خانواده نسل پنجم
مدل های اقتصادی

روش کار در پرینتر سه بعدی FDM چگونه است؟

روش کارکرد پرینترهای سه بعدی اف دی ام (FDM) بسیار ساده است. مکانیزم چسب های حرارتی را در نظر بگیرید. لوله های چسب در تفنگ مخصوص قرار می گیرد و پس از داغ شدن نازل تفنگ، با فشردن کلید آن، لوله ی چسب به سمت نازل هدایت می شود. به محض رسیدن به نوک نازل داغ، ذوب شده و بصورت رشته ی باریکی از سر آن خارج می شود.

در پرینترهای سه بعدی FDM هم همین اتفاق می افتد. رشته ی مواد اولیه پس از داغ شدن در قسمت نازل دستگاه به صورت مذاب درآمده و بصورت رشته ی خیلی ریزی (حدوداً ۰٫۴ میلیمتر) از سر آن خارج می شود. در همین حال، کنترلر دستگاه، نازل را حرکت می دهد و باعث ایجاد فرم و شکل دلخواه روی میز کار دستگاه می شود. این کار، بارها و برای هر لایه ی جسم، تکرار می شود تا پس از اتمام فرایند چاپ، یک جسم سه بعدی داشته باشیم.

Source: Cyant

مواد اولیه (متریال) مورد استفاده در تکنولوژی FDM چیست؟

هر پلاستیکی که در دمای مشخص ذوب شده و به صورت روان دربیاید و با سرعت قابل قبول پس از ذوب شدن، سرد شده و به صورت جامد دربیاید، قابلیت استفاده در این تکنولوژی را دارد. انواع زیادی از پلاستیک ها در حال حاضر به صورت رشته های رول شده و قابل استفاده در دستگاه در بازار موجود هستند.

ABS: همان پلاستیک مرسومی که اکثر اجناس پلاستیکی اطرافمان با آن ساخته شده، برای این تکنولوژی قابل استفاده است. این ماده از مشتقات نفتی تهیه شده و خواصی چون ضربه پذیری، مقاومت در برابر سرما و گرما و … را دارد.

PLA: پلاستیک ساخته شده با باقیمانده های گیاهی، یکی دیگر از مواد پرطرفدار در این تکنولوژی است که امروزه اغلب قطعات با استفاده از آن ساخته می شود.

مواد اولیه دیگری با جنس ها و خصوصیات مختلف از قبیل: PC ، PVC ، Flexible ، TPU ، PP ، ASA و ده ها متریال گوناگون دیگر به صورت رشته های مواد اولیه در بازار موجود و برای استفاده در پرینترهای سه بعدی FDM در دسترس هستند.

برای اینکه رشته های مواد اولیه در دستگاه های FDM قابل استفاده باشند، دو اندازه استاندارد تعریف شده است: فیلامنت با ضخامت ۱٫۷۵ میلیمتر و ۳ میلیمتر. اندازه اول بیشتر برای دستگاه های خانگی بوده و مرسوم تر است و سایز دوم بیشتر در مدل های صنعتی استفاده می شود.

مزیت ها و مشکلات تکنولوژی FDM کدامند؟

تکنولوژی اف دی ام (FDM) هم مانند سایر روش های چاپ سه بعدی، مزایا و معایبی دارد که در ادامه به آنها می پردازیم:

مزایا:

– مواد اولیه ارزان تر نسبت به روش های چاپ سه بعدی دیگر.
– به دلیل روش کارکرد و نوع مواد اولیه، نسبت به روش های دیگر، تمیزتر بوده و کاربری آسان تری دارد.
– قیمت پرینترهای سه بعدی FDM معمولاً ارزان تر از تکنولوژی های دیگر است.
– به دلیل ساختار ساده تر و روش چاپ، دستگاه های با سایز بزرگ در این تکنولوژی، در دسترس هستند.
– تنوع در مواد اولیه برای این تکنولوژی بسیار بالاست و طیف وسیعی از نیازها را پوشش می دهد.

معایب:

– سرعت پایین تر نسبت به روش های چاپ سه بعدی دیگر.
– کیفیت سطحی و دقت چاپ پایین تر نسبت به روش های دیگر به دلیل رفتار مواد اولیه.

پرینترهای سه بعدی دو نازل چه کاربردی دارند؟

تعداد نازل در پرینترهای سه بعدی FDM به معنی سرعت بیشتر در عملیات چاپ نیست. عموماً این دستگاه ها، نازل ها را به صورت مجزا و به نوبت استفاده می کنند. حال این سوال پیش می آید که پرینترهای سه بعدی با دو نازل چه کاربردی دارند؟

اگر به تصویر بالا نگاه کنید متوجه می شوید که قسمت های پایینی جسم برای چاپ، نیاز به پایه دارند. در دنیای چاپ سه بعدی به این پایه ها ساپورت (Support) می گوییم. نقش ساپورت ها همانطور که از اسمشان پیداست، صرفاً نگهداری بخش هایی از قطعه برای جلوگیری از ریزش آنهاست. از این رو پس از اتمام فرایند چاپ، این ساپورت ها جدا شده و یه عنوان دور ریز بحساب می آیند.

در دستگاه های دو نازل؛ کار اصلی نازل دوم، گذاشتن ساپورت (Support) است. به این صورت که نازل اول، خود قطعه را چاپ می کند و نازل دوم، ساپورت ها را از جنس ماده ای متفاوت با مواد نازل اول، چاپ می کند. مواد چاپ شده به عنوان ساپورت، قابلیت حل شدن در آب و یا محلول های دیگر را دارند. به این ترتیب پس از اتمام فرایند چاپ، قطعه در محلول مایع قرار داده شده، ساپورت ها حل شده و از بین می روند و قطعه ی اصلی با مقاومت در برابر حل شوندگی (به دلیل جنس مقاوم در مقابل حل شوندگی) باقی خواهد ماند.

البته با پیشرفت نرم افزارهای اسلایسر، امروزه در بیشتر قطعات، ساپورت ها هم با همان تک نازل و از جنس مواد اولیه خود قطعه، چاپ می شوند و به دلیل اتصال ضعیف به بدنه ی قطعه، پس از پایان چاپ با دست یا انبردست جدا می شوند و استفاده از نازل دوم و ساپورت های حل شونده، صرفاً برای قطعات خیلی پیچیده و در مواردی که حساس به کیفیت بالای قطعه هستیم، استفاده می شوند.

رنگ آمیزی و عملیات پرداخت کاری پس از چاپ در این تکنولوژی چگونه است؟

پرینترهای سه بعدی FDM عموماً برای نمونه سازی (Prototype) استفاده می شوند و رنگ در آنها اهمیتی ندارد. ولی گاهی پیش می آید که نیاز داریم قطعه ی نمونه را رنگ کنیم و حتی از آن به صورت عملیاتی استفاده کنیم. بنابراین نیاز به رنگ کاری یا عملیات پرداخت (برای از بین بردن شیارهای ایجاد شده ی حین چاپ روی قطعه) داریم.

منبع عکس : www.prozix.com

رنگ آمیزی روی قطعات با رنگ های مختلفی مثل رنگ روغنی، رنگ پلاستیک و حتی گواش قابل انجام است. ولی با توجه به اینکه قطعات از جنس پلاستیک هستند بهتر است از آستر پلاستیک، زیر رنگ استفاده شود. ضمناً برای داشتن رنگ های با دوام بالاتر می توان از رنگ های مخصوص خودرو و سپس یک لایه کیلر شیشه ای، روی رنگ استفاده کرد تا دوام و ماندگاری آن بیشتر باشد.

در مورد پرداخت و صافکاری روی قطعات هم می توانیم برای داشتن سطوح باکیفیت و شیشه ای از عملیات سمباده کاری، ماشین کاری، سوهان کاری و حتی بتونه کاری، روی قطعه استفاده استفاده کنیم تا قطعاتی با سطح بسیار صاف و صیقلی داشته باشیم. پس از انجام این عملیات می توانیم از بخار اَسِتون و یا کلروفرم برای رسیدن به سطوح شیشه ای استفاده کنیم.

تفاوت پرینترهای سه بعدی صنعتی و رومیزی در چیست؟

برای پاسخ به این سوال ابتدای باید به این نکته توجه کنیم که پرینتر سه بعدی بزرگ، برابر با پرینتر سه بعدی صنعتی نیست. متاسفانه به غلط، این مفهوم در جامعه ی چاپ سه بعدی ایرانی رایج شده است که با بزرگ کردن سایز پرینت، دستگاه، یک پرینتر سه بعدی صنعتی حساب خواهد شد. امّا درحقیقت، پرینتر سه بعدی صنعتی الزامات بسیار زیاد فنی و صنعتی دارد که باعث می شود تا بتواند در شرایط ویژه، مواد اولیه با جنس های خاص را در سایزهای بزرگ و مدت زمان طولانی چاپ کند! پس با رعایت الزامات فنی، یک دستگاه سایز کوچک هم می تواند صنعتی باشد!

اگر علاقه مند هستید در این مورد اطلاعات دقیق تری داشته باشید پیشنهاد می کنیم مقاله ی “پرینتر سه بعدی اف دی ام صنعتی” را مطالعه کنید.