انتخاب روند چاپ سازه سه بعدی مناسب در انواع پرینترهای سه بعدی
- علمی و تحقیقاتی
فاطمه کلانکی
- 0
- 21 دقیقه خوانده شده
“چاپ سه بعدی یا ساخت افزودنی اصطلاحی است که چندین فرآیند را در بر می گیرد .هر فرآیند چاپ سه بعدی دارای مزایا و محدودیت هایی است و هر یک از آنها برای کاربردهای خاص بیش از موارد دیگر مناسب هستند.
در این مقاله، چندین ابزار آسان برای استفاده در انواع پرینترهای سه بعدی در اختیار شما قرار می دهیم تا به شما کمک کنیم روند چاپ سه بعدی مناسب را برای نیازهای خود انتخاب کنید. از نمودارها و جداول زیر به عنوان مرجع سریع برای شناسایی فرایندی که بهترین نیازهای طراحی شما را برآورده می کند استفاده کنید.
ما از سه زاویه مختلف به انتخاب فرآیند درست رو برو می‌شویم:
مواد مورد نیاز برای پرینت سازه سه بعدی
ویژگی های پایانی (فیزیکی یا بصری) تعریف شده در سازه سه بعدی
قابلیت های خاص فرآیند (دقت ، اندازه ساخت و …) که در انواع سازه سه بعدی مورد نیاز است.
”
انتخاب فرآیند چاپ سه بعدی با توجه به مواد مورد نیاز
فرآیند چاپ سه بعدی با مواد لازم
مواد چاپ سه بعدی معمولاً به صورت رشته، پودر یا رزین تولید می شوند(بستگی به فرآیندهای چاپ سه بعدی دارد). دو گروه اصلی مواد چاپ سه بعدی پلیمرها (پلاستیک ها) و فلزات هستند، سایر مواد مانند سرامیک یا کامپوزیت ها و … نیز موجود هستند. پلیمرها را می توان بیشتر به ترموپلاستیک و پلیمر های گرما سخت (ترمست) تقسیم کرد.
اگر از قبل مواد مورد نیاز مشخص باشد، انتخاب فرآیند چاپ سه بعدی نسبتاً آسان است، زیرا فقط چند فناوری با جنس مواد مشابه میتواند قطعه تولید کند. در این موارد، فرآیند انتخاب معمولاً به یک مقایسه در خصوصیات تبدیل می شود.
انواع چاپ سازه سه بعدی
ترموپلاستیک
بهترین گزینه برای استفاده های کاربردی از جمله ساخت قطعات استفاده نهایی و نمونه های اولیه کاربردی ترموپلاستیک ها، هستند. آنها دارای خواص مکانیکی خوب و مقاومت در برابر ضربه، سایش و مواد شیمیایی بالا هستند. آنها همچنین می توانند با کربن، شیشه یا سایر مواد افزودنی ترکیب شوند تا خواص فیزیکیشان افزایش یابد. ترموپلاستیک های چاپ سه بعدی مهندسی (مانند نایلون ، PEI و ASA) به طور گسترده ای برای تولید قطعات نهایی برای کاربردهای صنعتی استفاده می شوند.
قطعات SLS از ویژگیهای مکانیکی و فیزیکی بهتری برخوردار بوده و از دقت ابعادی بالاتری برخوردار هستند، اما FDM مقرون به صرفه تر است و زمان آمادسازی کوتاه تری دارد.
ترموپلاستیک چاپ سه بعدی معمولی
|
SLS |
Nylon (PA), TPU |
|
FDM |
PLA, ABS, PETG, Nylon, PEI (ULTEM), ASA, TPU |
هرم زیر متداول ترین مواد ترموپلاستیک را برای چاپ سه بعدی نشان می دهد. به عنوان یک قاعده سرانگشتی، هرچه ماده بالاتر در هرم باشد، خواص مکانیکی آن نیز بهتر است و به طور کلی چاپ با آن (با هزینه بالاتر) سخت تر است:
متداول ترین مواد ترموپلاستیک برای چاپ سازه سه بعدی
ترموست (رزین):
ترموست ها (رزین ها) در کار هایی که زیبایی در آنها از اهمیت برخوردار است، مناسب ترند، زیرا می توانند قطعاتی با سطوح صاف مانند تزریق و جزئیات خوب تولید کنند. به طور کلی، آنها از سختی بالایی برخوردار هستند اما از ترموپلاستیک ها شکننده تر هستند، بنابراین برای استفاده های کاربردی مناسب نیستند رزین های ویژه ای موجود است که برای کاربردهای مهندسی (تقلید از خواص ABS و PP) یا کاشت دندان طراحی شده اند.
خواندن این مطلب نیز به شما پیشنهاد می شود: عیب یابی و رفع مشکلات مربوط به صفحه چاپ در انواع پرینترهای سه بعدی صنعتی و غیر صنعتی
جت متریال قطعاتی را با دقت ابعادی برتر و به طور کلی سطوح نرمتر تولید می کند، اما با هزینه بیشتری نسبت به SLA / DLP . در هر دو فرآیند از رزین های فتو پلیمر مبتنی بر اکریلیک استفاده می شود.
ترمست چاپ سه بعدی معمولی
| Material Jetting | Standard resin, Digital ABS, Durable resin (PP-like), Transparent resin, Dental resin |
| SLA/DLP | Standard resin, Tough resin (ABS-like), Durable resin (PP-like), Clear resin, Dental resin |
فلزات:
قطعات چاپ شده سه بعدی فلزی دارای خواص مکانیکی عالی هستند و در دماهای بالایی می توانند کار کنند. قابلیت های آزادی در طراحی چاپ سه بعدی، آنها را برای کاربردهای سبک در صنایع هوافضا و پزشکی ایده آل می کند.
فلزات چاپ سه بعدی معمولی
| DMLS/SLM | Stainless Steel, Titanium, Aluminum |
| Binder Jetting | Stainless Steel (bronze-filled or sintered) |
قطعات DMLS / SLM از ویژگی های مکانیکی و تحمل بالاتری برخوردار هستند، اما بایندر جتیتگ می تواند تا 10 برابر ارزان تر باشد و می تواند قطعات بسیار بزرگتری تولید کند.
مواد دیگر:
سایر مواد نیز می توانند به روش سه بعدی چاپ شوند، اما از آنجایی که کاربردهای آنها محدود است، چندان مورد استفاده نیستند. این مواد شامل سرامیک و ماسه سنگ تمام رنگ به روش Binder Jetting قابل تولیدمی‌باشد.
سایر مواد چاپ سه بعدی
|
Binder Jetting |
Sand, Ceramics |
نکته حرفه ای:
با توجه به خاصیت افزودنی بودن این فناوری، قطعات چاپ سه بعدی اغلب دارای خواص مکانیکی ناهمسانگرد هستند، به این معنی که در جهت Z ضعیف تر خواهند بود. برای قطعات عملکردی، این ویژگی باید در هنگام طراحی در نظر گرفته شود.
یک براکت آزمایشی چاپ شده در طیف وسیعی از مواد چاپ شده سه بعدی
انتخاب فرآیند با استفاده از موارد بیان شده
مهم است که در ابتدا مراحل انتخاب تعیین کنید آیا در طراحی اصل عملکرد است یا ظاهر بصری. این امر در انتخاب مناسب ترین فرآیند بسیار کمک خواهد کرد. به عنوان یک قاعده کلی، قطعات پلیمری برای استفاده های کاربردی ترموپلاستیک مناسب تر هستند در حالی که ترموست ها برای ظاهر بصری مناسب ترند.
{{{#49}}}
عملکرد:
نمودار زیر می تواند به شما کمک کند مناسب ترین فرایند چاپ سه بعدی را بر اساس نیاز طراحی معمول برای قطعات عملکردی و نمونه های اولیه شناسایی کنید.
مناسب ترین فرایند چاپ سه بعدی برای قطعات عملکردی
جزئیات بیشتر:
- هنگام طراحی یک قطعه یا نمونه اولیه که با اجزای دیگر تماس فیزیکی دارد، تعیین میزان تحمل بار لازم ضروری است.
- به عنوان یک قاعده کلی، انتخاب فرآیندی با دقت ابعاد، بالاتر باعث افزایش هزینه می شود. یک گزینه دیگر به اتمام رساندن قسمت هاییی که دقت ابعادی بالایی نیاز دارن یا جزئیات کوچک دارن پس از چاپ سه بعدی است (به عنوان مثال با سوراخ کاری یا رزوه ).
- مقاومت کلی قطعات به خصوصیات مختلف مکانیکی و فیزیکی بستگی دارد. برای ساده سازی انتخاب می توان از مقاومت کششی مواد به عنوان راهنما استفاده کرد. هنگامی که مقاومت بالا و سختی مورد نیاز است، چاپ سه بعدی فلز و یاچاپ FDM تقویت شده با الیاف کربن بهترین راه حل است.
- مواد چاپ سه بعدی مهندسی با ویژگی های خاصی مانند مقاومت در برابر حرارت ، مقاومت در برابر شعله ، مقاومت در برابر مواد شیمیایی یا دارای گواهی زیست سازگار یا بی خطر در تماس با مواد غذایی در دسترس هستند.
- در جایی که به مواد انعطاف پذیر با کشیدگی بالا در هنگام شکست نیاز دارند پلاستیک های ترموپلاستی مانند TPU در SLS و FDM کاربرد دارد. و یا به موادی با سختی کم ، با حسی لاستیک مانند برای SLA / DLP و Material Jetting در دسترس هستند.
یکی از انبوه ابزار های کاربردی پرینت سه بعدی که در پوسته نایلونی پر از کربن به کمک SLS چاپ شده است.
ظاهر بصری:
هنگامی که مهمترین مسئله ظاهر بصری باشد، با استفاده از نمودار جریان زیر می توان انتخاب فرآیند چاپ سه بعدی را ساده کرد.
اهمیت ظاهر بصری در فرایند چاپ سه بعدی
برخی اطلاعات بیشتر:
- هر سه روش SLA / DLP و Material Jetting می توانند قطعاتی با سطح پایانی صاف و مانند قالب تزریق پلاستیک تولید کنند. تفاوت اصلی بین این دو فرآیند (جدا از هزینه) این است که پشتیبانی در Material Jetting محلول است، در حالی که در SLA / DLP پس از چاپ باید به صورت دستی برداشته شود، و آثار کمی بر روی سطح باقی می ماند که باید بعد از اتمام فرایند، روی ان پردازش انجام شود.
- Material Jetting قطعات کاملاً شفاف تولید می کند، در حالی که قطعات SLA / DLP به صورت نیمه شفاف چاپ می شوند و می توانند پس از پردازش تقریباً 100٪ از نظر نوری شفاف شوند.
- قطعات با بافت خاص، مثل قطعات چوب مانند و یا فلز مانند را می توان با استفاده رشته فیلامنت woodfillیا metalfill در روش FDMتولید کرد. قطعات لاستیکی مانند نرم هستند (سختی <70A) و می توانند خم و فشرده شوند ، اما خوشبختانه عملکرد لاستیک واقعی است.
- Jetting Material و Binder Jetting تنها فرآیندهای چاپ سه بعدی هستند که در حال حاضر قابلیت چاپ تمام رنگی را ارائه می دهند. Jetting Material به روش های دیگر برتری دارد، زیرا مواد با ویژگی های فیزیکی بهتر و همچنین قابلیت های چند ماده را ارائه می دهد. گزینه دیگر پرایمر و رنگ آمیزی مدل ها پس از چاپ یا استفاده از چاپگر FDM با قابلیت اکستروژن دوگانه (فقط برای دو رنگ) است.
ظاهر بصری انواع سازه سه بعدی
انتخاب یک فرایند با قابلیت های تولید
هنگامی که طراحی مدل تکمیل شده است، توانایی های هر فناوری چاپ سه بعدی اغلب نقش اصلی را در انتخاب فرآیند بازی می کنند. داشتن درک کلی از مکانیک اساسی هر فرآیند برای درک کامل مزایا و محدودیت های اصلی آنها مهم است.
چند قانون مفید برای کمک به شما در اینجا آورده شده است:
- دقت ابعادی به جزئیاتی که هر فرآیند می تواند ایجاد کند و کیفیت ساخت هر چاپگر سه بعدی ارتباط دارد. فرایندهایی که دقت بالاتری ارائه می دهند معمولاً می توانند قطعاتی با ویژگی های دقیق تر ایجاد کنند. دستگاه های در رده بندی صنعتی از دقت و تکرار پذیری بالاتری نسبت به چاپگرهای رومیزی برخوردار هستند.
- اندازه ساخت حداکثر ابعادی که یک چاپگر می تواند تولید محصول کند را اندازه ساخت می‌گویند. برای اجزایی که بیش از اندازه ساخت هستند، رفتن به سراغ یک فناوری جایگزین یا تقسیم بندی به چندین قطعه مجزا که بعداً قابل مونتاژ هستند را در نظر بگیرید.
- نیاز به ساختارهای پشتیبانی، سطح آزادی طراحی را تعیین می کند. فرایندهایی که به پشتیبانی نیاز ندارند، مانند SLS یا پشتیبانی قابل حل، مانند Material Jetting یا FDM با دو اکستروژن (صنعتی یا رومیزی) ، محدودیت های کمتری دارند و می توانند ساختارهای فرم آزاد را با سهولت بیشتری تولید کنند.
| دقت ابعادی | اندازه ساخت معمولی | ساپورت | ||
| FDM | ± 0.5 ((حد پایین ± 0.5 میلی متر) – دسکتاپ 15 0.15 ((حد پایین ± 0.2 میلی متر) – صنعتی | 200 x 200 x 200 mm برای چاپگرهای رومیزی حداکثر 900 x 600 x 900 mm برای چاپگرهای صنعتی | همیشه لازم نیست (قابل حل است) | |
| SLA / DLP | ± 0.5 ((حد پایین: 10 0.10 میلی متر) – دسکتاپ 15 0.15 ((حد پایین ± 0.05 میلی متر) – صنعتی | 145 145 145 mm 175 میلی متر برای دسک تاپ تا 1500 750 750 500 500 میلی متر برای چاپگرهای صنعتی | همیشه لازم است | |
| SLS | 3 0.3 ((حد پایین: ± 0.3 میلی متر) | 300 300 300 300 300 میلی متر (تا 750 550 550 550 550 میلی متر) | لازم نیست | |
| Material Jetting | ± 0.1 ((حد پایین 0.05 mm میلی متر) | 380 250 250 200 200 میلی متر (تا 1000 800 800 500 500 میلی متر) | همیشه مورد نیاز (همیشه قابل حل) | |
| Binder Jetting | ± 0.2 میلی متر (3 0.3 میلی متر برای چاپ شن) | 400 250 250 250 250 میلی متر (تا 1800 1000 1000 700 700 میلی متر) | لازم نیست | |
| DMLS / SLM | ± 0.1 میلی متر |
|
همیشه لازم است |
ارتفاع لایه
جنبه مهم دیگری که هنگام انتخاب فناوری باید در نظر گرفت تأثیر ارتفاع لایه است. با توجه به خاصیت افزودنی چاپ سه بعدی، ارتفاع لایه می تواند صافی سطح چاپ شده و حداقل اندازه ویژگی چاپگر را تعیین کند (در جهت z). همچنین استفاده از ارتفاع لایه کمتر باعث می شود که اثر پله پله شدن در شیب ها کمتر برجسته شود و به تولید سطوح منحنی دقیق تر کمک کند.
ضخامت لایه معمولی
| FDM |
50 – 400 میکرومتر (شایع ترین: 200 میکرومتر) |
| SLA / DLP |
25 – 100 میکرومتر (شایع ترین: 50 میکرومتر) |
| SLS |
80 – 120 میکرومتر (شایع ترین: 100 میکرومتر) |
| جت مواد |
16 – 30 میکرومتر (شایع ترین: 16 میکرومتر) |
| Binder Jetting |
100 میکرومتر |
| DMLS / SLM |
30 – 50 میکرومتر |
نکات تجربی
- هر یک از عملکرد یا ظاهر بصری در اولویت اول است، در ابتدای مراحل انتخاب تعیین کنید.
- وقتی بیش از یک فرآیند بتواند قطعاتی را با همان ماده تولید کند، انتخاب به یک مقایسه در خصوصیات تبدیل می شود.
- برای قطعات پلیمری کاربردی، ترموپلاستیک (SLS یا FDM) را به ترموست ترجیح دهید.
- برای ظاهر بصری و زیبایی ، ترموست (SLA / DLP یا Material Jetting) بهترین گزینه است.
- برای قطعات فلزی ، DMLS / SLM را برای استفاده هایی با کارایی بالا و Binder Jetting را برای هزینه کمتر و سایز بزرگتر انتخاب کنید.
- برای قطعات کاربردی فلزی یا پلاستیکی ، ماشینکاری CNC را نیز در نظر بگیرید .
ترجمه و جمع آوری : واحد خدمات و تحقیق و توسعه پرینتر های سه بعدی ثمین samin3d
