چاپ سه‌بعدی چیست؟
چاپ سه‌بعدی یا تولید افزایشی فرایند ساخت اشیای سه‌بعدی از یک فایل دیجیتال است.
ایجاد یک شیء چاپ شده سه‌بعدی با استفاده از فرآیندهای افزایشی حاصل می‌شود. در یک فرآیند افزایشی، یک شیء با قرار دادن لایه‌های متوالی مواد تا زمان ایجاد شیء ساخته می‌شود. هر یک از این لایه‌ها می‌تواند به عنوان یک برش نازک عرضی از شیء دیده شود.
یک استثنا وجود دارد و آن به نام چاپ سه‌بعدی حجمی شناخته می‌شود. با چاپ حجمی، ساختارهای کامل می‌توانند به صورت یکجا و بدون نیاز به ساخت لایه‌به‌لایه شکل بگیرند. با این حال، شایان ذکر است که در حال حاضر، فناوری حجمی عمدتاً در مرحله تحقیق است.
چاپ سه‌بعدی برخلاف تولید کاهشی است که شامل برش یا حفر یک بلوک از مواد با استفاده از دستگاهی مانند ماشین فرز است.
چاپ سه‌بعدی به شما امکان می‌دهد اشکال پیچیده‌ای را با استفاده از مواد کمتر نسبت به روش‌های تولید سنتی تولید کنید.
برای محاسبه آنلاین پرینت سه بعدی قطعات خود و در صورت تایید سفارش پرینت کلیک کنید.
چاپ سه‌بعدی چگونه کار می‌کند؟
همه چیز با یک مدل سه‌بعدی شروع می‌شود. می‌توانید یکی را از ابتدا ایجاد کنید یا آن را از یک کتابخانه سه‌بعدی دانلود کنید.
نرم‌افزار سه‌بعدی ابزارهای نرم‌افزاری مختلفی موجود است. ما یک مرور کلی در صفحه نرم‌افزار سه‌بعدی خود ایجاد کرده‌ایم.
اغلب به مبتدیان توصیه می‌کنیم که با Tinkercad شروع کنند. Tinkercad رایگان است و در مرورگر شما کار می‌کند، نیازی به نصب آن روی رایانه شما نیست. Tinkercad درس‌های مبتدی ارائه می‌دهد و دارای یک ویژگی داخلی برای صادرات مدل شما به عنوان یک فایل قابل چاپ مانند .STL یا .OBJ است. (ما از نرم افزار Cura 5.5 استفاده می کنیم)
اکنون که یک فایل قابل چاپ دارید، مرحله بعدی آماده‌سازی آن برای چاپگر سه‌بعدی شماست. این فرآیند برش نامیده می‌شود.
برش: از فایل به چاپگر سه‌بعدی برش به معنای اسلایس کردن یک مدل سه‌بعدی به صدها یا هزاران لایه است و با نرم‌افزار برش انجام می‌شود.
وقتی فایل شما برش خورد، آماده چاپگر سه‌بعدی شماست. تغذیه فایل به چاپگر شما می‌تواند از طریق USB، SD یا Wi-Fi انجام شود. فایل برش خورده شما اکنون آماده چاپ سه‌بعدی لایه به لایه است.
صنعت چاپ سه‌بعدی پذیرش چاپ سه‌بعدی به حدی بحرانی رسیده است که کسانی که هنوز تولید افزایشی را در زنجیره تأمین خود ادغام نکرده‌اند، اکنون بخشی از اقلیت کوچک‌تری هستند. جایی که چاپ سه‌بعدی در مراحل اولیه فقط برای نمونه‌سازی و تولید یکباره مناسب بود، اکنون به سرعت در حال تبدیل شدن به یک فناوری تولید است.
بیشتر تقاضای فعلی برای چاپ سه‌بعدی صنعتی است. تحقیقات Acumen Research and Consulting پیش‌بینی می‌کند که بازار جهانی چاپ سه‌بعدی تا سال ۲۰۲۶ به ۴۱ میلیارد دلار برسد.
با تکامل آن، فناوری چاپ سه‌بعدی تقریباً هر صنعت بزرگی را تغییر خواهد داد.
نمونه‌هایی از چاپ سه‌بعدی چاپ سه‌بعدی شامل بسیاری از اشکال فناوری‌ها و مواد است، زیرا چاپ سه‌بعدی در تقریباً تمامی صنایع که می‌توانید تصور کنید استفاده می‌شود. مهم است که آن را به عنوان یک خوشه از صنایع متنوع با کاربردهای مختلف ببینیم.
چند نمونه:
– محصولات مصرفی (عینک، کفش، طراحی، مبلمان) – محصولات صنعتی (ابزارهای تولید، نمونه‌های اولیه، قطعات کاربردی نهایی) – محصولات دندانپزشکی – پروتزها – مدل‌ها و ماکت‌های معماری – بازسازی فسیل‌ها – تکرار آثار باستانی – بازسازی شواهد در آسیب‌شناسی قانونی – لوازم صحنه فیلم نمونه‌سازی سریع و تولید سریع شرکت‌ها از دهه هفتاد میلادی از چاپگرهای سه‌بعدی در فرآیند طراحی خود برای ایجاد نمونه‌های اولیه استفاده کرده‌اند. استفاده از چاپگرهای سه‌بعدی برای این منظورها نمونه‌سازی سریع نامیده می‌شود.
چرا از چاپگرهای سه‌بعدی برای نمونه‌سازی سریع استفاده کنیم؟ به طور خلاصه: سریع و نسبتاً ارزان است. از ایده تا مدل سه‌بعدی تا داشتن یک نمونه اولیه در دستان شما، تنها چند روز زمان می‌برد به جای چند هفته. تکرارها آسان‌تر و ارزان‌تر انجام می‌شوند و شما نیازی به قالب‌ها یا ابزارهای گران‌قیمت ندارید.
علاوه بر نمونه‌سازی سریع، چاپ سه‌بعدی نیز برای تولید سریع استفاده می‌شود. تولید سریع یک روش جدید از تولید است که در آن کسب‌وکارها از چاپگرهای سه‌بعدی برای تولید سفارشی کوتاه‌مدت یا تولید در دسته‌های کوچک استفاده می‌کنند.
صنعت خودروسازی تولیدکنندگان خودرو از مدت‌ها پیش از چاپ سه‌بعدی استفاده کرده‌اند. شرکت‌های خودروسازی قطعات یدکی، ابزارها، جیگ‌ها و فیکسچرها و همچنین قطعات نهایی را چاپ می‌کنند. چاپ سه‌بعدی امکان تولید بر اساس تقاضا را فراهم کرده است که منجر به کاهش سطح موجودی و کوتاه شدن چرخه‌های طراحی و تولید شده است.
علاقه‌مندان به خودرو در سراسر جهان از قطعات چاپ سه‌بعدی برای بازسازی خودروهای قدیمی استفاده می‌کنند. یک مثال از این کار، زمانی است که مهندسان استرالیایی قطعاتی را چاپ کردند تا یک خودروی Delage Type-C را دوباره به زندگی بازگردانند. در این کار، آن‌ها مجبور بودند قطعاتی را چاپ کنند که دهه‌ها از تولید خارج شده بودند.
صنعت هوانوردی هوانوردی به دلیل وعده ساختارهای سبک‌تر و قوی‌تر که توسط چاپ سه‌بعدی ارائه می‌شود، عاشق تولید افزایشی است. اخیراً شاهد انبوهی از نوآوری‌ها در حوزه هوانوردی بوده‌ایم، با ظهور قطعات حیاتی‌تر که به چاپ می‌رسند.
قاب مرکزی توربین
یکی از این قطعات بزرگ که امسال چاپ شده، قاب مرکزی توربین است که توسط GE به عنوان بخشی از ابتکار EU Clean Sky 2 چاپ شده است.
قاب مرکزی توربین پیشرفته افزایشی (TCF) یک قطعه به قطر ۱ متر است که با استفاده از آلیاژ نیکل ۷۱۸ توسط GE و یک کنسرسیوم از دانشگاه فنی هامبورگ (TUHH)، دانشگاه فنی درسدن (TUD) و Autodesk چاپ شده است. این یکی از بزرگترین قطعات فلزی تک چاپ شده برای هوانوردی است.
به طور معمول، قطعاتی مانند این با استفاده از ریخته‌گری ساخته می‌شوند و از چندین بخش تشکیل می‌شوند. در مورد نسخه چاپ سه‌بعدی، این قطعه از یک مجموعه ۱۵۰ قطعه‌ای به یک تکه واحد کاهش یافت. نسخه چاپ شده همچنین از کاهش هزینه و جرم به میزان ۳۰٪ و کاهش زمان تحویل از ۹ ماه به فقط ۱۰ هفته بهره‌مند است.
قطعات فلزی تایید شده توسط EASA
در ژوئن ۲۰۲۲ گزارش شد که Lufthansa Technik و Premium AEROTEC اولین قطعه فلزی باربر را که برای استفاده در هوانوردی تایید شده بود، ساخته‌اند.
A-link جدید با استفاده از LPBF تولید شد و نشان داد که دارای استحکام کششی بالاتری نسبت به نسخه سنتی آهنگری شده است.
این قطعه در تأسیسات Premium AEROTEC در وارل، آلمان ساخته شد و تعداد زیادی از قطعات آزمایشی چاپ و آزمایش شدند تا کیفیت و تکرارپذیری برای تاییدیه تضمین شود.
چاپ این قطعه صرفه‌جویی در هزینه برای این جزء را به همراه داشت و زمینه را برای استفاده از این روش تولید برای ساخت قطعات فلزی با اهمیت ساختاری در آینده فراهم کرد. همچنین از آن برای آزمایش فرآیند و نمایش فرآیند صدور گواهینامه قطعات باربر تولید افزایشی استفاده شد.
انژکتور سوخت هایپرسونیک
این آیتم چاپ شده هرگز قرار نبود در یک هواپیما نصب شود، بلکه طراحی شده بود تا در یک تاسیسات برای آزمایش شرایط جریان در سرعت‌های هایپرسونیک نصب شود.
هنگامی که در رژیم پروازی هایپرسونیک (بالاتر از ماخ ۵) پرواز می‌کنید، هوایی که اطراف وسیله نقلیه عبور می‌کند به شدت داغ می‌شود و فشار به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. این شرایط می‌تواند باعث واکنش شیمیایی هوا شود که مشکلاتی برای وسایل نقلیه سوخت‌سوز ایجاد می‌کند.
شبیه‌سازی شرایط جریان با تشخیص جریان محاسباتی (CFD) محاسباتی گران (اگر غیرممکن نباشد) است و بنابراین برای تکرار شرایط جریان، محققان در دانشگاه Purdue یک شعله‌ساز بزرگ را ساختند تا شرایط داغ، سریع و فشار بالا را که در پرواز هایپرسونیک تجربه می‌شود، بازسازی کنند. به طور خلاصه، آن‌ها اساساً یک نازل موشک ساختند و قطعات آزمایشی را در جریان خروجی آن قرار دادند تا ببینند چگونه عمل می‌کنند.
انژکتورهایی که آن‌ها چاپ کردند، سوخت و هوا را به محفظه احتراق تزریق می‌کنند تا جریان‌های آشفته خاص و شعله‌ای پایدار ایجاد کنند.
این انژکتورها با Hastelloy X چاپ شدند، که یک سوپرآلیاژ با مقاومت دمایی فوق‌العاده است. تیم تحقیقاتی چندین انژکتور مختلف را به سرعت چاپ کرد و همه آن‌ها را در شعله‌ساز آزمایش کرد تا ببینند کدام یک بهترین عملکرد را دارد.
اکنون آن‌ها قادر به تکرار شرایط هایپرسونیک برای پرواز روی زمین با بخشی از هزینه (و ریسک) مرتبط با انجام آن در ارتفاعات بالا از سطح زمین هستند. این موضوع می‌تواند برای هواپیماهای سریع مانند وسایل نقلیه دارای موتور اسکرام‌جت و همچنین وسایل نقلیه فضایی مفید باشد.