![پرینت سه بعدی چیست؟ [راهنما و اصطلاحات مهم پرینت سهبعدی]](https://cdn.digisaaz.com/statics/images/how-does-a-3d-printer-work.webp)
پرینت سه بعدی چیست؟ [راهنما و اصطلاحات مهم پرینت سهبعدی]
1 دیدگاه
474
20 آذر 1402
بروزرسانی: 27 مرداد 1404
پرینت سهبعدی یکی از آن اصطلاحاتی است که اغلب با داستانهای علمی تخیلی یا موسسات پیشرفتهای مانند ناسا مرتبط است. اما این فناوری برای بسیاری از افراد یک واقعیت است و هر ساله صدها کاربر جدید سفر سهبعدی خود را آغاز میکنند.
این مقاله یک نمای کلی از فناوریهای پرینت سهبعدی، شامل انواع فرآیندهای موجود، مواد مختلف و برخی از کاربردهای کنونی و بالقوه آنها را ارائه میدهد.
ما همچنین بحث خواهیم کرد که چگونه کسی میتواند با پرینت سهبعدی شروع کند، چه شما حرفهای باشید، چه علاقهمند یا فقط کنجکاو در مورد این فناوری. اما بیایید از ابتدا شروع کنیم.
پرینت سهبعدی چیست؟

به طور خلاصه، پرینت سهبعدی یک نوع فرآیند تولید است که در آن یک ماشین با ایجاد لایههای پی در پی از مواد، یک شیء سهبعدی ایجاد میکند.
این فرآیند به عنوان تولید افزودنی (AM) نیز شناخته میشود زیرا با روشهای سنتی تولید مانند تولید کاهشی (ماشینکاری) یا تولید شکلدهی (ریختهگری یا قالبگیری) که معمولاً شامل بریدن یا شکل دادن مواد برای ایجاد محصول نهایی است، تفاوت دارد.
در حالی که فناوریهای مختلفی برای پرینت سهبعدی وجود دارد، بسیاری از جنبههای پرینت سهبعدی آن را در مقایسه با دیگر تکنیکهای ساخت سنتی خاص میکند.
برای مثال، تولید افزودنی میتواند شکلها و قطعاتی را تولید کند که با استفاده از دیگر روشهای ساخت دشوار یا حتی غیرممکن است، در حالی که سطح بیسابقهای از انعطافپذیری را به سیستمهای تولید ارائه میدهد.
اما صبر کنید: ما در ادامه این مقاله به بررسی بیشتر مزایای پرینت سهبعدی خواهیم پرداخت. اول، بیایید نگاهی دقیقتر به فرآیندهای پرینت سهبعدی خانگی بیندازیم که به آنها پرینت سهبعدی رومیزی نیز گفته میشود.
پرینت سهبعدی رومیزی

اصطلاح "پرینت سهبعدی رومیزی" به استفاده از پرینترهای سهبعدی شخصی و نسبتاً ارزانقیمتی اشاره دارد که میتوان در خانه یا در یک دفتر مشترک استفاده کرد. این ماشینها عموماً کوچکتر و کمتر پیچیده از پرینترهای صنعتی سهبعدی هستند و به طور خاص برای نمونهسازی و تولید کوچکمقیاس طراحی شدهاند.
پرینت سهبعدی رومیزی توسط پروژه RepRap ممکن شد، که در سال 2005 توسط دکتر آدریان بویئر آغاز شد تا یک ماشین کمهزینه که بتواند خودش را تکرار کند و دسترسی به پرینت سهبعدی را برای همه امکانپذیر کند، ایجاد کند.
پروژه RepRap به یک جامعه تبدیل شده و در جهت دموکراتیزه کردن دسترسی به ماشینهای پرینت سهبعدی رومیزی، به خصوص ماشینهای فیلامنتی مبتنی بر فناوری مدلسازی با رسوب فیلامنت (FDM) بسیار موفق بوده است.
امروزه، پرینترهای سهبعدی رومیزی عموماً ماشینهای FDM یا مبتنی بر رزین هستند و با کاهش هزینهها، افزایش اطلاعات آنلاین و بهبود کلی فناوریها، بیشتر و بیشتر در دسترس قرار میگیرند.
پرینت سهبعدی در مقابل تولید افزودنی

بنابراین، در حالی که "پرینت سهبعدی" بیشتر برای اشاره به ماشینها و فرآیندهای غیرصنعتی، مانند پرینترهای کوچک دفتری مبتنی بر مواد فیلامنت و رزین استفاده میشود، "تولید افزودنی" به چه معنی است؟
هر دو اصطلاح به همان فرآیند کلی ایجاد یک شیء فیزیکی با افزودن لایههای مواد اشاره دارند، اما بهطور معمول برای انواع مختلف فرآیندها استفاده میشوند.
تولید افزودنی یک اصطلاح گستردهتر است که شامل مجموعهای از فناوریها است که برای ایجاد اشیاء با افزودن مواد استفاده میشود. فناوریهای مختلف زیر این اصطلاح چتر توسط استانداردهای ISO/ASTM تعریف میشوند که شامل فناوریهایی مانند پخت بستر پودری و جت بایندر میشوند.
حال که ایده واضحتری از آنچه داریم، بگذارید روشن کنیم که یک فرآیند پرینت سهبعدی معمولی چگونه کار میکند.
نحوه کار پرینتر سه بعدی

بدون توجه به فناوری خاص، فرآیندهای پرینت سهبعدی معمولاً یک جریان کاری عمومی را دنبال میکنند که شامل این مراحل است:
- طراحی دیجیتال: اولین قدم در فرآیند پرینت سهبعدی ایجاد یک مدل دیجیتال از شیء است که از طریق نرمافزارهای مدلسازی سهبعدی یا طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) انجام میشود. مدل سهبعدی میتواند از ابتدا طراحی شود، یا از یک شیء موجود با استفاده از تکنیکهای اسکن سهبعدی کپی شود، یا از سایتهای مدل دانلود شود. در حالت آخر، احتمالاً استفاده محدود به غیرتجاری خواهد بود.
- آمادهسازی: هنگامی که مدل دیجیتال کامل شد، فایل بر اساس ماشین و فناوری خاص برای پرینت سهبعدی آماده میشود. مدل سهبعدی به چندین لایه نازک تقسیم میشود، که این فرآیند به عنوان برش سهبعدی شناخته میشود، و یک کد ماشین (G-code) تولید میشود تا به پرینتر سهبعدی بگوید چگونه شیء را ایجاد کند.
- ساخت: فایل دیجیتال آماده به پرینتر سهبعدی ارسال میشود که کد را تفسیر کرده و با افزودن لایه به لایه مواد، شیء را ایجاد میکند.
پردازش پس از چاپ: شیء پرینتشده سپس از مراحل پردازش پس از چاپ عبور میکند که میتواند شامل مراحل نهاییسازی مانند تمیز کردن، پختن، رنگآمیزی، یا حذف ساختارهای اضافی ایجاد شده برای حمایت از ساخت باشد. نوع خاص پردازش پس از چاپ و نیازهای مرتبط با آن به فناوری و مواد خاص استفاده شده بستگی دارد.
مواد پرینت سه بعدی

در حالی که فناوریهای تولید افزودنی با طیف گستردهای از مواد – شامل فولاد، تیتانیوم، پلاستیک و سرامیک – کار میکنند، پرینت سهبعدی رومیزی دامنه محدودی از مواد دارد.
مواد برای پرینت سهبعدی FDM انواع مختلفی از ترموپلاستیکها هستند که معمولاً به صورت قرقرههای فیلامنت عرضه میشوند و به سیستم اکستروژن پرینتر سهبعدی تغذیه میشوند.
محبوبترین مواد FDM شامل PLA، یک پلیمر طبیعی ساخته شده با محصولات نشاستهای مانند ذرت و نیشکر که بسیار آسان برای پرینت سهبعدی است؛ ABS، یک پلاستیک قوی و بادوام که در صنعت عمومی استفاده میشود و به خاطر تولید آجرهای لگو معروف است؛ و PETG، یک پلاستیک نوع PET که به دلیل دوام و مقاومت حرارتیاش شناخته میشود.
سایر فیلامنتهای کمتر محبوب FDM شامل پلاستیکهای سنتی مانند نایلون، TPU، پلیکربنات (PC)، و دیگر مواد ویژه و عجیب و غریب مانند آنهایی که با الیاف کربن، چوب و حتی فلزات ترکیب شدهاند.
پرینترهای سهبعدی رزین، از سوی دیگر، از ماده رزین مایع استفاده میکنند که توسط نور UV برای ایجاد لایههای متوالی شیء سخت میشود. در حالی که این فناوری بیشتر به خاطر وضوح بالا و قطعات دقیق شناخته شده است، همچنین محدوده خوبی از مواد برای کاربردهای مختلف ارائه میدهد.
رزینهای استاندارد همچنان رایجترین ماده برای پرینت سهبعدی رزین هستند و آنها عمدتاً بدون توجه به فناوری خاص (LCD، DLP، SLA) یکسان هستند. همچنین رزینهای ویژهای موجود است، مانند رزینهای انعطافپذیر، سخت و حتی قابلریختگری برای ایجاد قالبهای فرایند ریختهگری.
در دیجی ساز بخوانید: تفاوت پرینت سه بعدی رزینی با FDM
کاربردهای پرینت سه بعدی چیست؟

با دسترسپذیرتر شدن پرینترهای سهبعدی رومیزی، هم افراد و هم کسبوکارهای کوچک شروع به گنجاندن این ماشینها در روتینهای روزانه خود کردند. امروز، طیف گستردهای از کاربردها برای پرینت سهبعدی رومیزی وجود دارد، اما اینجا برجستهترینها برای حرفهایها و علاقهمندان آورده شده است:
کاربردهای حرفهای
- نمونهسازی: یکی از مزایای اصلی پرینت سهبعدی توانایی ایجاد سریع و ارزان ماکتها و نمونههای کاربردی است که فرآیندهای توسعه محصول را تسریع کرده و هزینههای مربوطه را کاهش میدهد.
- معماری: معماران و طراحان داخلی میتوانند مدلهای سهبعدی از ساختمانها و فضاهای داخلی را به راحتی پرینت کنند تا بتوانند چشمانداز خود را به مشتریان منتقل کنند. پرینت سهبعدی امکان ایجاد مدلهای معماری را سریعتر و ارزانتر از روشهای سنتی فراهم میکند.
- جواهرات و مد: پرینت سهبعدی به طراحان جواهرات و مد اجازه میدهد تا قطعات منحصربهفرد و پیچیدهای ایجاد کنند که با روشهای تولید سنتی یا غیرممکن است یا از نظر اقتصادی مقرونبهصرفه نیست. پرینت سهبعدی همچنین امکان تولید قطعات طراحی در مقیاس کوچک را فراهم میکند.
- آموزش: پرینت سهبعدی بهعنوان یک ابزار آموزشی در کلاسها و دانشگاهها بهطور گستردهای مورد استفاده قرار میگیرد و نه فقط برای یادگیری STEM. بهعنوان مثال، اشیاء باستانی میتوانند برای کلاسهای تاریخ و نقشههای توپوگرافی برای مطالعات جغرافیا پرینت شوند.
کاربردهای شخصی و علاقهمندان

- دکوراسیون خانه: آیتمهای دکوراسیون خانه منحصربهفرد میتوانند به راحتی با پرینت سهبعدی ایجاد شوند، مانند گلدانها، مجسمهها و تزئینات دیواری. تعداد بیپایانی از مدلهای دکوراسیون آماده پرینت در مخازن آنلاین به صورت رایگان موجود است.
- قطعات یدکی: با داشتن مقداری دانش مدلسازی سهبعدی، کاربران خانگی میتوانند قطعات جایگزین برای آیتمهای شکسته مانند وسایل آشپزخانه، اسباببازیها، کابینتها و بدنههای الکترونیکی طراحی و پرینت کنند. همچنین میتوان قطعات جایگزین برای قطعات گمشده بازیهای رومیزی ایجاد کرد.
- بازیهای رومیزی: پرینترهای سهبعدی خانگی، به ویژه آنهایی که مبتنی بر رزین هستند، میتوانند قطعات زیبایی برای بازیهای رومیزی مانند مینیاتورها و کاشیهای زمین تولید کنند. این یک کاربرد بسیار محبوب برای پرینت سهبعدی رومیزی است و دلیل اصلی ورود بسیاری از افراد به این علاقه است.
- پروژههای DIY: آخرین مورد ولی نه کماهمیتترین، پرینت سهبعدی میتواند برای انواع زیادی از پروژههای DIY استفاده شود، به ویژه با الکترونیکهایی مانند میکروکنترلرها و کامپیوترهای تکبرد. بهترین قسمت این است که تجربه زیادی نیاز نیست زیرا بسیاری از پروژههای اشتراکی آنلاین دستورالعملهای دقیق برای تمام سطوح کاربری ارائه میدهند.
البته کاربردهای زیادی برای پرینترهای سهبعدی صنعتی وجود دارد، به خصوص در صنایع پزشکی، هوافضا، خودرو و ساخت و ساز.
مزایا و معایب پرینت سه بعدی چیست؟

در مقایسه با تکنیکهای ساخت قدیمی مانند ماشینکاری سنتی و قالبگیری تزریقی، پرینت سه بعدی یک فناوری مدرنتر است. این امر هم فرصت های جدید هیجان انگیز و هم چالش های زیادی را برای صنعت تولید ایجاد می کند.
مزایا
- آزادی هندسی: فناوری افزودنی لایه به لایه پرینت سهبعدی میتواند هندسهها و ساختارهای داخلی بسیار پیچیدهای تولید کند که با روشهای ساخت سنتی یا غیرممکن است یا از نظر هزینهای مناسب نیست.
- سفارشیسازی: پرینت سهبعدی اجازه میدهد تا محصولات صنعتی با هیچ هزینه اضافی سفارشیسازی شوند، زیرا فایل مدل دیجیتال به راحتی قابل تغییر است و نیازی به ابزارآلات خاص تولیدی مانند قالبها و فیکسچرها نیست.
تولید کمحجم: برخلاف فرآیندهای تولید سنتی، هزینه واحد قطعات پرینت شده سهبعدی ثابت است بدون توجه به تعداد قطعات تولید شده. این امر تولید دستههای کوچک قطعات را از نظر اقتصادی مقرونبهصرفه میکند، اگرچه برخی خدمات
برونسپاری ممکن است حداقل نیازها را داشته باشند.
- نمونهسازی سریع: پرینت سهبعدی امکان تولید سریع و ارزان نمونههای فیزیکی را برای تست و اعتبارسنجی محصولات قبل از افزایش تولید فراهم میکند. این امر به طور چشمگیری زمانهای توسعه محصول را کاهش میدهد و اجازه میدهد تا طراحان و مهندسان محصولات بهتری بسازند.
- انعطافپذیری تولید: ماهیت دیجیتال فناوریهای پرینت سهبعدی و عدم نیاز به ابزارآلات خاص محیط تولیدی انعطافپذیری را فراهم میکند. تولید افزودنی همچنین با مواد گستردهای از جمله پلاستیکها، فلزات، سرامیکها و حتی مواد خوراکی و بیولوژیکی امکانپذیر است.
معایب

- سرعت تولید پایینتر: پرینت سهبعدی به طور کلی کندتر از روشهای ساخت سنتی برای تولید حجم بالایی از محصولات است.
- هزینههای بالاتر: بهعنوان زمان نگارش، ماشینها و فرآیندهای پرینت سهبعدی ممکن است گرانتر از روشهای سنتی برای قطعات خاص باشند، به ویژه هنگام استفاده از مواد با کیفیت بالا.
- پردازش پس از چاپ: قطعات پرینت شده سهبعدی اغلب نیاز به مراحل اضافی نهاییسازی مانند سنبادهزنی، پولیش یا رنگآمیزی دارند تا به سطح نهایی صاف و تلرانسهای تولیدی برسند.
- کنترل کیفیت: این امر برای قطعات پرینت شده سهبعدی، به ویژه برای قطعات بزرگتر یا پیچیدهتر، همچنان یک چالش بسیار بزرگ است.
- مقیاسپذیری محدود: پرینت سهبعدی به طور کلی محدود به تولید در مقیاس کوچک است، زیرا تولید در مقیاس بزرگتر نیاز به ماشینهای متعدد و افزایش قابلتوجه هزینهها دارد. این امر باعث میشود روشهای تولید سنتی برای تولیدات بزرگتر همچنان مقرونبهصرفهتر باشند.
نحوه شروع کار با پرینت سهبعدی

اگر به پرینت سهبعدی علاقه دارید، چند نکته وجود دارد که باید برای شروع بدانید.
انتخاب پرینتر سهبعدی
اولین قدم انتخاب یک پرینتر سهبعدی است. پرینترهای FDM متداولترین نوع پرینترهای سهبعدی رومیزی هستند و برای مبتدیان مناسب هستند. انواع مختلفی از ماشینها برای هر بودجهای وجود دارد و تولیدکنندگان فیلامنت فراوانی نیز موجود هستند.
پرینترهای رزینی سهبعدی، از سوی دیگر، ممکن است در عملیات کمی کثیفتر باشند به دلیل مراحل پسپردازش مانند تمیز کردن پرینتها در محلولهای الکلی و پخت پس از پرینت. با این حال، آنها از نظر جزئیات و سطح نهایی قطعات پاداش بالایی دارند.
صرف نظر از فناوری پرینت سهبعدی، همیشه ایده خوبی است که اطمینان حاصل کنید که پرینتر سهبعدی آینده شما محبوب و دارای یک پایگاه کاربری فعال است که از شما در طول مسیر پرینت سهبعدی پشتیبانی میکند.
یادگیری اصول
پس از انتخاب پرینتر سهبعدی، باید یاد بگیرید که چگونه از آن استفاده کنید. این شامل راهاندازی دستگاه، بارگذاری و تخلیه مواد و انجام تعمیر و نگهداری اساسی و عیبیابی است.
همچنین باید نرمافزار پرینت سهبعدی را دانلود کرده و یاد بگیرید که چگونه از آن استفاده کنید، به ویژه برنامه اسلایسر سهبعدی. در حالی که بسیاری از ماشینها با نرمافزار اسلایسر اختصاصی ارائه میشوند، اکثر پرینترهای سهبعدی رومیزی با اسلایسرهای رایگان شخص ثالث سازگار هستند که معمولاً عملکرد و قابلیتهای بیشتری ارائه میدهند.
شما همچنین باید از ویژگیهای هر ماده پرینت سهبعدی آگاه باشید. قطعاً ایده خوبی است که با مواد آسانتری مانند PLA برای پرینترهای FDM و رزینهای استاندارد برای پرینترهای رزینی شروع کنید.
دریافت مدلهای سهبعدی

پس از آموزش و آشنایی با ماشین خود، قدم بعدی پیدا کردن یا طراحی مدل سهبعدی برای پرینت است.
سادهترین راه برای شروع یافتن فایلهای آماده پرینت در مخازن آنلاین است. تعداد زیادی از مدلها به صورت آنلاین موجود است که از مدلهای رایگان تا پولی متغیر هستند، و احتمالاً مدلی وجود دارد که نیازهای شما را برآورده کند اگر زمان بگذارید و جستجو کنید.
با این حال، همیشه اینطور نیست و گاهی اوقات ممکن است نیاز به ایجاد مدلها توسط خودتان داشته باشید. روشهای مختلفی برای ایجاد یک مدل سهبعدی وجود دارد، اما معمولاً شامل نوعی نرمافزار طراحی مانند طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) و برنامههای مدلسازی سهبعدی میشود.
طراحی فایلهای خودتان نیاز به تلاش بیشتری نسبت به دانلود یک مدل آماده دارد، به خصوص اگر تجربه قبلی نداشته باشید. با این حال، در درازمدت قطعاً ارزشمند خواهد بود و بسیاری از نرمافزارهای مدلسازی سهبعدی مبتدیپسند با آموزشهای عالی وجود دارند.
در دیجیساز بخوانید: نحوه ثبت سفارش پرینت سه بعدی آنلاین در دیجی ساز
تمرین کنید تا کامل شوید
ممکن است همه اینها در ابتدا کمی بیش از حد به نظر برسد، اما مطمئن باشید که اینقدر پیچیده نیست. زمان و تمرین بهترین دوستان شما در اینجا هستند، به همراه آموزشهای مناسب، راهنماهای عیبیابی، نکات کالیبراسیون و پشتیبانی جامعه.
با کمی صبر و پشتکار، میتوانید به زودی یک متخصص پرینت سهبعدی شوید!
آینده پرینت سه بعدی

پرینت سهبعدی همیشه امیدوارکننده و پرهیاهو بوده است. با پیشرفت تکنولوژی، دسترسیپذیرتر، چندمنظورهتر و کارآمدتر میشود.
در حالی که رؤیای بزرگ داشتن کارخانه شخصی در خانه همچنان دور است، هیچ شکی نیست که داشتن یک ماشین تولیدی بسیار جذاب است. به همان روشی که کامپیوترهای شخصی و گوشیهای هوشمند میلیاردها نفر را توانمند کردهاند، پرینترهای سهبعدی نیز ممکن است همین کار را برای تولید انجام دهند.
بسیاری از علاقهمندان به پرینت سهبعدی میگویند که پرینترهای سهبعدی به زودی بخشی جداییناپذیر از هر خانه خواهند شد و تعادل بین تولیدکنندگان و مصرفکنندگان را تغییر خواهند داد. دیگران میگویند که تکنولوژی هنوز به آن نقطه نرسیده است و ارزش واقعی آن منحصراً در حوزه صنعتی نهفته است.
چه چیزی میتواند مانع از گسترش پرینت سهبعدی خانگی شود؟
چندین دلیل برای عدم پذیرش گسترده پرینت سهبعدی خانگی وجود دارد. استفاده از پرینترهای سهبعدی همچنان نیاز به دانش فنی دارد که مصرفکنندگان عادی به سادگی نمیخواهند با آن خود را مشغول کنند.
همین موضوع در مورد نرمافزار مدلسازی سهبعدی و CAD نیز صدق میکند، جایی که منحنی یادگیری ممکن است حتی تندتر باشد. در حالی که کاربران همیشه میتوانند طراحیهای آماده را دانلود کرده و تغییرات سریع و آسانی در آنها ایجاد کنند، اما همیشه به آنچه که به صورت آنلاین موجود است وابسته خواهند بود.
یکی دیگر از محدودیتهای بزرگ پرینترهای سهبعدی رومیزی محدودیت مواد است. در حالی که دامنه مواد به طور مداوم در حال رشد است، اغلب محدود به پلاستیکها هستند. به همین ترتیب، پرینت سهبعدی چندرنگ و چند مادهای - هرچند در چند ماشین محدود امروز ممکن است - به اندازه کافی گسترده نیست.
پرینت سهبعدی صنعتی چگونه است؟

حوزه تولید افزودنی (Additive Manufacturing) قبلاً بر بسیاری از چالشهای مرتبط با فناوری جدید و نوآورانه فائق آمده است. فناوریهای مختلف پرینت سهبعدی صنعتی اکنون بخش جداییناپذیر از سیستمها و عملیات تولید هستند، با نمونههای برجستهای مانند تولید قطعات هواپیما و اندامها و ایمپلنتهای پروتزی سفارشی.
یکی از بزرگترین چالشهای تولید افزودنی در زمینه تولید انبوه است. پرینت سهبعدی در حال حاضر برای تولید کمحجم استفاده میشود، اما با پیشرفت فناوری، باید به گزینهای برای تولید در مقیاس تبدیل شود. این میتواند منجر به استفاده بیشتر شرکتها از فناوریهای تولید افزودنی برای بهبود عملکرد محصولات موجود، مانند قطعات خودرو، شود.
حوزه مواد نیز به سرعت در حال تکامل است، با توسعه مواد جدید و ترکیب مواد موجود برای تولید خواص مواد جدید. استفاده از مواد نوآورانه قطعاً امکانات جدیدی برای پرینت سهبعدی صنعتی باز خواهد کرد.
آینده روشن
از خانهها تا کف کارخانه، آینده پرینت سهبعدی بسیار هیجانانگیز است. فناوریها، کاربردها و مواد جدیدی در راه است! این پتانسیل را دارد که بهکلی نحوه طراحی و تولید محصولات را تغییر دهد و آینده بسیار روشنی به نظر میرسد. بهقدری که شاید به زودی همه ما به عینکهای آفتابی پرینت شده سهبعدی نیاز پیدا کنیم!