نحوه کار چاپگر سه بعدی
چاپگرهای سهبعدی به طور فزایندهای در بین علاقهمندان و مصرفکنندگان محبوب هستند. احتمالاً یکی از آنها را در یک ویدیوی یوتیوب دیدهاید یا ممکن است دوستی داشته باشید که یکی از آنها را دارد. آیا در سال ۲۰۲۲ واقعاً به یکی از آنها برای خانه خود نیاز دارید؟
برای درک بهتر اینکه آیا یک چاپگر سه بعدی برای شما مناسب است یا خیر، باید اصول اولیه نحوه کار آنها را درک کنید. درک روشهای آنها به شما کمک میکند تا درک بهتری از تواناییهای آنها داشته باشید.
چهار نوع چاپگر سه بعدی
چاپگرهای سهبعدی از فناوریها و فرآیندهای مختلفی به نام «تولید افزایشی» استفاده میکنند. به طور خلاصه، همه چاپگرهای سهبعدی با هیچ چیز شروع نمیکنند و تا زمانی که قطعه شما کامل شود، به افزودن مواد ادامه میدهند.
چهار فرآیند چاپ سه بعدی زیر رایجترینها هستند.
- ساخت با فیلامنت ذوبشده – که با نام FFF یا FDM نیز شناخته میشود، فرآیندی است که در آن یک ماده ترموپلاستیک از طریق یک نازل گرم شده عبور داده میشود. چاپگرهای سهبعدی FDM رایجترین (در بین مصرفکنندگان) و مقرونبهصرفهترین روش هستند.
- استریولیتوگرافی– که با نام SLA یا «چاپگر رزین» نیز شناخته میشود، از یک منبع نور (لیزر یا پروژکتور) برای تبدیل رزین مایع به پلاستیک سخت استفاده میکند. نکته جالب این است که SLA اولین نوع چاپگر سهبعدی اختراع شده بود.
- پخت انتخابی با لیزر – که با نام SLS نیز شناخته میشود، یک روش چاپ سهبعدی است که از لیزر برای پخت (فشردهسازی) نایلون یا پلیآمید به شکل چاپ سهبعدی مورد نظر استفاده میکند.
- چند جت فیوژن– همچنین با نام MJF شناخته میشود، از یک آرایه جوهر افشان برای اعمال عوامل فیوزینگ به بستر پودر نایلون استفاده میکند. MJF یکی از محبوبترین روشها برای چاپهای سهبعدی تمام رنگی است.
برخی از انواع باقیمانده شامل ذوب لیزری انتخابی (SLM)، تولید اشیاء چندلایه (LOM)، پلیجت و ذوب پرتو دیجیتال (EBM) هستند. بسیاری از اینها انواع مختلفی از چاپگرهای سهبعدی فوق هستند.
از آنجا که دستگاههای FDM (یا FFF) در بین چاپگرهای سهبعدی خانگی محبوبترین هستند، ما در ادامه این مطلب بر روی آنها تمرکز خواهیم کرد!
مواد مورد نیاز برای چاپگرهای FDM (FFF)
قبل از اینکه نگاهی دقیقتر به ماشینهای FDM بیندازیم، بیایید نگاهی به مواد موجود بیندازیم. بررسی مواد به شما کمک میکند تا نحوهی کار ماشینها را درک کنید.
مواد چاپگر سه بعدی FDM به صورت قرقرههایی عرضه میشوند که به آنها فیلامنت گفته میشود قیمت هر قرقره فیلامنت معمولاً ۱۵ تا ۲۵ دلار آمریکا است. محدوده قیمت فیلامنت به برند، نوع ماده، اندازه و کیفیت آن بستگی دارد.
فیلامنتهای چاپگر سهبعدی در انواع PLA، ABS، نایلون، TPU، PETG (PETT) و مواد کمتر رایج مانند چوب و موارد دیگر موجود است. اکثر علاقهمندان به چاپ سهبعدی از PLA (رایجترین) یا ABS استفاده میکنند زیرا مقرونبهصرفه و استفاده از آنها آسان است.
نحوه کار چاپگرهای سه بعدی FDM
به عبارت ساده، فیلامنت (ماده) با سرعت مداوم از طریق یک اکسترودر گرم شده تحت فشار قرار میگیرد، در حالی که اکسترودر در اطراف محورهای X و Y حرکت میکند. این حرکت به چاپگر سهبعدی اجازه میدهد تا طرح انتخابی شما را لایه به لایه ترسیم کند.
پس از انتخاب یا ایجاد طرح خود، آن را در یکی از برنامههای نرمافزاری متعدد به نام slicer باز کنید. اکثر نرمافزارهای برش، فایلهای مش 3MF، STL و OBJ را میپذیرند.
سپس نرمافزار برش، مدل سهبعدی شما را به خطوط کدی تبدیل میکند که نشاندهنده لایههای بسیار نازک هستند. به طور متوسط، این لایهها معمولاً فقط 0.1 یا 0.2 میلیمتر ضخامت دارند. میتوانید این را مانند برش دادن یک سبزی به برشهای نازک کاغذ در نظر بگیرید.
سادگی این فرآیند ممکن است شما را شگفتزده کند. در پشت صحنه، نرمافزار دستورالعملهای دستگاه را به صورت خطوط G-code مینویسد.
جی-کد توسط چاپگرهای سه بعدی برای ایجاد طرح انتخابی شما استفاده میشود.دستورالعملها (G-code) به اکسترودر (یا جایی که پلاستیک از آن خارج میشود) میگویند که به مکان جدیدی روی محور X و Y حرکت کند. این فرآیند برای هر لایه انجام میشود. حرکات مشابه دانشآموزان ریاضی کلاس پنجم که نقاطی را روی یک صفحه مختصات رسم میکنند، عمل میکنند. هر نقطه مختصات X یا Y در دستورالعملها به ترتیب استراتژیک وجود دارد. اغلب با کارآمدترین ترتیب (یعنی کوتاهترین زمان چاپ). درست مانند اینکه ممکن است روی کیک خامه بمالید، اکسترودر چاپگر سهبعدی با خروج مواد از نازل، به حرکت خود به هر نقطه متوالی ادامه میدهد.
G-code به روشی مشابه ترسیم نقاط روی صفحه مختصات (مشابه کلاس ریاضی کلاس پنجم) ایجاد میشود.اکسترودر نقطه به نقطه حرکت میکند و مواد را روی هم قرار میدهد تا شکل لایههای جداگانه کامل شود. همه چاپگرهای سهبعدی FFF دارای یک فن کوچک هستند که به خنک شدن فیلامنت پس از خروج از اکسترودر کمک میکند. این فن به پلاستیک کمک میکند تا در حین چسبیدن به لایه قبلی، به شکل دلخواه جامد شود.
از طریق فرآیند پر کردن ، چاپگر سه بعدی داخل طرح کلی را پر میکند. میزان پر کردن از ۵ تا ۱۰۰ درصد متغیر است تا ساختار لازم را به شیء نهایی ارائه دهد. پر کردن عمدتاً به عنوان روشی برای کاهش مصرف مواد و زمان چاپ استفاده میشود، به جای اینکه مدل ۱۰۰٪ جامد چاپ شود.
اکسترودر پس از تکمیل یک لایه چاپ سه بعدی، در بعد سوم یا محور Z به سمت بالا حرکت میکند. این حرکت بسیار ظریف است و با ارتفاع لایه شما، همانطور که در نرمافزار “Slicing” تنظیم شده است (معمولاً با ضخامت 0.1 یا 0.2 میلیمتر) مطابقت دارد.
این فرآیند برای هر لایه تکرار میشود تا قطعه مورد نظر شما کامل شود.
برای قطعات پیچیده، مواد اضافی چاپ میشوند تا به طور موقت برآمدگیها و برآمدگیها را نگه دارند یا از آنها پشتیبانی کنند.
چاپ سه بعدی میتواند از بیست دقیقه تا چند ساعت یا چند روز طول بکشد. همه اینها به اندازه و پیچیدگی طرح شما بستگی دارد. جنس انتخابی شما، مدل چاپگر سه بعدی و تنظیمات تعریف شده در نرم افزار برش، همگی نقش مهمی در تعیین زمان دارند.
طرحهای مختلفی از چاپگرهای سهبعدی FDM وجود دارد.
طراحی دستگاه چاپگر سه بعدی
دستگاههای چاپگر سهبعدی بیشماری با طراحیهای مختلف وجود دارند، اما همه دستگاههای FDM (FFF) چند ویژگی مشترک دارند. هر چاپگر سهبعدی FDM دارای محورهای X، Y و Z است که به آن اجازه میدهد در حالت سهبعدی کار کند. این را با چاپگر خانگی خود مقایسه کنید که فقط در امتداد محور Y حرکت میکند، در حالی که کاغذ در جهت X حرکت میکند.
تمام دستگاههای FDM دارای یک Hotend یا بخشی هستند که پلاستیک دمای اتاق را تا دمایی گرم و ثابت گرم میکند. گرم کردن پلاستیک به یک موتور جمع و جور اجازه میدهد تا پلاستیک را از طریق نازل اکسترودر فشار دهد و ماده انتخاب شده را به حالت قابل استفاده تبدیل کند. به عبارت دیگر، تصور کنید که یک تفنگ چسب حرارتی را به یک ربات بستهاید.
چگونه چاپگرهای سه بعدی طرح شما را ایجاد میکنند
شما چاپهای سهبعدی خیرهکننده را دیدهاید و از خود میپرسید: «چاپگرهای سهبعدی چطور میدانند چطور طرح شما را خلق کنند؟ »
مانند اکثر ماشینهای کنترلشده توسط کامپیوتر، شما باید مجموعهای از دستورالعملها را به آن ارائه دهید. خوشبختانه، این کار بسیار آسانتر از آن چیزی است که فکر میکنید.
طراحی شما میتواند با دو گردش کار اصلی شروع شود.
اول، شما میتوانید مدل سهبعدی خود را از ابتدا، با استفاده از نرمافزارهای مدلسازی سهبعدی مانند Fusion 360، Shapr3D، TinkerCAD، Blender (و موارد دیگر) طراحی کنید.
مسیر دوم دانلود مدلهای سهبعدی از چندین وبسایت مبتنی بر جامعه استوبسایتهایی مانند Thangs، Thingiverse و Cults3D مدلهای سهبعدی رایگان و پولی ارائه میدهند که بسیاری از آنها آماده چاپ سهبعدی هستند. این سایتها علاوه بر اشیاء تزئینی و سرگرمکننده (مانند مینیفیگور، پازل و غیره)، چاپ سهبعدی کاربردی نیز ارائه میدهند
.
هزینه چاپگرهای سه بعدی مصرفی (تفریحی)
هزینه چاپگرهای سهبعدی سطح مصرفکننده در دهه گذشته به طرز چشمگیری کاهش یافته است. در سال 2022، چاپگرهای سهبعدی سطح مبتدی زیر 500 دلار هستند و چاپگرهای مبتدی قابل اعتماد نیز قیمتی بین 100 تا 250 دلار (دلار آمریکا) خواهند داشت.
انتخاب یک چاپگر سه بعدی میتواند دشوار باشد، زیرا متغیرهای زیادی برای در نظر گرفتن وجود دارد و در نهایت به نیازهای شما بستگی دارد. ما شما را تشویق میکنیم که در پست ما در مورد چاپگرهای سه بعدی توصیه شده برای علاقهمندان اطلاعات بیشتری کسب کنید.
برای راحتی شما، ما همچنین برخی از محبوبترین چاپگرهای سهبعدی را که توصیه میکنیم، فهرست کردهایم.
چاپگرهای سه بعدی پیشنهادی
- مبتدی [زیر ۲۰۰ دلار] ➞ https:/geni.us/kingroon3d
- مبتدی [زیر ۳۰۰ دلار] ➞ https://geni.us/Ender3proV2
- مبتدی [زیر ۴۰۰ دلار] ➞ https://geni.us/magicianx
- سطح متوسط [زیر ۸۰۰ دلار] ➞ http://bit.ly/prusa3dp
- Prosumer [چاپگر سه بعدی کوین] ➞ https://bit.ly/kevins-printer
فیلامنت پرینتر سه بعدی (1.75 میلیمتر)
- PLA ➞ https://geni.us/InlandPLA
- ABS ➞ https://geni.us/InlandABS
- PETG ➞ https://geni.us/InlandPETG
فیلامنت پرینتر سه بعدی (۲.۸۵ یا ۳ میلیمتر)
- ABS ➞ https://geni.us/InlandABS3mm
- PLA ➞ https://geni.us/Inland3mm
- PETG ➞ https://geni.us/InlandPETG3mm
بیشتر بدانید:
نحوه رفع خطای “ویندوز نمیتواند به چاپگر متصل شود” Windows Cannot Connect To The Printer
چگونه تمام درایورهای چاپگر نصب شده در ویندوز 7 را مشاهده کنیم
چاپگر تمام صفحه را چاپ نمیکند: 4 روش برای چاپ کل صفحه
نحوه انتقال درایورهای چاپگر از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر
معایب چاپگرهای سه بعدی مصرفی
با وجود هزینه پایین و پذیرش روزافزون، متوجه خواهید شد که هنوز معایب زیادی در چاپ سه بعدی در سطح مصرف کننده وجود دارد. هم FDM (FFF) و هم SLA معایب خود را دارند. ما بر روی معایب چاپگرهای سه بعدی FDM تمرکز خواهیم کرد.
اولاً، همه چیز را نمیتوان به صورت سهبعدی چاپ کرد. محدودیتهایی در مورد استحکام مواد، جهتگیری، به دست آوردن مدلهای سهبعدی و موارد دیگر وجود دارد.
یکی از بزرگترین معایب چاپ سه بعدی خانگی، «خطوط لایه» است. هم FDM و هم SLA بسته به نحوه برش مدل، نتایجی با خطوط لایه کوچک ایجاد میکنند. حداقل، این یک مسئله زیباییشناختی است، زیرا سطح هرگز صاف نیست. خطوط لایه همچنین به دلایل ساختاری نگرانکننده هستند و باعث میشوند چاپهای سه بعدی از نظر غذایی کمتر ایمن باشند یا اصلاً ایمن نباشند (علیرغم آنچه بسیاری به اشتباه باور میکنند).
در نهایت، زمان یکی دیگر از معایبی است که اغلب در نظر گرفته نمیشود. چاپگرهای سهبعدی ماشین هستند و درست مانند ماشینها، به نگهداری منظم نیاز دارند. اگر از انجام کارهای دستی یا «خودت انجام بده» لذت نمیبرید، ممکن است یک چاپگر سهبعدی در سطح مصرفکننده برای شما مناسب نباشد.
خلاصهای از نحوه کار چاپگرهای سهبعدی
خلاصه اینکه، با ایجاد طرح خود یا دانلود یک مدل سهبعدی از اینترنت شروع کنید. آن را در نرمافزار رایگان Slicing خود بارگذاری کنید و G-code را که چاپگر سهبعدی شما میتواند به عنوان دستورالعمل بخواند، تولید کنید.
سپس چاپگر سه بعدی شما دستورالعملها را لایه به لایه تفسیر میکند، زیرا پلاستیک یا سایر مواد کامپوزیتی را روی هم قرار میدهد. پلاستیک به طور مداوم از اکسترودر عبور میکند و اکسترودر از نقطهای به نقطه دیگر حرکت میکند. این فرآیند برای هر لایه متوالی تکرار میشود تا زمانی که قطعه مورد نظر شما کامل شود و از چند دقیقه تا چند روز طول بکشد.
