Cold spray 3D Printing

فرایند cold spray، که به آن رسوب ذرات مافوق صوت نیز گفته می شود، یک پوشش حالت جامد با انرژی بالا و فرآیند تثبیت پودر است. یک روش کارآمد برای استفاده از فلز، آلیاژهای فلز و ترکیبات آن در کاربردهای مختلف است.

پرینت سه بعدی کلد اسپری از یک گاز حاملِ تحت فشار گرم شده به صورت الکتریکی مانند نیتروژن و هلیوم استفاده می کند، تا فلزهای پودری را در طول یک نازل مافوق صوت de Laval، بالاتر از سرعت بحرانی شتاب دهد. هنگام برخورد ذرات فلز با سطح قطعه، به دلیل انرژی جنبشی بالا که باعث تغییر شکل و چسبندگی ذرات به یکدیگر می شود، مکانیزم اتصال که ترکیبی از پیوند متالوژی و همبندی مکانیکی است را بوجود می آورد.

کلد اسپری می تواند با تولید مخلوطی از مواد فلزی و غیرفلزی یک پوشش سطحی یا یک قطعه مستقل را ایجاد کند، به همین دلیل از این تکنولوژی در صعنت برای پوشش دهی و ساخت قطعات بزرگ استفاده می شود.

برای مثال یک شرکت آلمانی با همکاری شرکت بریتانیایی پروژه ای برای آزمایش کاربرد cold spray در صنعت ساخت موتور جت های تجاری راه اندازی کرده اند.

موتورهای موشک تجاری جدید به فرآیندهای سریع و کم هزینه AM ( Additive Manufacturing ) نیاز دارند که انعطاف کافی برای واکنش به تقاضای در حال تغییر پرتاب ها را فراهم کند. در چند سال گذشته، به دلیل آزادی طراحی و رواج آن در بازار، توجه قابل توجهی به پودر بستر فیوژن ( PBF ) شده است. با این حال، تکنیک‌های PBF می‌تواند چالش‌هایی را برای تولید محفظه احتراق ایجاد کند، مانند ابعاد محفظه ساخت محدود، مواد محدود و در نتیجه زبری سطح بالا ( به ویژه در دیواره‌های کانال خنک‌کننده ) که می‌تواند راندمان را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

فرآیند cold spray  توانایی غلبه بر این محدودیت ها را دارد و راه حلی بالقوه برای تولید محفظه های احتراق با خواص برتر بدون محدودیت اندازه محفظه ارائه می دهد. برای امتحان این موضوع، یک محفظه احتراق به همراه منیفولد ورودی مطابق با دستورالعمل های خاص طراحی شده که جنس لایه داخلی آلیاژی از مس با استحکام بالا است و جنس پوشش بیرونی از اینکونل ( Inconel ) .

نمونه آزمایشی نشان می دهد که فرایند پرینت سه بعدی کلد اسپری موثر تر از دیگر فرآیندها شناسایی شده است. مزایای این روش در مقایسه با دیگر روش ها به شرح زیر است:

1. بدون نیاز به محفظه محافظ
2. تکنیک اتصال ساده مواد غیر مشابه مانند آلیاژها
3. تنش حرارتی ناچیز
4. رفع مشکل زبری کانال خنک کننده
5. امکان بررسی مجدد در طول پروسه تولید
6. قابلیت تعمیر نمونه های اولیه
7. امکان اتصال قطعات اضافی بدون جوشکاری ( مانند سر انژکتور، پایه های محرک )

با به کارگیری تکنولوژی پرینت سه بعدی کلد اسپری می توان بر بسیاری از محدودیت ها در صنعت غلبه کرد و قطعاتی دقیق تر و کارآمد تر ساخت.

skirt ، brim و raft

وقتی که صحبت از چسبندگی بستر ساخت می شود، ممکن است شما به چسب، اسپری مو و یا تراز کردن بستر چاپ فکر کنید، روش هایی عالی برای جلوگیری از تاب برداشتن و جدا شدن قطعه از بستر چاپ، اما این مشکلات را می توان با پرینت مدل خود با skirt ،brim و raft نیز برطرف کرد.

اگرچه غالبا skirt، brim و raft برای چسبندگی بیشتر استفاده می شوند اما بسیاری از مشکلات لایه اول را نیز برطرف می کنند و کیفیت قطعه را افزایش می دهند. برای مثال، skirt برای مطمئن شدن از تراز بودن صفحه و  Z-offset مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین raft و brim برای گوشه های تیز یا قطعاتی که پایه کوچکی دارند عالی هستند. در این مقاله skirt، brim و raft را توضیح می دهیم و چگونگی تنظیمات آن ها را در Cura بررسی می کنیم.

Skirt

وقتی skirt را فعال می کنید، پرینت شما با یک خط اطراف قطعه اصلی آغاز می شود. این خط اولیه مزایایی دارد از جمله: مواد قبلی را پاکسازی می کند، اطمینان می دهد که فیلامنت به خوبی جریان دارد، فیلامنت های اکسترود شده اضافی به صفحه نمی چسبد و به بررسی تراز بودن صفحه کمک می کند.

اگر تمام شرایط خوب باشد شما فقط مقدار ناچیزی فیلامنت از دست داده اید و اگر مشکلی وجود داشت می توانید قبل از شروع پرینت اصلی آن را رفع کنید. با پرینت skirt هم در متریال هم در زمان صرفه جویی می کنید.

در اینجا سه گزینه اصلی برای تنظیم skirt در cura اشاره شده است شما می توانید برحسب نیاز آن ها را تنظیم کنید.

Line Count: این گزینه تعداد خط هایی که به دور مدل پرینت می شود را تعیین می کند.معمولا یک خط skirt کافی است مگر اینکه مدل بسیار کوچک باشد، در این موارد پرینت سه خط پیشنهاد می شود.

Distance: این گزینه فاصله خط ها از مدل را تعیین می کند. اگر این فاصله بیش از اندازه زیاد باشد هد چاپ ممکن است تارهای فیلامنت اکسترود کند که باعث زشت شدن ظاهر مدل شما می شود و اگر بیش از اندازه کوچک باشد skirt به مدل می چسبد. فاصله ی بین 5 تا 10 میلیمتر مناسب است.

Minimum Length: این تنظیم، که تنظیم “Line Count" را لغو می کند، حداقل طول فیلامنتی را که باید برای skirt اکسترود شود تعیین می کند. افزایش این طول به هد چاپ زمان بیشتری برای پاکسازی کامل فیلامنت قدیمی می دهد. اگر فیلامنت را عوض کرده اید و قبلاً پاکسازی فیلامنت اولیه را انجام داده اید، طول بین 50 تا 100 میلی متر معمولاً کافی است.

Brim

یک brim پرینت سه بعدی به نوعی مانند skirt پهن تر است که قطعه را لمس می کند و به بیرون کشیده می شود تا سطح بزرگتری را در بستر چاپ بپوشاند. پرینت brim زمان و متریال بیشتری نسبت به skirt نیاز دارد اما باعث بهبود چسبندگی بستر چاپ می شود. Brim با ایجاد یک سطح اضافی در پایین مدل موجب می شود مواد بیشتری برای چسبیدن مدل به صفحه وجود داشته باشد به ویژه برای زمانی که مدل تاب می خورد (warping) مفید است.

تنظیمات brim به اندازه تنظیمات skirt ساده است.

حداقل طول: این مقدار به طول فیلامنت اکسترود شده برای پرینت brim اشاره دارد. خط های brim تا رسیدن به این حداقل طول پرینت خواهند شد. 250 میلیمتر نقطه شروع خوبی برای اکثر پروژه ها است.

عرض brim: این عرض فاصله بین مدل و بیرونی ترین خط brim را مشخص می کند. عرض brim معمولا بین 10 تا 20 میلیمتر مشخص می شود.

Brim Line Count: روش دیگری برای تعیین عرض brim است. به جای اینکه پهنای بریم را مشخص کنید، تعداد خطوط بریم که می خواهید پرینت شود را مشخص می کنید. مقدار که اینجا وارد می کنید مقدار وارد شده در "عرض brim" را لغو می کند.

Brim Only on Outside: بریم داخلی سخت جدا می شود. این تنظیم به صورت پیش فرض فعال شده است. فقط اگر مدل شما گوشه های داخلی تیز و محدب دارد آن را غیر فعال کنید.

Raft

Raft یک شبکه افقی از فیلامنت است که چند لایه ضخامت دارد و سطحی صاف را برای پرینت سه بعدی فراهم می کند تا مدل هایی که سطحی ناصاف یا کوچک دارند آسان تر پرینت شوند. قطعه شما به جای آنکه مستقیماٌ روی بستر چاپ پرینت شود بالای raft پرینت می شود. Raft ها معمولا هنگام استفاده از ABS برای جلوگیری از تاب برداشتن و چسبندگی بستر استفاده می شوند اما می توانند برای کمک به مدل هایی که پایه ای کوچک دارند یا ایجاد یک پایه ای قوی برای ساختن لایه های بالایی قطعه مورد استفاده قرار گیرند.

در نرم افزار Cura تنظیمات زیادی برای raft در نظر گرفته شده است. در اینجا به تعدادی از تنظیمات اصلی که لازم است در نظر بگیرید اشاره شده است.

Raft Air Gap: احتمالاٌ این مهم ترین تنظیم raft باشد. اگر مقدار آن کم باشد هنگام جدا کردن raft از مدل دچار مشکل می شوید و اگر مقدار آن بیش از اندازه باشد مدل به آن نمی چسبد. نقطه شروع مناسب برای آن نصف عرض نازل شماست.

Raft Extra Margin: این مقدار با تعیین فاصله بین لبه مدل و لبه رافت، اندازه رافت را تعیین می کند. 5 میلی متر نقطه شروع خوبی است، اما اگر مشکلی در چسبیدن قطعه به بستر چاپ دارید، می توانید این مقدار را افزایش دهید.

Raft Top Layers: این تنظیم تعیین می کند که رافت چند لایه داشته باشد. معمولاً دو عدد کفایت می کند، اما اگر با رافت بزرگ مشکل دارید، این مقدار را به سه یا چهار افزایش دهید.

آینده ی خودروها با پرینت سه بعدی

یک شرکت خودرو سازی یونانی ( Spyros Panopoulos Automotive ) از ساخت یک اولتراکار ( ultracar ) با توان 3000 اسب بخار مبنی بر پرینت سه بعدی خبر داده است که نام آن Chaos خواهد بود.

Chaos که به‌ عنوان اولین خودروی اولترا در جهان طراحی شده است، دارای مشخصات فنی در سطح F1 است، از جمله یک موتور 4 لیتری V10 که با سوخت زیستی E85 کار می‌کند و تا 3000 اسب بخار قدرت تولید می‌کند.این موتور تا 11000 دور در دقیقه می‌چرخد.

طبق گزارش ها سرعت این خودرو به 310 مایل بر ساعت و سرعت صفر تا صد کیلومتر آن به دو ثانیه خواهد رسید.

به منظور دستیابی به این سرعت عجیب این شرکت ( SPA ) قصد دارد با استفاده از فرآیند تولید "Anadiaplasi" عناصر خاصی از Chaos را سبک وزن کند. به طور خاص، این شرکت قصد دارد خودرو 3000 اسب بخاری خود را با لوله‌های اگزوز چهارگانه پرینت سه بعدی و همچنین کالیپرهای ترمز و هاب‌های روتور مبتنی بر تیتانیوم و منیزیم تطبیق دهد.

78 درصد از بدنه این خودروی متعلق به آینده قرار است از پرینت سه بعدی ساخته شود همان طور که بسیاری از قطعات داخلی آن مانند بلوک موتور، سوپاپ ورودی، پیستون، میل بادامک و شافت ها.

در هر صورت، پس از عرضه به بازار، اولتراکار جدید و سریع با قیمت  نجومی 5.5 میلیون یورویی برای مدل پایه و 12.4 میلیون یورویی برای نسخه کامل 3000 اسب بخاری عرضه خواهد شد و با توجه به اینکه تنها 20 عدد از این خودرو در هر قاره به فروش می رسد، انتظار می رود که این مدل عجیب و غریب پرقدرت به همان اندازه ای که جاه طلبانه است کمیاب باشد .

     فیلامنت

ابزار و لوازم جانبی پرینتر سه بعدی

هنگام کار با پرینتر سه بعدی به ابزار و لوازم جانبی برای راحت تر شدن کار خود نیاز دارید. همچنین این ابزارآلات برای پرداخت و بهبود کیفت قطعه پرینت سه بعدی الزامی می باشند. در این مقاله به مهم ترین ابزارآلات مورد نیاز شما در هنگام کار با پرینتر سه بعدی اشاره شده است.

چسب ماتیکی

یکی از ابزاری که مداوم به آن نیاز پیدا می کنید. زیرا با استفاده از چسب می توان بسیاری از مشکلات پرینتر سه بعدی را برطرف کرد. توجه داشته باشید که انواع نامرغوب و ارزان آن مشکل را دو چندان می کند پس در انتخاب آن دقت کنید.

 کاردک و پنس

 پس از اتمام فرآیند چاپ، جداسازی قطعه چسبیده به صفحه چاپ با استفاده از دست مشکل خواهد بود. و انجام این کار منجر به زخمی شدن دست شما می گردد . بنابراین استفاده از ابزاری مثل کاردک، برای جدا کردن قطعه، کار را برای شما آسان تر می کند. پنس نیز برای جدا کردن فیلامنت اضافی اکسترود شده و تمیز کردن گرفتگی اکسترودر کاربرد دارد.

سیم چین و دم باریک

اگر با پرینتر سه بعدی آشنا باشید می دانید که برای پرینت بعضی از قطعات استفاده از ساختارهای ساپورت گذاری الزامی است. بعد از اتمام فرآیند پرینت سه بعدی برای جدا کردن این ساپورت ها از دم باریک یا سیم چین استفاده می شود.

فیلامنت

فیلامنت مواد اولیه برای کار با پرینتر سه بعدی است و در انواع مختلف وجود دارد.

سنباده

سنباده نیز برای پرداخت سطح قطعه پرینت سه بعدی و افزایش کیفیت بصری آن استفاده می شود.

حلال انواع فیلامنت

در بعضی مواقع برای پرینت قطعه ای بزرگ مجبور می شویم که آن را به چند قطعه تقسیم کرده و پرینت کنیم. در اینجا پس از اتمام پرینت سه بعدی با استفاده از حلال فیلامنت مورد استفاده می توان این قطعات را به یکدیگر جوش داد ( هر فیلامنت حلال مخصوص خود را دارد برای مثال حلال ABS، استون است ). همچنین می توان با استفاده از قلمو حلال را بر روی سطح قطعه کشید تا با این کار لایه ها ذوب شوند و سطح قطعه صاف و صیقلی شود.

SDکارت

برای انتقال اطلاعات از نرم افزار به پرینتر سه بعدی از SD کارت استفاده می شود. کافی است SD Card را در رایانه خود قرار داده و در نرم افزار اسلایسر خود روی Save to SD Card کلیک کنید تا اطلاعات در این کارت ذخیره شود.

نازل

 انواع نازل در جنس و قطر های مختلف وجود دارد. فیلامنت ذوب شده از طریق نازل اکسترود می شود بنابراین هرگونه گرفتگی یا خرابی در نازل منجر به ناموفق بودن پرینت سه بعدی و حتی توقف کار می شود. 

اخبار پرینتر سه بعدی

اکسترودر ( Extruder ): کلد اند ( Cold End )

اکسترودر پرینتر سه بعدی، از بخش هایی تشکیل شده است که حرکت و پروسه ذوب فیلامنت را کنترل می کند.

اغلب مردم فکر می کنند؛ اکسترودر "فقط" یک موتور و قطعات مرتبط با آن است که فیلامنت را نگه می دارد و حرکت می دهد. درحالی که برخی دیگر هات اند ( محل ذوب شدن و رسوب گذاری فیلامنت ) را اکسترودر می دانند. اکسترودر شامل سه بخش: کلد اند، هات اند و نازل است.

برای ساده سازی، ما کل مجموعه را اکسترودر در نظر می گیریم. توضیح اکسترودر نیاز به یک نگاه دقیق به دو اسمبلی مهم دارد؛ که به آن ها، کُلد اند ( cold end ) و هات اند ( hot end ) گفته می شود.

Cold end

همان طور که از اسمش مشخص است کُلد اند، سرد است. کُلد اند به قسمت های بالایی اکسترودر پرینتر سه بعدی گفته می شود، جایی که فیلامنت تغذیه می شود و به هات اند ( بخش پایینی سیستم اکسترودر پرینتر سه بعدی ) برای ذوب و اکسترود بر روی صفحه چاپ فرستاده می شود.

طراحی و موقعیت کُلد اند پرینتر سه بعدی شما به نوع اکسترودر ( مستقیم یا Bowden ) بستگی دارد. که  کُلد اند، فیلامنت را به مقدار مناسب داخل هد چاپ ( اصطلاحی برای کل اسمبلی که حرکت می کند تا فیلامنت را بر روی صفحه چاپ دیپوز کند ) می فرستد تا هات اند آن را ذوب کند و به صورت لایه های نازک برای ساخت قطعه بیرون بیاید.

کُلد اند، شامل یک موتور و چرخ دنده است که بسته به نوع اکسترودر، بر روی قاب پرینتر یا هد چاپ نصب شده است. علاوه بر این ممکن است یک لوله PTFE برای هدایت فیلامنت به هات اند نصب شده باشد ( این لوله در اکسترودر Bowden ضروری است ).

کُلد اند معمولا شامل: یک موتور استپر ( stepper motor ) برای حرکت دادن فیلامنت ( تصویر آن را در بالا مشاهده می کنید که با یک چرخ دنده فلزی اسمبل شده است )، چرخ دنده که روی شفت موتور برای انتقال حرکت نصب شده است، یک هرزگرد فنری ( معمولا نوعی یاتاقان ) برای کاهش فشار فیلامنت، یک بلبرینگ شیار دار، و یک لوله PTFE برای هدایت فیلامنت در مسیر.

در بالا مفصل ترین شرح از کُلد اند در اکسترودر پرینتر سه بعدی را مشاهده کردیم. اگرچه، تنوع زیادی در کارکرد اکسترودر و شرایط خاصی که می توان بر طرح های مختلف اعمال کرد، موقعیت پرینتر، و پیچیدگی انتقال قدرت از موتور استپر به فیلامنت وجود دارد.

موتور استپر ( ساده و کوچک اما موثر )، حرکت و اکسترود را در اکثر پرینتر های سه بعدی کنترل می کند به جز بعضی از پرینتر های سه بعدی مدرن رو میزی. موتور استپر یک موتور DC بدون جاروبک است که دقت بسیار بالای در انجام حرکت های کوچک و انتقال کامل گشتاور در سرعت های کم دارد. و این دقیقا چیزی است که برای تحویل مقدار دقیق فیلامنت به هات اند نیاز داریم.

اما تنها موتور استپر برای تغذیه فیلامنت به هات اند کافی نیست. قطعاتی به شفت محرک موتور استپر متصل شده اند و با آن کار می کنند لازم است فیلامنت را به صورت فیزیکی گرفته و در طول مسیرش به هات اند تحویل دهند.

ساده ترین و معمول ترین اکسترودر یک چرخ دنده دارد که مستقیما، روی شفت موتور برای گرفتن و تغذیه فیلامنت نصب شده است. که به عنوان direct drive شناخته می شود. همچنین استفاده از چرخ دنده برای تغییر گشتاور اعمال شده به فیلامنت غیر معمول نیست.

اینکه چقدر از مسیر فیلامنت در کُلد اند محدود شده باشد، بر نحوه پرینت تاثیر می گذارد. ( مخصوصا در مورد مواد انعطاف پذیر ) در حالی که فیلامنت از بین چندین جز سازنده کُلد اند و هات اندمی گذرد، وجود فاصبه هوایی در بین شکاف های مسیر محدود شده، باعث خم شدن یا برگشتن فیلامنت می شود. اگر قصد دارید که با مواد منعطف یا سرعت بالا پروسه پرینت را انجام دهید لازم است بدانید که مسیر حرکت فیلامنت شما در کل سیستم اکسترودر محدود است یا خیر. این بدان معناست که کانال ها و لوله ها را مستقیما بر روی چرخ دنده تغذیه فیلامنت قرار دهید. 

برای دیدن مطالب "هات اند" کلیک کنید.

الگوهای ساختار درونی (infill pattern)

از آن جایی که الگوی infill بر استحکام، وزن، زمان پرینت و حتی انعطاف قطعه پرینت سه بعدی شده تأثیر گذار است، انتخاب الگوی مناسب برای مدل پرینت سه بعدی حائز اهمیت است. در این مقاله ما به معرفی 9 الگوی ساختار درونی رایج می پردازیم تا با شناخت انواع آن، انتخابی مناسب با کاربرد مدل خود داشته باشید.

1. خطیline

الگوی خطی ساختار درونی، تنها خط های صاف را در تمام لایه ها در یک جهت پرینت می کند (در راستای محور x یا y) . این الگو استحکام را تنها در دو جهت ایجاد می کند و زمان پرینت کوتاهی دارد. الگوی خطی، فیلامنت زیادی مصرف نمی کند و موجب سبک شدن قطعه پرینت سه بعدی می شود.

2. لانه زنبوری honeycomb

همان طور که از نامش مشخص است، این الگو ساختاری شبیه به لانه زنبور ایجاد می کند که ظاهری زیبا نیز دارد. این الگو برای پرینت های سه بعدی نیمه سریع مناسب است و استحکام متوسطی ایجاد می کند. این الگو فیلامنت زیادی مصرف نمی کند.

3. شبکه ای grid

الگوی infill شبکه ای همانند الگوی خطی است با این تفاوت که خط ها در هر لایه در دو جهت و با دو برابر فاصله بین خطوط پرینت می شوند. که این استحکام دو بعدی ایجاد می کند و تا حدودی قطعه پرینت سه بعدی را مستحکم می کند. الگوی شبکه ای زمان پرینت متوسطی دارد و همچنین مقدار متوسطی فیلامنت مصرف می کند.

4. مثلثیTriangles

الگوی مثلثی ساختار درونی شبیه به خطوط مثلثی روی هم افتاده به نظر می رسد که در سه جهت و در صفحه XY پرینت سه بعدی می شوند. این الگو در دو جهت موجب استحکام می شود اما برای قطعاتی که لازم است مستحکم باشند گزینه خوبی است.

5. الگوTri-hexagon

این الگو شامل مجموعه ای از خطوط است که در سه جهت در صفحه XY پرینت می شوند. که الگوی شش ضلعی ها توسط مثلث ها ساخته می شود. این الگوی infill استحکام را در دو جهت ایجاد می کند و برای قطعات پرینت سه بعدی که لازم است محکم باشند مناسب است.

6. مکعبیcubic

این الگو از مجموعه از مکعب ها تشکیل شده است. اما مکعب ها 45 درجه حول دو محور X و Y کج شده اند که بیشتر شبیه به مثلث به نظر می رسند. این الگو استحکام فوق العاده ای در سه جهت ایجاد می کند اما زمان و فیلامنت بیشتری نسبت به دیگر الگو ها مصرف می کند.

7. الگوOctet  

این الگو شبیه به الگوی مکعبی است با این تفاوت که به جای افزایش شیب مثلث، الگو به شکل مربع در می آید. این الگو برای قطعات پرینت سه بعدی که نیاز به استحکام بسیار بالا دارند مفید است.

8. موجیGyroid

الگوی ساختار درونی Gyroid شاید جالب‌ترین اما عجیب‌ترین الگوی infill باشد. این شامل انحناهای نامنظم و مقعر است که در نهایت از مسیرهای متقابل عبور می کنند. هدف آن ایجاد تعادل بهینه بین قدرت، مواد و زمان چاپ است.

9. الگوی متحدالمرکزConcentric

این الگو یک ساختار متشکل از خطوط هم محور است که با طرح کلی قطعه پرینت سه بعدی، مطابقت دارد. این الگو سریع پرینت می شود، برای قطعات پرینت سه بعدی منعطف مناسب است و در مقایسه با دیگر الگو ها در میزان قابل توجهی، فیلامنت کمتری مصرف می کند.

انواع فیلامنت

فیلامنت ها مدل های مختلفی دارند که بسته به جنس و خاصیتشان در زمینه های مختلف مورد استفاده قرار میگیرند .

ABS : از پرمصرف ترین فیلامنت ها در صنعت پرینت سه بعدی می باشد که بیشتر برای ساخت قطعات بادوام و متحرک یا قطعاتی

که باید در برابر حرارت مقاوم باشند استفاده می گردد .

ABS دارای دوام بالا , مقاومت و استحکام طولانی هستند اما متاسفانه هنگام ذوب شدن بخار شدیدی تولید میکنند

که برای افرادی که نزدیکی دستگاه باشند خطرناک است. از جمله قطعاتی که با این فیلامنت ها ساخته می شوند :

لگوها , تجهیزات ورزشی , قطعات خودرو ، قطعات لوازم خانگی ، اداری و اسباب بازی ها و...

PLA : این فیلامنت سازگاری خوبی با محیط زیست دارد و بسیار پر کاربرد است و میتواندر تولید مدل های سه بعدی بسیاری

در زمینه های مختلف براحتی از آن استفاده نمود . میزان انقباض این فیلامت از ABS کمتر است و این خاصیت از نقاط قوت PLA

می باشد و کار پرینت سه بعدی را بسیار ساده کرده است اما انعطاف پذیری کمتری نسبت به سایر فیلامنت ها دارد .

از جمله قطعاتی که با این فیلامنت ها ساخته میشود : ظروف مواد غذایی , مدل ها و نمونه های اولیه قطعات , ماکت سازی معماری ,

ایمپلنت ها و بسیاری از وسایل پزشکی , محصولات بهداشتی و...

PETG : این فیلامنت PETG بسیار با دوام است و بیشتر در تولید قطعات مکانیکی که نیاز به انعطاف پذیری دارند استفاده می شود.

PVA :این فیلامنت غیرسمی و غیر مضر است و به راحتی درآب در دمای معمولی حل می شود . موارد مصرفی : به عنوان فیلامنت ساپورت گذاری و...

PET :برای ساخت قطعات ماشین آلات مورد استفاده در صنعت ظروف غذایی کاریرد دارد و هنگام تولید دود و بو  ندارد .

PETT :این فیلامنت بی رنگ و شفاف و قابل بازیافت است و در عین داشتن مقاومت از انعطاف پذیری خوبی نیز برخوردار است

که با توجه به این ویژگی ها در صنعت بطری سازی مورد استفاده قرار میگیرد .

HIPS :فیلامنت HIPS با توجه به هزینه تولید کم و خاصیت زیست تخریب پذیری بیشتر در ساخت مدل ها و نمونه های اولیه بکار می رود.

NYLON : نایلون ها قوی , سبک , انعطاف پذیر , آنتی باکتریال بادوام و در برابر سایش مقاوم هستند به همین منظور در ساخت

قطعات مکانیکی , ابزارها , اسباب بازی و چرخ دنده ها و قطعات متحرک و... بکار می روند.

WOOD : این رشته ها ترکیبی از پلیمرهای ترمو پلاستیک و ذرات چوب هستند که بسیار مشابه الیاف واقعی چوبی میشوند

و برای ساخت وسایل چوبی بکار می روند.

SANDSTONE:  فیلامنت پرینتر سه بعدی که از ترکیب ماسه و سنگ تولید میشود به شما این امکان را می دهد که پس از

ساخت قطعه پرداخت سطح بهتری انجام دهیدو قابلیت رنگ آمیزی بیشتر داشته باشید . کاربرد : تولید مدل های معماری و هنری و...

METAL : این نوع  فیلامنت ترکیب پودر فلز و پلیمر هست. با توجه به خواص اولیه و ظاهری منحصر به فردی که دارند

برای ساخت تندیس ها و لوازم لوکس و تزئینی استفاده میشوند.

MAGNETIC IRON PLA : فیلامنت مغناطیسی که دارای دوام بالا و خواص مغناطیسی است که در ساخت  آهنربای یخچال و

سنسور ها و... کاربرد دارند.

CONDUCTIVE PLA : فلامینتی با خاصیت رسانایی در مدارات چاپی و بیشتر برای پروژه های حسگر های لمسی

و مدارهای کم ولتاژ کارآمد است.

CARBON FIBER : ترکیبات این فیلامنت شامل  ذرات کربن و پلیمرهایی مثل PLA , ABS , PA ,... است . این نوع فیلامنت

بخاطر دوام بالایی که دارند در ساخت قطعات مکانیکی و قطعاتی که باید بسیار مقاوم باشند بکار می روند.

ایده های جذاب و کاربردی برای پرینت سه بعدی

اگر با پرینتر سه بعدی آشنا باشید، شما نیز علاقمند به ساخت اشیاء مختلف با پرینتر سه بعدی هستید . در اینجا ما به شما چندین ایده ی جذاب و کاربردی برای پرینت سه بعدی معرفی می کنیم که در زندگی روزمره مورد استفاده قرار می گیرند.

Photo Studio Stand

اگر می خواهید برای کسب و کار اینترنتی از محصولات خود عکس بگیرید اما عکس ها به اندازه کافی حرفه ای به نظر نمی رسند. می توانید استند های زیر را پرینت کرده و یک برگه A3 تهیه و عکاسی را شروع کنید.

Hexx Case Tool Roll

یک جعبه ابزار شش ضلعی برای نظم بخشیدن به ابزار شما

Oreo Box

هر علاقه مند به پرینتر سه بعدی مقدار زیادی فیلامنت سیاه سفید دارد که می توان جعبه طرح کوکی oreo را پرینت کند.

Tape Cutter

این قطعه کوچک که زمان پرینت آن 40 دقیقه طول می کشد نوار چسب را برای شما برش می دهد.

گیره عینک افتابی 

مجموعه شبیه اسپیروگراف

با این اسباب بازی سرگرم کننده برای ترسیم اشکال هندسی، آن خاطرات دور کودکی را دوباره زنده کنید یا با بچه های کوچک خود خاطرات تازه ای خلق کنید. چاپ آن ساده است، اما ساعت ها سرگرمی را تضمین می کند. 

لامپ ماه لیتوفان 

گلدان های خودآبیار

این گلدان های بامزه، گیاهان شما را سیر آب نگه می دارند حتی اگر آن ها را آبیاری نکنید. گلدان در پنج حالت مختلف ارائه می شود که برخی از آن ها صاف می نشینند و برخی دیگر پاهای خود را آویزان می کنند.

باطری پرینت سه بعدی

رونق اخیر در ابزارهای پوشیدنی الکترونیکی، بسته بندی و برنامه های کاربردی اینترنت اشیا، تعداد جهانی این دستگاه ها را به 27 میلیارد افزایش داده است. با این حال، با توجه به چرخه عمر کوتاه آنها، و این واقعیت که آنها تمایل دارند از یون های لیتیوم تجدید ناپذیر یا سلول های قلیایی تغذیه شوند، بسیاری از این محصولات در نهایت دفن می شوند و مشکل جهانی زباله های الکترونیکی را بدتر می کنند.از این رو می توان با ساخت ابزارهای الکترونی تجدید پذیر مشکل انباشت زباله های الکترونیکی را تا حدودی حل کرد.

باطری ساخته شده توسط پرینت سه بعدی ، تشکیل شده ازیک لایه سلولز و گلیسرول انعطاف پذیر، با الگوی کربن رسانا و جوهر مملو از گرافیت، می‌تواند هزاران چرخه شارژ را با حفظ ظرفیت خود تحمل کند. به لطف پایه زیست تخریب پذیر آن، سلول جدید می تواند پس از یک بار استفاده از باطری و خالی شدن آن تجزیه شود. و به طور بالقوه آن را به ابزاری ایده آل برای مقابله با مسائل زباله های الکترونیکی در جهان تبدیل می کند.

برای ساده سازی تولید یه باطری سازگار با محیط زیست می توان به پرینت سه بعدی روی آورد که از آن برای تولید دو نیم سلول قبل از خم کردن آنها استفاده کرد. در عمل این به معنای پرینت اولین پایه لایه واحد، سپس قرار دادن الکترود و لایه‌های الکترولیت تزریق شده با گرافیت رسانا در بالای آن بود، در فرآیندی که پس از تغییراتی، یک باتری عملکردی به دست آمد.

 هنگامی که نمونه اولیه ابرخازن پرینت سه بعدی آماده شد، دانشمندان قبل از اندازه‌گیری ولتاژ سطح باز آن، سعی کردند با شارژ کردن آن تا 0.5 ولت، میزان شارژ آن را آزمایش کنند. به گفته محققان، دستگاه آنها هنوز پس از 150 ساعت 30 درصد از شارژ خود را باقی می‌ گذارد که عملکرد آن را «همراستا با ابرخازن‌های پیشرفته مبتنی بر کربن» قرار می‌دهد.

جالب اینجاست که محققان دریافتند که ظرفیت ابرخازن پرینت سه بعدی نیز به مدت دو هفته پس از ساخت در نوسان بوده و سپس ته نشین شد، در حالی که پس از آن، بعد از هشت ماه ذخیره سازی به کار خود ادامه داد و هنگامی که آزمایشات خود را به پایان رساندند و تلاش کردند آن را کمپوست کنند، حدود 50 درصد از جرم آن در طول 9 هفته تجزیه شد.

براکت­ های ارتودنسی تولید شده توسط پرینتر سه بعدی

شما می­ توانید براکت­ های ارتودنسی مخصوص دندان­ های خود را داشته باشید.

دندان­ های هر بیمار مانند دانه­ های برف منحصر به فرد هستند و اکنون متخصصان ارتودنسی این فناوری را در اختیار دارند که این فردگرایی را در درمان خود اعمال کنند.

شرکت  Light Force با به کارگیری تکنولوژی پرینت سه بعدی می­تواند براکت­های مخصوص داندان ­های شما را تهیه کند.

این تکنولوژی پرینت سه بعدی توسط متخصصان ارتودنسی برای تولید  بریس­ هایی مخصوص هر بیمار استفاده می ­شود که هدف آن کاهش دفعات مراجعه بیماران برای تنظیم براکت ها است.

براکت های تولید شده با فناوری پرینت سه بعدی این قابلیت را دارند که با هر تغییر در موقعیت دندان سازگار شوند و همچنین      می­ توان آنها را در هرجایی قرار داد.

شرکت  Light Force براکت ­ها و همچنین تری های ( tray ) که برای قالب­ گیری استفاده می ­شود را با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی تولید می­کند. 

این تکنولوژی زمان کوتاه تر و تجربه ­ای کارآمدتر برای بیماران ارائه می­دهد، دفعات مراجعه بیمار را کاهش می­ دهد و نیز دقت را تا یک هزارم میلیمتر بالا می­ برد. براکت های تولید شده توسط پرینت سه بعدی شفاف و زیبا هستند و همچنین کمتر دیده می­ شوند جنس این براکت ها از نوعی سرامیک بوده و مقاومت بالایی دارند.

بهترین اپلیکشن های اسکن سه بعدی موبایل

اسکن سه بعدی فرآیندی است که یک جسم یا محیط را آنالیز می کند و درباره شکل ظاهری آن اطلاعات جمع آوری می کند. ابزار اسکن یک جسم دیجیتالی می سازد که می تواند توسط پرینتر سه بعدی یا دستگاه CNC عیناً ساخته شود.

اسکن های سه بعدی حرفه ای به دو دسته تقسیم می شوند: تماسی و غیر تماسی. اسکن تماسی جسم را روی یک سطح دقیق قرار می دهد و با لمس، آن را بررسی می کند. اسکن فعال بدون تماس، از نور برای بررسی یک جسم استفاده می کند، در حالی که غیر تماسی غیرفعال تشعشعات محیط را تشخیص می دهد.

این دسته از اسکن های سه بعدی به سخت افزار و نرم افزارهای بسیار گران و قدرتمندی نیاز دارند. اما یک گزینه در دسترس تر، اسکن سه بعدی با فتوگرامتری (photogrammetry) با استفاده از یک برنامه گوشی هوشمند است. امروزه شما می توانید از طریق اپلیکشن های اسکنر، مستقیماً به وسیله دستگاه تلفن خود اجسام را اسکن کنید، زیرا که گوشی های هوشمند به lidar (light detection and ranging) مجهز هستند.

در این مقاله ما به معرفی 12 اپلیکشن برای تلفن های هوشمند می پردازیم که این امکان را به کاربران می دهند تا اجسام را اسکن کنند و تصاویر دیجیتال بسازید. نکته مهم و قابل ذکر این است که، سیستم عامل پشتیبانی کنند برای هر اپلیکشن را بررسی کنید، زیرا تمام آن ها هم برای IOS و Android کار نمی کنند. با این حال اجازه دهید قبل از شروع به معرفی اپلیکشن ها، نگاهی عمیق تر به فتوگرامتری بیندازیم.

فوتوگرامتری

فوتوگرامتری از عکس ها با زوایای مختلف برای ایجاد یک تصویر دیجیتال استفاده می کند. این عکس ها اساساً از اطراف جسم گرفته می شوند و نرم افزار این عکس ها را برای ایجاد یک ابر نقاط سه بعدی به یکدیگر متصل می کند. اگر می خواهید از این روش اسکن سه بعدی استفاده کنید مواردی است که باید در ذهن داشته باشید:

زمان: فوتوگرامتری به 50 تا 1000 عکس نیاز دارد بنابراین لازم است در انجام این پروسه صبور باشید.

پشتکار: برای داشتن بهترین نتیجه مطمئن شوید که هر تصویر بهترین کیفیت ممکن را دارد. از بهترین نور ممکن استفاده کنید؛ ترجیحا روشن باشد و به طور یکنواخت پخش شود.

نتیجه: این نتیجه بستگی به ظرفیت دوربین شما دارد. اگر دوربین شما عکس های با کیفیت پایین می گیرد اسکن هم نتیجه ای نامطلوب و با کیفیت پایین خواهد داشت. می توانید برای بهبود کیفیت دوربین خود، سخت افزارهای افزایش کیفیت خریداری کنید.

و اکنون نگاهی به این نرم افزارها بیندازیم.

1. Trino

Trino  یک اپلیکشن برای سیستم عامل IOS است. این برنامه هر چیزی را از جزئیات یک شی کوچک گرفته تا کل محیط را ضبط می کند. با فشار دادن دکمه، نرم افزار به طور خودکار تصاویر را در حالی که در اطراف شی راه می روید می گیرد.

حالت ARKit ، یک حالت اسکن آسان است که برای اسکن اجسام بزرگ یا مکان ایده آل می باشد. این حالت تنها زمانی که ARKit روی دستگاه شما فعال باشد، کار می کند. همچنین کاربران می توانند از گالری خود عکس های از پیش گرفته شده را وارد نرم افزار کنند تا به مدل سه بعدی تبدیل شوند. آنها حتی می توانند برای ایجاد مدل های سه بعدی از خود سلفی بگیرند!

این اپ امکانات زیادی دارد اما همچنان برای اطمینان از کیفیت نتایج به تنظیماتی نیاز دارد. اولین و مهم ترین گام داشتن نور خوب و کافی است حتی بهتر است از نورپردازی فضای باز استفاده کنید. همچنین توصیه می شود که اجسام را برای اسکن، روبه روی یک دیوار کاملا سفید قرار دهید زیرا که پشت زمینه بهم ریخته می تواند باعث مشکل شوند. خروجی  Trino فایل هایه به فرمت OBJ است. به جای استفاده از فرمت های دیگر می توانید از برنامه هایی مثل MeshLab برای تبدیل آن ها به STL یا PLY استفاده کنید.

قیمت: 5 دلار

پلتفرم: IOS

امتیاز اپ: 3.8 ستاره

جامعه هدف: مبتدیان

2. Scandy Pro

Scandy Pro یک برنامه اسکن سه بعدی محبوب برای آیفون و آیپد است. این برنامه در عین حال که جسمی را اسکن می کند، پیش نمایش های را نیز در همان زمان ارائه می دهد. این به کاربران این امکان را می دهد که ببینند آیا اسکن همان چیزی است که می خواهند یا خیر، در این صورت در زمان صرفه جویی می شود.

این برنامه برای استفاده با lidar در آیفون ها و آیپدهای جدیدتر بهینه شده است. لیدار روشی است که از نور برای اندازه گیری فواصل متغیر استفاده می کند. این به کاربران امکان می دهد مدل های دقیقی از یک اتاق ایجاد کنند یا از تلفن خود به عنوان ابزار نقشه برداری استفاده کنند. این ویژگی دنیایی از امکانات را در مورد اسکن سه بعدی فراهم می کند.

برنامه Scandy Pro دارای یک رابط کاربری ساده است که پس از شروع فرآیند به طور خودکار شروع به اسکن یک شی می کند. برای اطمینان از موفقیت آمیز بودن اسکن، باید تلفن را ثابت نگه دارید و در عوض شی را بچرخانید (در حالت ایده آل به آرامی روی میز گردان). به این ترتیب، تصویر در تمام طول اسکن در دید دوربین باقی می ماند.

پس از تکمیل اسکن، شی را می توان با استفاده از ابزارهای ویرایش داخلی در برنامه ویرایش کرد، یا می توان آنها را فورا ذخیره کرد. اشیاء اسکن شده را می توان به عنوان فایل های STL به نرم افزارهایی مانند Meshmixer برای ویرایش نهایی منتقل کرد.

قیمت: رایگان

پلتفرم: IOS

امتیاز اپ: 4.3 ستاره

جامعه هدف: تمام کاربران با هر میزان تجربه

3. 3D Scanner App

اگر دستگاه اپل مجهز به لیدار دارید (iPad Pro, iPhone 12 Pro, or iPhone 13 Pro) این اپلیکشن بسیار کاربردی و عالی است. قیمت آن نیز بسیار معقول و به صرفه است. این اپ رایگان است!

3D Scanner App این امکان را به کابران می دهد برای ایجاد مدل های سه بعدی با کیفیت و وضوح بالا ویدوها و تصایر خود را به سرعت و در آن واحد تحلیل کنند.

شما می توانید فایل اسکن شده خود را در فرمت های گوناگونی از جمله OBJ ،USDZ و STL ذخیره کنید.

قیمت: رایگان

پلتفرم: IOS

امتیاز اپ: 4.5 ستاره

جامعه هدف: طراحان سه بعدی و CAD، معماران، علاقمندان و حرفه ای های AR، VR، و XR

4. ItSeez3D

ItSeez3D یک برنامه اسکن طراحی شده برای iPad است. اگر دستگاه شما کمی قدیمی تر است، ممکن است به یک سنسور ساختار نیز نیاز داشته باشید. این برنامه به کاربران اجازه می دهد تا مدل های سه بعدی از افراد یا اشیاء را با نتایج حرفه ای ایجاد کنند.

برای ایجاد یک مدل سه بعدی، کاربر در اطراف شی یا شخصی که قرار است اسکن شود، راه می‌رود و دستورالعمل‌های روی برنامه را دنبال می‌کند. این برنامه دستوراتی را ارائه می دهد که کاربر را برای تولید بهترین اسکن ممکن راهنمایی می کند. پس از اتمام اسکن، مدل ها را می توان در برنامه ویرایش کرد یا برای ویرایش آفلاین دانلود کرد.

کاربران همچنین می توانند مدل ها را با سایر کاربران یا از طریق رسانه های اجتماعی به اشتراک بگذارند. همچنین می‌توان فایل‌ها را در قالب OBJ یا PLY برای پرینت سه بعدی ذخیره کنند.

قیمت: دانلود رایگان اما برای ذخیره فایل 7 دلار باید پرداخت کنید. (خرید اشتراک نیز در دسترس است)

پلتفرم: IOS (فقط برای iPad)

امتیاز: 3.8 ستاره

جامعه هدف: برای کاربران حرفه ای و سرگرمی

5. EM3D: Ethan Makes 3D Scanner

اگر آیفون شما FaceID و دوربین TrueDepth دارد پس می‌تواند EM3D را اجرا کند. ماموریت این برنامه این است که «سلفی سه بعدی را به یک چیز تبدیل کند». نظرات در مورد قابلیت استفاده برنامه و این واقعیت که "فقط کار می کند" بسیار خوشحال کنند هستند. پس از اسکن، می توانید سلفی سه بعدی خود را به صورت STL، OBJ یا PLY ذخیره کنید. حتی می توانید ابر نقاط یا کل صحنه ها را ذخیره کنید.

EM3D ویژگی‌های مختلفی را در اختیار کاربران قرار می‌دهد که به شما اجازه می‌دهد از اسکن‌ها، فایل‌های ذخیره شده ، تغییر مش‌ها، جهت‌دهی مجدد صحنه‌ها، حذف هندسه، برش مش‌ها و صحنه‌های آینه‌ای، فیلم بسازید.

قبل از خریداری این برنامه، توجه داشته باشید که فقط می توانید از دوربین جلو استفاده کنید. این باعث می‌شود سلفی‌های سه‌بعدی آسان و سایر اشیا کمی دشوارتر شوند. می توانید کار اسکن اشیاء دیگر را با آینه کردن صفحه نمایش دستگاه دیگری یا با چاپ سه بعدی آداپتور آینه برای چرخش نمای دوربین به میزان 90 درجه، آسانتر کنید.

قیمت: 6.99دلار فقط یکی از فرمت های ذخیره را باز می کند و 19.99 دلار برای استفاده از تمام امکانات

پلتفرم: IOS

امتیاز اپ: 4.3 ستاره

جامعه هدف: برای سرگرمی

 6. Heges

تا زمانی که از دستگاه های اپل مجهز به تکنولوژی FaceID یا lidar استفاده می کنید می توانید هرچیزی، از اعضای بدن گرفته تا کل خودرو را با Heges اسکن کنید و به صورت فایل PLY ذخیره کرده یا با دیگر کاربران IOS به اشتراک بگذارید.

هنگام اسکن کردن با برنامه، بهتر است جسم ثابت باشد و دستگاه در اطراف شی بچرخد. هرچه حرکت کندتر باشد، اسکن بهتر است. Heges همچنین دارای تنظیمات دقیقی است که بسته به اندازه جسم قابل تغییر است. هر چه تعداد دفعات اسکن یک شی بیشتر باشد، نتیجه بهتری حاصل می شود، بنابراین برای به دست آوردن بهترین نتایج، همیشه بهتر است چندین اسکن بگیرید.

یکی دیگر از ویژگی های این برنامه، قابلیت اسکن بی نهایت است. این ویژگی برای اسکن فضاهای بزرگ مفید است زیرا اندازه اسکن شما را محدود نمی کند، بنابراین می توانید به طور موثر اسکن را تا زمانی که حافظه دستگاه شما تمام شود ادامه دهید! این برنامه همچنین می تواند اطلاعات را بین دستگاه ها به اشتراک بگذارد تا زمانی که هر دو، دوربین TrueDepth داشته باشند و به یک شبکه Wi-Fi متصل باشند.

Heges در صورتی که حرکت اجسام خیلی سریع باشد با یک لرزش به کاربر هشدار می دهد. این اجازه می دهد تا اسکن بدون وقفه ادامه یابد. پس از اسکن، اشیاء را می توان به عنوان فایل های STL یا PLY ذخیره و سپس به صورت آفلاین ویرایش کرد.

قیمت: رایگان ( با خریدهای درون برنامه ای)

پلتفرم: IOS

امتیاز اپ: 2.9 ستاره

جامعه هدف: مبتدیان و علاقه مندان

7. Capture 3D

 Capture، از Standard Cyborg، یک برنامه اسکن سه بعدی است که روی دستگاه های iOS با دوربین TrueDepth کار می کند. اسکن ها با چرخش در اطراف جسم گرفته می شوند. هنگامی که اسکن کامل شد، شی را می توان در محیط مدل یا در محل با استفاده از AR مشاهده کرد.

اسکن ها را می توان از طریق برنامه های پیام رسانی مانند iMessage یا Slack به صورت دو بعدی یا سه بعدی به اشتراک گذاشت. ابتدا می توانید آنها را در یک نمایشگر وب بررسی کنید، سپس آنها را در قالب OBJ یا PLY ذخیره کنید.

Capture همچنین به کاربران این امکان را می دهد که قابلیت برنامه را با توسعه دهنده SDK گسترش دهند، جایی که می توانید کد خود را اضافه کنید. این به برنامه پتانسیل نامحدودی بر اساس تجربه برنامه نویسی کاربر می دهد.

قیمت: رایگان

پلتفرم: IOS

امتیاز اپ: 3.8 ستاره

جامعه هدف: کاربران با هر سطح از تجربه، اگرچه توسعه دهنده SDK به دانش برنامه نویسی نیاز دارد.

8. Polycam

Polycam یک برنامه اسکن سه بعدی پیشرو است که به طور خاص برای iOS توسعه یافته است. می توانید از Polycam برای تولید مدل های سه بعدی از مجموعه ای از عکس ها استفاده کنید. از طرف دیگر، اگر دستگاه تلفن همراه شما مجهز به لیدار باشد، می توانید به سرعت فضاها را اسکن کنید. Polycam به شما امکان می دهد اسکن های خود را در بیش از ده ها فرمت فایل از جمله OBJ، GLB، FBX، DAE و STL ذخیره کنید و اسکن ها را با دوستان و سایر کاربران Polycam در سراسر جهان به اشتراک بگذارید.

در حال حاضر، قابلیت اسکن لیدار Polycam به کاربران اپل محدود شده است. با این حال، توسعه دهندگان مشتاقانه منتظر انتشار نسخه اندروید هستند. تا آن زمان، کاربران اندروید می توانند از ابزار فوتوگرامتری مبتنی بر وب برای دوخت عکس ها به یک مدل سه بعدی استفاده کنند.

طبق بررسی‌ها، حالت فتوگرامتری Polycam کندتر اما با کیفیت‌تر است، در حالی که حالت لیدار سریع است اما کیفیت مش پایین‌تری دارد. به طور کلی، Polycam ابزار بسیار توانمندی است که به رشد خود ادامه می دهد و ویژگی های مفیدی را اضافه می کند.

قیمت: درماه 7.99 دلار (4.99 دلار در ماه برای یک سال اشتراک)

پلتفرم: IOS (اندروید با قابلیت فوتوگرامتری)

امتیاز: 4.8 ستاره

جامعه هدف: علاقمندان و حرفه ای ها

9. Canvas

برنامه اسکن سه بعدی Canvas با پلتفرم iOS کار می کند. این برنامه به کاربر اجازه می دهد یک مدل سه بعدی از یک فضا ایجاد کند و سپس آن را به طیف وسیعی از فرمت های CAD تبدیل کند. این ویژگی برای هر کسی که می خواهد فضای داخلی را مدل کند به خوبی کار می کند.

کاربران می توانند کل اتاق را در عرض چند دقیقه اسکن کنند. این کار را می توان با شروع فرآیند اسکن و قدم زدن در اتاق و اسکن از بالا به پایین انجام داد. این اسکن‌ها را می‌توان به‌عنوان فایل‌های CAD کاملاً قابل ویرایش (با پرداخت هزینه) یا طیف وسیعی از انواع فایل‌های دیگر (به‌صورت رایگان) صادر کرد. برای هر کسی که می خواهد مشخصات یک اتاق را اندازه بگیرد، این کار زمان مورد نیاز را تا حد زیادی کاهش می دهد.

با استفاده از نمایشگر وب Canvas، کاربران می توانند هر زمان که بخواهند به اسکن ها برگردند. Canvas ابزار خوبی برای طراحان است زیرا که سریع است و خطا ها را نیز کاهش می دهد. در حین اسکن، برنامه تمام جزئیات یک فضا را ضبط می کند و به کاربر اجازه می دهد هیچ اندازه گیری را نادیده نگیرد.

قیمت: رایگان (0.15 دلار در هر فوت مربع برای تبدیل به CAD)

پلتفرم: IOS

امتیاز اپ: 3.8 ستاره

جامعه هدف: طراحان حرفه ای

10. Qlone

برنامه اسکن سه بعدی Qlone برای iOS و Android در دسترس است. برنامه همه کاره به کاربر اجازه می دهد یک تصویر را اسکن کند، آن را ویرایش کند و فایل دیجیتال را صادر کند. این یک فرآیند سریع اما بدون کاهش کیفیت است، زیرا برنامه حتی می‌تواند با کیفیت 4K اسکن کند.

این برنامه از شما می خواهد که از یک مت (Matt) مخصوص استفاده کنید که می تواند از وب سایت، روی کاغذ به صورت استاندارد چاپ شود. تنها اشکال این است که هر چه شی بزرگتر باشد، مت بزرگتر است، بنابراین اندازه جسمی که می توانید اسکن کنید ممکن است به اندازه کاغذ چاپگر شما محدود شود. این مت، به دوربین منطقه ای برای عکاسی می دهد و گنبدی ایجاد می کند (نشان داده شده در بالا). فضای داخل گنبد تنها کانون اسکن است و سایر نویزها حذف می شوند.

پس از اتمام اسکن، تصاویر را می توان در برنامه تغییر داد. این تغییرات شامل اضافه کردن متن، ادغام دو اسکن مختلف و تغییر اندازه است. سپس کاربران می توانند تصویر سه بعدی را در یک وب سایت آپلود کنند یا آن را به عنوان فایل OBJ یا STL برای چاپ سه بعدی ذخیره کنند.

قیمت: رایگان (به همراه خرید درون برنامه ای) برای IOS و برای اندروید 20 دلار

پلتفرم: IOS & Android

امتیاز: 3.4 ستاره

جامعه هدف: علاقه مندان به سرگرمی و  مبتدیان

11. ARitize360

ARitize360 بهترین اپ برای اسکن کفش است. این برنامه برای کمک به برندهای کفش ایجاد شده است تا تجارت الکترونیکی خود را ارتقا دهند، اگرچه دلیلی وجود ندارد که این فناوری برای محصولات دیگر مورد استفاده قرار نگیرد.

کاربران می توانند اسکن هایی برای تولید مدل های سه بعدی واقعی از محصولات خود ایجاد کنند. این امر به اقلام آن‌ها احساس واقعی‌تری در فروشگاه‌های آنلاین می‌دهد، زیرا مشتریان برخلاف عکس‌های محصول استاندارد، دید 360 درجه دارند و می‌توانند روی جزئیات زوم کنند.

برای بهترین نتایج، این برنامه به تجهیزات اضافی، از جمله یک میز چرخشی خودکار برای ارائه چرخش ثابت در طول اسکن و یک لایت باکس برای نور یکنواخت نیاز دارد. پس از شروع اسکن، کاربران می توانند اسکن را متوقف کنند تا از بالا و پایین شیء عکس بگیرند.

سپس مدل‌های سه‌بعدی را می‌توان در یک وب‌سایت بارگذاری کرد تا تبدیل شوند و همچنین مجموعه‌ای از افزونه‌های تجارت الکترونیک دیگر (با پرداخت هزینه) وجود دارد. این برنامه یک ابزار عالی برای حرفه‌ای‌ها و برندهایی است که می‌خواهند عکس‌های چشمگیر از محصول و دسترسی به سایر ابزارهای واقعیت افزوده (AR) داشته باشند.

قیمت: دانلود رایگان، 10 دلار در ماه برای استفاده( اولین مدل رایگان، هزنیه اضافی برای آپلودهای بعدی)

پلتفرم: IOS & Android

امتیاز: 4 ستاره

جامعه هدف: متخصصان تجارت الکترونیک

12. ARPlan 3D

این برنامه اسکنر سه بعدی منحصر به فرد است. این یک ابزار واقعیت افزوده (AR) است که به شما کمک می‌کند تا پلان‌های سه‌بعدی (و ۲ بعدی) را ایجاد کنید، با اندازه‌گیری‌های دقیق، حتی درها و پنجره‌ها، که می‌توانید آن‌ها را در یک بایگانی زیبا ذخیره کنید. همچنین می توانید پلان های اسکن شده خود را از طریق این برنامه از طریق ایمیل، پیام رسان ها یا رسانه های اجتماعی به اشتراک بگذارید.

با این حال، ARPlan 3D فقط برای ایجاد پلان های دقیق طبقات مفید نیست. این می تواند به شما در اندازه گیری مصالح ساختمانی یا برنامه ریزی چیدمان داخلی هر اتاق کمک کند.

قیمت: رایگان برای پلتفرم اصلی (شامل خریدهای درون برنامه ای، مانند حذف تبلیغات به قیمت 7.99 دلار)

پلتفرم: IOS & Android

امتیاز: 4.4 ستاره

جامعه هدف: متخصصان طراحی؛ از جمله معماران، سازندگان، و دکوراتورهای داخلی

پچ میکرونیدل واکسن پرینت سه بعدی

با شروع همه گیری بیماری های عفونی نیاز به واکسیناسیون به امر حتمی در تمام جوامع تبدیل شده است.

دانشمندان پس از سال ها تحقیق موفق به تولید میکرو نیدل هایی به کمک پرینت سه بعدی شدند.

بر اساس گزارش ها پچ میکرونیدل که مستقیما روی پوست اعمال می شود 10 برابر تاثیرگذارتر است از سوزن های که از طریق ضربه به عضله بازو اعمال می شود.

اکثر میکرونیدل واکسن ها از طریق تکنیک های قالب گیری ساخته می شوند اگرچه این تکنیک می تواند باعث عدم تطبیق پذیری و کاهش تیزی سوزن در طول پروسه تکرار شود و همچنین از طرفی چالش هایی برای عدم سازگاری میکرونیدل ها با انواع مختلف واکسن ها وجود دارد.

وجود چنین مشکلاتی و همچنین چالش هایی در تولید، زمینه میکرونیدل ها برای تحویل واکسن را متوقف کرده است، اما با به کار گیری تکنولوژی پرینت سه بعدی فضای زیادی برای طراحی و ساخت بهترین میکرونیدل ها از نظر کیفت و هزنیه فراهم خواهد آمد.

به کارگیری فناوری پرینت سه بعدی موجب بالا بردن دقت و کارایی پچ های میکرو نیدل ها می شود و تجربه واکسیناسیون بدون درد را برای ما فراهم می آورد.

این میکرونیدل ها  معمولا شامل  تکه های سوزن بسیار کوچکی هستند که توسط پرینتر سه بعدی ساخته شده و روی یک پچ پلیمری چیده شده اند و مستقیما روی پوست اعمال می شوند. سپس واکسن سلول های ایمنی موجود در پوست را مورد هدف قرار می دهد و یک پاسخ آنتی بادی خاص آنتی ژن ایجاد می کند.

واکسن هایی که از طریق سوزن تحویل داده می شوند معمولا نیاز به نگهداری در دمای خاص و استفاده از یخچال دارند و ملزم به حضور واکسیناتور و مراجعه به کلینک، مراکز واکسیناسیون و یا بیمارستان ها هستند اما درمقابل پچ های میکرونیدل پوشیده شده از واکسن نیاز به مراقبت در شرایط خاص ندارند و می توان به سراسر جهان به راحتی ارسال کرد و از آنجایی که استفاده از این میکرونیدل نیاز به تخصص ندارد موجب کاهش مراجعه افراد به بیمارستان می شود و همچنین برای افرادی که فوبیا دارند روش موثری می تواند باشد.

به کارگیری این روش به صورت بالقوه باعث افزایش نرخ واکسیناسیون در آینده می شود.

پرداخت اجسام پرینت سه بعدی 

تقریبا تمام اجسام پرینت های بعدی بعد از اتمام پرینت سه بعدی خود نیاز به پرداخت دارند. اطلاعات و دستگاه های زیادی برای انجام این کار وجود دارد اما ما 6 تا از مهم ترین تکنیک ها را در این مقاله گردآوری کرده ایم. همچنین هر تکنیک شرح می دهیم و چند روش برای به دست آمدن بهترین نتیجه بیان می کنیم.

پرداخت قطعات پرینت سه بعدی زیبایی آن ها را افزایش دهد علاوه بر آن، استحکام و دیگر ویژگی ها  را نیز بهبود می بخشد.

برای پرداخت قطعات پرینت سه بعدی تکنیک های زیادی وجود دارد که ما آنها را به دو دسته تقسیم کرده ایم." تمیز کردن و آماده  سازی"  و  "پرداخت نهایی"

تمیز کردن و آماده سازی:

این بخش شامل اقداماتی مانند: جدا کردن ساپورت ها، سنباده زدن و صیقل کاری است. با توجه به کاربرد هر یک از قطعات پرینت سه بعدی، معمولا این تکنیک مرحله اول پرداخت است.

1. جداسازی ساپورت ها:

اولین قدم برای شروع پرداخت قطعه پرینت سه بعدی جداسازی ساپورت ها است. معمولا ساپورت ها به راحتی جدا می شوند مگر اینکه در گوشه ها یا قسمت های غیرقابل دسترس سفت شده باشند.

ساپورت ها می توانند از جنس مواد محلول و نامحلول ساخته شده باشند ( قابل حل در آب یا دیگر مایعات).

معمولا ساپورت های نامحلول از مواد مشابه با قطعه اصلی ساخته شده اند. در پرینتر سه بعدی FDM با یک اکسترودر تنها می توان از این نوع ساپورت ها استفاده کرد. ساپورت و قطعه اصلی از یک قرقره فیلامنت پرینت می شوند. جدا سازی این نوع ساپورت ها معمولا با شکستن و یا آسیب رساندن به قطعه اصلی همراه خواهد بود.

برای پرینت ساپورت های حل شدنی لازم است پرینتر سه بعدی با دو اکسترودر داشته باشید. حذف ساپورت های نا محلول در قسمت های که دسترسی به آن ها مشکل است. اما، ساپورت های حل شدنی می توانند با آب یا دیگر مایعات بدون جا گذاشتن اثر، حل شده و از روی جسم اصلی حذف شوند.

دو مورد از رایج ترین ساپورت های حل شدنی HIPS و PVA هستند که HIPS همراه با فیلامنت  ABS استفاده می شود و در D-limonene قابل حل است و PVA برای ساپورت گذاری همراه فیلامنت   PLA پرینت می شود و محلول در آب است.

2. سنباده زدن:

بعد از جدا سازی ساپورت ها قدم بعدی برای پرداخت قطعه پرینت سه بعدی سنباده زدن و صیقل کاری است. بعد از پرینت سه بعدی، ایده آل ترین روش برای از بین بردن آثار نامطلوبی مانند حباب ها یا اثر باقی مانده ساپورت ها بعد از جداسازی بر روی سطح قطعه، استفاده از کاغذ سنباده است.

پیشنهاد می کنیم برای شروع سنباده کاری از کاغذ سنباده با گرید کمتر ( 150-400 ) شروع کنید و در مراحل بعدی از گرید بیشتر ( بالای 2000 ) استفاده کنید.

استفاده از سنباده خیس و حرکات دایره ای دو نکته مهم هنگام سنباده زدن است که با رعایت این دو نکته سنباده زدن راحتتر می شود. از آنجایی که هنگام سنباده زدن یک قطعه اصطکاک بین سطح و سنباده منجر به تولید گرما می شود و تأثیرت منفی بر روی ویژگی های قطعه مخصوصا با قطعات با فیلامنت های حساس به گرما دارد. از این رو می توان با خیس کردن قطعه قبل از سنباده کاری گرمای اضافی را جذب کرد.

سنباده زدن مخصوصا در قطعات FDM که لایه ها قابل مشاهده هستند بیشتر نیاز است. سنباده زدن قطعات در حرکات دایره ای بسیار مهم است زیرا اگر موازی یا عمود بر لایه ها سنباده بزنید، زیبای بصری قطعه از بین می رود. از طرفی سنباده کاری عملی بسیار زمان بر و خسته کننده است و اجرای آن برای جزئیات و قسمت های کوچک دشوار است. همچنین می تواند بر دقت ابعاد قطعه تأثیر بگذارد. اما با ایجاد یک سطح صاف و زیبا و آماده برای رنگ کردن ظاهری زیبا برای قطعات پرینتر سه بعدی ما فراهم می کند.

3. جوشکاری:

اگر می خواهید که یک قطعه بزرگ را با استفاده از فیلامنت  ABS پرینت سه بعدی کنید اما ساختمان پرینتر سه بعدی شما کوچک است، می توانید جسم بزرگ را در قطعات کوچکتر پرینت کنید و سپس آن ها را به یکدیگر جوش دهید.

در این مورد جوشکاری، به فلزات مربوط نمی شود. در پرینتر سه بعدی FDM جوشکاری به معنای وصل کردن قطعات ABS با استون به یکدیگر است. استون توانایی ذوب ABS را دارد از این رو می تواند قطعات ABS را به یکدیگر متصل کند.

این کار پروسه بسیار آسانی دارد. می توان با به کار بردن مقدار کمی استون روی قطعه، که مانند چسب عمل می کند، باعث ذوب پلاستیک و جوش دادن دو قطعه به یکدیگر شد.

4. چسب کاری:

جوش کاری روشی عالی برای متصل کردن چندین قطعه به یکدیگر است. اما فقط برای قطعات فیلامنت  ABS می توان از آن استفاده کرد. برای اتصال دیگر متریال پرینت سه بعدی می توان از چسب استفاده کرد. اما این اتصال به اندازه ی اتصالی که از طریق جوشکاری به وجود می آید محکم و پایدار نیست و همچنین می تواند باعث کاهش زیبای بصری قطعه شود.

5. پرایمینگ و نقاشی:

پرایمینگ ( Priming ) یک تکنیک پرداخت برای آماده سازی سطح قطعه پرینت سه بعدی برای رنگ کردن است. در این مرحله قطعه را با رنگ پرایمر یا اسپری پرایمر می پوشانیم تا لایه ای پایه برای رنگ کردن فراهم شود.

وقتی قطعه کاملا خشک شود شما می توانید قطعه پرینت سه بعدی را با استفاده از برس یا اسپری رنگ کنید.

بهتر است که رنگ آمیزی و پرایمینگ در محیطی با تهویه یا فضای مناسب انجام گیرد همچنین استفاده از ماسک برای عدم تنفس بخارهای نا خواسته پیشنهاد می شود.

6. صیقل و صاف کردن:

 پرداخت نهایی:

تکنیک های پرداخت نهایی، آخرین مرحله از عملیات پرداخت است. این مرحله شامل تکنیک های :رنگ کردن، صاف کردن، پولیش زدن و Dipping می شود. تلاش های بیشتر برای پرداخت و صاف کردن سطح پرینت سه بعدی موجب نتیجه بهتر خواهد شد.

صاف کردن یک تکنیک رایج پرداخت مخصوصا برای فیلامنت  ABS می باشد. استون توانایی ذوب ABS و  سپس صاف کردن لایه های قابل مشاهده سطح قطعه را دارد.

حمام استون

آسان ترین روش این است که، استون را در یک جعبه بزرگ ( ترجیحا شیشه ای ) بریزید. سپس قطعات پرینت شده را در یک پلتفرم بالای استون درون ظرف قرار دهید. در جعبه را برای 10 یا 20 دقیقه ببندید. بخار استون لایه های بیرونی را ذوب می کند. لازم است توجه داشته باشید که نیاز است بخار استون راهی برای خروج از ظرف داشته باشد بنابراین اگر درب محفظه شما بسیار محکم است از قبل چند سوراخ روی محفظه ایجاد کنید.

اگر ظرف مناسب ندارید می توانید با یک قل مو، استون را روی قطعه خود بزنید. توجه کنید که استون بسیار قابل اشتعال است پس در مکانی با تهویه مناسب این کارا انجام دهید.

پرینتر سه بعدی با صفحه چاپ استوانه ای ( 3D Rotoprinter )

پرینتر سه بعدی چرخشی ( 3D Rotoprinter ) نوع جدید پرینتر سه بعدی FDM است که با استفاده از محور های چرخشی رویکرد منحصر به فرد در تکنولوژی پرینت سه بعدی دارد. در کل پرینتر های سه بعدی ماشین های پیچیده ای هستند اما پرینتر سه بعدی روتوری پیچیدگی بیشتری دارد.

اگرچه پرینتر سه بعدی روتوری منحصر به فرد عمل می کند، اما همچنان بر پایه سیستم دکارتی ( محورهای x, y, z ) است. سبک حرکات پرینتر سه بعدی روتوری مشابه با دستگاه برش CNC است ( جسم در مقابل یک ابزار برشی می چرخد تا قطعه مورد نظر طراحی شود ) اما با این تفاوت که جسم درحال چرخش با کمک ساخت افزایشی ( Additive Manufacturing ) طراحی می شود.

پرینتر سه بعدی روتوری یک سیستم اکستروژن استاندارد FDM دارد که فیلامنت را ذوب و توسط نازل به استوانه درحال چرخش که همان صفحه چاپ پرینتر است اکسترود می کند تا قطعه موردنظر ساخته شود.

ممکن است حرکات پرینتر سه بعدی روتوری کمی غیر معمول و جدید باشد اما ساختار کلی آن (مثلا قاب) کاملا معمولی است و نکته جدید و خاصی ندارد به استثناء صفحه چاپ آن. همچنین پرینتر سه بعدی روتوری از یک اکسترودر  Bowden با هات اند استاندارد FDM استفاده می کند. هد چاپ در طول محور X حرکت می کند همچنین می تواند در امتداد محور Z نیز بالا و پایین برود. اما محورY حرکت چرخشی صفحه چاپ را مشخص می کند. که این همان ویژگی منحصر به فرد سبک حرکت پرینتر سه بعدی روتوری است.

با داشتن ویژگی صفحه چاپ استوانه ای، پرینتر سه بعدی روتوری قطعات استوانه ای، مانند پیچ های رزوه ای را در مقایسه با مدل های قدیمی تر با صفحه چاپ تخت، بهتر و با کیفت تر پرینت می کند. علاوه بر آن اثر پلکانی ( stair-stepping ) که معمولا در پرینتر های قدیمی تر دیده می شود با ویژگی چرخشی این پرینتر کاهش می یابد.

علاوه بر بهبود کیفت بصری قطعات پرینت شده، پرینتر سه بعدی روتوری نیاز به پرداخت پس از پرینت را در مقایسه با پرینتر های سه بعدی FDM معمولی کاهش می دهد. زیرا که در پرینتر روتوری به دلیل مدل خاص استوانه ای آن نیاز به ساپورت گذاری های معمول وجود ندارد و در نهایت باعث کاهش زمان مورد نیاز برای تمیز کردن، حذف ساپورت ها و سنباده زدن گوشه های برآمده و ناهموار می شود.

پرینت سه بعدی raft

بسیاری از کاربران پرینتر سه بعدی با مشکل پرینت صحیح لایه اول رو به رو هستند. ممکن است این لایه به بستر چاپ نچسبد، ناصاف باشد یا هنگام کار با موادی مثل ABS تاب بخورد.

ممکن است تمام این مشکلات شما را بی انگیزه کند، اما می توان این مشکل را با یک راه حل ساده یعنی یک Raft ( که با رنگ آبی در تصویر زیر می بینید ) رفع کرد. Raft پرینت سه بعدی، یک الگوی شبکه ای است که به صورت افقی و مستقیما بر روی بستر چاپ رسوب می شود. این در دسترس ترین روش برای پرینت صحیح لایه اول و نگه داشتن قطعه بر روی بستر چاپ است.

 Raft غالبا هنگام پرینت فیلامنت ABS به دلیل تمایل بالای این فیلامت به تاب برداشتن و پرینت پای فیل (elephant’s foot) استفاده می شود. (raft تنها در پرینتر FDM استفاده می شود و در پرینتر رزینی وجود ندارد). پرینت raft تنها به منظور جلو گیری از تاب برداشتن استفاده نمی شود بلکه چسبندگی خوبی نیز ایجاد می کند.استفاده از  Raft ممکن است دلایل زیادی داشته باشد که در ادامه به مهم ترین های آن اشاره می کنیم.

موارد استفاده از raft

تاب برداشتن (warping): ABS بیشتر از سایر فیلامنت ها با مشکل تاب برداشتن مواجه است. روش هایی مانند استفاده از بستر چاپ حرارتی و چسب، برای کاهش این مشکل وجود دارد. در بعضی مواقع حتی با اعمال این نکات، بازهم شاهد تاب برداشتن قطعه پرینت سه بعدی هستیم. اضافه کردن یک raft به مدل خود می تواند به صورت کامل این مشکل را رفع کند.

چسبندگی ضعیف بستر چاپ: از آن جایی که ممکن است قطعه پایه ی کاملا صافی نداشته باشد تا به بستر بچسبد اضافه کردن یک raft مساحت سطح را افزایش می دهد، قطعه را روی بستر نگه می دارد و از خراب شدن آن جلوگیری می کند.

پایه های کوچک: بعضی از مدل های پرینت سه بعدی، جزئیات کوچکی در پایه ی خود دارند. در این موارد ممکن است این پایه ها توانایی تحمل بار بقیه قطعه را نداشته باشند.برای کمک به تحمل بار توسط پایه ها می توان سطح تماس بین پایه کوچک مدل و بستر چاپ را افزایش داد. در چنین مواردی پیشنهاد می شود از یک رفت برای افزایش سطح تماس استفاده کرد.

مانند هر تکنیک دیگری، raft پرینت سه بعدی نیز معایب و مزایایی دارد.

مزایا:

• کم شدن مشکل تاب برداشتن برای پرینت فیلامنت هایی مثل ABS
• بهبود چسبندگی بستر چاپ که منجر به پرینت با کیفیت تر می شود
• لایه اول محکم
• خروجی پرینت ثابت

معایب:

•  سطحی سخت و ناصاف در لایه ی پایینی مدل
• جدا کردن آن از مدل ممکن است دشوار باشد مخصوصا در raft های متراکم تر
• مصرف متریال بیشتر و افزایش ضایعات
• امکان شکستن مدل هنگام جدا کردن raft مخصوصا در مدل هایی با جزئیات کوچک

پرینت سه بعدی WAAM

 Wire arc additive manufacturing یک روش پرینت سه بعدی است که سال ها در صنایع سنگین و هوا فضا استفاده می شود. در دهه هفتاد میلادی، این روش shape welding نامیده می شد، اما از آن زمان تا کنون تغییرات زیادی داشته است. به طوری که امروزه با به کار بردن این روش در تولید، صنایع سنگین، صنایع دفاعی و هوافضا می توان قطعات بزرگ فلزی را با زمان و هزینه کمتری نسبت به آهنگری، ریخته گری یا ماشین کاری سنتی تولید کرد.

در این روش از یک سیم فلزی به عنوان مواد اولیه و از قوس الکتریکی به عنوان منبع انرژی استفاده می شود، که بسیار شبیه به جوشکاری است. قوس الکتریکی، سیم فلزی را ذوب می کند و توسط یک بازوی رباتیک به صورت لایه ای بر روی لایه ای دیگر مواد را روی سطحی، مانند میز گردان چند محوره، رسوب گذاری می کند. درست همانند جوشکاری، یک گاز بی اثر برای جلوگیری از اکسیداسیون و بهبود یا کنترل خواص فلز استفاده می شود.

این فرآیند به تدریج قطعه ای کامل تولید می کند و یا قطعه ای را تعمیر می کند. در این روش هیچ گونه ساختار ساپورت، برای حذف وجود ندارد. بعد از اتمام فرآیند، قطعه پرینت سه بعدی را می توان توسط CNC پرداخت کرد که در این صورت قطعه دقت بالایی خواهد داشت یا در صورت لزوم می توان سطح قطعه پرینت سه بعدی را جلا داد. به طور معمول، قطعات چاپ شده برای از بین بردن هرگونه تنش باقیمانده، عملیات حرارتی دریافت می کنند.

WAAN بر اساس روش های ثابت شده و شناخته شده و نتایج مواد جوشکاری است. اگرچه WAAM در طول فرآیند، از نرم افزارهای پیچیده برای کنترل فهرست متغیر های خود استفاده می کند اما آشنایی با روش کلی این فرآیند، شرکت های بیشتری را به این تکنولوژی جذب می کند.

ممکن است که WAAN  به نام های دیگری نیز شناخته شود زیرا که شرکت ها تلاش می کنند که تکنولوژی خود را پر قدرت تر و متفاوت تر از رقیبان خود نشان دهند. با این وجود روش هایی که به جای قوس الکتریکی از لیزر یا پرتو الکترونی به همراه سیم فلزی استفاده می کنند در دسته بندی دیگری قرار می گیرند که به آن پرینتر سه بعدی directed energy deposition (DED) می گویند.

WAAN مقرون به صرفه ترین روش بین تکنولوژی های DED در نظر گرفته می شود. زیرا می تواند از ربات های جوش قوسی و منابع انرژی موجود و علاوه بر آن از مواد جوشکاری در دسترس استفاده کند، بنابراین امکان منع ورود WAAM به صنعت تقریبا پایین است. تکنولوژی قوس الکتریکی WAAN ،که شامل قوس پلاسما نیز می شود، در مقایسه با پرتو الکترونی و لیزر در سایر انواع پرینتر های DED ارزان تر و ایمن تر است. همچنین به محفظه خلأ نیز نیاز ندارد.

شاخص ترین ویژگی تکنولوژی WAAM برای فروش، پرینت سریع و اقتصادی اجسام بزرگ فلزی است. اما این تکنولوژی جذابیت های دیگر نیز دارد که در ادامه به برخی از این ویژگی ها اشاره می کنیم.

• WAAM می تواند هر فلز قابل جوشکاری را پرینت کند.
• WAAM حجم و سرعت بالایی دارد (به سرعت قطعات را پرینت می کند).
• WAAM به شدت مصرف مواد خام و اتلاف آن را کاهش می دهد.
• WAAM توانایی ساختن قطعات بسیار بزرگ را دارد.
• WAAM از تکنولوژی جوشکاری استفاده می کند.
• WAAM امکان طراحی هندسه های پیچیده را فراهم می کند.
• WAAM بر اساس قوس جوشکاری است بنابراین رفتار مواد و فرآیند شناخته شده است.

پرینت سه بعدی آلومینیوم

آلیاژ های آلومینیوم دارای مقاومت شیمیایی عالی و سبک وزن هستند. همچنین بهترین نسبت مقاومت به وزن را در بین تمام فلزات دارا می باشند. ترکیب آلومینیوم با سیلیکون و منیزیم به دلیل توانایی بالای در تحمل شرایط سخت بهترین انتخاب برای صنایع هوافضا و خودرو است.

یکی از بزرگترین مزیت های پرینت سه بعدی آلومینیوم، ساخت قطعات با کانال ها و ویژگی های درونی است که با سایر روش ها امکان پذیر نیست. شما می توانید یک مجموعه چند قطعه ای را به صورت یک واحد پرینت کنید در این صورت زمان ساخت و مونتاژ بسیار کاهش می یابد و قطعه پرینت سه بعدی نیز کارآمد تر و با کیفیت تر است. پرینتر سه بعدی ضایعات کمتری تولید می کند و این مسئله باعث صرفه جویی در مصرف مواد اولیه گران می شود.

ریخته گری و ماشین کاری آلومینیوم هزینه های بیشتری دارد و از انرژی بیشتری در طول تولید استفاده می کند. همچنین هزینه های اضافی برای ابزار و قالب گیری نیز وجود دارد. در حالی پرینت سه بعدی آلومینیوم قابلیت پرینت هر شکلی با هر هندسه ی پیچیده ای را به طور دقیق دارد و این با سایر روش ها امکان پذیر نیست. کار طراحی توسط نرم افزار انجام می گیرد و تولید قطعه بدون نیاز به ابزار خاصی یا ساخت قالب انجام می گیرد. پرینتر سه بعدی می تواند قطعات کم حجم و کوچک را سریع و به صورت مقرون به صرفه تولید کند. همچنین توانایی تولید قطعات بزرگ را با قیمت کمتری دارد. 

کاربرد پرینت سه بعدی آلومینیوم

یکی از کاربرد های پرینت سه بعدی آلومینیوم در خودرو سازی پرینت سه بعدی پیستون های Porsche است، به طوری که پیستون ها به شکلی ساخته شوند که برای بار اعمال شده بهینه شده باشند. در نتیجه پیستون های ساخته شده توسط فناوری پرینت سه بعدی ده برابر سبک وزن تر از سایر روش ها هستند. آنها همچنین دارای یک مجرای خنک کننده یکپارچه هستند که با روش های معمولی قابل تولید نیست. به علت سبک تر بودن پیستون های جدید، می توان سرعت موتور را افزایش و  بار دمایی روی پیستون را کاهش داد تا احتراق بهینه شود.

آلومینیوم در صنعت هوا فضا نیز کاربرد دارد. اگرچه تیتانیوم سبک تر است و اغلب فلز منتخب این صنعت است اما آلومینیوم همچنان در بعضی کاربرد ها پیشرو است. برای مثال ایرباس برای ساخت بعضی از قطعات هواپیماهای خود از قطعات پرینت سه بعدی آلومینیومی استفاده می کند.

بوئینگ نیز از قطعات پرینت سه بعدی آلومینیومی در هواپیماها، ماهواره ها و هلیکوپتر های خود استفاده می کند.

پرینت سه بعدی با استفاده از آلیاژهای آلومینیومی پوشش داده شده با نانو ذرات انتخابی، قطعاتی با استحکام بالا می سازد که می توانند بدون ترک جوش داده شوند. این تکنولوژی فریم های سبک تری ایجاد می کند که موجب کاهش سوخت مصرفی هواپیما در مسیرهای طولانی تر شود.

پرینت سه بعدی پای فیل (elephant’s foot)

وقتی هنگام پرینت سه بعدی از raft استفاده نمی کنیم، لایه اول کمی بزگتر از مابقی لایه ها می شود. که این اتفاق به عنوان پای فیل شناخته می شود.که اکثر مواقع مگر در بعضی کاربردهای خاص قابل چشم پوشی است. پای فیل تلرانس را به شدت افزایش می دهد و متصل کردن قطعات به یک دیگر را مشکل می کند.

این خطا معمولا در اجسام بزرگ بیشتر اتفاق می افتد. زیرا وزن زیاد اجسام، لایه اول را به سمت پایین هل می دهد و اگر لایه ها هنوز سرد نشده باشند این وزن یک برآمدگی در لایه اول ایجاد می کند.

همان طور که اشاره کردیم، پای فیل معمولا در اثر خنک نشدن لایه اول به وجود می آید. اگر دمای بستر چاپ بیش از اندازه بالا باشد یا خنک کننده مناسبی وجود نداشته باشد، ممکن است لایه اول به درستی خنک نشود و در نتیجه پای فیل به وجود آید. در ادامه به چند نکته که باعث کاهش یا حتی رفع کامل این مشکل می شود اشاره می کنیم.

تراز کردن بستر چاپ و نازل: قبل از انجام هر کاری سعی کند که شرایط پرینت ایده آل باشد. گاهی اوقات پای فیل به دلیل تراز نبودن بد یا تنظیم نبودن ارتفاع نازل است که منجر به فشرده شدن بیش از حد لایه اول به سمت پایین و در نتیجه برآمده شدن لایه اول می شود. اما شما به راحتی می توانید با کالیبره کردن بستر چاپ و تنظیم ارتفاع نازل (در نر افزار اسلایسر) این مشکل را رفع کنید.

کاهش دمای بستر چاپ: کاهش دمای بستر چاپ به صورت پله ای با 5 درجه سلسیوس می تواند موجب پرینت سه بعدی موفق و بدون برآمدگی شود. اگر دمای بد را تا 20 درجه کمتر از دمای پیشنهادی فیلامنت کاهش دادید و همچنان پای فیل اتفاق می افتاد باید بدانید که علت این مشکل دمای بالای بستر چاپ نیست.

پرینت همراه raft: از آن جایی که مشکل بین لایه اول و بستر چاپ است پرینت raft برای رفع این مشکل کمک می کند. ممکن است این یک راه حل تضمینی نباشد اما برای پرینت بعضی قطعات ممکن است مفید باشد.

کمی شیب به مدل خود بدهید: در برخی موارد نادر، خلاص شدن از شر پای فیل بسیار دشوار است. به جای دستکاری پرینتر،تغییر دادن مدل ممکن است ساده تر باشد. با قرار دادن یک شیب کوچک 45 درجه در لبه پایینی مدل، می توان اثرات پای فیل را کاهش داد.

تمام این راه حل ها برای جلوگیری (یا کاهش حداکثری) پای فیل کافی هستند و شما می توانید با انجام چند تست قبل از پرینت مدل اصلی این مشکل را رفع کنید.

پرینت سه بعدی تیتانیوم

تیتانیوم مستحکم تر اما سبک تر از فلزهای دیگر است. کار با تیتانیوم کمی پیچیده است اما برای پرینت سه بعدی بسیار مناسب است.

تیتانیوم رایج ترین فلز مورد استفاده در صنعت ساخت افزایشی است. تیتانیوم به صورت گسترده در هوافضا، جایگزینی مفاصل و ابزار جراحی، ماشین های مسابقه و بدنه دوچرخه، الکترونیک و دیگر محصولات کارآمد کاربرد دارد. تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم استحکام مکانیکی بالا، نسبت استحکام به وزن بالا و مقاومت در برابر خوردگی بالاتر از استیل ضد زنگ دارند. این موجب می شود که راکت ها و هواپیماها سبکتر شده و سوخت کمتری مصرف کنند و توانایی بازده آن ها افزایش یابد.

در صنایع هوافضا چندین  قطعه تولید شده با ساخت افزودنی بر پایه تیتانیوم که توسط FAA آمریکا تأیید شده اند، مورد استفاده تجاری و نظامی هستند و همچنین قطعات جدیدی در انتظار أخذ گواهی نامه هستند. تیتانیوم پرینت سه بعدی به علت نسبت پایین خرید به وزن خود در هوافضا بسیار ارزشمند است. نسبت خرید به وزن یک اصطلاح هوافضا است که به ارتباط بین وزن ماده اولیه و وزن قطعه چاپ شده اشاره دارد.

در صعنت دارویی، پرینت سه بعدی ایمپلنت های تیتانیوم مثل ستون فقرات، لگن، زانو و سایر اندام‌ها به دلیل زیست سازگاری ذاتی فلز و خواص مکانیکی خوب همراه با توانایی پرینت سه‌بعدی در ایجاد ساختارهای متخلخل که امکان یکپارچه‌سازی استخوان و سفارشی‌سازی انبوه را برای بیمار بهتر فراهم می‌کند، موفقیت‌آمیز بوده است. ایمپلنت‌های تیتانیوم پرینت سه‌بعدی هم در تأییدیه‌های نظارتی و هم از نظر تقاضا در حال افزایش هستند. از آنجایی که بیشتر ایمپلنت های پزشکی به صورت گسترده برای افرادی که بیماری یکسانی دارند به صورت مشابه تولید می شود، اما باید ذکر شود که این ایمپلنت ها برای تمام افراد ایده آل نیستند. افرادی که از شرایط نادر رنج می برند اغلب نادیده گرفته می شوند. در حال حاضر، با پرینت سه بعدی، امکان تولید ایمپلنت هایی که به طور انحصاری برای بیماران خاص طراحی شده اند، وجود دارد.

برای پرینت سه بعدی تیتانیوم و آلیاژهای آن چندین تکنولوژی پرینت سه بعدی وجود دارد اما فرآیند هم جوشی بر بستر پودر ( همجوشی بر بستر لیزر پودر، همجوشی بر بستر پرتو الکترونی پودر) و استفاده از پودر تیتانیوم بیشتر مورد استفاده قرار میگرد.

همجوشی بستر پودر لیزری (LPBF) یک فناوری تولیدی مبتنی بر رسوب مواد است که با ذوب موضعی یک ماده توسط لیزر پرقدرت شروع می شود. LPBF با افزودن یک لایه مواد روی لایه قبلی، قطعه ای را تولید می کند. این فرآیندی است که در آن مواد و قطعه هر دو به طور همزمان ایجاد می شوند. بر اساس خواص آلیاژ مبتنی بر تیتانیوم برای پردازش، پارامترهای پروسه LPBF باید برای کنترل تخلخل، ریزساختار و خواص مواد نهایی بهینه و تنظیم شوند. همجوشی بستر پودر پرتو الکترونی فرآیندی مشابه است اما از پرتو الکترونی به جای لیزر استفاده می شود. به گفته AMPower، دمای بالای فرآیند پرتو الکترونی منجر به خنک‌ شدن آهسته‌تر  هرلایه می شود.

در فرآیندهای همجوشی بستر پودری، پرینترهای سه بعدی فلزی از یک بستر پودر فلزی شروع به کار می کنند که به صورت انتخابی اسکن می شود. تمام اطلاعات هندسی از یک مدل CAD که قبلاً در نرم افزار مدلسازی سه بعدی تعریف شده بود به سیستم چاپ داده می شود. مواد پودری عمدتاً با ویژگی هایی مانند مورفولوژی ذرات (نامنظم یا کروی) و توزیع اندازه ذرات مشخص می شوند. مورفولوژی کروی مطلوب تر است زیرا پس از ادامه فرآیند چاپ، امکان جریان پذیری خوب پودر فراهم می شود. فرآیندی که از آن پودر ایجاد می شود ویژگی های نهایی آن را تعیین می کند. پودرهای فلزی را می توان با اتمیزه کردن گاز، اتمیزه کردن چرخشی، فرآیند الکترود دوار پلاسما و اتمیزه کردن آب تولید کرد. نکته اصلی این است که پودر با کیفیت، قطعات با کیفیت تولید می کند. سایر روش‌های تولید افزودنی مناسب برای تیتانیوم شامل رسوب مستقیم انرژی (DED)، رسوب سریع پلاسما (RPD) و جت بایندر است.