۸ نوع فرآیند پرینت سه بعدی
وقتی صحبت از پرینت سه بعدی می‌شه، واقعاً تنها چیزی که محدودت می‌کنه، تخیل توئه! این روزا راحت‌تره بپرسی: «چی رو نمی‌شه با پرینتر سه بعدی زد؟» تا اینکه بخوای لیست بلندبالای چیزایی رو بگی که میتونی بسازی. از ابزار ساده بگیر تا مدل‌های بزرگ معماری یا حتی اعضای مصنوعی بدن، همه‌ش قابل پرینت هست.
البته همه نیازها یکی نیستن. روش‌های مختلفی واسه پرینت وجود داره. در سایت های بین المللی ۶ الی ۸ نوع متفاوت پرینت سه بعدی ارائه می‌دن و مدام هم دارن به این لیست اضافه می‌کنن. هر روش خوبی‌ها و محدودیت‌های خودشو داره: بعضی برای فلز عالی‌ان، بعضی ها با لیزر کار می‌کنن، بعضی ها هم مناسب تازه‌کارهایی هستن که می‌خوان پرینت سه بعدی رو امتحان کنن.
در ادامه می‌خوایم انواع پرینت سه بعدی رو معرفی کنیم و یه دید کلی از نقاط قوت و ضعف هرکدوم بدیم. با این روش‌ها و دستگاه‌های پرینت سه بعدی آشنا شو و ببین هرکدوم چه قابلیت‌هایی دارن.
۱. پرینت PolyJet
اگه پرینتر سه بعدی به‌نظرت چیز خیلی فضایی میاد، PolyJet از همه بیشتر شبیه پرینتر جوهریای قدیمیه که باهاش آشنایی. توی این روش، هد دستگاه قطره‌های خیلی ریز رزین فوتوپلیمر رو روی صفحه کار می‌پاشه و بعد با نور UV لایه‌به‌لایه سفتشون می‌کنه.
پرینترهای PolyJet حتی می‌تونن پرینت تمام‌رنگی و چندجنسه انجام بدن، واسه همین برای ساخت مدل‌های واقعی و نمونه‌های بصری خیلی به‌دردبخورن. البته حواست باشه، مواد PolyJet معمولاً دوام بالایی ندارن و برای قطعاتی که قراره واقعاً استفاده بشن، مناسب نیستن.
کریستین تسو-راون، لید تیم Manual Quoting
«PolyJet بیشتر برای قطعات کوچیک و با جزئیات ریز مناسبه. خیلی دقیق کار می‌کنه، ولی خب موادش معمولاً زیاد مقاوم نیستن.»
عکس پایین یکی از پرینترهای PolyJet رو نشون می‌ده که داره قطعات رنگی می‌سازه.
ساخت قطعات چند رنگ با پرینتر سه بعدی PolyJet
جدول ۱: مزایای پرینت سه بعدی PolyJet
| مواد قابل استفاده | مزایا | کاربردهای رایج | دقت ابعادی |
|---|---|---|---|
| فوتوپلیمرهای سخت، رزین‌های شبیه لاستیک Shore A، فوتوپلیمر شفاف | رزولوشن بالا، چندجنسه، تمام‌رنگی | نمونه‌های اورمولد (Overmold)، مدل‌های مفهومی تمام‌رنگ، مدل‌های آموزشی | ±۰.۰۰۴ اینچ برای اولین اینچ، بعدش ±۰.۰۰۲ اینچ برای هر اینچ اضافه |
برای کسب اطلاعات بیشتر میتونی مقاله مقایسه پرینتر سه بعدی FDM با PolyJet رو مطالعه کنید.
۲. پرینت Fused Deposition Modeling (FDM)
پرینترهای ۳ بعدی FDM رو همه‌جا می‌شه پیدا کرد؛ از روی میز یه علاقه‌مند خانگی گرفته تا کارخانه‌های تولیدی بزرگ مثل این روش خیلی محبوبه و کارش اینجوریه: یه رشته پلاستیکی (فیلامنت) از توی یه نازل داغ رد می‌شه، آب می‌شه و لایه‌به‌لایه روی هم می‌شینه تا قطعه نهایی ساخته بشه.
خوبیش اینه که واسه FDM کلی فیلامنت مختلف هست؛ بعضیاش پلاستیک‌های سفت و محکمن، بعضیا هم الاستیک و انعطاف‌پذیرن، مثل ترموپلاستیک‌های نرم.
عکس پایین یکی از پرینترهای صنعتی رو نشون می‌ده که می‌تونه قطعاتی تا طول حدود سه فوت پرینت کنه!
پرینتر سه بعدی صنعتی
جدول ۲: مزایای پرینت سه‌بعدی FDM
| مواد قابل استفاده | مزایا | کاربردهای رایج | دقت ابعادی |
|---|---|---|---|
| ABS، PLA، PC، ULTEM و موارد دیگه | قیمت پایین، امکان پرینت بزرگ، تنوع زیاد در مواد | نمونه‌سازی، قطعات سرگرمی، ابزار و فیکسچر تولید | ± ضخامت یه لایه پرینت برای اولین اینچ، بعدش ±۰.۰۰۲ اینچ برای هر اینچ اضافه |
شما میتوانید در سایت 3d Parsi خصوصیات انواع فیلامنت ها را بررسی کنید.
۳. پرینت Stereolithography (SLA)
SLA اولین نوع پرینت سه بعدی بود که آدمای معمولی تونستن بهش دسترسی پیدا کنن. توی این روش، یه لیزر قوی میاد و رزین مایع (فوتوپلیمر) رو روی صفحه‌ی کار خشک (سخت) می‌کنه. لیزر با سرعت طرح مقطع قطعه رو دنبال می‌کنه، هر لایه رو cure می‌کنه و آماده می‌کنه واسه لایه‌ی بعدی.
این روش با فرآیندی به اسم پلیمریزاسیون کار می‌کنه و لایه‌به‌لایه چیزی که طراحی کردی رو می‌سازه. SLA انتخاب خیلی خوبیه اگه بخوای مدل‌های پیچیده یا قطعات دقیق بسازی.
عکس زیر چندتا قطعه رو نشون می‌ده که با SLA ساخته شدن:
برچسب‌های شفاف ساخته شده با استفاده از پرینت سه بعدی SLA
جدول ۳: مزایای پرینت سه‌بعدی SLA
| مواد قابل استفاده | مزایا | کاربردهای رایج | دقت ابعادی |
|---|---|---|---|
| مشابه پلی‌کربنات، مشابه ABS، مشابه پلی‌پروپیلن | رزولوشن و جزئیات خیلی بالا، دقت زیاد، امکان پرینت بزرگ | الگوهای ریخته‌گری، نمونه‌سازی، مدل‌های مفهومی | بین ±۰.۰۰۲″ تا ±۰.۰۱۰″ |
🔥🔥🔥 این صفحه ممکنه براتون جالب باشه: تاریخچه پرینتر سه بعدی
۴. پرینت Selective Laser Sintering (SLS)
در روش SLS دیگه خبری از فیلامنت‌های پلاستیکی معروف نیست، اینجا از پودر پلاستیک (معمولاً نایلون) استفاده می‌شه. دستگاه یه لایه نازک از این پودر رو با ابزاری به اسم recoater پهن می‌کنه، بعد لیزر میاد و شکل مقطع قطعه رو روی اون لایه دنبال می‌کنه. وقتی لیزر رد می‌شه، حرارتش پودر رو آب می‌کنه و باعث می‌شه ذرات به هم بچسبن.
بعدش پیستون محفظه کمی پایین میاد، یه لایه دیگه پودر پهن می‌شه و همین کار دوباره تکرار می‌شه تا در نهایت محصول ساخته بشه.
خوبی بزرگ SLS اینه که نیاز به ساپورت (support structure) نداره، چون پودرهایی که سینتر نشده‌ن دور قطعه رو می‌گیرن و بهش تکیه‌گاه می‌دن. واسه همین میتونی چندتا قطعه رو همزمان توی یه پرینت بسازی، بدون اینکه کیفیت و دقت کم بشه. این یعنی هم سرعت بالاتر، هم قطعات بیشتر.
تصویر زیر نشون می‌ده سیستم پرینت سه بعدی SLS چطوری کار می‌کنه:
سیستم پرینت سه بعدی SLS
جدول ۴: مزایای پرینت سه‌بعدی SLS
| مواد قابل استفاده | مزایا | کاربردهای رایج | دقت ابعادی |
|---|---|---|---|
| نایلون ۱۱، نایلون ۱۲، نایلون پرشده (مثل نایلون تقویت‌شده با شیشه) | بدون نیاز به ساپورت، امکان ساخت هندسه‌های پیچیده، قطعات مقاوم | مدل‌های مفهومی، قطعات کاربردی نهایی، تجهیزات پزشکی | ±۰.۰۰۲″ تا ±۰.۰۰۳″ در هر اینچ |
مقایسه پرینتر سه بعدی FDM و SLS را در سایت منتشر کردیم که ممکن است برای شما جالب باشد.
۵. پرینت Multi-Jet Fusion (MJF)
پرینت MJF نسبت به بقیه یه کم قطعات و حرکت های بیشتری داره. توی این روش، یه لایه پودر پلاستیک روی صفحه پهن می‌شه و بعد یه هد گرمایی میاد و کل لایه رو گرم می‌کنه. درست مثل پرینترهای جوهری، یه آرایه‌ی اسپری بالای لایه حرکت می‌کنه و مواد مخصوص (fusing & detailing agents) رو خیلی دقیق روی پودر می‌پاشه. بعد گرما همه‌چی رو به هم می‌چسبونه و این چرخه دوباره تکرار می‌شه تا قطعه کامل دربیاد.
مثل SLS، اینجا هم نیازی به ساپورت نداری چون پودر خودش قطعه رو نگه می‌داره. نتیجه: میتونی چندتا قطعه رو همزمان، چه افقی چه عمودی، توی محفظه بسازی.
برای MJF هم مواد سفت هست هم انعطاف‌پذیر. تازه میتونی بعدش فینیشینگ هم روشون بزنی، مثل رنگ کردن یا صاف کردن با بخار شیمیایی که کیفیت کار رو خیلی بالاتر می‌بره.
عکس زیر یه قطعه ساخته‌شده با MJF رو نشون می‌ده که بعدش مشکی هم رنگ شده:
قطعه ساخته شده با MJF
جدول ۵: مزایای پرینت سه‌بعدی MJF
| مواد قابل استفاده | مزایا | کاربردهای رایج | دقت ابعادی |
|---|---|---|---|
| نایلون PA ۱۲، پلی‌پروپیلن، نایلون تقویت‌شده با شیشه، TPU 88A | دقت بالا، سرعت زیاد، هزینه پایین | نمونه‌های بصری دقیق، قطعات کاربردی نهایی | ±۰.۷ میلی‌متر |
کریستین تسو-راون، لید تیم Manual Quoting
«SLS و MJF قطعات رو با موادی می‌سازن که شناخته‌شده‌ن، بیشتر نایلون، ولی PP و TPU هم هست. این قطعات دوام بالایی دارن و درست مثل جنس اصلیشون رفتار می‌کنن. همین باعث می‌شه مهندس ها بتونن قطعات رو تست کنن و بعد اون‌ها رو توی فرآیندای دیگه هم به‌کار ببرن.»
توصیه میکنم صفحه مقایسه پرینتر سه بعدی FDM با MJF را نیز مطالعه نمایید.
۶. پرینت Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
اگه دنبال روشی هستی که مستقیم بتونی با فلز پرینت سه بعدی بزنی، DMLS دقیقاً همونه. این روش خیلی شبیه SLS کار می‌کنه، با این تفاوت که به‌جای پودر پلاستیک از پودر فلزی استفاده می‌شه. دستگاه یه لایه نازک از پودر فلز می‌پاشه، بعد لیزر قدرتمندش شکل مقطع قطعه رو روی اون لایه ردیابی می‌کنه و ذرات فلز رو به هم می‌چسبونه. این کار لایه‌به‌لایه ادامه پیدا می‌کنه تا قطعه کامل بشه.
برخلاف SLS، اینجا نیاز به ساپورت داری، چون حرارت و فشار ناشی از سینتر کردن فلز خیلی بیشتر از پلاستیکه.
به خاطر اندازه بزرگ، قیمت بالا، و مراحل پس‌پردازش طولانی، دستگاه‌های DMLS معمولاً فقط در کارگاه‌های صنعتی پیدا می‌شن.
عکس زیر یکی از پرینترهای DMLS رو نشون می‌ده که داره با پودر فولاد قطعه می‌سازه:
پرینتر سه بعدی DMLS در حال تف جوشی پودر فولاد
جدول ۶: مزایای پرینت سه‌بعدی DMLS
| مواد قابل استفاده | مزایا | کاربردهای رایج | دقت ابعادی |
|---|---|---|---|
| فولاد ضدزنگ، آلومینیوم، آلیاژهای نیکل، تیتانیوم | جزئیات خیلی دقیق، قطعات فلزی کاملاً متراکم | قطعات هوافضا و خودرو | ±۰.۰۰۵ اینچ برای اولین اینچ، بعدش ±۰.۰۰۲ اینچ برای هر اینچ اضافه |
۷. پرینت Electron Beam Melting (EBM)
اگه سطح سختی رو یه درجه بالاتر ببری، می‌رسی به روش هایی مثل EBM. درست مثل DMLS، این دستگاه‌ها هم صنعتی حساب می‌شن و کار کردن باهاشون تخصص خودش رو می‌خواد. همون‌طور که از اسمش پیداست، توی این روش از پرتوهای الکترونی استفاده می‌شه تا ذرات فلز رو به هم جوش بده.
دستگاه یه لایه پودر فلزی می‌ریزه، بعد پرتو الکترونی شروع می‌کنه به ردیابی و ذوب کردن اون لایه. جالبیش اینه که پرتو می‌تونه تقسیم بشه و همزمان چند نقطه رو با هم ذوب کنه، یعنی سرعت کار بالاتر می‌ره.
جدول ۷: مزایای پرینت سه‌بعدی EBM
| مواد قابل استفاده | مزایا | کاربردهای رایج | دقت ابعادی |
|---|---|---|---|
| کرومیوم، تیتانیوم | سریع‌تر از DMLS | قطعات هوافضا، پزشکی و پتروشیمی | نامشخص (N/A) |
🔥🔥🔥 رایگان از این مطالب استفاده کن:آموزش رایگان کار با پرینتر سه بعدی
۸. پرینت Digital Light Processing (DLP)
بعضی از روش‌های پرینت سه بعدی خیلی شبیه همدیگه‌ان؛ مثلاً DLP شباهت زیادی به SLA داره. فرق اصلیشون اینجاست: توی SLA لیزر نقطه‌به‌نقطه میاد مقطع رو می‌کشه، ولی توی DLP کل تصویر مقطع رو یه‌جا با نور UV روی رزین می‌ندازه.
این روش باعث شده پرینت با فوتوپلیمرها خیلی راحت‌تر و در دسترس‌تر بشه. هم ارزون‌تر از SLA در میاد، هم سرعتش بیشتره. با این حال هنوزم می‌تونه قطعات خیلی باکیفیت بسازه.
جدول ۸: مزایای پرینت سه‌بعدی DLP
| مواد قابل استفاده | مزایا | کاربردهای رایج | دقت ابعادی |
|---|---|---|---|
| مشابه پلی‌کربنات، مشابه ABS، مشابه پلی‌پروپیلن | سریع‌تر از SLA | ریخته‌گری جواهرات، اسپلینت‌های دندانی، فیگورهای مینیاتوری | ۰.۱ میلی‌متر |
نکات مهم قبل از انتخاب پرینتر سه بعدی
پرینتر سه بعدی واسه هر جور نیازی پیدا می‌شه، اما قبل از انتخاب باید به چندتا چیز فکر کنی: اینکه می‌خوای آخر سر چی بسازی، با چه موادی، و البته بودجه و زمانت چقدره.
اگه دنبال یه پرینتر سه بعدی خانگی هستی واسه سرگرمی یا کارای سبک، پرینترهای FDM یا SLA خیلی خوب جواب می‌دن.
برای کارهای بزرگتر مثلاً برای ساخت قطعات بزرگتر یا قابلیت استفاده از متریال های متنوع تر بهتره از پرینتر سه بعدی صنعتی استفاده کنی.
ممنون که تا اینجا همراه 3d parsi بودی. اگه درباره پرینت سه بعدی سوالی داشتی میتونی از کارشناس ما مشاوره بگیری. شماره تماس با کارشناس 3d پارسی: ۰۲۱۹۱۰۳۵۷۵۳
