پرینتر چرخان سه بعدی چیست؟

3D-Rotoprinter یک چاپگر سه بعدی چرخان منحصر به فرد است که مانند یک تراش CNC کار می کند. برای اطالاعات بیشتر در مورد کارکرد این دستگاه، ادامه مقاله را مطالعه کنید!

همانطور که پروژه RepRap مبتنی بر سازندگی جامعه رشد کرده است، انواع منحصربفردتری از چاپگرهای سه بعدی FDM اختراع شده است. این ماشین‌ها مانند چاپگرهای دلتا، اسکارا، قطبی و تسمه‌ای در سبک حرکتی، سیستم مختصات و سایر جنبه‌ها تفاوت‌هایی دارند.

3D-Rotoprinter یک دستگاه FDM نسبتاً جدید است که با استفاده از یک محور چرخشی رویکرد نسبتاً منحصر به فردی را برای چاپ سه بعدی اتخاذ می کند. این دستگاه توسط Jonas Duteloff، علاقه‌مند به چاپ سه بعدی، در حین تحصیل در دانشگاه هنر و طراحی Burg Giebichenstein در هاله آلمان اختراع شد.

اگرچه این چاپگر در رسانه های اجتماعی تبلیغاتی به راه انداخت، اما تنها یک ساخت وجود دارد که توسط خود مخترع ساخته شده است. در حال حاضر، نمی‌توانید Rotoprinter بخرید، و از آنجایی که فقط برای چاپ انواع خاصی از قطعات، که بعداً به آن‌ها خواهیم پرداخت، عملی است، به اندازه انواع ماشین‌های همه کاره‌تر مخاطب گسترده‌ای ندارد.

با این وجود، Rotoprinter ارزش مطالعه را دارد! در این مقاله، پروژه ای را بررسی خواهیم کرد، از جمله نحوه کار و مزایا و معایب آن. ما همچنین چند نمونه از ماشین‌هایی را که از یک سیستم حرکتی مشابه پیروی می‌کنند پوشش می‌دهیم و نحوه استفاده از آنها را بررسی می‌کنیم.

چگونه کار می کند؟

چاپگرهای سه بعدی، به طور کلی، ماشین‌های بسیار پیچیده‌ای هستند و چاپگر سه بعدی روتوپرینتر در سمت پیچیده‌تر این طیف قرار دارد. در این بخش، نحوه ساخت و نحوه عملکرد 3D-Rotoprinter را بررسی خواهیم کرد.

حرکت پایه

3D-Rotoprinter در مقایسه با اکثر چاپگرهای سه بعدی منحصر به فرد عمل می کند، اما همچنان از یک سیستم مختصات دکارتی (یعنی با استفاده از محورهای X و Y و Z) استفاده می کند. سبک حرکت این نوع چاپگر تقریباً شبیه تراش CNC است که یک جسم پایه را روی یک ابزار برش می چرخاند تا قطعه مورد نظر را بسازد. همچنین از یک حرکت چرخشی استفاده می کند، اما به جای ساخت کاهشی، افزایشی را انجام می دهد. علاوه بر این، روتوپرینتر دارای یک سیستم اکستروژن استاندارد FDM است که در آن فیلامنت ذوب می‌شود و از طریق یک نازل فشار داده می‌شود و مواد (معمولاً ترموپلاستیک) را به یک صفحه ساخت استوانه‌ای در حال چرخش اضافه می‌کند.

اگرچه حرکت روتوپرینتر غیرعادی است، ساختار کلی (به عنوان مثال قاب) بسیار معمولی است و چیز جدیدی نیست. علاوه بر صفحه ساخت، این دستگاه مانند بسیاری دیگر از چاپگرهای سبک به نظر می رسد و از یک اکسترودر Bowden با هات اند استاندارد FDM استفاده می کند.

هد چاپ در امتداد محور X حرکت می کند که می تواند در امتداد محور Z به بالا و پایین حرکت کند. حرکت محور Y حرکت چرخشی صفحه ساخت را مشخص می کند، که عنصر منحصر به فرد سبک حرکت Rotoprinter است.

با توجه به محور چرخشی، روتوپرینتر می‌تواند چاپ‌های استوانه‌ای بهتری مانند پیچ رزوه‌دار در مقایسه با چاپگرهای سنتی با صفحه‌های تخت تولید کند. همانطور که در تصویر بالا مشاهده می شود، اثر “پله پله” که معمولا در چاپ های سنتی با ویژگی های منحنی دیده می شود، هنگام استفاده از Rotoprinter به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

علاوه بر بهبود کیفیت بصری برای چاپ، سبک حرکتی Rotoprinter در مقایسه با چاپگرهای معمولی FDM نیاز به پردازش پس از تولید را نیز کاهش می دهد. به این دلیل که Rotoprinter می تواند مدل های استوانه ای خاص را بدون ساپورت چاپ کند. این امر زمان لازم برای تمیز کردن مدل را کاهش می‌دهد، زیرا نیازی به برداشتن ساپورت ها و سنباده زدن لبه‌های برآمدگی ناهموار نیست.

صفحه ساخت 

هنگامی که یک کار چاپ شروع می شود، هد چاپ در امتداد محورهای X و Z در اطراف شی پایه استوانه ای حرکت می کند، که به عنوان صفحه ساخت برای چاپگر سه بعدی روتو عمل می کند. با توجه به این نکته، سطح ساخت Rotoprinter شاید بزرگترین تفاوت آن با سایر چاپگرها باشد و به دستگاه سبک چاپ چرخشی خاص خود را می دهد.

سطح ساخت، استوانه ای است و باید از همان ماده ای ساخته شود که با روتوپرینتر چاپ می شود. این قسمت پایه به طور ایده آل بر روی یک دستگاه استاندارد FDM دیگر چاپ می شود.

از آنجایی که برای هر چاپ به یک سطح ساخت جدید نیاز است، روتوپرینتر دارای مکانیزم فشرده فنر دو طرفه با دو شاخک نوک تیز است. دو شاخک نوک تیز توسط فنرها به هم فشار می آورند و سطح ساختمان جدید را محکم و تثبیت می کنند. با این حال، در صورت نیاز به تعویض سطح، به راحتی می توان آنها را از هم جدا کرد.

هر دو شاخک می توانند بچرخند، اما یکی ایده آل است و به یک بلبرینگ متصل است، در حالی که دیگری به موتور پله ای محور Y متصل است. شاخک متصل به موتور وظیفه چرخاندن سطح ساخت را در حین چاپ بر عهده دارد.

توجه به این نکته مهم است که هد چاپ، به‌ویژه نازل، فقط در امتداد یک بخش خطی، شبیه به چاپگر تسمه‌ای، در سراسر صفحه ساخت حرکت می‌کند. این کار تراز کردن بد را آسان می کند، زیرا چاپ های پایه باید همیشه در ابعاد یکسان باشند.

الکترونیک 

وسایل الکترونیکی روی روتوپرینتر سه بعدی نباید (یا نیازی به تفاوت) با یک دستگاه معمولی FDM نداشته باشد. دلیل آن این است که موتورها، پایانه‌ها، ترمیستورها و غیره همه به یک شکل عمل می‌کنند، حتی اگر مرتب شده باشند. طراح ماشین خاطرنشان می کند که چاپگر از آردوینو مگا با RAMPS 1.4 Shield استفاده می کند که یک برد معمولی برای اهداف چاپ سه بعدی است.

در مورد سیستم عامل و نرم افزار اسلایسر، گزینه های زیادی وجود ندارد. مخترع Rotoprinter همچنین اظهار داشت که این دستگاه از نسخه اصلاح شده مارلین استفاده می کند، اما هیچ مرجعی برای یافتن این بسته سخت افزار سفارشی وجود ندارد. در مورد نرم افزار اسلایسر هم همینطور است، اما بجز Cura.

شایان ذکر است که سایت طراح Rotoprinter بیان می‌کند که او به دنبال یک مهندس نرم‌افزار برای توسعه میان‌افزار تخصصی مبتنی بر مختصات قطبی و یک اسلایسر برای چاپگر است.

جوانب مثبت منفی

 اکنون که می دانید چگونه چاپگر سه بعدی روتو کار می کند، در زیر، لیستی از مزایا و معایب این دستگاه خاص و سبک چاپ آن درست کرده ایم:

 مزایا

1. ویژگی های اطراف یک پایه استوانه ای را به خوبی چاپ می کند
2. Z-offset یا تراز سطح فقط باید برای یک بخش خط تنظیم شود
3. نسبتا سریع چاپ می شود
4. از همان قاب مستحکم یک چاپگر سبک استفاده می کند
5. تعویض سطوح ساخت را آسان می کند

 معایب

1. بستگی به کیفیت قطعه پایه دارد
2. نمی توان قطعه پایه را چاپ کرد
3. به شدت به چسبندگی لایه اول بستگی دارد
4. نیاز به تعویض سطح ساخت با هر چاپ، از جمله چاپ های ناموفق (مثلاً اگر نازل با پایه تماس پیدا کند)
5. نمی توان اشیاء معمولی را چاپ کرد مگر اینکه هسته استوانه ای داشته باشند
6. اطلاعات زیادی در مورد سیستم عامل، اسلایسر یا ساخت در دسترس نیست

کاربرد و مثال ها

 احتمالاً تا به حال متوجه شده اید که چاپگر 3D-Rotoprinter در مقایسه با انواع دیگر چاپگرهای FDM از نظر سبک حرکتی تا حدودی پیچیده است. این پیچیدگی هم نقاط قوت و هم ضعف را در سناریوهای مختلف نشان می دهد.

مسلما مهمترین مزیت این دستگاه عالی بودن آن برای چاپ اجسام استوانه ای است. به دلیل استفاده از یک سطح ساخت چرخان، می تواند منحنی ها، مارپیچ ها و ویژگی ها را در امتداد پایه استوانه ای خود به خوبی چاپ کند.

اما به همین دلیل، این بدان معناست که نمی‌توانید از روتوپرینتر برای ساختن هر جسم معمولی استفاده کنید، مگر اینکه هسته‌ای استوانه‌ای داشته باشد.

 یک مثال 

 همانطور که اشاره کردیم، 3D-Rotoprinter در نوع خود بی نظیر است. با این حال، چند ماشین مشابه وجود دارد که از یک محور چرخشی نیز برای تولید قطعات استفاده می کنند.

اولین دستگاه مشابه ماشین تراش CNC است که به نظر می رسد سیستم حرکت روتوپرینتر بر روی آن ساخته شده است. ماشین‌های تراش CNC ماشین‌های تولیدی با کنترل کامپیوتری هستند که یک بلوک از مواد را می‌چرخانند و به طور پیوسته آن را برش می‌دهند تا قطعه مورد نظر را بسازند. ماشین های تراش، از جمله گزینه های CNC و دستی، اغلب برای ساخت اجزای استوانه ای بزرگ مانند چوب بیسبال، چوب استخر و حتی پایه های میز استفاده می شوند.

ماشین‌های تولید تجاری دیگری نیز وجود دارند، از جمله چاپگرهای سه بعدی صنعتی که برای ساخت اشیاء خاص استفاده می‌شوند. یکی از نمونه های محبوب تولید پروانه های قایق از طریق تولید افزودنی قوس سیمی است. این ماشین‌ها از سیستم حرکتی مشابه روتوپرینتر پیروی می‌کنند، اما به دلیل سیستم‌های اکستروژن، از نظر فنی چاپگرهای FDM نیستند.

اگر شما به یک پرینتر سه بعدی تجاری نیاز دارید، مجموعه ثمین پرینتر سه بعدی s5050 را به شما پیشنهاد می کنید.

در نهایت، می‌توانید یک سیستم حرکتی مشابه را در چاپگرهای حرفه‌ای در مقیاس کوچکتر پیدا کنید. پرینترهای سه بعدی دوار 5 محوره از حرکت چرخشی و بسیاری از محورهای حرکتی دیگر برای هد چاپ استفاده می کنند تا قطعات پرینت سه بعدی را به گونه ای تولید کنند که چندان دور از روتوپرینتر نباشد. به دلیل فهرست طولانی مواد سازگار، این ماشین‌ها دارای طیف گسترده‌ای از قابلیت‌ها مانند ساخت نمونه‌های اولیه سفارشی از اشیاء استوانه‌ای و قطعات تولیدی در مقیاس کوچک هستند.