آموزش صفر تا صد کار با پرینتر سه بعدی - 3D Printer

چاپ سه‌بعدی (به انگلیسی: Three-Dimensional Printing: 3D Printing) شامل مجموعه‌ای از فرآیندها است که مواد به‌صورت کنترل‌شده‌ای به یکدیگر پیوند داده می‌شود تا یک شیء سه‌بعدی ساخته شود.

پرینتر سه‌بعدی یکی از بهترین روش‌های تولید قطعات صنعتی، تزئینی و... است. پرینتر سه‌بعدی یکی از کم‌هزینه‌ترین روش‌های تولید است که می‌توان با استفاده از آن ماکت‌های مختلف، مجسمه، لوازم تزئینی، اسباب‌بازی، نمونه‌های اولیه و... را تولید کرد.

کار با پرینتر سه‌بعدی به مهارت‌های متنوعی مانند طراحی دو و سه‌بعدی با نرم‌افزارهای طراحی مثل کتیا و سالیدورکس، گرفتن g-code با نرم‌افزار اسلایسر مانند کیورا و کار با پرینتر سه‌بعدی نیاز دارد.

 
معرفی دوره آموزش صفر تا صد کار با پرینتر سه‌بعدی - 3D Printer

هدف از این دوره، تهیه‌ی یک دوره‌ی جامع و کامل در رابطه با پرینتر سه‌بعدی است، به‌صورتی که دیگر نیازی به دوره‌ی دیگری نداشته باشید. در این آموزش، ما از ابتدا و مقدمات کار با پرینتر سه‌بعدی شروع می‌کنیم و به سراغ طراحی سه‌بعدی در سالیدورکس می‌رویم. بعد از یادگیری کامل سالیدورکس، هر قطعه‌ای که در این نرم‌افزار طراحی شود، قابل‌ساخت با پرینتر سه‌بعدی خواهد بود؛ پس می‌توانید تمام ایده‌های ذهنی خود را به قطعه‌ی واقعی تبدیل کنید.

پس از یادگیری سالیدورکس، وارد نرم‌افزار اسلایسر کیورا (Cura) می‌شویم تا g-codeهای خود را از نرم‌افزار دریافت کرده و به پرینتر سه‌بعدی منتقل کنیم. ما نرم‌افزار کیورا را به‌صورت جامع تدریس کرده‌ایم، به‌گونه‌ای که به هیچ دوره‌ی دیگری نیاز نخواهید داشت.

در ادامه، به‌صورت کامل مهم‌ترین اجزای پرینتر سه‌بعدی را تشریح کرده و کار با پرینتر سه‌بعدی را به‌صورت عملی آموزش می‌دهیم.

در بخش آخر، با فیلامنت‌ها و روش‌های پرداخت سطح نیز آشنا می‌شویم.

 
هدف دوره آموزش صفر تا صد کار با پرینتر سه‌بعدی - 3D Printer

• هدف این دوره، تدریس صفر تا صد پرینتر سه‌بعدی به‌صورتی است که بدون هیچ پیش‌نیازی، بتوانید یک قطعه‌ی پیچیده را در پرینتر سه‌بعدی پرینت کنید.

 
دوره آموزش صفر تا صد کار با پرینتر سه‌بعدی - 3D Printer مناسب چه کسانی است؟

• این دوره مناسب تمام افرادی است که به پرینتر سه‌بعدی و کسب درآمد با پرینتر سه‌بعدی علاقه دارند.

مراحل کار با پرینتر سه‌بعدی:

۱. ساخت فایل سه‌بعدی:
اولین مرحله در چاپ سه‌بعدی، ساخت مدل سه‌بعدی آن در رایانه است. این کار به کمک تمامی نرم‌افزارهای مدل‌سازی سه‌بعدی مرسوم یا CAD انجام می‌شود. از مهندسی معکوس و اسکن سه‌بعدی قطعه‌ای که موجود است نیز در بعضی موارد می‌توان استفاده کرد.

۲. ساخت فایل STL مدل:
برای اینکه چاپگر سه‌بعدی بتواند مدل سه‌بعدی طراحی‌شده را شناسایی کند، فرمت CAD این مدل باید تبدیل به فرمتی شود که برای چاپگر سه‌بعدی قابل‌خواندن باشد. برای این منظور، فایل باید تبدیل به فرمت اس‌تی‌ال (STL: STereoLithography) شود. فرمت‌های 3DP و OBJ نیز با محبوبیت کمتری کاربرد دارند.

فرمت اس‌تی‌ال برای معرفی مدل به چاپگر از چندوجهی‌ها یا مثلث‌ها استفاده می‌کند. پس از ساخت فایل اس‌تی‌ال، آن را داخل یک برنامه که عمل لایه‌گذاری فایل را انجام می‌دهد و «Slicer» نامیده می‌شود، واردسازی (Import) می‌کنیم. برنامهٔ اسلایسر مدل را گرفته و آن را تبدیل به G-code می‌کند. جی‌کد زبان برنامه‌نویسی دستگاه‌های سی‌ان‌سی و چاپگرهای سه‌بعدی است.

۳. چاپ مدل:
دستگاه‌های مختلفی وجود دارند که هرکدام با سازوکارهای مختلفی، قطعهٔ مدل را چاپ می‌کنند.

۴. جدا کردن قطعهٔ چاپ‌شده:
در بعضی دستگاه‌ها، جدا کردن قطعه کاملاً ساده و بدون مشکل انجام می‌شود. در بعضی مدل‌های صنعتی‌تر، این کار یک فرایند کاملاً فنی و دقیق است.

 
نرم‌افزار سالیدورکس - SOLIDWORKS چیست؟

نرم‌افزار سالیدورکس (SOLIDWORKS) یک نرم‌افزار طراحی سه‌بعدی به کمک رایانه (CAD) است. هر طراح و مهندسی باید با یک یا چند نرم‌افزار طراحی سه‌بعدی آشنا شده و روی آن تسلط بالایی پیدا کند.

یکی از مناسب‌ترین نرم‌افزارهای طراحی سه‌بعدی، سالیدورکس است. از مزایای این نرم‌افزار می‌توان به محیط آسان و کاربرپسند، گستردگی محیط‌های طراحی، امکانات بسیار زیاد در طراحی دوبعدی و سه‌بعدی و قابلیت اتصال به نرم‌افزارهای دیگر اشاره کرد.

این نرم‌افزار توسط شرکت Dassault Systèmes فرانسه ساخته شده است. این شرکت نرم‌افزارهای مختلفی تولید می‌کند، ولی دو عنوان CATIA و SOLIDWORKS بیشتر از سایرین مورداستفاده قرار می‌گیرند.

 
نرم‌افزار کیورا - Cura چیست؟

نرم‌افزار کیورا (Cura) یک نرم‌افزار اسلایسر منبع‌باز (Open Source) و رایگان است که برای چاپ سه‌بعدی استفاده می‌شود. این نرم‌افزار توسط شرکت Ultimaker آمریکا عرضه شده و توسعه داده می‌شود.

ویژگی‌های کیورا:

• امکان مشاهدهٔ پیش‌نمایش مدل‌های سه‌بعدی
• امکان چاپ هم‌زمان چندین مدل با تنظیمات متفاوت
• پشتیبانی از فرمت‌های STL، 3MF و OBJ
• مجموعه‌ای جامع از تنظیمات پیشرفته برای افراد حرفه‌ای‌تر
• سازگار با اغلب چاپگرهای سه‌بعدی
• اوپن‌سورس (Open Source)

 
پرینتر سه‌بعدی FDM

پرینترهای سه‌بعدی FDM متداول‌ترین نوع پرینترهای سه‌بعدی در ایران و جهان هستند. این پرینترها به دلیل قیمت نسبتاً پایین‌تر و هزینهٔ مواد اولیهٔ کمتر، دارای کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف هستند.

پرینتر سه‌بعدی FDM به‌مراتب ساختمان ساده‌تری نسبت به پرینترهای سه‌بعدی با تکنولوژی‌های دیگر دارد.

 طرز کار پرینتر سه‌بعدی FDM:

۱. در مرحلهٔ اول، یک قرقره از فیلامنت (مادهٔ ترموپلاستیک) در دستگاه پرینتر سه‌بعدی FDM قرار می‌گیرد. سپس نازل تا حد تعیین‌شده گرم شده و فیلامنت وارد نازل شده و به دمای نزدیک به ذوب می‌رسد.

۲. نازل پرینتر مجهز به یک سیستم دو یا سه‌محوره است. این نازل بر روی سطح سینی ساخت حرکت کرده و پلاستیک فشرده را در نقاط مناسب تزریق می‌کند. در بعضی از مدل‌ها، سینی ساخت در راستای Z حرکت می‌کند و پس از چاپ هر لایه، موقعیت آن تغییر می‌کند.

۳. هر لایه که ساخته می‌شود، با پایین آمدن دما جامد شده و لایهٔ بعدی روی آن گذاشته می‌شود. برای ساخت یک سطح، نیاز به عبور چندبارهٔ نازل از آن است (مانند رنگ کردن یک مربع با ماژیک). این فرایند تا ساخته‌شدن قطعه ادامه پیدا می‌کند.

نتیجهٔ این فرایند لایه‌به‌لایه، ایجاد سطحی پلکانی در مدل است.

 
متریال مصرفی در پرینتر FDM

مواد مصرفی در این پرینترها پلیمر هستند. در صنعت، پلیمرهای مختلفی وجود دارد که هرکدام ویژگی‌های خاصی دارند.

مواد اولیهٔ پرینتر سه‌بعدی FDM که در بازار جهانی موجود است، بسیار متنوع هستند. این مواد معمولاً بر اساس نقطهٔ ذوب پس از پرینت، استحکام جسم پرینت‌شده، رنگ (شبرنگ و...) و حلال‌پذیری جسم پرینت‌شده از یکدیگر متمایز می‌شوند.

متداول‌ترین فیلامنت‌های موجود در بازار جهانی:

• PLA – پرکاربردترین فیلامنت در ایران و جهان
• ABS – دومین فیلامنت پرمصرف پس از PLA
• TPC, PET, PP, PVA, HIPS و...