پرینتر سه بعدی 2

[bigbang]

چکیده- فرآیند چاپ سه بعدی، فرآیندی است که کاربر رایانه را قادر به ساخت طرح موجود در سیستم می
کند. در حال حاضر چندین روش و تکنولوژی برای ساخت شی سه بعدی وجود دارد که هر کدام دارای مزایا و
معایب منحصر به خود هستند. با وجود پیشرفت های زیاد در ساخت این ماشین ها همچنان سرعت ایجاد یک
شی سه بعدی به علت ساخت لایه به لایه شی، کمی کند است که با تلاش شرکت های سازنده در بازار رقابتی
موجود چاپگرهای سه بعدی، قابل بهبود است. لزوم استفاده از این فرآیند در عصر حاضر که عصر سرعت است به
خوبی احساس می شود. این فرآیند علاوه بر صرفه جویی در زمان منجر به صرفه جویی هزینه نیز می شود که
برای تولید کنندگان قابل توجه است.
-1 مقدمه
چاپ سه بعدی یک شکل از فن آوری
تولید لایه ای (افزودنی) است که در آن شی
سه بعدی با لایه بندی متوالی لایه هایی از
مواد ایجاد می شود. پرینترهای سه بعدی
معمولا برای استفاده از فن آوری های ساخت
افزودنی (لایه ای) سریعتر ، مقرون به صرفه
تر و ساده تر هستند . پرینتر سه بعدی
محصول توسعه دهندگان، توانایی چاپ
قطعات و مجموعه های ایجاد شده از مواد
مختلف با خواص مکانیکی و فیزیکی متفاوت
در فرایند ساخت تک ساخته را ارائه می دهد.
فن آوری های پیشرفته چاپ سه بعدی مدل
هایی که می توانند به عنوان محصول نمونه
های اولیه به کار برود را، به دست می دهد
.[4]
-1-1 تاریخچه چاپ
روند توسعه چاپگرها (شکل 1
-1 اختراع چاپ خشک (زیراکس)
چستر » توسط Electrophotography
. در سال 1938 « کارلسون
EARS -2 ساخت چاپگر لیزری اصلی به نام
با « گری استارک ودر » که مهندس
اقتباس از تکنولوژی دستگاه کپی
زیراکس و اضافه کردن پرتو لیزر به آن

اولین چاپگر لیزری را در سال 1977
ایجاد کرد.
-3 اختراع چاپگر جوهر افشان در سال
1976 و انتشار آن به عنوان یک وسیله
. خانگی در سال 1988
-4 ساخت اولین ماشین استریولیتوگرافی
(حکاکی روی سنگ) تجاری در سال
.1986
-5 شروع به ساخت چاپگر سه بعدی اولیه
.[4] در سال 2003
از سال 2003 رشد بزرگی در فروش پرینتر
سه بعدی وجود داشته است. علاوه بر این، قیمت
پرینتر سه بعدی کاهش پیدا کرده است. این
تکنولوژی جدید همچنین در زمینه های
جواهرات، کفش، طراحی صنعتی، معماری،
مهندسی و ساخت و ساز، خودرو، هوافضا، صنایع
دندانپزشکی و پزشکی، آموزش و پرورش، سیستم
های اطلاعاتی، جغرافیایی، مهندسی عمران و
بسیاری دیگر استفاده های زیادی پیدا کرده است.
تولید اشیا جامد حتی یک شی کاملا پیچیده با
پرینتر سه بعدی رفته رفته آسان تر و ارزان تر می
.[ شود [ 4
-2-1 چرا پرینتر سه بعدی ؟
چند روز قبل از رفتن به سال نو شما تصمیم
می گیرید که یک جفت ترینر بخرید. پروسه
معمولی این چنین خواهد بود: زیر و کردن مغازه
ها، انتخاب یک طرح و تلاش بر روی آن جفت تا
مطمئن شویم آنها راحت هستند. به جای آن
انجام این کارها را تصور کنید: طراحی کفش ها
در اندازه درست و واقعی در طرح و رنگی که شما
می خواهید بر روی کامپیوتر یا دانلود کردن یک
طرح از وبسایت و تغییر دادن و سفارشی کردن
آن؛ سپس فشار دادن دکمه پرینت و چاپ و رفتن
برای خوردن ناهار در زمانی که دستگاهی روی
میز شما آنها را برای شما میسازد. در برگشتتان
کفش های ترینر شما آماده هستند و البته آنها
هنوز کامل نیستند. بنابراین یک بار دیگر پروسه
را بر روی کامپیوتر تکرار می کنی و لنگه دوم را
پرینت می کنی؛ عالیه تمام شد.
در اصطلاح عمومی صنعت برای "ساخت
افزودنی" استفاده می شود؛ اما گسترده ترین
استفاده آن برای ابزارهایی است که پرینتر سه
بعدی نامیده می شوند. بعضی از این چاپگرها در
حال کوچک شدن تا اندازه ای که به عنوان یک
ابزار رومیزی مناسب باشند، هستند. آنها راهشان
را نه تنها در محیط کار و کارخانه ها بلکه در بین
ادارات، طراحان، معماران و محققان باز می کنند
و مورد استقبال موسسان شرکت کسانی که از
آنها برای اختراع تجارت های کاملا جدید استفاده
می کنند، واقع می شوند. بسته به اندازه شی، مواد
تشکیل دهنده شی و سطح جزئیات مورد نیاز در
فرآیند، چاپ کردن حدود یک ساعت برای یک
شی ساده که در کف دست جای می گیرد و
حدود یک روز برای محصولات بزرگتر و پیچیده
تر طول می کشد. آخرین ماشین های ساخته
شده می توانند اشیایی با دقت کمتر از 0.1 میلی
.[ متر تولید کنند [ 3

. شکل 1: نمودار توسعه چاپگرها از قرن 19
هر چند نرم افزار طراحی قدرتمند اجازه می
دهد که شی سه بعدی مجازی بر روی یک صفحه
کامپیوتر ایجاد شود ولی بسیاری از طراحان و
مشتریانشان ترجیح می دهند تا شی فیزیکی را
قبل از انجام شدن عمل ساخت و ساز با سرمایه
گذاری عظیم، بررسی کنند، لمس کنند و نگه
دارند. مدل ها کمک می کنند تا حدس هایی در
مورد خروجی فرآیند بزنید. آنها به طور سنتی به
وسیله دسته ای از مواد مانند خاک رس، چوب و
آهن درست می شوند. این یک تجارت پرهزینه و
کندی است حتی ایجاد یک مدل کاری از آنچه
ممکن است چیز ساده ای به نظر آید شبیه یک
لنگه جدید برای یک کفش در عمل یک فرآیند
.[ پیچیده است [ 3
قابلیت پرینترها برای سرعت بخشیدن به
فرآیند طراحی اثر بزرگی در صنعت خواهد داشت.
میگوید: "دانشمندان (objet داویدریس(مدیراجرایی
معاصر می توانند ایده ای را تصور کنند، چاپ
کنند آن را، در دستهایشان بگیرند، با دیگر
مردمان به اشتراک بگذارند، تغییر بدهند و بعد به
.[ عقب برگشته و کپی دیگری از آن بگیرند" [ 3
در بخش 2 به توضیح روش ها و مواد به کار
رفته درهر روش می پردازیم سپس روش کار دو
شرکت پیشگام در ساخت پرینتر سه بعدی را
توصیف می کنیم. در بخش 3 توضیحی اجمالی
در مورد رزولوشن داریم و در بخش 4 در مورد
نرم افزار و طرح های ایجاد شده سخن می گوییم.
در بخش 5 انواع چاپگرهای سه بعدی را نام می
بریم و در بخش 6 از کاربردها و موارد استفاده در
زمینه های مختلف این تکنولوژی سخن می
گوییم.
-2 مواد و روش ها
تعداد زیادی از فناوری های رقیب در انجام
چاپ سه بعدی وجود دارند. تفاوت اصلی آنها در
راهی که برای ایجاد لایه ها و قطعات ساخته می

شوند، یافت می شود. برخی از روش ها از ذوب
یا نرم شدن مواد برای تولید لایه ها استفاده می
(SLS کنند، به عنوان مثال رسوب لیزر انتخابی ( 1
در ،(FDM و مدل سازی رسوب ذوب شده ( 2
حالی که سایر روش ها مواد مایع که با فن آوری
های مختلف بهبود داده می شوند را بر روی هم
قرار می دهند. در مورد ساخت شی چند لایه،
لایه های نازک به اشکالی برش داده می شوند و
.[ به هم متصل می شوند [ 1
-1-2 چاپ سه بعدی مدل های
روباتیک(جنبشی)
مدل به عنوان مجموعه ای از قطعات با ترکیب
حرکتی و هندسی ساخته شده، است. علاوه بر
خروج این مدل به عنوان نقشه، و تبدیل به
تصاویر و انیمیشن ها سه بعدی، آن ممکن است
به STL برای چاپ به عنوان یک فایل در فرمت
نمونه ساز سریع فرستاده شود. این فایل سطوح
جسم را شبیه به یک موزاییک کاری مثلثی شرح
.[ می دهد [ 1
-2-2 انواع روش های چاپ سه بعدی
چندین فناوری نمونه سازی سریع، از جمله
پخت با لیزر ،(LOM تولید شی لایه به لایه ( ٣
و مدل (SLA حکاکی سنگی ( ۴ ،(SLS) انتخابی
وجود دارند (FDM) سازی با رسوب مواد مذاب
.[1]
Selective Laser Sintering ١
Fused Deposition Modeling ٢
Laminated Object Manufacturing ٣
Stereo Lithography ۴
-1 فرآیند رسوب مواد مذاب -2-2
مدل سازی رسوب ذوب شده، یک تکنولوژی
یک بازار ) Stratasys توسعه یافته توسط شرکت
پشتیبان در این زمینه) است که در نمونه سازی
.[ سریع سنتی استفاده می شود [ 3
شامل پیچاندن یک رشته تار از FDM فرآیند
مواد پلاستیکی ارتجاعی از یک قرقره و تغذیه آن
از طریق حرکت دهانه جدا، گرم کردن مواد برای
ذوب آن و رسوب آن در یک الگو مطلوب بر طبقه
ایجاد شده، است. لایه ها پی در پی به رسوبات
ترموپلاستیک ذوب شده بر روی لایه های زیرین
در نواحی مانند برآمدگی ها اضافه می شوند. به
منظور ایجاد عملکرد مکانیسم، یک پشتیبان از
مواد محلول آزاد در شکاف بین قطعات متحرک
قرار داده می شود. پشتیبان های فیزیکی می
توانند بعداً اض افه و حذف شوند یا مواد محلول در
آب می تواند رسوب کنند و سپس شسته شوند