مواد و ساخت پیشرفته

ممکن است تعجب کنید اما تاریخچۀ چاپگرهای سه‌بعدی شنی به اواخر دهه 90 میلادی باز می‌گردند! Generis و MIT مسئول این پیشرفت عظیم هستند. ولی این فناوری دقیقا چگونه کار می‌کند؟ بعد از سه دهه سال تحقیق و بهبود در چه مرحله‌ای است؟

چاپگر سه‌بعدی شنی چگونه کار می‌کند؟

چاپگر سه‌بعدی شنی مانند همه چاپگرهای دیگر با لایه کار می‌کند. از مواد مشابه شن و ماسه مانند سرامیک، ذرات فلزی و همچنین ماسه سیلیس استفاده می‌نماید. فناوری و مواد مورد استفاده شامل دستگاه‌هایی مانند بایندر جت و به طور گسترده مواد متنوعی مانند فولاد ضد زنگ 316 هستند. چاپگرهای بایندر جت لایه‌ای از مواد را پخش می‌کنند و سپس آن را با عاملی متصل می‌نمایند که ذرات را جامد می‌کند. هر یک لایه برای چاپگر سه‌بعدی شنی 140 تا 200 میکرومتر است.

وقتی صحبت از چاپگرهای سه‌بعدی شنی است یعنی برای تولید قطعات نیازی به گرما ندارند. این مسئله بسیار مهم است زیرا باعث می‌شود مدل‌های سه‌بعدی با حجم بالا تولید شوند. برای چاپ سه‌بعدی قطعات با چاپگر شنی نیازی به پشتیبانی مضاعف نیست که این یک مزیت بزرگ است. هنگامیکه جسم شما لایه به لایه ایجاد می‌شود، مواد اطراف آن که تحت تأثیر عامل قرار نمی‌گیرند، حذف می‌شوند. گزینه‌های پس از پردازش مثلا حذف چسب، پاکسازی مضاعف یا تقویت برای دستیابی به استحکام بهتر هم در دسترس هستند.

چاپگرهای سه‌بعدی شنی در حال حاضر به صورت تجاری در دسترس هستند و می‌توانند به اندازه‌های بسیار شگرفی برسند! از نظر حجم ساخت، اندازه اسمی می‌تواند تا 4×2×1 متر باشد و در عین حال ضخامت لایه واقعا نازکی (0.3 میلی‌متر) داشته باشد که کیفیت فوق‌العاده‌ای را به همراه دارد. یکی دیگر از جنبه‌های مهم پرینترهای سه بعدی وضوح و رزولوشن است و چاپگرهای سه‌بعدی شنی با جدیدترین نوآوری‌های فناوری مطابقت دارند و 600 DPI (نقطه در اینچ) را فراهم می‌کنند.

چرا توسعه چاپ سه‌بعدی شنی مهم است؟

مزایای اصلی پرینت سه‌بعدی شنی حجم زیاد و ضایعات کم مواد است. مواد باقیمانده که متصل نشده‌اند به راحتی قابل استفاده مجدد هستند. نقطه ضعف این است که قطعات در مقایسه با پرینت سه بعدی فلزی، به عنوان مثال، قوی نیستند. با این حال، چاپگر سه‌بعدی شنی نیازی به پشتیبانی اضافی ندارد و این مزایا ممکن است برای صنعت بسیار مهم باشد.

فرآیندهای ریخته‌گری شامل روش‌های قدیمی و رایج برای تولید قطعات در صنایع مختلف از خودرو گرفته تا هوافضا هستند. ریخته‌گری مدت‌هاست که فرآیند تولید را بهبود می‌بخشد. هر چند ساده‌ترین روش تولید نیست. مدل اصلی که قالب در اطراف آن ایجاد می‌شود باید کاملاً کامل باشد. همچنین مواد مورد استفاده برای مدل اصلی مهم است، موم را می‌توان به راحتی توسط فلز به بیرون راند اما مدل‌های چوب یا خاک رس باید قبل از فرآیندهای ریخته‌گری حذف شوند.

مشکل دیگر در طول تولید معمولی این است که صنعتگرانی که مدل اصلی را تهیه می‌کنند باید رخدادهای زیادی را که مدل در معرض آنها قرار می‌گیرد در نظر بگیرند و پیش‌بینی نمایند مانند انقباض، انجماد در مدل، جریان یا واکنش با فلز. چاپگرهای سه‌بعدی شنی در واقع می‌توانند صنعت ریخته‌گری را متحول کنند. چگونه؟ به لطف آنها ممکن است دیگر به مدل‌های اصلی نیاز نداشته باشیم! ما می‌توانیم به‌جای ایجاد مدل‌های اصلی، فوراً مدل‌ها را پرینت سه‌بعدی کنیم.

با امکان چنین حجم ساخت بزرگ و توانایی تولید اشکال پیچیده بدون تکیه‌گاه، ساخت افزودنی امکانات کاملا جدیدی را برای فرآیندهای ریخته‌گری باز می‌کند. همچنین به مهندسان اجازه می‌دهد تا در صورت لزوم، قالب‌ها را به سرعت طراحی کنند. تنها کاری که باید انجام دهند این است که مدل سه‌بعدی را ویرایش کرده و دوباره برای چاپ بفرستند تا قالب‌های شنی پرینت سه‌بعدی جدید تولید کنند. غیرممکن به نظر می‌رسد؟ اصلاً! پرینت سه بعدی می‌تواند چهره هر فرآیند تولیدی را تغییر دهد.

منبع