En / Fa

پرینت سه‌بعدی پودر فلزی با جریان الکترونی | EBM 3DPrinting

EBM گونه‌ای دیگر از روش‌های پرینت سه‌بعدی صنعتی با استفاده از مواد فلزی است. این روش اختراع شده توسط شرکت Arcam AB Inc. در ابتدای دهه‌ی اخیر است. همانند روش SLM  اساس این تکنیک نیز ذوب پودر فلزی قرارگرفته بر روی صفحه‌ی افقی است. روش EBM  کاملا مشابه روش SLM است با این تفاوت که در روش SLM  هسته‌ی ذوب‌کننده به جای لیزر، جریان الکترونی (electron beam)  است. 

ماده‌ی مورداستفاده در روش EBM  پودر فلزی است که در اثر ذوب‌شدن به صورت لایه لایه براساس منطق CAD در فضای خلا با استفاده از ستون کاتدی به وجود می‌آید. برخلاف SLM در روش EBM  پودر شکل‌دهنده‌ی مدل به طور کامل ذوب خواهد شد. این فرایند در دمای بسیار بالایی صورت می‌گیرد که ممکن است این دما به 1000 درجه‌ی سانتی‌گراد نیز برسد.

در مقایسه‌ی EBM با روش SLM به دلیل زمان بر بودن و همین طور محدودیت مواد مورد استفاده ، این روش از رواج کم‌تری برخوردار است . هم اکنون مواد مورد استفاده‌ی این تکنیک تیتانیوم و فلزات محدود دیگر است . این تکنولوژی به طور ویژه در اختیار خدمات صنعتی مانند هوافضا و پزشکی است. یک‌پارچه‌گی و فرم‌های بسیار پیچیده و پرحفره از جمله ویژگی‌های بسیار مهم در مدل‌های تکنولوژی EBM  است. برای مثال ساخت یک قطعه‌ی جای‌گزین تیتانیومی در اسکلت ساخت‌مان بدن انسان آن‌قدر نیازمند دقت است که با هیچ دست‌گاهی نمی‌تواند به دقت این تکنولوژی قطعات مورد نظر را تولید کرد.

پرینت سه‌بعدی پودر فلزی با لیزر | SLM 3Dprinting

SLM تکنیکی است که همانند روش‌های دیگر پرینت سه‌بعدی، براساس داده‌های CAD فرم سه‌بعدی موردنظر را با استفاده از ذوب‌کردن پودر فلزی توسط لیزر بسیار قدرتمند پرینت می‌کند. دست‌گاه‌های پرینت سه‌بعدی SLM نیازمند جریان برق بسیار بالایی هستند که مشابه روش SLS هزینه تمام‌شده را بسیار بالا می‌برد. برخی این روش را همانند روش SLS می‌دانند اما علاوه بر شباهت عمل‌کردی، تفاوت زیادی در عملیات اجرایی دست‌گاه برای تولید حجم سه‌بعدی وجود دارد. بزرگ‌ترین تفاوت بین این دو روش، منطق ذوب‌کردن در تکنیک SLM است. برخی تصور می‌کنند فرم سه‌بعدی در این دست‌گاه به طور یک‌پارچه از ذوب‌کردن ماده‌ی فلزی و به طور یک‌جا بساخته می‌شود که تصور نادرستی‌ست.

این فن‌آوری از نتایج تحقیقات دانش‌مند آلمانی همراه با گروه موسسه  Fraunhofer Institute ILT در سال 1995 برگرفته شده‌است. در تصویر زیر نحوه‌ی عمل‌کرد روش SLM  را مشاهده می‌کنیم .

در این روش نیز پس از بارگذاری فایل، دست‌گاه حجم سه‌بعدی را به صفحه‌های افقی قابل اجرا برش می‌زند و این لایه‌های دوبعدی بر روی پودر فلزی موجود در دستگاه تصویر شده و پودر به شدت ذوب می‌شود . شدت ذوب به حدی است که حجم ایجاد شده کاملا یک‌پارچه به نظر می‌رسد. این یک‌پارچه‌کی و قابلیت ذوب مواد فلزی مانند استیل، تیتانیوم ، کبالت و آلمینیوم باعث شده تا با این روش بتوان مدل‌های صنعتی پیچیده‌ای را ایجاد نمود. مدل‌های صنعتی پیچیده به دلیل مقاومت مواد مورد استفاده و همین‌طور تکنیک ایجاد فضای متخلخل در مدل بدون ایجاد نگهدارنده باعث شده تا این تکنیک به طور ویژه در اختیار متخصصین هوافضا و اورتوپدیست‌ها باشد. بدیهی‌ست تاکنون این روش استفاده‌ی خانه‌گی و عمومی نداشته چرا که تکنولوژی پیچیده و گرانی در این روش نهفته است. در صورت علاقه به این روش می توانید موضوع  MX3D-metal printer را نیز مطالعه کنید 

پرینت سه‌بعدی پودر پلاستیک | SLS 3DPrinting

در این روش با استفاده از قدرت لیزر بر روی پودر پلاستیک‌های مخصوص نظیر نایلون، حجم سه‌بعدی موردنظر لایه‌لایه پرینت می‌شود. اصلی‌ترین تفاوت میان روش SLS و  SLA حک بر روی ماده‌ی پایه است، یعنی در روش SLA دست‌گاه بر روی مایع عملیات سخت‌سازی را انجام می‌دهد اما در روش SLS  این عملیات بر روی بستر پودری صورت می‌گیرد.

بر خلاف روش  FDM در این روش هیچ‌گونه نیازی به عناصر نگهدارنده یعنی ساپورت‌ها برای فرم‌های پیچیده وجود ندارد چرا که حجم ماده‌ی اصلی دست‌گاه که نوعی پودر است خود نگه‌دارنده‌ی خارجی برای ایجاد فرم از پایین‌ترین نقطه تا نقطه‌ی پایانی است‌. مانند تمامی روش‌های اجرای پرینت سه‌بعدی، در این روش نیز فایل اصلی که توسط کامپیوتر تولید می‌شود باید به فرمت‌های مورد نیاز دستگاه پرینتر سه‌بعدی درآید.

موادی که می‌توان در این روش به عنوان ماده‌ی پایه استفاده نمود انواع نایلون ( nylon), سرامیک، شیشه و فلزاتی مانند آلمینیوم، استیل و یا حتی نقره است. به علت تنوع موادی که در این روش می توان استفاده نمود، این تکنیک یکی از محبوب‌ترین تکنیک‌های پرینت سه‌بعدی است . اما باید توجه کرد که این  روش در میان صنعت‌گران رواج بیشتری نسبت به کاربران خانه‌گی و معمول دارد چرا که قدرت بسیار بالای لیزر نیازمند هزینه‌ی بسیار زیادی می‌باشد. اخیرا تلاش‌هایی جهت ایجاد چنین تکنیکی برای دست‌گاه‌های پرینتر خانه‌گی نیز شده است.

پرینت سه‌بعدی مایع رزین | SLA 3DPrinting

روش SLA یکی از اولین روش‌های پرینت سه‌بعدی در دنیا محسوب می‌شود. در این روش حجم سه بعدی از درون یک حوض‌چه‌ی پلاستیک مایع (رزین) و به‌وسیله‌ی اشعه‌های لیزر به صورت مرحله‌به‌مرحله ساخته می‌شود. چارلز هال (Charles Hull) موسس شرکت 3D Systems, Inc را می‌توان به عنوان مبدع این روش به حساب آورد. این روش با وجود قدیمی بودن، کماکان به عنوان یکی از روش‌های اصلی در صنعت ساخت پرینت‌های سه‌بعدی به حساب می‌آید.

 

 

فرآیند پرینت در این تکنولوژی مراحل مختلفی دارد، قدم اول تولید فایل سه‌بعدی از حجم موردنظر در محیط نرم‌افزارها CAD است، سپس فایل به صورت فرمت قابل خوانش توسط دستگاه تبدیل می‌شود که معمولا دستگاه‌های پرینت سه‌بعدی فایل STL را به عنوان ورودی دریافت می‌کنند. در مرحله‌ی بعد دستگاه پلاستیک مایع (رزین) را در برابر تابش اشعه‌ی لیزر قرار می‌دهد که به این ترتیب لایه‌هایی از پلاستیک سخت‌شده در هر مرحله بر روی هم قرار می‌گیرد و در نهایت حجم کامل شده از مایع خارج می‌شود. پس از خروج از مایع، حجم نهایی را داخل حلال‌های مناسب برای تعدیل و نرم کردن نهایی قرار می‌دهند. نوع دیگری از تکنولوژی مشابه که به جای لیزر از تابش نور یک پروژکتور استفاده می‌کند با نام اختصاری DLP شناخته می‌شود و در اساس با روش SLA مشابهت دارد.

 

 

در این روش کیفیت محصول نهایی بسیار به دقت و کیفیت دستگاه وابسته است برای مثال عموم  این دستگاه‌ها، در ارتفاع هر میلی‌متر از حجم نهایی ۱۰ لایه از ماده را قرار می‌دهند. پرینترهای استفاده‌کننده از این تکنولوژی یه دلیل سرعت تولید نسبتا بالا و هزینه‌ی متریال متناسب، یکی از گزینه‌های مناسب برای ساخت نمونه‌های اولیه و همچنین محصول نهایی می‌باشد؛ اما محدودیت ابعاد در نمونه‌های ارزان قیمت این دستگاه‌ها یکی از ضعف‌های مهم آن‌ها می‌باشد.

نمونه‌های صنعتی این دستگاه‌های را می‌توان در اینجا و همچنین نمونه‌های ارزان قیمت خانه‌گی آن را می‌توان در اینجا مشاهده کرد. توسعه‌های اخیر این نوع دستگاه ها را نیز می‌توانید در اینجا مشاهده کنید.

 

روش ساخت افزایشی | Additive Manufacturing

روش‌های ساخت به مدد دستگاه‌های دیجیتال بسیار متنوع و گوناگون شده‌اند. یکی از این روش‌ها Additive Manufacturing یا تولید به وسیله‌ی افزودن لایه‌های مصالح بر روی یکدیگر و در نتیجه دست یابی به حجم سه بعدی مورد نظر است. تقریبا زمان به کارگیری این روش در تولید نمونه‌های اولیه(RP) را می‌توان به اواخر سالهای ۱۹۸۰ و اوایل سالهای ۱۹۹۰ میلادی بازگرداند، جایی که در دانشگاه ام آی تی برای اولین بار دستگاه‌هایی برای تولید سریع محصول به طراحان و تولیدکنندگان عرضه شد. دستگاه پرینت سه بعدی یکی از دستگاه‌های ساخت دیجیتال به وسیله‌ی روش افزودن مصالح می باشد که البته این افزودن را به طرق مختلف انجام می‌دهد. با توسعه‌های اخیر، انواع مختلفی از پرینترهای سه بعدی ساخته شده‌اند که هر یک بنابر تکنولوژی خاص خود محصولات متفاوتی را تولید می‌کنند. در یک نگاه می توان تکنولوژی پرینت سه بعدی را به صورت زیر دسته بندی کرد:
Stereolithography(SLA)
Fused deposition modeling (FDM)
Selective Laser Sintering (SLS)
Selective laser melting (SLM)
Electronic Beam Melting (EBM)
Laminated object manufacturing (LOM)