پلیمرهای مایع یک ماده شناخته شده هستند . اولین سیستم تجاری ، فرآیند لیتوگرافی سه بعدی شرکت 3D System بود که براساس پلیمرهای مایع کار می کرد . در حقیقت بخش عظیمی از سیستم هایی که امروزه استفاده می شوند نه تنها سیستم های پلیمر مایع هستند بلکه به صورت خاص به عنوان سیستم های فوتوپلیمر مایع هم می باشند. به هرحال ، این طبقه بندی نباید فقط فقط به فوتو پلیمرها محدود شود زیرا تعدادی از سیستم های تجربی از هیدروژل هایی استفاده می کردند که با این طبقه بندی هم تطابق دارد . علاوه بر این ، سیستم Fab @ home که در دانشگاه کرنل در آمریکا ایجاد شد و سیستم های منبع باز RepRap که از دانشگاه بت3 در انگلیش نشات گرفتند نیز به جای استفاده از پلیمرهای مایع با شیوه های پخت از UV یا دیگر شیوه های پخت نوری طول موج بهره می برند.
با استفاده از این مواد و یک کانال تک بعدی یا شیوه اسکن کانال 1*2 بعدی، برای نمونه ای مانند پردازش لیتوگرافی سه بعدی،بهترین گزینه استفاده از یک لیزر می باشد. رسوب قطرات پلیمر ها با استفاده از یک ردیف از کانال تک بعدی می تواند فرآیند پخت را در یک نورافشانی ( برای فتوپلیمرها ) یا شیوه ای مشابه آن، آسان نماید. این شیوه در ماشین های ساخته شده توسط شرکت objet (که اکنون بخشی از شرکت استرا تاسیس است ) کاربرد دارد، زیرا آنها از تکنولوژی پرینتر برای چاپ قطرات ریز فتوپلیمر "جوهر" استفاده می کنند. یکی از ویژگی های خاص سیستم object توانایی در تغییر ویژگی مواد در یک قطعه واحد است. برای مثال قطعات می توانند برای رسیدن به نتیجه ای مشابه با تاثیر قالبگیری، با ترکیب با رزین های جامدتر، حس نرمی و خصوصیت لاستیکی را القاء نمایند.
نیاز به استفاده از هرگونه اسکن کردن توسط DMD ها و یا دیگر تکنولوژی های نمایش با وضوح بالا برای کنترل نوایح مختلف، برطرف شده است. در نتیجه خروجی را افزیش داده و میزان ضایعات را کاهش می دهد. DMDها معمولا برای شیوه های افزایشی با مقیاس میکرون به کار برده می شوند، مثل آنچه توسط میکروتک 1 در آلمان استفاده می شد. شرکت انوتژنتک 2 در سیستم های مقیاس عادی جهت پخت رزین های فتوپلیمر در دستگاه های AM ارزان قیمت از نمایشگرهای DMD با وضوح بالا استفاده می کند. فرایند وی فلش 3 شرکت 3 D Systems نیز تغییری در این رویکرد است که نشان دهنده صفحات نازک پلیمر بر روی سطح ساخت، می باشد. برای شناخت بهتر از دستگاه پرینتر سه بعدی لازم است تا مقالات آذرین 3D را با دقت مطالعه نمایید.
سیستم های ذرات ناپیوسته
پودرهایی که به طور معمول زمره ذراتی با اندازه و شکل یکسان دارند ذرات ناپیوسته نامیده می شوند و با توزیع به شکل باریک طبقه بندی می شوند. هرچه ذرات ریزتر باشند بهتر است، اما اگر ابعاد آنها از نظر کنترل توزیع و پراکندگی خیلی ریز باشند، مشکل زا خواهد بود. مجددا، این بار شیوه کانال تک بعدی معمولی برای تولید انرژی گرمایی کنترل شده و بالا بردن گرما تا حد مناسب برای ذوب کردن پودرها، از لیزر استفاده می کند. در نتیجه پودر های پلیمر باید واکنش ترموپلاستیک از خود نشان دهند تا برای اتصال یک لایه به لایه بعدی بتوانند چندین بار ذوب شوند. انواع مختلفی از چنین سیستم هایی وجود دارند که معمولا از نظر مواد قابل پردازش، باهم فرق می کنند. دو سیستم پلیمری اصلی که از نظر تجاری در دسترس هستند یکی تکنولوژی SLS می باشد که توسط شرکت 3D System عرضه می گردد و دیگری فرآیندهای EOSint است که توسط یک شرکت آلمانی به نام EOS توسعه یافته است.
آن چیزی که منجر به ایجاد فرایندچاپ سه بعدی می شود، کاربرد تکنولوژی چاپ برای بستر پودرها (3DP)(اصلی ) می باشد. این شیوه توسط محققین MIT در ایالت متحده ایجاد و توسعه یافت. تکنولوژی چاپ جوهری برای پرینت مواد همبند4، یا چسب بر روی بستر پودر، استفاده می شود. چسب، ذرات پودر را به هم می چسباند تا ساختار سه بعدی را تشکیل دهد. این تکنیک پایه براساس نوع پودر و ترکیب مواد همبند، برای کاربردهای مخفی استفاده می شود. موفق ترین شیوه ها، از پودرهای کم هزینه بر پایه نشاسته و گچ با چسب های ارزان قیمت تحت عنوان تجاری Zcorp، ساخت ایالت متحده، استفاده می کنند که اکنون بخشی از شرکت 3D Systems می باشد. پودرهای سرامیکی و مواد همبند مناسب به همین صورت در فرایند ریخته گری تولید مستقیم پوسته (DSPC)، شرکت سولگین5، به عنوان بخشی از خدمات ساخت پوسته برای ریخته گری قطعات فلزی به کار برده می شود. بدین صورت، اگر مواد همبند شامل مقداری دارو باشند، از 3DP برای ایجاد میزان تحویل داروی کنترل شده، می توان استفاده کرد مانند آنچه در فرآیندهای ایجاد شده در شرکت آمریکایی تریکس1 انجام می شود. هیچ کدام از این دو پردازش آخر به موفقیتی که شرکت های Zcorp/3D System به دست آوردند، نرسیدند. یکی از فواید تکنولوژی سابق Zcorp این است که مواد همبند می توانند از سری های چند نازلی پرینتر خارج شوند. مواد همبند که از نازل های مختلف خارج می شوند می توانند متفاوت باشند در نتیجه انحراف های ظریفی در قطعات حاصله، وارد می شد. مشخص ترین این اختلافات رنگی است که در قطعه دیده می شود.
سیستم های مواد مذاب
مکانیسم سیستم های مواد مذاب با یک محفظه از پیش حرارت دیده مشخص می شوند که دمای مواد را تا نقطه ذوب بالا می برند تا از طریق یک سیستم تحویل، جریان پیدا می کنند. از شناخته شده ترین روش ها برای اکسترود کردن مواد، تکنولوژی مدلسازی رسوب مواد ( FDM) است که توسط شرکت آمریکاییاستراتاسیس2 ارائه شده است.این روش، مواد را از نازلی به صورت کنترل شده خارج می کند. اغلب از خروجی دو سره استفاده می گردد و در نتیجه ساپورت استراکچرها از مواد مختلفی ساخته می شوند تا پاک سازی و جداسازی قطعه را آسان نمایند. قابل ذکر است که اکنون به دلیل منقضی شدن امتیاز اصلی FDM، انواع مختلفی از این تکنولوژی وجود دارد که توسط تعدادی از شرکت ها حتی به سه شکل مختلف نیز ساخته می شوند. این رقابت، قیمت این دستگاه ها را تا حدی پایین آورده که هر خریداری می تواند نمونه ای از آن برای استفاده در منزلش هم تهیه نماید.
تکنولوژی پرینترتوسط ارسال مواد تنظیم شده است. یک شیوه، سیستم کانال تک بعدی است که ابتدا به عنوان دستگاه نمونه سازی ساندرز 3ایجاد شد و بعدها با نام شرکت سالید اسکیپ4 در ایالت متحده شناخته شد و اکنون هم بخشی از شرکت استرا تاسیس می باشد. یک سری پاشش رسوب فیزوالکتریک 5 در زیر مواد مومی قرار می گیرد. سری دیگر با دمای ذوی پایین تر، در زیر مواد مومی دوم قرار دارد، که برای ساپورت استارکچرها استفاده می شود. قطرات این سری پرینتر ها بسیار ریز هستند تا محصول نهایی دارای جزئیات زیادی باشد. جهت حفظ بیشتر ظرافت کار، از یک فرآیند برش سطحی استفاده می شود تا هر زمان که پرینت کامل شد، لایه ها را تنظیم نماید. با وارد کردن قطعه کامل در یک وان با حرارت کنترل شده، ساپورت – ها را ذوب و جدا نموده و قطعه کامل و بدون عیب باقی می ماند. استفاده از موم، در کنار دقت دستگاه های سالید اسکیپ، این شیوه را برای کاربردهای دقیق ریخته گری مثل جواهرات، دستگاه های پزشکی و ریخته گری های دندانپزشکی، بسیار مطلوب می سازد. تعداد اندکی از این دستگاه ها در خارج از این نواحی به فروش رفتند.
سخن تکمیلی
نکته قابل توجه در شیوه کانال تک بعدی در مقایسه با دیگر شیوه هاکندی عملکرد آن می باشدکه استفاده از یک قطعه موازی به طرز مشخصی، نتیجه کار را بهبود می بخشد. تکولوژی ترموجت6 از شرکت 3D System، نیز مواد مومی را در سری پرینترهای جوهر افشان ذخیره می سازد. استفاده از سری های موازی پرینت به عنوان ردیفی از کانال های تک بعدی به طرز قابل توجهی میزان رسوب و ذخیره سازی را چند برابر می سازد. به هرحال به دلیل سختی کار با مواد مومی و شکننده بودن آنها، شیوه ترموجت زیاد رشد پیدا نکرد. گرچه دستگاه های ترموجت دیگر ساخته نمی شود، اما همین دستگاه های موجود معمولا برای سرمایه گذاری الگوهای ریخته گری استفاده می شوند. برای فهم بهتر از دستگاه اسکنر سه بعدی، باید مقاله‌های مربوط به پرینتر سه بعدی را با دقت مطالعه نمایید.
نظرات کاربران