پرینت سه بعدی چیست؟ راهنمای جامع انواع روشهای پرینت سه بعدی – قسمت سوم
- 1 . پرینت سه بعدی چیست؟
- 2 . راهنمای جامع انواع روشهای پرینت سه بعدی – قسمت سوم
- 3 . مواد اولیه مورد استفاده در پرینت سه بعدی
- 4 . تیتانیوم
- 5 . کاربردهای تیتانیوم
- 6 . نیکل
- 7 . مزایای نیکل
- 8 . کاربردهای نیکل
- 9 . رزین ها
- 10 . کاربردهای رزین اپوکسی
- 11 . مزایای رزین اپوکسی
- 12 . رزین آکریلیک (Acrylic)
- 13 . کاربردهای رزین آکریلیک
- 14 . نایلون
- 15 . پرینت سه بعدی نایلون
- 16 . کاربردهای نایلون
- 17 . مزایای نایلون
- 18 . مواد غذایی
پرینت سه بعدی چیست؟
راهنمای جامع انواع روشهای پرینت سه بعدی – قسمت سوم
مواد اولیه مورد استفاده در پرینت سه بعدی
در قسمت های قبل، به توضیح برخی از مواد اولیه پرکاربرد مورد استفاده در اجرای فرآیندهای پرینت سه بعدی پرداختیم. در ادامه به بررسی تعدادی دیگر از این مواد میپردازیم و مزایا، معایب و مهمترین کاربردهای آنها را شرح می دهیم.
تیتانیوم
تیتانیوم یک فلز سبک و مقاوم است که امروزه به عنوان یکی از مواد اولیه رایج در صنعت مورد استفاده قرار میگیرد. تیتانیوم با وجود وزن سبک خود، در برابر خوردگی و حرارت بسیار مستحکم و مقاوم است. همچنین به دلیل ویژگیهای خاص خود، به طور گسترده در فرآیندهای پرینت سه بعدی نیز به عنوان ماده اولیه استفاده میشود.
پرینت سه بعدی تیتانیوم
کاربردهای تیتانیوم
امروزه تیتانیوم در فرآیندهای پرینت سه بعدی به عنوان ماده اولیه در تولید قطعات پیچیده و با کیفیت استفاده میشود. برخی از کاربردهای تیتانیوم در فرآیندهای پرینت سه بعدی عبارتند از:
- صنعت هوافضا: تیتانیوم به دلیل مقاومت بالا در برابر حرارت، خوردگی و همچنین وزن سبک، در تولید قطعات مورد استفاده در صنایع هوافضا کاربرد فراوانی دارد. این قطعات شامل اجزای موتورهای هواپیما، سیستمهای پروانه و همچنین قطعات داخلی فضاپیماها میباشند.
- صنعت پزشکی: تیتانیوم به دلیل بیخطر بودن برای بدن انسان و قابلیت سازگاری با بافتهای بیولوژیکی، به طور گسترده در تولید قطعات پزشکی مورد استفاده قرار میگیرد. برخی از این قطعات شامل ایمپلنتهای استخوانی، دندانهای مصنوعی و ابزارهای جراحی میشوند.
- صنعت خودروسازی: تیتانیوم به دلیل وزن سبک و مقاومت بالا، در تولید قطعات انواع خودروها مورد استفاده قرار میگیرد. تعدادی از این قطعات شامل اجزای سازنده موتور، توربوشارژرها و قطعات سیستم تعلیق میباشند.
مزایای تیتانیوم
استفاده از تیتانیوم در فرآیندهای پرینت سه بعدی دارای مزایای بسیاری است. در ادامه به برخی از این مزایا اشاره میکنیم:
سبک و مقاوم
همانطور که بیان شد، تیتانیوم علیرغم وزن پایین، از مقاومت بسیار خوبی برخوردار میباشد و همین امر سبب شده تا به یکی از محبوبترین متریالها در صنایع مرتبط با پرینترهای سه بعدی بدل گردد.
مقاومت در برابر خوردگی
تیتانیوم به دلیل مقاومت بالا نسبت به خوردگی هنگام در تماس بودن با شرایط آب و هوایی نامتعادل و مواد شیمیایی، برای استفاده در فضاهای باز و محیطهای خورنده گزینه مناسبی به شمار میرود.
مقاومت در برابر حرارت
تیتانیوم دارای مقاومت قابل قبولی در برابر حرارت بوده و همین ویژگی آن را به یکی از مواد اولیه مناسب برای اجرای فرآیندهای پرینت سه بعدی با دماهای بالا تبدیل نموده است.
فرمپذیری
تیتانیوم فرمپذیری خوبی داشته و قابلیت ترکیب با سایر مواد را نیز داراست. همین ویژگی به طراحان و تولیدکنندگان این امکان را میدهد تا قطعات پیچیده و سازه های خاص خود را به کمک این ماده و با استفاده از فرآیندهای پرینت سه بعدی تولید نمایند.
معایب تیتانیوم
هزینه نسبتا بالا
تیتانیوم یکی از مواد گران قیمت محسوب شده و هزینه تولید قطعات با استفاده از آن نیز طبیعتا بالا خواهد بود. بر همین اساس، این موضوع میتواند به یکی از محدودیتهای استفاده از تیتانیوم در فرآیندهای پرینت سه بعدی تبدیل شود.
فرآوری سخت
تیتانیوم بسیار سخت و مقاوم بوده و به همین دلیل، فرآوری آن نیازمند تجهیزات و فناوریهای خاصی است. لذا این موضوع میتواند مشکلاتی در فرآیندهای پرینت سه بعدی ایجاد نماید.
نیکل
نیکل فلزی با خواص منحصر به فرد است که به طور گسترده در فرآیندهای پرینت سه بعدی مورد استفاده قرار میگیرد. این فلز نقرهای رنگ، خواص فیزیکی و شیمیایی برجست های داشته، دارای ضریب انبساط حرارتی پایین، مقاومت بالا در برابر خوردگی و اکسیداسیون، و همچنین سختی قابل توجهی است.
پرینت سه بعدی نیکل
مزایای نیکل
مقاومت بالا در برابر خوردگی
نیکل مقاومت خوبی در برابر اثرات مخرب محیطی مانند رطوبت، انواع اسیدها و بازها دارد. این ویژگی باعث میشود که قطعات پرینت شده با استفاده از این فلز، در برابر خوردگی و زنگ زدگی مقاومت بیشتری نسبت به اغلب متریالهای متداول داشته باشند.
خواص مکانیکی بالا
نیکل دارای سختی و مقاومت بالایی است که منجر به تولید قطعات با استحکام و دوام فوقالعاده بالا میشود.
قابلیت پرینت دقیق
فلز نیکل به خوبی قابلیت اجرای فرآیندهای پرینت سه بعدی را داشته و جزئیات قطعات تولید شده از جنس این متریال، به دقت رعایت خواهد شد.
معایب نیکل
هزینه بالا
استفاده از نیکل در پرینت سه بعدی هزینه نسبتا بالایی دارد. نیکل یک فلز گرانقیمت بوده و این امر میتواند سبب افزایش هزینه تمام شده قطعات سه بعدی گردد.
سمی بودن
فلز نیکل در حالت پودری میتواند سمی باشد و با توجه به اینکه در فرآیندهای پرینت سه بعدی از پودر نیکل استفاده میشود، احتیاط در هنگام استفاده از این ماده بسیار ضروری است.
کاربردهای نیکل
- صنایع هوافضا: به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و خواص مکانیکی برجسته، نیکل در صنایع هوافضا کاربرد بسیاری دارد. قطعات پرینت شده از جنس نیکل میتوانند در برابر شرایط سختی مانند دماهای بسیار بالا یا پایین، فشارهای بالا و همچنین هنگام تماس با اغلب مواد شیمیایی مقاومت کنند.
- صنایع خودروسازی: نیکل به عنوان یک ماده سازگار با برخی از فلزات دیگر مانند آلومینیوم و فولاد، به صورت گسترده در صنایع خودروسازی استفاده میشود. قطعات پرینت شده با استفاده از نیکل میتوانند خواص مکانیکی و مقاومتی بالایی داشته باشند.
- صنایع پزشکی: فلز نیکل در صنایع پزشکی، به خصوص برای تولید قطعات پروتز و ایمپلنت نیز استفاده میشود. قطعات پرینت سه بعدی با استفاده از نیکل میتوانند دقیقا به اندازه و شکل مورد نیاز بیمار ساخته شوند. اتفاقی که نهایت آرزوی هر پزشکی است!
رزین ها
رزینها نیز موادی هستند که در پرینت سه بعدی بسیار مورد استفاده قرار میگیرند. این مواد اغلب برای تولید اشیای شفاف و شیشهای کاربرد دارند. در این زمینه، رزینهای شفاف مانند رزین اپوکسی (Epoxy) و رزین آکریلیک (Acrylic) بسیار محبوب و پرکاربرد محسوب میشوند.
رزین اپوکسی (Epoxy)
رزین اپوکسی یکی دیگر از مواد پرکاربرد در صنعت پرینت سه بعدی است. این نوع رزین دارای ویژگیهای فوقالعادهای بوده و نوعی پلیمر مصنوعی است که از ترکیب دو ماده شیمیایی، یعنی رزین و عامل تصلب (هاردنر) تشکیل میشود. این ماده به صورت مایع تولید شده، پس از تماس با هوا، واکنشی شیمیایی را آغاز نموده و به صورت جامد تبدیل میشود.
پرینت سه بعدی رزین اپوکسی
کاربردهای رزین اپوکسی
- صنایع الکترونیکی: به دلیل مقاومت بالا در برابر حرارت و خوردگی، رزین اپوکسی در صنعت الکترونیک برای پوشش دادن و محافظت از مدارهای الکترونیکی و قطعات حساس استفاده میشود.
- تولید انواع قطعات صنعتی خاص: رزین اپوکسی در ساخت قطعات صنعتی مانند قالبها، قطعات خودرو و همچینن قطعات مکانیکی کاربرد دارد.
- صنعت مدلسازی: از رزین اپوکسی در صنعت مدلسازی نیز برای ساخت انواع مجسمهها، تزئینات دکوراتیو و آثار هنری استفاده میشود.
مزایای رزین اپوکسی
مقاومت فوقالعاده
رزین اپوکسی دارای مقاومت بالا در برابر ضربه، حرارت، شکستگی و خوردگی است. لذا این ماده میتواند تحمل وزن سنگینی را نیز داشته باشد.
انعطافپذیری
رزین اپوکسی در حالت مایع قابل تغییر شکل بوده و به راحتی قابلیت تزریق و ریخته گری را دارد. همچنین، پس از سخت شدن نیز دارای سختی و استحکام بالایی است.
ثبات ابعادی
با توج به خواص شیمیایی و فیزیکی رزین اپوکسی، این ماده دارای ثبات ابعادی بسیار قابل قبولی بوده و قطعات تولید شده از جنس این متریال، در طول زمان تغییر کمی در شکل و اندازه خواهند داشت.
معایب رزین اپوکسی
سمی بودن
رزین اپوکسی در حالت مایع ممکن است سمی باشد. علاوه بر این، احتمال سمی بودن مواد شیمیایی مورد استفاده در فرآیند هاردنینگ مرتبط با آن نیز وجود دارد. لذا در استفاده از این ماده باید احتیاط کافی داشته و نکات ایمنی را رعایت نمود.
قیمت
رزین اپوکسی به دلیل خواص و کاربردهای خاص خود، اغلب هزینه بالایی داشته و به عنوان یک ماده نسبتا گران در صنعت پرینت سه بعدی محسوب میشود.
رزین آکریلیک (Acrylic)
رزین آکریلیک یکی دیگر از مواد پرکاربرد در صنایع پرینت سه بعدی است که به دلیل ویژگیهای خاص خود، بسیار مورد توجه فعالان این عرصه قرار گرفته است. این ماده در حقیقت نوعی پلاستیکی است که به صورت مایع قابل استفاده بوده و از طریق ترکیب برخی مواد شیمیایی نظیر استایرن و استیرن - آکریلونیتریل تولید میشود.
پرینت سه بعدی رزین آکریلیک
کاربردهای رزین آکریلیک
- صنعت جواهرسازی: به دلیل شفافیت بالا و خواص مکانیکی قوی، رزین آکریلیک در صنعت جواهرسازی و برای ساخت نمونههای قطعات حساس استفاده میشود.
- پوششدهی: این رزین به عنوان یک پوشش محافظ در صنایع مختلف از جمله خودروسازی و صنایع الکترونیک به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرد.
- هنر و طراحی: رزین آکریلیک برای خلق آثار هنری و طراحیهای خلاقانه در صنایع مختلف کاربرد دارد.
- پزشکی: در زمینه پزشکی نیز از رزین آکریلیک برای ساخت قطعات سفید کننده دندان، ترمومترها و لوازم پزشکی دیگر استفاده میشود.
مزایای رزین آکریلیک
دقت بالا
رزین آکریلیک دارای خواص مکانیکی بسیار خوبی است که باعث میشود پرینتهای سه بعدی با دقت بالایی انجام شوند.
شفافیت
این رزین دارای شفافیت بالایی بوده و منجر به تولید قطعات شفاف و قابل استفاده در زمینههایی همچون پرینت سه بعدی جواهرات میگردد.
مقاومت شیمیایی
رزین آکریلیک دارای مقاومت بالایی در برابر مواد شیمیایی است؛ بنابراین به عنوان یک ماده مقاوم در برابر حلالها و مواد شیمیایی خورنده مورد استفاده قرار میگیرد.
زمان خشک شدن سریع
این ماده پس از اتمام فرآیند پرینت سه بعدی به سرعت خشک شده و منجر به افزایش سرعت نهایی عملیات پرینت، بهبود زمان تولید و ارتقای راندمان فرآیند میگردد.
معایب رزین آکریلیک
احتمال انقباض
یکی از معایب رزین آکریلیک، احتمال انقباض آن است. بنابراین، پس از پرینت سه بعدی، امکان ایجاد تغییر در اندازه قطعات وجود خواهد داشت.
آسیبپذیری در برابر حرارت
رزین آکریلیک تا حدودی در برابر حرارت آسیبپذیر بوده و ممکن است در دماهای بالا شکل دهی خود را از دست بدهد.
نایلون
نایلون یک پلیمر قوی و انعطاف پذیر است که در ساختار خود دارای لایه های متعددی است. این ماده همچنین دارای خواص فیزیکی مناسبی مانند مقاومت در برابر ضربه، انعطافپذیری، مقاومت در برابر حرارت و مقاومت شیمیایی بوده و برای تولید قطعات پلاستیکی پیچیده و محصولاتی که نیاز به استحکام بالا دارند، گزینه مناسبی محسوب می شود.
پرینت سه بعدی نایلون
کاربردهای نایلون
- انواع قطعات مکانیکی: نایلون در ساخت انواع قطعات مکانیکی بسیار پرکاربرد است. این قطعات به خوبی میتوانند در صنایعی چون هوافضا، خودروسازی و صنایع الکترونیکی مورد استفاده قرار گیرند.
- تجهیزات ورزشی: نایلون به دلیل خواص مقاومتی و انعطافپذیری خود، به طور گسترده در تولید لوازم ورزشی مانند اسکیت بورد، راکت تنیس و غیره استفاده میشود.
- محصولات مصرفی: نایلون در ساخت انواع محصولات مصرفی مانند بستهبندیها، پلاستیکهای مقاوم و بهداشتی و همچنین نخهای محکم کاربرد دارد.
مزایای نایلون
قدرت مکانیکی بالا
نایلون دارای استحکام و سختی بالایی است که آن را به یکی از مواد مناسب برای پرینت سه بعدی انواع قطعات تبدیل میکند.
انعطافپذیری
نایلون انعطافپذیری بالایی داشته و به راحتی قابل تغییر شکل است. این ویژگی، بهترین کیفیت برای پرینت قطعات دارای ساختارهای پیچیده فراهم مینماید.
مقاومت در برابر حرارت
نایلون دارای مقاومت حرارتی قابل قبولی بوده و میتواند در دماهای نسبتا بالا نیز به خوبی عمل کند.
مقاومت شیمیایی
علاوه بر موارد ذکر شده، نایلون مقاومت نسبتا خوبی در برابر مواد شیمیایی مانند محلولهای قلیایی و اسیدی و همچنین روغنها دارد.
معایب نایلون
جذب رطوبت
یکی از معایب نایلون این است که درصد جذب رطوبت آن نسبت به برخی از متریال های دیگر تا حدودی بیشتر است. این امر ممکن است باعث تغییر در ابعاد قطعات پرینت سه بعدی تولید شده گردد.
انقباض
نایلون دارای خاصیت انقباضی بوده و ممکن است سبب بروز مشکلاتی در دقت ابعادی قطعات تولید شده شود.
مواد غذایی
یکی از کاربردهای جالب پرینت سه بعدی، تولید قطعاتی از جنس مواد خوراکی است. با استفاده از پرینترهای سه بعدی مخصوص مواد غذایی، میتوان طعم و شکل منحصر به فردی به انواع خوراکی ها داد. امروزه این تکنولوژی به عنوان یک روش نوین در صنایع غذایی مورد استفاده قرار میگیرد.
برخی از پرکاربردترین مواد غذایی مورد استفاده در صنایع پرینت سه بعدی عبارتند از شکلات، قند، پروتئین ها و انواع صمغ ها.
به کمک فناوری پرینت سه بعدی به راحتی میتوان اشکال گوناگونی را بر روی این گونه مواد طراحی نمود و یا از آنها برای تولید خوراکی های مختلف استفاده کرد. خوراکی های شکیل و جذابی که میتوانند به عنوان یک هدیه جالب، خاص و جذاب مورد استفاده قرار گیرند.
پرینت سه بعدی شکلات
در این مقاله، به بررسی موادی که در فرآیندهای پرینت سه بعدی استفاده میشوند، پرداختیم و آموختیم که انواع مختلفی از پلاستیک ها، فلزات، رزینها، نایلونها و حتی مواد خوراکی برای تولید اشیای سه بعدی کاربرد داشته و به دلیل خواص و کاربردهای ویژه خود، در صنعت پرینت سه بعدی بسیار محبوب هستند.
در نهایت، لازم به ذکر است که انتخاب مواد اولیه صحیح برای اجرای فرآیندهای پرینت سه بعدی بسیار اهمیت دارد. هر مادهای ممکن است خواص و ویژگیهای منحصر به فردی داشته باشد که حتما باید با نیازهای پروژه مورد نظر هماهنگ شود.