همه چیز درباره پرینتر سه بعدی FDM | مزایا، معایب و کاربرد

پرینتر سه بعدی FDM به‌عنوان یکی از پرکاربردترین و شناخته‌شده‌ترین تکنولوژی‌های پرینت سه‌بعدی، به‌دلیل سادگی ساختار و هزینه‌های کمتر از جایگاه ویژه‌ای در صنایع مختلف برخوردار است. استفاده از پرینترهای FDM به‌ویژه به‌خاطر قیمت مناسب و هزینه مواد اولیه کمتر، در مقایسه با سایر تکنولوژی‌های پرینت سه‌بعدی بسیار متداول است. مراکز صنعتی و تولیدی زیادی از این تکنولوژی بهره می‌برند و کمتر مرکزی را می‌توان یافت که از مزایا و کاربردهای گسترده آن بی‌اطلاع باشد. در این مقاله، به‌بررسی مزایا و معایب، مواد مصرفی پرینتر سه بعدی، کاربردها و نحوه کار پرینتر FDM سه‌بعدی می‌پردازیم.

پرینتر سه بعدی FDM چیست؟

اولین سوالی که ممکن است با شنیدن نام این پرینتر در ذهن هر مخاطبی ایجاد شود این است که پرینتر سه بعدی FDM چیست؟ پرینتر سه بعدی FDM که با نام علمی مدل‌سازی رسوب ذوب‌شده نیز شناخته می‌شود، نوعی فناوری ساخت افزودنی است که اشیای سه‌بعدی را به‌صورت لایه‌لایه چاپ می‌کند. این پرینترها مواد اولیه را به فرم فیلامنت‌ مصرف می‌کنند و با ذوب‌کردن و رسوب‌دهی لایه‌های متوالی، شکل نهایی قطعه را ایجاد می‌کنند.

برای شروع فرایند چاپ، ابتدا باید طرح سه‌بعدی قطعه مدنظر با استفاده از نرم‌افزار های طراحی سه‌ بعدی مانند سالیدورک یا کتیا ایجاد شود. به‌دلیل قیمت نسبتا پایین‌تر و هزینه‌های کمتر مواد اولیه، پرینترهای سه‌بعدی FDM بسیار محبوب هستند و در صنایع مختلف ازجمله تولید نمونه‌های اولیه قطعات مهندسی و حتی در حوزه‌های پزشکی و آموزشی کاربرد دارند.

مزایا و معایب استفاده از پرینتر سه بعدی FDM

پرینترهای سه‌بعدی FDM مزایای قابل‌توجهی دارند. این پرینترها از نظر هزینه بسیار اقتصادی هستند و کار با آن‌ها نسبتا آسان است. به‌علاوه، مواد موردنیاز برای چاپ نیز به‌وفور در دسترس قرار دارد. ازاین‌رو، این چاپگرها به ابزاری کارآمد برای استفاده در صنایع تبدیل شده‌اند.

مزایای پرینترهای سه بعدی FDM

پرینترهای سه‌بعدی FDM مزایا و معایب خاص خود را دارند. یکی از بزرگ‌ترین مزایای این پرینترها مقیاس‌پذیری آن‌هاست. برخلاف پرینترهای سه بعدی رزینی، پرینترهای FDM را می‌توان در اندازه‌های بزرگ‌تر ساخت زیرا محدودیت حرکت دروازه‌ها تنها عامل محدودکننده این پرینترها است. به‌علاوه، فیلامنت‌های مورد استفاده در این پرینترها نیز از ارزان‌ترین مواد موجود برای چاپ سه‌بعدی هستند.

استفاده از این مواد در مقایسه با روش‌های دیگر مانند SLS و پرینترهای رزینی بسیار مقرون به‌صرفه‌تر خواهد بود؛ همچنین، پرینتر سه بعدی FDM از نظر مواد مصرفی نیز انعطاف‌پذیری بالایی دارد. می‌توان طیف گسترده‌ای از مواد گرانولی و رشته‌های خاص را با اندکی تغییر و اصلاح با این پرینترها چاپ کرد.

از طرف دیگر، قطعات تولیدشده با پرینت سه ‌بعدی FDM بلافاصله پس از اتمام چاپ آماده استفاده هستند؛ همچنین، دوام اشیای چاپ‌شده با پرینترهای FDM نیز بالاست و امکان استفاده از آن‌ها برای اهداف آموزشی وجود دارد. پرینترهای FDM هیچ محدودیتی در شکل ظاهری اشیای قابل تولید ندارند و به‌همین‌ دلیل کاربردهای گسترده‌ای در زمینه‌های مختلف ازجمله صنعتی، پزشکی، معماری، مجسمه‌سازی، قالب‌سازی، روباتیک و حتی شیرینی‌پزی پیدا کرده‌اند. برای خرید پرینتر سه بعدی FDM از فروشگاه هگزاگون کلیک کنید.

معایب پرینتر سه بعدی FDM

با همه مزایایی که برای این نوع پرینتر ذکر شد، این فناوری بدون عیب نیست. پرینترهای FDM نیاز به تنظیمات و دستکاری‌های زیادی همچون ترازکردن بستر دارند تا بتوانند به کیفیت چاپ سایر روش‌ها برسند؛ لذا، استفاده از آن‌ها برای قطعات با جزئیات زیاد و پیچیده مناسب نیست. همچنین، کیفیت مواد اولیه تاثیر زیادی بر فرایند چاپ دارد؛ لذا، دقت ابعادی ضعیف یا ترکیب شیمیایی نامناسب فیلامنت می‌تواند مشکلات متعددی را در فرایند چاپ ایجاد کند.

نگه‌داری مناسب قرقره‌های فیلامنت نیز برای جلوگیری از جذب رطوبت و تاثیرات منفی آن بر فرایند چاپ ضروری است. به‌علاوه، به‌دلیل امکان ایجاد خطوط لایه‌ای نامنظم روی سطح قطعه، پرداخت قطعات چاپ‌شده با این دستگاه ضروری به‌نظر می‌رسد.

مواد مصرفی پرینتر سه بعدی FDM

مواد مصرفی در پرینترهای سه‌بعدی FDM عمدتا از جنس پلیمر هستند و انواع مختلفی از پلیمرها در این صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرند که هریک دارای خواص منحصر‌به‌فردی هستند. مواد اولیه این پرینترها که در بازار جهانی موجود است، بسیار متنوع هستند و از نظر نقطه ذوب، استحکام جسم پرینت‌شده، رنگ و حلال جسم پرینت‌شده با یکدیگر تفاوت دارند.

ازجمله رایج‌ترین فیلامنت‌های قابل استفاده در پرینتر سه بعدی FDM می‌توان به PLA، ABS، TPC، PET، PP، PVA و HIPS اشاره کرد. در میان این‌ها، فیلامنت PLA و سپس ABS بیشترین کاربرد را در سطح جهانی و همچنین در ایران دارند. این مواد به‌دلیل ویژگی‌های متنوعی که دارند، در پروژه‌ها و کاربردهای مختلف قابل استفاده هستند و کاربران می‌توانند بسته‌ به الزامات پروژه از هریک از بهترین فیلامنت پرینتر سه بعدی استفاده کنند.

بیشتر بخوانید: فیلامنت چیست

نحوه کار پرینتر سه بعدی FDM

در پرینترهای سه بعدی FDM از یک فرایند پیچیده و دقیق برای ساخت اشیای سه بعدی استفاده می‌شود. استفاده از پرینترهای سه بعدی FDM، امکان سفارشی‌سازی و تولید سریع اشیای پیچیده را فراهم می‌کند. این امر موجب بهبود توسعه محصولات و افزایش کارایی تولید خواهد شد. این فرایند شامل چند مرحله مهم است که در ادامه به آن پرداخته می‌شود.

آماده‌سازی مواد

در این مرحله، یک قرقره از فیلامنت ترموپلاستیک (مانند PLA یا ABS) به داخل دستگاه پرینتر سه بعدی FDM قرار می‌گیرد. این فیلامنت‌ها معمولا به‌صورت مارپیچ‌های استاندارد به فروش می‌رسند.

ذوب مواد

در این مرحله، نازل (Extruder) دستگاه با دمایی که به‌طور خاص برای هرنوع ماده تعریف شده است، گرم می‌شود. گرم‌شدن سر نازل موجب رسیدن فیلامنت به دمای ذوب (نزدیک به 200-250 درجه سانتی‌گراد برای PLA و مقادیر مشابه برای فیلامنت ABS) خواهد شد.

تزریق مواد

هنگامی‌که فیلامنت در دمای مناسب ذوب شد، نازل شروع به حرکت می‌کند و مواد را به طول لایه‌ای بر روی سینی ساخت تزریق می‌کند. نازل هم‌زمان با حرکت در جهت‌های مختلف، فیلامنت را به شکل موردنظر درمی‌آورد. حرکت نازل بر روی سینی موجب تزریق پلاستیک فشرده در نقاط مناسب خواهد شد.

ساخت لایه‌ به‌ لایه قطعه مدنظر

هر لایه که توسط نازل ساخته می‌شود، با کاهش دما جامد می‌شود. سپس نازل حرکت می‌کند و لایه جدیدی از مواد را در محل مناسب تزریق می‌کند. این فرایند تا زمان تکمیل قطعه ادامه پیدا می‌کند.

پایان فرایند

پس از اتمام پرینت، قطعه ساخته‌شده از سطح ساخت جدا و آماده استفاده می‌شود. در برخی موارد، ممکن است لازم باشد که برای رسیدن به فرم و شکل نهایی، عملیات اضافی مانند پولیش‌ کاری روی قطعه انجام شود.

کاربرد پرینتر سه بعدی FDM در صنایع

استفاده از پرینترهای سه بعدی FDM به تولیدکنندگان این امکان را می‌دهد که بدون نیاز به ساخت قالب و با هزینه‌ کم، نمونه‌های اولیه محصولات خود را تولید کنند. این فرصت به آن‌ها اجازه می‌دهد که قبل از شروع به تولید تیراژ بالا، طرح‌های خود را آزمایش و تغییرات لازم را در صورت نیاز اعمال کنند. این روش با کاهش ریسک‌های مالی، بهبود کیفیت و قابلیت اطمینان محصول نهایی به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا به‌طور موثر‌تر و کارآمدتر در بازار عمل کنند و فرایند توسعه محصولات خود را بهبود دهند.

صنایع خودروسازی

کاربرد پرینترهای سه بعدی در صنایع خودروسازی بسیار گسترده است. این فناوری به طراحان و تولیدکنندگان این صنعت کمک می‌کند که نمونه‌های پروتوتایپ را با سرعت و کیفیت بالا تولید کنند و از آن‌ها برای تست و ارزیابی محصولات استفاده کنند؛ همچنین، پرینترهای سه بعدی می‌توانند قطعات داخلی پیچیده‌ای مانند شیلنگ‌ها، قطعات اتصالاتی و قطعات سفارشی دیگر را تولید کنند. این امر به بهبود کارایی و کاهش هزینه‌ها در فرایندهای تولید کمک می‌کند.

حوزه پزشکی و تولید اعضای مصنوعی یا پروتز

یک کاربرد پرینتر سه بعدی در پزشکی، تولید اعضای مصنوعی یا پروتز است. این فناوری به محققان و پزشکان اجازه می‌دهد تا قطعات پیچیده مانند پروتزها، ایمپلنت‌ها و قطعات سفارشی دیگر را با دقت بالا و با استفاده از مواد مناسب برای استفاده در بدن انسان تولید کنند.

صنعت هوافضا

پرینترهای سه بعدی FDM در صنعت هوافضا نیز کاربرد دارند. این فناوری امکان ساخت قطعات دقیق، مقاوم در برابر شرایط سخت محیطی ازجمله دما، UV، مواد شیمیایی و تحمل زیست‌محیطی را فراهم می‌کند. از کاربردهای این پرینترها در صنعت هوافضا می‌توان به ساخت و تولید مدل‌های سه بعدی از ترموپلاستیک‌های ضد حریق و بادوام برای استفاده در سیستم‌های فضایی، سیستم‌های پرنده‌های بدون سرنشین، ابزارهای نظارتی و ابزارهای مهندسی اشاره کرد.

صنایع مهندسی

امروزه پرینترهای سه بعدی با فناوری FDM به یک ابزار بسیار مهم در مهندسی تبدیل شده‌اند. این فناوری امکان ساخت قطعات دقیق و پیچیده با استفاده از مواد مختلفی نظیر پلیمرها، کامپوزیت‌ها و فلزات را در اختیار مهندسان قرار می‌دهد. ازجمله کاربردهای این چاپگرها می‌توان به ساخت نمونه‌های اولیه، مدل‌های سه بعدی، قطعات جایگزین، ابزارهای سفارشی و حتی بخش‌های کوچک ماشین‌آلات با هزینه و زمان کمتر اشاره کرد.

حوزه معماری و ساختمان‌ سازی

در حوزه معماری و ساختمان‌سازی، از پرینترهای سه بعدی با فناوری FDM برای ساخت مدل‌های دقیق و سه بعدی از ساختمان‌ها استفاده می‌شود. این فناوری به معماران کمک می‌کند که قبل از شروع به ساخت‌وساز در ابعاد واقعی، ابعاد، طراحی و اثرات مختلف را به‌دقت بررسی کنند و تصمیمات مناسب‌تری را برای پروژه‌های خود اتخاذ کنند.

سخن پایانی

یک اقدام هوشمندانه قبل از خرید پرینتر سه بعدی، کمک‌گرفتن از کارشناسان آگاه و متخصص است. برای مشاوره و خرید پرینتر سه بعدی FDM و دیگر انواع پرینتر سه بعدی با بهترین کیفیت می‌توانید به مرکز تخصصی پرینتر سه بعدی هگزاگون مراجعه کنید. در این فروشگاه، علاوه‌بر ارائه خدمات پس از فروش، گارانتی معتبر و آموزش‌های لازم ارائه می‌شود.

سوالات متداول

1- پرینتر سه بعدی fdm چیست؟

پرینتر سه بعدی FDM که به مدل‌ سازی رسوب ذوب‌شده نیز شناخته می‌شود، نوعی فناوری پیشرفته است که اشیای سه‌بعدی را به‌صورت لایه‌لایه چاپ می‌کند. این پرینترها مواد اولیه را به فرم فیلامنت‌ مصرف می‌کنند و با ذوب‌کردن و رسوب‌دهی لایه‌های متوالی، شکل نهایی قطعه را ایجاد می‌کنند.

2- کاربرد پرینتر سه بعدی FDM در صنایع چیست؟

پرینتر سه بعدی fdm در خودروسازی برای تولید قطعات داخلی پیچیده‌ای مانند شیلنگ‌ها، قطعات اتصالاتی و قطعات سفارشی دیگر، در صنعت هوتپیما برای ساخت و تولید مدل‌های سه بعدی از ترموپلاستیک‌های ضد حریق و بادوام، در صنایع مهندسی و معماری و ساختمان سازی استفاده می شود.