آموزش کار با پرینتر سه بعدی

در این مقاله از مجله مسترپرینتر به سراغ آموزش کار با پرینتر سه بعدی رفتیم. از آنجایی که کار با هر مدل پرینتر متفاوت است، در این مقاله به آموزش فرآیند کلی پرینت یک قطعه با پرینتر سه بعدی می‌پردازیم تا مبتدیان با روند کلی آشنا شوند و در نهایت برای جزئیات هر مرحله، باتوجه به مدل پرینتر خود کار را ادامه دهند.

اگر با پرینتر سه بعدی آشنایی کافی ندارید پیشنهاد می‌کنیم مقاله پرینتر سه بعدی چیست را هم مطالعه کنید.

آموزش ویدئویی کار با پرینتر سه بعدی رزینی:

خلاصه صوتی مقاله:

انواع اصلی پرینترهای سه‌بعدی و نحوه عملکردشان

پرینترهای سه‌بعدی بر اساس مکانیسم کاری خود به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که رایج‌ترین آن‌ها عبارتند از:

•  FDM یا FFF :این نوع پرینتر رایج‌ترین نوع پرینتر سه‌بعدی است. در این فرآیند، یک فیلامنت ترموپلاستیک (مانند PLA یا ABS) از طریق یک نازل داغ، ذوب می‌شود. سپس این ماده ذوب‌شده لایه به لایه روی صفحه ساخت ریخته می‌شود تا شیء نهایی شکل بگیرد.
  

  پرینتر سه بعدی HexaPro350 تولید مسترپرینتر

•  SLA: این پرینتر از یک لیزر فرابنفش (UV) استفاده می‌کند تا رزین مایع موجود در یک تانک را به جسم جامد تبدیل کند. این فناوری برای پرینت‌ قطعاتی با جزئیات پیچیده و ظرافت بالا مناسب است.
• :SLS  این پرینتر با استفاده از یک لیزر پرقدرت، ذرات پودر پلیمر را ذوب و تف‌جوشی (Sinter)  می‌کند تا به یک قطعه سه‌بعدی جامد تبدیل شود.

از دیگر تکنیک‌ها می‌توان به پردازش نور دیجیتال (DLP)، جتینگ مواد (Material Jetting)، جتینگ بایندر (Binder Jetting) و رسوب انرژی هدایت‌شده (Directed Energy Deposition) اشاره کرد که هر کدام کاربردها و مکانیسم‌های متفاوتی دارند.

اگر با انواع روش‌های پرینت سه بعدی آشنا نیستید، مقاله آشنایی با انواع روش‌های پرینت سه بعدی را مطالعه کنید.

آموزش گام به گام پرینت سه‌بعدی یک قطعه

فرآیند پرینت سه‌بعدی عموماً در چهار مرحله اصلی انجام می‌گیرد: مدل‌سازی، اسلایسینگ، پرینت و پس‌پردازش.

گام ۱: مدل‌سازی و طراحی  (Modeling)

اولین گام، داشتن یک طرح دیجیتال از شیء مورد نظر است.

• طراحی یا یافتن مدل:  شما باید مدل خود را با استفاده از نرم‌افزارهای طراحی (CAD) ایجاد کنید. برای مبتدیان، نرم‌افزارهای رایگانی مانند Tinkercad  (که برای ترکیب اشکال ساده طراحی شده و رابط کاربری آسانی دارد ) یا SketchUp  (مناسب برای طراحی محصولات و ساختمان‌ها) توصیه می‌شود. برای کاربران پیشرفته‌تر، نرم‌افزارهایی مانند Fusion 360  یا Solidworks  وجود دارند.

پس از نهایی شدن مدل، باید آن را به صورت فایل با فرمت STL ذخیره کنید. فایل STL اطلاعات مربوط به هندسه سطح شیء سه‌بعدی را ذخیره می‌کند.

اگر نمی‌دانید برای کار خود از چه نرم افزارهایی استفاده کنید، مقاله بهترین نرم افزار برای پرینت سه بعدی را بخوانید.

• دانلود مدل‌های آماده:  اگر نمی‌خواهید خودتان طراحی کنید، می‌توانید فایل‌های مدل را از سایت‌های معروفی مثل Thingiverse، MyMiniFactory، Printables  یا Cults3D دانلود کنید.
  
  

  پیشنهاد مطالعه : آموزش دانلود مدل سه بعدی

گام ۲: اسلایسینگ و تنظیم پارامترهای تولید

در این مرحله از آموزش کار با پرینتر سه بعدی، فایل STL باید به لایه‌های افقی نازک تقسیم شود.

• نرم‌افزار اسلایسر:  نرم‌افزاری مانند Ultimaker Cura یا PrusaSlicer، فایل STL را به زبان قابل فهم برای پرینتر به نام G-code تبدیل می‌کنند. فایل G-code دستورهای حرکتی، دمایی و کنترلی لازم برای پرینتر سه‌بعدی را مشخص می‌کند تا مدل دیجیتال را به‌صورت فیزیکی چاپ کند. در واقع، این فایل مسیر حرکت نازل و نحوه‌ی اکستروژن مواد را خط‌به‌خط به پرینتر منتقل می‌کند.
  
  

  پیشنهاد مطالعه : آموزش نرم‌افزار پروسا اسلایسر

• تنظیم پارامترها:  در این مرحله باید تنظیمات کلیدی را اعمال کنید:
  • ارتفاع لایه  (Layer Height) : ضخامت لایه‌ها را تعیین می‌کند. ارتفاع لایه کمتر (مانند ۰.۱ میلی‌متر) وضوح بالاتر و جزئیات ظریف‌تر را نتیجه می‌دهد، اما زمان پرینت را طولانی‌تر می‌کند.
    
  • تراکم پرکننده(Infill Density) :  تعیین می‌کند که فضای داخلی شیء چقدر توپر یا توخالی باشد. برای قطعات تزئینی، ۱۰ تا ۱۵ درصد تراکم کافی است، اما برای قطعات عملکردی و مستحکم، ۵۰ تا ۸۰ درصد توصیه می‌شود.
    
  • ساختارهای پشتیبان (Support Structures): این سازه‌های موقتی برای پشتیبانی از قسمت‌های آویزان (overhangs) مدل (با زاویه بیش از ۴۵ درجه نسبت به صفحه ساخت) ضروری هستند. بعد از اتمام چاپ، ساپورت‌ها را از قطعه باید جدا کنید.

پیشنهاد مطالعه : آموزش ساپورت گذاری در پرینتر سه بعدی

گام ۳: ساخت قطعه

پس از آماده‌سازی و اسلایسینگ، فایل G-code از طریق کارت SD، USB  یا شبکه بی‌سیم به پرینتر منتقل می‌شود.

• آماده‌سازی پرینتر:  قبل از شروع پرینت، از تراز بودن صفحه­‌ی ساخت (Build Platform) مطمئن شوید. صفحه­‌ی ساخت ممکن است برای بهبود چسبندگی لایه‌ها گرم شود. در پرینترهای FDM، فیلامنت باید بارگذاری شود و نازل برای ذوب مواد گرم گردد.
• فرآیند پرینت(FDM):  اکسترودر، فیلامنت را تغذیه می‌کند و آن را به حالت نیمه‌جامد درمی‌آورد. نازل با حرکت در جهت‌های X، Y و Z، لایه‌های نازک مواد ذوب‌شده را رسوب می‌دهد. هر لایه به سرعت خنک و جامد می‌شود و به لایه زیرین می‌چسبد. صفحه­‌ی ساخت با تکمیل هر لایه، پایین می­رود تا لایه بعدی روی آن قرار گیرد.
  
• فرآیند پرینت :(SLA/DLP) در پرینترهای رزینی، پلتفرم ساخت به داخل تانک رزین مایع فرو می‌رود. یک لیزر یا پروژکتور UV الگوی نوری متناسب با لایه اول را ساطع می‌کند و رزین در تماس با نور سفت می‌شود. پلتفرم کمی بالا می‌آید و این فرآیند تکرار می‌شود تا شیء کامل شود.
• نظارت:  نظارت بر پرینت، به ویژه لایه اول، بسیار مهم است تا از چسبندگی صحیح به بستر و جلوگیری از مشکلاتی مانند تاب برداشتن (Warping) اطمینان حاصل شود.

برای آشنایی با انواع مشکلات پرینت سه بعدی و راه حل آنها از جمله warping مقاله راهنمای مشکلات پرینتر سه بعدی و روش حل آنها را مطالعه کنید.

در ادامه مقاله آموزش کار با پرینتر سه بعدی، به فرآیند پس‌پردازش قطعات پرینت سه بعدی می‌پردازیم. در واقع به اقداماتی مثل رنگ‌آمیزی، سنباده کاری و حذف ساپورت‌ها می‌پردازیم. با مسترپرینتر همراه باشید.

گام ۴: پس‌پردازش  (Post-Processing)

پس از اتمام پرینت، شیء ممکن است برای دستیابی به ظاهر و استحکام نهایی نیاز به مراحل تکمیلی داشته باشد.

• حذف ساختارهای پشتیبان‌ (ساپورت):  ساپورت‌هایی که برای ثبات مدل ایجاد شده‌اند، باید حذف شوند. این کار ممکن است روی سطح مدل ردی از فیلامنت باقی بگذارد.
  
• شستشو و پخت (برای رزین):  در پرینت‌های رزینی  (SLA/DLP)، مدل باید با یک حلال مانند ایزوپروپیل الکل شسته شود تا رزین اضافی پاک شود، و سپس با استفاده از تابش UV کاملاً پخته (Cure) شود تا سفت و مستحکم گردد.
• سنباده‌زنی و پرداخت:  برای صاف کردن نقاط ناهموار یا از بین بردن آثار ساپورت‌ها (پشتیبان‌ها)، می‌توان از سنباده‌زنی و پرداخت استفاده کرد.
  
• رنگ‌آمیزی/مونتاژ:  می‌توان مدل را رنگ‌آمیزی کرد یا در صورت پرینت چند قسمتی، قطعات را مونتاژ کرد. پس‌پردازش می‌تواند گاهی اوقات هزینه‌های اضافی به همراه داشته باشد.
• اگر تمایل دارید بیشتر راجع به پس پردازش قطعات پرینت سه بعدی بدانید مقاله پولیش و رنگ آمیزی قطعات پرینت سه بعدی را مطالعه کنید.

مواد اولیه پرینت سه‌بعدی (Filaments and Resins)

یکی از نکاتی که حین آموزش کار با پرینتر سه بعدی باید یاد بگیرید، مواد اولیه پرینت سه بعدی است .

انتخاب ماده به کاربرد نهایی قطعه بستگی دارد:

نکات مهم کار با پرینتر سه بعدی برای مبتدیان

• ملزومات اولیه:  برای شروع به پرینت سه‌بعدی، فیلامنت یا رزین و نرم‌افزار اسلایسینگ نیاز دارید. یک کامپیوتر برای طراحی و انتقال فایل‌ها معمولاً ضروری است.
• آموزش‌پذیری:  پرینت سه‌بعدی به لطف رابط‌های کاربری بصری و منابع آموزشی فراوان، یک مهارت قابل دستیابی برای هر کسی است.
• عیب‌یابی:  مشکلات رایج شامل تاب برداشتن (جدا شدن لایه اول از صفحه ساخت)، عدم چسبندگی لایه‌ها، یا مسدود شدن نازل (Clogging) هستند. تراز بودن صحیح بستر و نظارت دقیق بر لایه اول برای پرینتی موفق ضروری است. برای تمیز کردن نازل مسدود شده، بهتر است ابتدا آن را گرم کنید.
• مراقبت:  برای داشتن تجربه چاپ موفق، باید بستر چاپ را تراز و تمیز نگه دارید، نازل را مرتباً تمیز کنید و فیلامنت‌ها را به درستی ذخیره کنید. توصیه می‌شود برای شروع، پرینت‌های کوچک و ساده مانند جاکلیدی را امتحان کنید تا با تنظیمات و فرآیند کار آشنا شوید.
• بهترین تنظیمات : اگر مبتدی هستید و با تنظیمات پرینت سه بعدی آشنا نیستید، توصیه می‌کنیم مقاله آموزش بهترین تنظیمات پرینتر سه بعدی را مطالعه کنید.