پرینت سه بعدی چیست؟
وقتی میگوییم پرینت سه بعدی منظورمان چیست؟
رسانه‌ها, به‌خصوص سیستم بازاریابی, پرینت سه بعدی را یک فناوری جادویی از آینده برای ساخت اشیاء پیچیده می‌بینند. اما انگشت گذاشتن روی کار اصلی پرینت سه بعدی, از نظر فنی دشوار است. پرینت سه بعدی دارای فناوری‌های مختلفی است, اما فناوری FDM (fused deposition modeling), که تمرکز این مقاله روی آن است, رایج ترین آنهاست. FDM با استفاده از فیلامنت ترموپلاستیک کار میکند, که اساسا یک رشته پلاستیکی است که ذوب میشود, به طور انتخابی شکل میگیرد, و بعد سرد میشود. این فرآیند تا وقتی که کل مدل شکل بگیرد, بصورت لایه به لایه تکرار میشود . این فناوری به وسیله‌ی کسانی که نیاز به ساخت نمونه‌های اولیه با سرعت زیاد داشتند به‌وجود آمده‌‍است.حتی امروزه, به‌صورت کلی ساخت سریع نمونه‌های اولیه یکی از بزرگترین فواید FDM و پرینت سه بعدی است. بدون تعجب, پرینت سه بعدی یکی از قوی‌ترین روش‌ها برای ساخت و ساز است.
نحوه‌ی شروع کار
آسان‌ترین روش برای فهمیدن نحوه‌ی کار FDM یادگیری قطعات پرینت سه بعدی است. قبل از صحبت درباره‌ی قطعات خاص, به ذکر سه محور پرینت سه بعدی می‌پردازیم: محورهای X, Y و Z. محور X و محور Y وظیفه‌ی حرکت چپ, راست, جلو و عقب را برعهده دارند در حالی که وظیفه‌ی محور Z حرکات عمودی است.
اکنون, بیایید به قطعات اصلی یک پرینتر سه بعدی نگاهی بینداریم:
صفحه‌ی ساخت (Build platform):
صفحه‌ی ساخت (یا بِد پرینتر) قطعه‌ای است که مدل‌ها روی آن ساخته می‌شوند. برای آسان‌تر چسبیدن قطعات به آن, این صفحه معمولاً شامل بِدهای پرحرارت میشود, اما بعداً در این مورد بیشتر صحبت خواهیم کرد.
اکسترودر (Extruder):
قطعه‌ای است که وظیفه‌ی کشیدن و هل دادن فیلامنت را از طریق هِد پرینت برعهده دارد. بسته به تنظیم اکسترودر (دایرکت یا Bowden), اکسترودر و هِد پرینت گاها یک چیز در نظر گرفته می‌شوند. این اغلب در هنگام بحث در مورد کل مجموعه‌های اکسترودر و هات اند (Hot End) اتفاق می افتد. در این دیدگاه, اکسترودر شامل دو جزء فرعی است:
کُلد اند (Cold end)
قسمت مکانیکی‌ای است که یک موتور, چرخ دنده‌های کوچک, و سایر اجزای کوچکی که فیلامنت را هل می‌دهند را شامل میشود. اکسترودر تقریباً همیشه دارای کلد اند است.
هات اند (Hot end)
شامل یک هیتر و نازل است. جایی است که هیتر فیلامنت را گرم میکند تا بتواند از نازل خارج شود. در پرینترهای Bowden, هات اند بعنوان قسمتی از اکسترودر نیست.
هِد(های) پرینت:
یک پرینتر ممکن است یک یا چند هِد پرینت داشته باشد, اگرچه اکثر پرینترها فقط یکی دارند.
– روی هِد پرینت, بین هات اند و کلد اند, یک هیت‌سینک (Heatsink) و فن قرار دارد, که برای سرد نگه‌داشتن کلد اند و جلوگیری از جمع شدن فیلامنت ضروری است.
– علاوه بر فنِ هیت‌سینک, معمولا یک فن برای خنک کردن فیلامنت ذوب‌شده بعد از پرینت وجود دارد.
رابط کنترل (Control interface):
بعضی از پرینترهای مدرن دارای یک صفحه‌ی لمسی برای کنترل پرینتر سه بعدی هستند. در پرینترهای قدیمی‌تر ممکن است بجای صفحه‌ی لمسی یک LCD ساده بهمراه یک دکمه با قابلیت چرخاندن و کلیک کردن وجود داشته باشد. بسته به مدل پرینتر, ممکن است یک درگاه کارت SD و USB هم وجود داشته باشد.
نحوه‌ی پرینت یک پرینتر سه بعدی
این فرآیند زمانی که شما فایل پرینت سه بعدی را به پرینتر انتقال می‌دهید, شروع میشود. این فایل مجموعه‌ای از دستورالعمل‌هایی را برای دمای نازل و صفحه‌ی ساخت, نحوه‌ی حرکت نازل و مقدار فیلامنت مورد استفاده را شامل میشود.
زمانی که پرینت شروع شد, نازل گرم میشود. وقتی نازل به دمای موردنیاز برای ذوب فیلامنت رسید, اکسترودر فیلامنت را به سمت هات اند هل می‌دهد. در این مرحله, پرینتر آماده‌ی پرینت قطعه‌ی سه بعدی است, هِد پرینت پایین میاید و شروع به ریختن فیلامنت ذوب شده میکند و لایه‌ی اول را بین نازل و بِد فشار می‌دهد. متریال سرد میشود و با تشکر از فن(های) سردکننده, لایه به آرامی شروع به سفت شدن میکند. بعد از اینکه پرینت لایه تمام شد, هِد پرینت کمی در محور Z بالا می‌رود, و این فرآیند تا پایان پرینت قطعه ادامه پیدا میکند.
خرید و طراحی مدل‌های پرینت سه بعدی
طبیعتا, شما وقتی قصد دارید قطعه‌ای را پرینت کنید, مدل سه بعدی آن را دارید. مدل‌های پرینت سه بعدی با استفاده از نرم‌افزار مدل‌سازی سه بعدی ساخته می‌شوند, مانند نرم‌افزار CAD (Computer-aided design). در اینجا چند نمونه از برنامه‌های محبوب مدل‌سازی پرینت سه بعدی آورده شده است.
Fusion 360 (free non-commercial use CAD)
SolidWorks (paid CAD)
Blender (free surface and organic modeler)
اگرچه, اکثر مبتدیان پرینت سه بعدی مهارت مورد نیاز برای کار کردن با این نرم‌افزارها را ندارند. اگر این مشکل را دارید, نگران نباشید, زیرا راه‌حل‌های دیگری نیز وجود دارند.
برای مبتدیان, نرم‌افزارهای CAD آسان‌تری وجود دارد, مانند Tinkercad, برنامه‌ای که تقریباٌ افراد بدون هیچ تجربه‌ای توانایی استفاده کردن از آن را دارد. این یک برنامه‌ی آنلاین طراحی شده توسط Autodesk است.
دانلود فایل‌ها
با دسترسی افراد زیادی به پرینترهای سه بعدی در سال‌های اخیر, سایت‌‌های متعددی بعنوان مخزن مدل‌های پرینت سه بعدی ظهور کردند. در اینجا چند نمونه از محبوب‌ترینشان آورده شده:
Thingiverse (کاملاً رایگان)
MyMiniFactory (اکثراً رایگان)
Cults3D (رایگان و پولی)
CGTrader (اکثراً پولی)
Printables (کاملاً رایگان)
از این راه, هرکسی می‌تواند بدون نیاز به مهارت, به هر مدلی دسترسی داشته باشد!
آماده‌سازی مدل‌ها
وقتی کار مدل در نرم‌افزار طراحی سه بعدی به پایان رسید, همانطور که قبلاً ذکر کردیم, مدل سه بعدی همچنان به یک نرم‌افزار خاص که مدل را به دستورهای ماشینی ترجمه میکند, نیاز دارد. این امر با استفاده از نرم‌افزاری که slicer نامیده میشود, انجام میشود. بعد از وارد کردن مدل سه بعدی خود به slicer, می‌توانید با استفاده از تنظیمات نیازهای خود را برآورده کنید. می‌توانید از slicer برای تنظیم پارامترهای مهم, مانند سرعت پرینت, دما, ضخامت, درصد تراکم داخلی, ارتفاع لایه و… استفاده کنید.
فایل نهایی شامل G-code, زبان پرینترهای سه بعدی و ماشین‌های CNC, می‌باشد. اساساً G-code یک لیست طولانی است از دستورهایی که پرینتر سه بعدی برا ساخت مدل دنبال میکند. به عبارت دیگر, پرینت سه بعدی بدون G-code غیرممکن است.
ساپورت‌ها
یکی از عملکردهای اصلی slicer آنالیز کردن مدل و مشخص کردن نیاز به ساپورت در مدل است. به طور خاص, قطعاتی با برآمدگی‌های شدید, نیازمند ساپورت هستند. slicer به شما اجازه‌ی انتخاب محل ساپورت و تراکم آن را می‌دهد. بعضی از slicerها به کاربران حتی امکان انتخاب انواع مختلفی از سازه‌های ساپورت را می‌دهند.
وقتی صحبت از نرم افزار Slicer به میان می آید، گزینه های مختلفی برای انتخاب وجود دارد.
راهنمای نرم افزار Slicer ما را بررسی کنید تا به شما در انتخاب کمک کند!
آماده‌سازی پرینتر
بعد از استفاده از برنامه‌ی slicer, باید مراحلی را قبل از آماده شدن پرینتر سه بعدی برای پرینت انجام دهید:
قراردهی فیلامنت:
قبل از شروع پرینت, اکسترودر باید آماده‌ی هل دادن فیلامنت باشد. این مرحله با حرارت دادن هات اند تا دمای مذاب فیلامنت (بسته به فیلامنت, تقریباٌ بالای 175 درجه‌ی سانتیگراد) شروع میشود, و بعد باید فیلامنت را وارد اکسترودر کرد. معمولاٌ, پرینتر عملیاتی از پیش پیکربندی شده دارد که به شما در این مرحله کمک میکند.
leveling بِد:
برای اینکه پرینتر فیلامنت را بطور دقیق خالی کند و شی را بسازد, صفحه‌ی ساخت باید تراز باشد. بسته به دستگاه, leveling هم می‌تواند دستی و هم اتوماتیک باشد. leveling بِد بسیار مهم است, زیرا اگر بِد پرینتر از نازل خیلی دور باشد, اولین و مهم‌ترین لایه به بِد نمی‌چسبد, و باعث میشود پرینت خراب شود.
متریال‌ها
همانطور که قبلاً ذکر کردیم, پرینترهای سه بعدی FDM از قرقره‌های فیلامنت بعنوان متریال برای ساخت قطعات استفاده می‌کنند. این فیلامنت‌ها اساساٌ ترموپلاستیک‌هایی هستند که بطور خاص مهندسی شده‌اند و با حفظ کردن یکپارچگی ساختاری, قابلیت ذوب شدن و سرد شدن را دارند.
فیلامنت‌های پرینت سه بعدی معمولاً با دو قطر متفاوت وجود دارند: 1.75 میلی‌متر و 3 میلی‌متر (یا 2.85 میلی‌متر). جدا از قطرها, فیلامنت‌ها با وزن‌های مختلفی هم وجود دارند. یک نگاه سریع به بازار نشان می‌دهد که رایج‌ترین وزن‌ها, 500 گرم, 750 گرم, 1 کیلوگرم, 2 کیلوگرم و 3 کیلوگرم هستند.
یکی از بهترین قابلیت‌های پرینت سه بعدی FDM توانایی کار کردن با انواع مختلفی از فیلامنت‌ها می‌باشد. در اینجا بعضی از انواع متفاوت فیلامنت‌ها را که در پرینترهای FDM مورداستفاده هستند را مشاهده می‌کنید:
-معمولاً ABS ,PLA و PET-G را خواهید یافت. کار با این‌ها آسان‌تر است و معمولاٌ ارزان‌تر هستند.
بعضی از فیلامنت‌های مخصوص انعطاف‌پذیر هستند (TPU, TPE), نایلون, پر شده ( با چوب, فلز و…) و پلی‌کربونات (PC).
-اگر پرینتر شما قادر به پرینت با چندین متریال است, می‌توانید برای دسترسی به ساپورت حل‌شوند از PVA یا HIPS استفاده کنید.
همچنین فیلامنت‌های FDM درمیان ارزان‌ترین متریال‌های مورد استفاده در دنیای پرینت سه بعدی هستند.
می‌توانید برای اطلاع بیشتر از محبوب‌ترین انواع فیلامنت‌ها به این مقاله مراجعه کنید.
پرداخت سطح
پرداخت سطح آخرین مرحله‌‌ی فرآیند پرینت سه بعدی است. بسته به نیازتان, شاید نیاز به انجام بعضی از مراحل زیر برای پرداخت سطح در یک قطعه‌ی پرینت شده, نیاز داشته باشد:
درآوردن ساپورت‌ها: بعد از پرینت, احتمالاً می‌خواهید ساپورت‌های خارجی قطعه را درآورید. مشاهده‌‌ی کمی لکه بعد از کندن ساپورت غیرمعمول نیست.
سنباده زدن: با سنباده زدن می‌توانید لکه‌هایی که بعد از کندن ساپورت ایجاد شدند را رفع کنید. بصورت آرام سنباده کشیدن روی قطعه, به آن سطح صاف‌تری می‌دهد.
رنگ کردن: معمولاً, شما فقط با یک رنگ پرینت می‌گیرید. برای اضافه کردن رنگ‌های دلخواه, جزئیات یا محافظت از قطعه, شما می‌توانید مدل خود را رنگ کنید.
پولیش کردن: پوشش اپوکسی نیز یکی از راه‌های صاف کردن سطح یک قطعه‌ی پرینت شده است. برای پولیش برخی فیلامنت‌های خاص, مانند ABS, می‌توانید از روش‌هایی مثل استفاده از بخار برای صاف کردن سطح قطعه‌ی پرینتی استفاده کنید.
جوش‌کاری یا چسباندن: وقتی می‌خواهید قطعه‌ای بسیار بزرگ که بزرگ‌تر از محیط ساخت پرینترتان است را پرینت بگیرید, می‌توانید قطعه را به دو یا چند بخش تقسیم کنید و بعداٌ آن‌ها را به هم بچسبانید.
عالی بود ممنون از وقتی که گذاشته و مطالب را آماده کردید
سلام خواهش میکنم
امیدوارم به کارتون اومده باشه، به مقالات دیگمونم سر بزنید هر هفته آپدیت داریم