«دقت پرینتر سه بعدی» و عوامل تاثیرگذار بر آن

پیش از شروع بحث در مورد دقت پرینت سه بعدی یا دقت پرینتر سه بعدی باید چند سوال مهم را مطرح کنیم:

آیا دقت و رزولوشن در پرینترهای سه بعدی به یک معنا هستند؟ کدام کمپانی دقیق‌ترینپرینتر سه بعدی را می‌فروشد؟  رزولوشن پرینتر سه بعدی چه معنایی دارد؟ آیا رابطه‌ای بین دقت و رزولوشن در پرینترهای سه بعدی وجود دارد؟ وقتی قرار است دقت قطعه‌ی پرینت سه بعدی شده را بررسی کنیم، کدام محور مهم‌تر است: X، Y یا Z؟

بله! متاسفانه شبهات زیادی در مورد دقت پرینتر سه بعدی وجود دارد. برای بسیاری از مشتریان خرید پرینتر سه بعدی یکی از چالش‌ها، درک درست از مفهوم دقت پرینتر سه بعدی و انتخاب پرینتر مناسب بر اساس آن است. در این پست قصد داریم به بررسی مفهوم دقت در پرینترهای سه بعدی بپردازیم و وجه تمایز آن از مفهوم «رزولوشن» را بررسی کنیم. در ادامه اشاره ای به عوامل موثر بر دقت پرینترهای سه بعدی خواهیم داشت. با ما همراه باشید.

دقت پرینت سه بعدی ، رزولوشن پرینت سه بعدی

در یک کلام رزولوشن و دقت پرینتر سه بعدی دو مفهوم جدا از هم هستند. در ساده‌ترین تعریف، دقت پرینتر سه بعدی میزان قرابت و نزدیکی قطعه‌ی پرینت سه بعدی شده با مدل اولیه‌ی کامپیوتری آن است. واضح است که هرچه ابعاد قطعه‌ی نهایی پرینت سه بعدی شده به قطعه‌ی اولیه‌ی طراحی شده در نرم‌افزارهای CAD نزدیک‌تر باشد، دقت پرینت سه بعدی بیشتر است.

در بسیاری از موارد، از تعاریفی دیگری نیز برای دقت پرینتر سه بعدی استفاده می‌شود. به عنوان مثال در بعضی از موارد دقت پرینت سه بعدی در هر کدام از محورهای X و Y به طور جداگانه بیان می‌شود. به عنوان نمونه گفته می‌شود دقت یک پرینتر سه بعدی در محور X و Y برابر با mµ۴۲± است. به این معنی است که این پرینتر در راستاهای X و Y ممکن است حداکثر تا ۴۲ میکرومتر دچار اشتباه شود.

و اما چگونه دقت یک پرینتر سه بعدی اندازه‌گیری می‌شود؟

تنها راه اندازه‌گیری دقت پرینتر سه بعدی این است که با استفاده از آن پرینتر، یک قطعه‌ی نمونه پرینت سه بعدی شود. سپس با استفاده از یک اسکنر سه بعدی قطعه‌ی مورد نظر اسکن سه بعدی شود و در نهایت با مدل کامپیوتری اولیه از همان قطعه مقایسه شود.

ناگفته نماند که اختصاص یک عدد ثابت به عنوان دقت یک پرینتر سه بعدی خاص کار بسیار دشوار و حتی در برخی از موارد غیرممکن است. به این خاطر همانطور که در ادامه‌ی این نوشته خواهید خواند، دقت پرینتر سه بعدی می‌توان از پارامترهای زیادی تاثیر بپذیرد. این پارامترها در طول زمان و شرایط متفاوت ثابت نیستند. به عنوان مثال نحوه‌ی قرارگیری یک قطعه بر روی صفحه‌ی کار، جنس و حتی رنگ ماده‌ی مصرفی می‌توانند از پارامترهای موثر بر دقت پرینت سه بعدی باشند.

عوامل موثر بر دقت پرینت سه بعدی

همانطور که اشاره شد، منظور از دقت ابعادی در پرینترهای سه بعدی این است که تا چه حد ابعاد قطعه‌ی پرینت سه بعدی شده به مدل سه بعدی طراحی شده نزدیک است. هرچقدر این تفاوت اندازه کمتر باشد، دقت پرینتر سه بعدی مورد نظر بیشتر است.

در پرینترهای سه بعدی، چهار حوزه‌ی مهندسی مکانیک، الکترونیک، نرم‌افزار و مواد دست به دست هم می‌دهند تا ساز و کاری را برای ساخت اجسام به وجود آورند. به همین دلیل فاکتورهایی که در بهینه کردن این ساز و کار نقش دارند بسیار گسترده‌اند. به عنوان نمونه اگر در یک پرینتر سه بعدی سیستم الکترونیکی دچار نقض شود می‌تواند بر کارایی مکانیکی دستگاه هم تاثیر مستقیم بگذارد.

پیش از آن‌که به فاکتورهای موثر بر دقت پرینت سه بعدی نگاهی بیندازیم، یک‌بار گام‌های فرآیند پرینت سه بعدی را از ابتدا تا انتها بررسی کنیم:

گام اول: طراحی مدل در نرم‌افزار طراحی سه بعدی

گام دوم: آماده‌سازی مدل در نرم‌افزار اسلایسر پرینتر سه بعدی

گام سوم: پرینت سه بعدی مدل

گام چهارم: پرداخت نهایی مدل پرینت سه بعدی شده

شکل‌گیری خطا و کاهش دقت پرینت سه بعدی می‌تواند در هرکدام از این‌ گام‌ها به وجود آید. پس اگر قصد دارید که از دقت پرینتر سه بعدی خود مطمئن شوید، باید فاکتورهای مختلفی که بر دقت پرینت سه بعدی تاثیر می‌گذارندرا در هر کدام از این گام‌ها را بررسی کنید:

مدل سه بعدی اولیه

اولین گام در شروع یک فرآیند پرینت سه بعدی تهیه‌ی یک مدل سه بعدی کامپیوتری است و همین گام می‌تواند تاثیر زیادی بر دقت پرینت سه بعدی داشته باشد. در فرآیند طراحی باید به نکات زیر توجه کنید:

از قیدهای طراحی برای پرینترهای سه بعدی آگاه باشید؛ پرینترهای سه بعدی هم مانند همه‌ی ابزارهای ساخت و تولید دارای محدودیت‌های مختص به خود در فرآیند ساخت هستند. اگر طراح به این قیدها تسلط نداشته باشد، طرح سه بعدی به وجود آمده ممکن است در فرآیند پرینت سه بعدی دچار نواقض زیادی شود و در نهایت دقت پرینتر سه بعدی کم شود.

به مش‌بندی توجه کنید؛ فرمت‌های ورودی نرم‌افزارهای اسلایسر به گونه‌ای هستند که مدل سه بعدی را با مش‌های هندسی تعریف می‌کنند. به همین دلیل مش‌بندی باید در نرم‌افزارهای طراحی به درستی انجام شود. معمولاً دو اشتباه رایج در مش‌بندی مدل سه بعدی رخ می‌دهد:

اول اینکه مش‌ها بسیار درشت و با زوایای بزرگ انتخاب می‌شوند که این حالت می‌تواند موجب می‌شود تا در هنگام پرینت سه بعدی صفحات منحنی به صورت چند ضلعی ساخته شوند. اشتباه دوم هم این است که مش‌ها بسیار ریز و با زوایای کوچک انتخاب شوند که سبب می‌شود حجم فایل تولید شده زیاد شود و نرم‌افزار اسلایسر پرینتر سه بعدی در بازخوانی آن دچار خطا شود. پس مش‌بندی مناسب مدل سه بعدی هم می‌تواند تاثیر زیادی بر دقت پرینت سه بعدی داشته باشد.

6

دقیــقه مطالعه

نرم‌افزار اسلایسر (Slicer) چیست و چه نقشی در پرینت سه بعدی دارد؟

نرم افزار اسلایسر چیست؟ اسلایسر(Slicer) که نرم افزار اسلایسر هم نامیده می‌شود، ی...

تنظیمات نرم‌افزار اسلایسر پرینتر سه بعدی

پس از این‌که از درست بودن فاکتورهای مدل آماده‌شده در نرم‌افزار طراحی سه بعدی مطمئن شدیم، زمان آن است که مدل را به نرم‌افزار اسلایسر پرینتر سه بعدی وارد کنیم.

در اغلب نرم‌افزارهای اسلایسر جدید، می‌توان بسیاری از فاکتورهای فرآیند پرینت سه بعدی همچون: سرعت پرینت سه بعدی، دمای نازل پرینتر سه بعدی و نرخ تزریق مواد را تنظیم کرد.

ساختار مکانیکی پرینتر سه بعدی

اگر هرکدام از اجزای مکانیکی یک پرینتر سه بعدی به درستی کار نکنند، می‌توانند به طور مستقیم بر دقت پرینتر سه بعدی تاثیر بگذارند. به عنوان نمونه‌ی اجزایی همچون تسمه‌ها باید کشیدگی مطلوب خود را حفظ کنند و یا پیچ‌ها به روانی حرکت کنند.

همچنین فاصله‌ی نازل تا صفحه‌ی ساخت به درستی تنظیم شده باشد و از کالیبراسیون دستگاه اطمینان حاصل شود.

در اغلب پرینترهای سه بعدی FDM، قطر نازل قابل تغییر است. انتخاب قطر نازل باید بر اساس پارامترهای خروجی مورد نظر تعیین شود. به طور کلی هرچه قطر نازل پرینتر سه بعدی FDM کمتر باشد، دقت قطعه‌ی نهایی بیشتر است. ولی قطر نازل کم هم مشکلات خودش را دارد. پرینت سه بعدی با سرعت کمتر و همچنین احتمال بیشتر گرفتگی نازل نمونه‌هایی از این مشکلات هستند.

مواد اولیه‌

در همه‌ی زیرتکنولوژی‌های پرینت سه بعدی، مواد اولیه‌ی مورد استفاده می‌تواند تاثیر زیادی بر دقت پرینتر سه بعدی داشته باشد. از آن‌جایی که پرینتر سه بعدی FDM متداول‌ترین نوع پرینتر سه بعدی است و مواد اولیه‌ی آن بازار بزرگی را شکل داده است، بسیاری از کارخانه‌ها و کارگاه‌های ریز و درشت به تولید فیلامنت پرینتر سه بعدی FDM ترغیب شده‌اند. به همین دلیل انواع فیلامنت‌های بی‌کیفیت در بازار یافت می‌شود که استفاده از آن‌ها می‌تواند تاثیر زیادی بر دقت پرینت سه بعدی بگذارد. پیشنهاد من این است که همیشه برای انتخاب بهترین فیلامنت پرینتر سه بعدی با کارشناسان این حوزه مشورت کنید.

پرداخت نهایی قطعه‌ی پرینت سه بعدی شده

در اغلب موارد نیاز است که پس از پایان فرآیند پرینت سه بعدی، قطعه‌ی حاصل پرداخت شود. این پرداخت می‌تواند با اهداف زیر باشد:

• جدا کردن ساپورت از قطعه
• افزایش کیفیت سطح قطعه
• بهبود خواص مکانیکی و گرمایی قطعه
• تغییر رنگ قطعه

برای رسیدن به این اهداف می‌توان از روش‌های مکانیکی و شیمیایی استفاده کرد که در هردوی آن‌ها امکان تغییر در ابعاد قطعه وجود دارد. پس توصیه‌ی من این است که اگر دقت ابعادی پرینت سه بعدی برای شما از اهمیت زیادی برخوردار است، حتماُ در پرداخت نهایی تغییرات احتمالی ابعاد را در نظر داشته باشید.

از رویکرد آزمون و خطا استقبال کنید

از آن‌جایی که حوزه‌ی پرینت سه بعدی و به طور کلی ساخت افزایشی نوظهور است، همچنان بسیاری از جوانب آن بررسی نشده است و منابع فنی آن محدود است. به همین دلیل در بسیاری از موارد روش‌ آزمون خطا بهینه‌ترین گزینه برای بیشینه کردن دقت پرینتر سه بعدی است.

پیشنهاد من این است که یک مدل تست مناسب برای خود انتخاب کنید. مدل تست مناسب، یک مدل سه بعدی است که بتواند همه‌ی ظرفیت‌های یک پرینتر سه بعدی را به چالش بکشد.

پس از پرینت سه بعدی مدل مورد نظر، آن را به طور دقیق اندازه‌گیری کنید و با مدل کامپیوتری اولیه مقایسه نمایید. در آخر هم خطاهای موجود را در مدل کامپیوتری اولیه اعمال کنید. با تکرار این فرآیند می‌توانید به بیشینه‌ی دقت پرینتر سه بعدی خودتان برسید.