که مصرف کنندگان، آماتورها، مربیان، کارآفرینان و شرکت های کوچک می توانند هزینه آن را بپردازند، اما معمولا به تولید پلاستیک، کامپوزیت های پلاستیکی و مواد نایل محدود می شود. .
اشکال دیگر چاپگرهای 3D را می توان مورد استفاده قرار داد، اما نیاز به هزینه خرید بزرگ دارد. این شامل پودر پوشش 3D چاپ (پودر افتادن و سپس تشکیل فیوژن)، تولید ورقه ورقه (پیوند ورق های مشترک و سپس آنها را برش)، رسوب انرژی هدایت (این است که تا حدودی مشابه اگر متال جوشکار و چاپگر FDM متولد شد) و الکترون فرم پرتو آزاد فرم (خروجی یک پرتو الکترون در خلاء برای تولید فلز مذاب بر اساس یک مدل سه بعدی).
این فرم های اخیر چاپ سه بعدی معمولا برای ساخت قطعات فلزی استفاده می شود، در حالی که FDM و SLA بیشتر برای ساخت اشیاء پلاستیکی استفاده می شوند.
همه مشترک است که آنها با اضافه کردن و ترکیب مواد خام به تدریج ایجاد می شوند.
چه نوع چاپ سه بعدی نیست
چاپگر سه بعدی تکثیر کننده ستاره دنباله دار نیست. هرکسی با یک چاپگر سهبعدی به شما خواهد گفت که به محض اینکه مهمان printer را در عمل ببیند، تخیل آنها هیجان زده خواهد شد. تقریبا بلافاصله آنها شروع به فراخوانی انواع اقلامی می کنند که می خواهند ایجاد کنند. اغلب این موارد حتی موجود نیستند، اما آنها معتقدند که سحر و جادو چاپ 3D می تواند اختراعات جدید را یک شبه ایجاد کند.
چاپ 3D بر اقتصاد تاثیر می گذارد؟
درست همانطور که چاپ سه بعدی عامل روند تحول ساخت دیجیتال است، چاپ سه بعدی عنصری از روند اقتصادی بزرگتر و افزایش حرکت سازنده است.
یک جنبه هیجان انگیز از تولید، پذیرش و بی طرفی جنسیتی است. این همه چیز را از ساخت عروسک تا طراحی روبات، از اسکاربوکینگ تا ساخت مبلمان، از ساخت چرمی تا چاپ 3D، پوشش می دهد. این یک کلمه است که حاوی چیزی است که باعث می شود چیزهای خالص و ساده باشد.
تولید از تولید متفاوت است، اگر چه اغلب منجر به تولید می شود. هنگامی که کسی یک محصول را طراحی می کند و یک نمونه اولیه را تولید می کند، آن را در نظر بگیرید. هنگامی که نمونه اولیه تولید فعال است، تولید می شود. در حال حاضر، با ترکیب تولید دسکتاپ با crowdfunding، شما می توانید نمونه های بسیار پیچیده ای را طراحی کنید که سپس توسط مشتریان بالقوه تامین می شود.
مزایا و معایب چاپگرهای FDM و SLA
از آنجا که چاپگرهای FDM و SLA در حال حاضر برای علاقه مندان و حرفه ایان در دسترس هستند، آنها شایع ترین نوع چاپگر 3D هستند. نسخه مصرفی می تواند برای صدها دلار استفاده شود و ماشین های حرفه ای برای تولید نمونه سازی و نصب و راه اندازی بین 3000 تا 6000 دلار قیمت گذاری می شوند.
اینها تکنولوژی های چاپ سه بعدی هستند که احتمال بیشتری برای سرمایه گذاری دارید.
چاپگر FDM
FDM اولین تکنولوژی چاپ آماتور 3D است که هنوز هم از نظر مارک و عرضه محصول و حجم فروش پیشرو بازار است.
یکی از چالش های اصلی چاپ 3D این است که چاپ موفقیت آمیز شیء را دریافت کنید. چاپ به دلیل عدم وجود پلاستیکی که در آن ذخیره می شود یا خنک می شود بسیار سریع است زیرا لایه با موفقیت پیوند ندارد زیرا چاپ از روی صفحه چاپ صفحه به دلیل رعایت الیاف در اکسترودر و دیگر مسائل مربوط به تولید دیگر جدا شده است.
چاپگر FDM می تواند در انواع پلاستیک چاپ کند. هر پلاستیکی دارای ویژگی های متفاوتی است که چاپ را ساده تر یا سخت تر می کند و ویژگی های مختلف را در بخش پایان می دهد.
شایع ترین نوع رشته ها PLA (پلی استیل اسید) است که چاپ بسیار آسان است، اما می تواند بسیار شکننده باشد و در خورشید تغییر شکل دهد.
نایلون بسیار انعطاف پذیر است، اما معمولا برای تنظیمات نسخه چاپی آن کارهای زیادی انجام می شود.
ABS قوی تر است (از LEGO ساخته شده است)، اما نرخ خنک کننده آن معمولا باعث می شود که پیچش های زیرزمینی کل چاپ را تحریف کنند. همچنین دارای بوی ناخوشایند و گازهای مضر سمی است.
برخی از تامین کنندگان تزریق پلاستیک های اولیه (به طور عمده PLA) را به مواد دیگر، از جمله چوب، فلز و فیبر کربن تزریق می کنند. هر کدام از این ویژگی ها ویژگی شیء چاپ شده را تغییر می دهد.
اکثر چاپگرهای FDM دارای یک اکسترودر هستند که می توانند یک رول رشته ای را در یک زمان چاپ کنند. پرینترهای FDM پیشرفته تر (و گران) می توانند دو، سه، چهار یا بیشتر فیبر را در یک زمان چاپ کنند، به این ترتیب چاپگر می تواند رنگ ها، ویژگی های عملکردی (مانند پلاستیک های جامد و لولای انعطاف پذیر) و مواد حمایت کننده محلول را مخلوط کند.
چاپ از یک رشته پلاستیکی ریخته شده ساخته شده است، بنابراین غلطک کردن می تواند یک مشکل باشد. اگرچه چاپگرهای FDM معمولا می توانند محافل یا زاویه های 45 تا 60 درجه را چاپ کنند، اما نمی توانند بر روی شکاف هوا چاپ کنند زیرا پلاستیک مذاب به سادگی به شکاف می افتد.
برای جبران فاصله های زیاد، اکثر چاپگرها پشتیبانی می کنند یا یک برج پلاستیکی موقت که می تواند از منطقه پل پشتیبانی کند. چاپگر monofilament با استفاده از همان مواد به عنوان هدف خود و دارای تنظیمات مختلف است که آسان برای حذف پشتیبانی.
چاپگرهای رشته ای دوگانه اغلب با مواد حمایت از حلال مانند PVA (الکل پی وی سی) چاپ می شوند که تقریبا همان ماده ای است که المر بر روی آن ساخته شده است. هنگامی که چاپ رشته دوگانه تکمیل شده است، آن را به مدت چند ساعت (یا گاهی اوقات روز) در آب غوطه ور می شود و PVA حل می شود و چاپ مجدد را با حفره ها باز می دارد که طراح برای هدف نهایی طراحی شده است.
از آنجا که چاپگرهای FDM در لایه ها چاپ می شوند، جهت شیء چاپ شده می تواند مهم باشد. پیوندهای بین لایه ها اغلب ضعیف تر از خطوط پلاستیکی هستند. به همین ترتیب، قرار دادن روی تخت باید هر گونه اشیایی را که احتمالا در معرض استرس هستند را در نظر بگیرد.
چاپگرهای FDM در ابعاد مختلفی عرضه می شوند. هر اندازه اندازه بزرگتر باشد چاپ چاپگر چالش برانگیز است، زیرا اغلب مشکل است که ویژگی های گرما را در محدوده کامل ساخت تعادل کند.
چاپگرهای FDM همچنین انواع اندازه نازل را ارائه می دهند. بزرگتر نازل، بیشتر مواد در هر دقیقه اکسترود شده، اما کمتر نتیجه نهایی تصفیه شده است. نازل کوچکتر، دقیق تر چاپ. چاپ با نازل های بزرگ یا نازل های کوچک، چالش های دیگری را که اغلب به حمایت ها، پل ها و مدیریت گرما مربوط می شود معرفی می کند.
چاپگر SLA
چاپگرهای SLA دارای ویژگی های بسیاری هستند که آنها را از جریان اصلی خارج می کند:
رزین های مایع که از آنها استفاده می کنند، به شدت سمی هستند. اگر شما آن را دریافت کنید، می تواند باعث سوختگی یا بثورات دردناک شود.
چاپ تمام شده باید در حمام پردازش شود و سپس درمان شود. آنها در طول این دوره پردازش تغییر خواهد کرد. آنها نیز سمی هستند.
چاپگرهای SLA به دلیل رزین های مایع و حمام های پردازش از چاپگرهای FDM بسیار سنگین هستند.
چاپگرهای SLA به طور معمول مناطق بسیار کوچک ساخت دارند که باعث چاپ معمولی می شوند. رزین ها به طور خاص برای یک چاپگر خاص طراحی شده اند، بنابراین کاربر می تواند محصول تامین کننده را قفل کند که ممکن است انتخاب های مواد و رنگ را محدود کند.
با این حال، چاپگرهای SLA در حال تبدیل شدن به محبوبیت هستند، عمدتا به این دلیل که آنها چاپ هایی با جزئیات بسیار دقیق و چند لایه لایه ها را تولید می کنند. این امر به ویژه برای نمونه سازی از طرح های تزئینی و تزئینی، طرح های کوچک پزشکی و دندانپزشکی و سرگرمی هایی مانند راه آهن مدل و مینیاتوری بازی، مناسب می باشد.
طراحی و تهیه نسخه چاپی
فرآیند انتقال از اشیاء چاپی خلاق به سه بعدی ابتدا باید دو تکنولوژی ابزار نرم افزاری را به همراه داشته باشد: نرم افزار 3D (یا CAD) و یک دستگاه برش.
نرم افزار 3D مدل سازی
نرم افزار مدل سازی 3D (همچنین به عنوان CAD (برای طراحی با کمک کامپیوتر شناخته می شود) می تواند به عنوان موتور ایجاد برای مدل های سه بعدی مورد توجه قرار گیرد. به همان شیوه، شما می توانید فتوشاپ را برای ایجاد گرافیک، Illustrator برای ایجاد تصاویر یا استفاده از ورد برای ایجاد مقالات مانند این، و نرم افزار CAD برای ایجاد طرح های مدل 3D استفاده کنید.
بسیاری از برنامه های CAD وجود دارد و هر برنامه برای وظایف مختلف مناسب است. من بین TinkerCAD و Fusion 360 جایگزین می شود، بسته به اینکه آیا من نیاز به ساخت یک بخش سریع یا یک طراحی پیچیده تر دارم.
برش دهنده
برنامه CAD یک مدل مجازی از شی 3D را تولید می کند. اما اکثر چاپ سه بعدی با لایه لایه انجام می شود. روند تبدیل یک طراحی سه بعدی به یک سری از حرکات ماشین در یک هواپیمای دو بعدی (و سپس حرکت هواپیما) کار برنامه ی برش است.
ادامه مطلب: https://www.zdnet.com/article/everything-you-need-to-know-about-3d-printing-and-its-impact-on-your-business/