بخش های اصلی پرینتر سه بعدی FDM

بخش‌های اصلی پرینتر سه بعدی FDM را در این مطلب مورد بررسی قرار می‌دهیم. پرینترهای سه بعدی FDM در مکانیک‌های مختلف و بر اساس پلتفرم‌های گوناگون ساخته می‌شوند. هریک از پلتفرم‌های مزایا و ویژگی‌های خاصی دارد و نمی‌توان گفت همه پرینتر‌های سه بعدی FDM دقیقا یک بخش‌های یکسانی دارند. با این وجود همه آن‌ها از تکنولوژی ذوب فیلامت بهره می‌برند و در نهایت یک شیوه عملکردی دارند و می‌توان گفت همه آن‌ها قطعاتی مشابه دارند و بالای 70 درصد قطعات بین همه آن‌ها مشترک است.

آشنایی با بخش های اصلی پرینتر سه بعدی FDM :

تصویری که در بالا می بینید نمونه یک پرینتر سه بعدی FDM تجاری با عنوان Ender است که بر پایه پلتفرم پروسا بنا شده و نمونه خوبی برای کالبد شکافی و آشنایی با کلیات یک پرینتر سه بعدی است. این پرینتره سه بعدی از نوع دکارتی (CARTESIAN) و دارای محورهای X ، Y و Z است. باما همراه باشید تا با بخش های مختلف این پرینتر بیشتر آشنا شویم.

آشنایی با پرینتر سه‌ بعدی 3D Printer و نقطه شروع ساخت آن

پرینتر سه‌ بعدی 3D Printer دستگاهی است که به وسیله آن می توان ایده‌های خود را به واقعیت تبدیل کرد. در واقع پرینتر سه بعدی یک کارخانه کوچک است که هر قطعه ای که لازم داشته باشیم را برایمان تولید می کند. داشتن پرینتر سه بعدی برای کاربرای الکترونیک و ربا...

مطلب پیشنهادی

محورهای Z ، Y ، X در آناتومی پرینتر سه بعدی :

کار پرینتر سه بعدی ایجاد نمونه واقعی از مدل طراحی شده است و برای ایجاد اشیای سه بعدی لازم است در سه جهت محور مختصات حرکت انجام گیرد. ممکن است پرینترهای سه بعدی متفاوت دارای اناتومی و مکانیک متفاوتی از شکل بالا باشند ولی قواعد و اصول و نام گذاری ها یکسان هستند. اگر در مقابل یک پرینتر سه بعدی بایستید محوری های پرینتر سه بعدی به شرح زیر نام گذاری می شوند

1  محور X یا X-axis در پرینتر سه‌بعدی:

حرکت به سمت راست و چپ در امداد محور X انجام می گیرد و برای حرکت در راستای این محور از استپر موتور 1a   استفاده می شود. بخش هات اند پرینتر سه بعدی روی این محور حرکت می کند

2  محور Y یا Y-axis در پرینتر سه‌بعدی:

حرکت به سمت عقب و جلو در امداد محور Y انجام می گیرد و برای حرکت در راستای این محور از استپر موتور 2a   استفاده می شود. بسر چاپ یا همان Bed روی این محور قرار دارد.

3  محور Z یا Z-axis در پرینتر سه‌بعدی:

حرکت به سمت بالا و پایین در راستای محور Z انجام می گیرد و استپر موتور 3a   در دو سمت ستون ها موجود هستند و با استفاده از یک پیچ انتقال قدرت حرکت در این راستا امکان پذیر می شود.

4  هیت بد (Heated Bed) یا بستر داغ:

یکی از بخش‌های اصلی پرینتر سه بعدی هیت بد (Heated Bed) یا بستر داغ است که بستر چاپ هم نامیده می‌شود. بستر چاپ بخشی است که طرح نهایی روی آن ایجاد می‌شود.جنس هیت‌بد از الومینیوم 3 میلی‌متر یا فیبر PCB است. این صفحه تا دمای 100 درجه سانتی‌گراد می تواند گرم شود. هیت‌بد می‌تواند در اندازه‌های مختلف مانند 10×10 ، 20×20 ،30×20، 30×30 سانتی‌متر باشد. هیت‌بد یا بستر داغ می‌تواند به شکل دایره، مستطیل و یا مربع باشد و انتخاب نوع مناسب به پلتفرم پرینتر برمی‌گردد.

5  نمایشکر و کنترلر پرینتر سه بعدی:

کنترل و تنظیم دستگاه به وسیله این بخش انجام میگیرد. در کنار نمایشگر یک مکان برای ورود کارت حافظه وجود دارد و به وسیله آن طرح سه بعدی نهایی که معمولا در فرمت STL است به 3d printer منتقل می شود. نمایشگر به پردازنده اصلی دستگاه وصل است و به وسیله آن می توانیم پیشرفت مراحل و یک سری اطلاعات عملکردی پرینتر را مشاهده و در صورت لزوم تنظیماتی را روی پرینتر انجام دهیم .

6  اکسترودر (Extruder):

اکسترودر Extruder در واقع فیلامنت را به داخل بخش داغ فشار می دهد تا فیلامنت بعداز ذوب شدن از خروجی نازل خارج شود. یک استپر موتور 6a   و یک چرخ دنده به شکلی طراحی شده که با چرخش موتور به آرامی فیلامنت به حرکت در می آید. اکسترودر های مختلفی وجود دارند که معروف ترین آن ها Mk8 است. اکسترودر ها ممکن است به روی شاسی پرینتر فیکس باشد و فیلامنت از طریق لوله به بخش داغ پرینتر هدایت شود که در این حالت به آن bowden می گویند و موردی که الان در تصویر بالا می بینید از همین شیوه استفاده شده و یک حالت استفاده دیگری نیز وجود دارد که اکسترودر مستقیما روی بخش داغ پرینتر سوار می شود که به آن direct drive می گویند.

7  لوله تفلون نسوز :

از این لوله برای انتقال فیلامنت از اکسترودر به بخش داغ پرینتر استفاده می شود . این لوله تنها در حالتی که اکسترودر به صورت bowden بسته شده باشد مورد استفاده قرار میگیرد و در پرینتر های direct drive این لوله وجود ندارد.

8  بخش داغ یا هات‌اند (Hotend) :

بخش هات‌اند Hotend یکی بخش های اصلی پرینتر سه بعدی می باشد . این بخش وظیفه ذوب کردن فیلامنت را به عهده داره و خود این بخش از چهار بخش کوچکتر به شرح زیر تشکیل شده است.

8a  نازل (Nozzle) : نازل داغ می شود و رشته های فیلامنت را ذوب می کند. در انتهای هر نازل یک خروجی دایره ای با قطر 0.1mm تا 2 میلی متر وجود دارد که فیلامنت ذوب شده از آن خارج ور روی بستر داغ ریخته می شود . نازل اساندارد  0.4mm است.

8b محفظه آلومینیومی (Heater block) : محفظه الومینیومی نازل و  هیتر و سنسور دما را هم وصل می کند و همچنین تعادل دمایی ایجاد می کند .

8c نگهدارنده هیتر حرارتی (Heater Cartridge) : برای داغ شدن نازل و بخش هات اند به یک هیتر حرارتی احتیاج داریم. این حفره روی محفظه الومینیومی برای قرار گیری هیتر حرارتی است . هیتر می تواند حرارتی تا 300 درجه سانتی گرات تولید کند .

8d سنسور حرارتی ترمیستور (Thermistor) : دمایی که توسط هیتر ایجاد می شود و باعث داغ شدن بخش هات اند می وشد باید کنترل گردد، پردازنده به کمک سنسور Thermistor دما را میخواند و سپس حرارت این بخش را کنترل می کند . سنسور Thermistor در داحل محفظه الومینیومی قرار می گیرد .

8e هیت سینک (Heat Sink) : هیت سینک قسمتی از هات اند است که باید خنک شود تا از انتقال گرمای محفظه الومینیومی به سمت بالا جلوگیری شود. در حالت ایده‌آل، گرما باید در جایی که پلاستیک در حال ذوب شدن است حبس شود و از انتقال ان به بخش های دیگر جلوگیری شود . همچنین اگر این هیت سینک نباشد گرما باعث نرم شدن فیلامنت های بالای هات اند می شود و این کار باعث گیر کردن فیلامنت می شود.

8f فن هیت سینک (Cooling fan) : این فن باعث خنک شدن هیت سینک و فیلامنت داخل آن می شود و از گیرکردن فلامنت جلوگیری می کند .

8g فن خنک کننده قطعه (Part cooling fan) : فن خنک کننده قطعات به سرعت موادی را که به تازگی ذوب شده اند خنک می کند. البته همه پرینتر های سه بعدی این فن را ندارند و همیشه هم لازم نیست و به موادی که چاپ می شود بستگی دارد . مثلا برای PLA وقتی با سرعت زیادی دارد کار می کند این فن سریع تر مواد را خنک می کند و نتیجه کار بهتر می شود ولی برای موادی مانند ABS اگر فن روشن شود باعث تاب برداشتن قطعه می شود .

9  سنسور تشخیص برخورد (End stops) :

سنسور های تشخیص برخورد در واقع میکروسیچ های ساده ای هستند که با فشرده شدن فعال می شود . در هر پرینتر به دو سنسور تشخیص برخورد روی محور X و محور Y نیاز داریم و به وسیله آن ها نقطه صفر محور ها را مشخص می کنیم تا در صورتی که میکروسویچ ها فعال شد حرکت موتور متوقف شود.

10 سایر بخش های پرینتر سه بعدی :

این بخش ها اختیاری هستند و اگر نباشند هیچ خللی در عملکرد پرینتر سه بعدی ایجاد نمی وشد ولی اگر استفاده شوند کار ما را ساده و دقیق تر می کنند .

a  سنسور Auto level : در بخش 9 اشاره شد برای توقف محور های X و Y از End stops استفاده می شود . برای محور Z نیز از یک سنسور دقیق تر که معمولا القایی یا تشخیص مانع فیزیکی هستند استفاده می شود. این سنسور می تواند برای تنظیم فاصله نازل و هیت بد  و یا در صورت لروزم می توان برای تراز بندی کل بستر چاپ مورد استفاده قرار بگیرند.

b  سنسور تشخیص فیلامنت : از این سنسور برای تشخیص اتمام فیلامنت و متوقف شدن فرایند چاپ استفاده می شود .