چگونگی ساخت پرینتر سه بعدی؟!

از زمان بوجود آمدن اولین چاپگر سه بعدی توسط چارلز دبلیو هال در دهه 1980، ساخت پرینتر سه بعدی بسیار مقرون به صرفه تر شد.  اگر چه که انواع مختلفی از پرینتر های سه بعدی وجود دارد، اما در این مقاله، ما بر روی مدل‌سازی رسوب ذوب شده FDM ، دستگاه رومیزی به دلیل قیمت پایین و سهولت استفاده، تمرکز خواهیم کرد. گزینه ها بسیار زیاد هستند، از یک پرینتر سه بعدی با کیفیت و پایه FDM که از 150 دلار قیمت دارد تا یک چاپگر حرفه ای با بیش از 5000 دلار. گفته می شود، اگر می خواهید فوراً چاپ نمونه های اولیه با کیفیت بالا را شروع کنید، پیشنهاد می کنیم روی ساخت پرینتر سه بعدی کاملاً مونتاژ شده سرمایه گذاری کنید که کالیبره شده و کیفیت، کنترل شده باشد. از طرف دیگر، اگر از علاقه مندان به ساخت پرینتر سه بعدی هستید و کمی چالش برانگیز هستید، ممکن است بخواهید به فکر ساخت پرینتر سه بعدی خود باشید. شما به زمان و کمی صبر نیاز دارید، اما می تواند بسیار ارزان تر از خرید یک ماشین کاملاً مونتاژ شده باشد. مهمتر از آن، هنگامی که یک به فکر ساخت پرینتر سه بعدی هستید، در مورد عملکردهای داخلی دستگاه و امکانات بی پایان برای سفارشی سازی، اطلاعات بیشتری کسب خواهید کرد.

دو راه اصلی برای ساخت پرینتر سه بعدی وجود دارد

در این مقاله، ما به شما یک مرور کلی از هر دو روش و نکاتی را ارائه می‌دهیم تا فرآیند را تا حد امکان آسان و روان کنید. کیت های پرینتر سه بعدی گزینه راحت تر از این دو هستند، زیرا شامل تمام قطعات مورد نیاز شما هستند. کیت ها همچنین اغلب با ابزارهای ضروری و راهنمای دستورالعمل گام به گام ارائه می شوند. کیفیت چاپ دستگاه کاملاً مونتاژ شده و کیت پرینتر سه بعدی مشابه است. همانطور که از نام آن پیداست، کیت پرینتر سه بعدی شامل تمام قطعاتی است که شما نیاز دارید، بنابراین نیازی به جمع آوری، سوراخ کردن یا لحیم کاری قطعات ندارید. علاوه بر این، لازم نیست نگران تطبیق ولتاژ مورد نیاز هر قطعه باشید، زیرا تمام قطعات توسط سازنده مطابقت دارند. وظیفه شما این است که به سادگی آن ها را طبق دستور کنار هم قرار دهید. معمولاً کیت‌های پرینتر سه بعدی دستورالعمل‌های دقیق و راهنمای عیب‌یابی را ارائه می‌دهند، و ایده خوبی است که قبل از شروع کار، آنها را مطالعه کنید. علاوه بر این، برخی از تولیدکنندگان کیت ویدئوهای دقیقی از روند مونتاژ آپلود می کنند. در بیشتر موارد، با یک جستجوی ساده در گوگل نیز می توانید راه حل هایی برای مشکلات خاص پیدا کنید.

صبور باشید به احتمال زیاد بار اول همه چیز را درست انجام نخواهید داد، بنابراین به یاد داشته باشید که با خودتان و روند کار صبور باشید. خبر خوب این است که شما پس از تمام تلاش خود یک پرینتر سه بعدی عالی خواهید داشت! تراز کردن تخت برای چاپ موفق بسیار مهم است. اگر در مورد نحوه صحیح انجام این کار شک دارید، نگاهی به دوره ساخت پرینتر سه بعدی بیندازید. بهترین نرم‌افزار را بیابید: کیت‌های پرینتر سه بعدی معمولاً با برنامه‌های پیش‌فرض ارائه می‌شوند، اما احتمالاً نرم‌افزار و سیستم‌افزار اضافی می‌خواهید. گزینه های رایگان بسیار زیادی برای دانلود وجود دارد که همگی می توانند عملکرد چاپگر شما را بهبود بخشند و قابلیت های آن را افزایش دهند. برای شروع، لیست ما را از بهترین نرم افزارهای چاپ سه بعدی رایگان بررسی کنید. ساخت پرینتر سه بعدی از ابتدا، اگرچه چالش برانگیز است، اما می تواند حتی سرگرم کننده تر از ساختن یک چاپگر از یک کیت باشد. طبیعتاً نیاز به دانشی در مورد نحوه عملکرد پرینترهای سه بعدی دارد. به ویژه، شما باید بدانید که چه قطعاتی را باید تهیه کنید و چگونه آنها را مونتاژ کنید.

اندازه پرینتر سه بعدی 

شما باید اندازه چاپگری را که می خواهید تعیین کنید، که تعیین می کند چه نوع قابی را باید بخرید یا بسازید. اگر مطمئن نیستید که چه چیزی وجود دارد، به مقاله ما در مورد انتخاب قاب نگاهی بیندازید.
 نوع چاپگر: حرکت تخت و هد چاپ را مشخص می کند. به عنوان مثال، چاپگرهای دکارتی دارای هدهای چاپی هستند که روی هر دو محور X و Y حرکت می‌کنند، اما تختی دارند که روی محور Z حرکت می‌کند.برای اطلاعات بیشتر، سر فصل های دوره ساخت پرینتر سه بعدی را بررسی کنید.

نوع نازل

 شما باید تصمیم بگیرید که می خواهید وضوح چاپ خود چقدر بالا باشد. از آنجایی که نازل های پرینتر سه بعدی مستقیماً به وضوح چاپ مربوط می شوند، همیشه می توانید به مقاله مادر مورد اندازه نازل مراجعه کنید. اندازه استاندارد نازل 0.4 میلی متر است، اما می توانید نازلی با قطر 0.1 میلی متر یا بزرگی 1 میلی متر خریداری کنید.

تعداد اکسترودرها

 اکثر چاپگرها فقط یک اکسترودر دارند،اما اگر دو اکسترودر می خواهید، مطمئن شوید که برد کنترل از دو اکسترودر پشتیبانی می کند و چاپگر خود را برای پشتیبانی از آنها پیکربندی کرده اید. اگر مطمئن نیستید،می توانید مقاله ما در مورد ساخت پرینتر سه بعدی بررسی کنید. قطعات پرینتر سه بعدی هنگامی که در مورد تمام مشخصات پرینتر سه بعدی مورد نظر خود تصمیم گرفتید، می توانید شروع به جستجوی قطعات کنید.

قطعات اساسی که برای ساخت پرینتر سه بعدی کارآمد نیاز دارید شامل موارد زیر است: کنترلر: بردهای SKR و RAMPS معمولا استفاده می شوند، اما برای گزینه های بیشتر، در دوره ی آموزش ساخت پرینتر سه بعدی گروه آموزشی پارس پژوهان شرکت کنید.

موتورهای پله ای

حداقل به چهار موتور برای چاپگر خود نیاز دارید: یکی برای هر یک از محورهای X و Y، دو موتور برای محور Z و حداقل یک موتور برای هر اکسترودر. اگر بتوانید تمام موتورهای خود را در اولین تلاش خود به کار بیاندازید، بسیار خوش شانس خواهید بود. معمولاً باید پتانسیومتر بالای درایور موتور را تنظیم کنید تا با جریان موتور مطابقت داشته باشد. جفت کردن سیم‌ها برای موتورها نیز مهم است. سر چاپ (اکسترودر، المنت، سنسور، فن): می‌توانید اکسترودر مستقیم (موتور روی اکسترودر) یا اکسترودر Bowden  موتور روی قاب را انتخاب کنید. تصمیم بگیرید کدام یک را می خواهید. ما همچنین توصیه می کنیم که یک فن را نیز در نظر بگیرید. توقف های پایانی: مبدا (0، 0، 0) یا موقعیت خانه نقطه شروع حرکت سر چاپ است و ایستگاه های انتهایی در موقعیت صفر هر محور قرار می گیرند تا هد چاپ بداند چه زمانی به موقعیت صفر رسیده است.

تخت چاپ

تخت چاپی سطح صاف و چسبندگی را برای چاپ شما فراهم می کند. گزینه های محبوب شامل صفحات شیشه ای یا اضافه کردن یک صفحه انعطاف پذیر در بالا، مانند FlexPlate BuildTek است. *منبع تغذیه: می توانید میزان برق مورد نیاز برای ساخت پرینتر سه بعدی خود را محاسبه کنید، اما به طور معمول حداقل منبع تغذیه 12V/20A است. معمولاً 12 و 24 ولت برای پرینتر سه بعدی استاندارد هستند، زیرا 12 ولت برای چاپ فیلامنت 1.75 میلی متری PLA و 24 ولت برای فیلامنت 3 میلی متری ABS کافی است. شما باید مطمئن شوید که سایر قطعات برای ساخت پرینتر سه بعدی، از جمله اکسترودر، فن و تخت شما، برای همان ولتاژ طراحی شده اند.

قاب چاپگر

می توانید یک قاب استاندارد سفارش دهید یا خلاق باشید و خودتان یک قاب سفارشی طراحی و بسازید. موسسه آموزشی پارس پژوهان می تواند محل خوبی برای شروع باشد. هنگام کار بر روی پرینتر سه بعدی خود ایمنی بسیار مهم است.

چند خطر بالقوه در ساخت پرینتر سه بعدی

برق گرفتگی

 برق ولتاژ بالا از پرینترهای سه بعدی، در صورت استفاده نادرست، می تواند باعث آسیب جدی شود، توصیه می شود یک منبع تغذیه با محافظ انتخاب کنید. اطمینان حاصل کنید که آن را به ولتاژ صحیح، 110 یا 220 ولت، تغییر دهید
و مولتی متر را اغلب چک کنید. قبل از اتصال قطعاتی مانند موتورها و سنسورها، دستگاه را خاموش یا از برق بکشید. سوختن: به احتمال زیاد، بسته به نوع رشته ای که استفاده می کنید، نازل را تا 200 درجه سانتی گراد گرم می کنید.
هنگام کار با هد چاپ مراقب باشید که نسوزد.

ایمنی در برابر آتش

پرینتر سه بعدی بدون مراقبت یک خطر آتش سوزی است، بنابراین چاپگر خود را برای مدت طولانی بدون مراقبت رها نکنید. برای حل کامل این مشکل، ما یک سیستم نظارت از راه دور مانند OctoPrint را توصیه می کنیم.

CAD

برای طراحی مدل ها از نرم افزار CAD استفاده می شود. اگر در CAD تازه کار هستید، به آموزش و تمرین نیاز دارید تا بتوانید آنچه را که می خواهید ترسیم و طراحی کنید. ابزارهای CAD همیشه ارزان نیستند، اما بسیاری از شرکت‌ها نسخه‌های رایگان دانشجویی از جمله Autodesk را ارائه می‌کنند.
حتما صفحه موسسه آموزشی پارس پژوهان را  برای ساخت پرینت سه بعدی بررسی کنید. به غیر از طراحی مدل‌ها، می‌توانید طرح‌هایی را از Thingiverse، MyMiniFactory و GrabCAD دانلود کنید. برش دهنده هنگامی که طرح CAD خود را دارید (به عنوان یک فایل STL ذخیره می شود. یک برش دهنده آن را برای چاپ با تولید G-code آماده می کند. اینها کنترل هایی هستند که پرینتر سه بعدی برای ایجاد مسیرهای حرکت و دستورات اکسترودر می خواند.

در اینجا چند گزینه محبوب وجود دارد

Cura

یکی از محبوب ترین اسلایسرها است.

PrusaSlicer

یکی دیگر از گزینه های عالی نرم افزار برش چاپگر سه بعدی رایگان. اگر می‌خواهید درباره قابلیت‌های PrusaSlicer بیشتر بدانید، مرور کلی ما را در مورد PrusaSlicer یا گزینه‌های پیشرفته آن بررسی کنید . Simplify3 این یک برنامه پولی است که در قابلیت پیش نمایش خود برجسته است و به شما امکان می دهد هر مرحله از فرآیند ساخت پرینتر سه بعدی خود را بررسی کنید. سیستم عامل سخت‌ افزار تعیین می‌کند که پرینتر سه‌بعدی شما چگونه به G-code که برای آن ارسال می‌کنید واکنش نشان می‌دهد. این برای کنترل موتورها، عناصر گرمایشی، حسگرها و ایستگاه های انتهایی نصب شده است، که اساساً به عنوان پلی بین نرم افزار و سخت افزار پرینتر سه بعدی شما عمل می کند.

سیستم عامل محبوب پرینتر سه بعدی

 *مارلین: مسلماً محبوب ترین سیستم عامل پرینتر سه بعدی است. به خاطر داشته باشید که باید آن را با آردوینو پیکربندی کنید و برخی از تنظیمات را مطابق با چاپگر خود تغییر دهید، مانند تعیین نرخ باود، مادربرد، اکسترودر، قطر رشته و سنسور دما. :Repetier* شبیه مارلین است و برای تنظیم پیکربندی باید فایل های آردوینو را ویرایش کنید. نرم افزار و سیستم عامل بسیار خوب با هم کار می کنند، و همچنین در صورت گیر افتادن، منابع اجتماعی زیادی وجود دارد. ساخت پرینتر سه بعدی می تواند به شما کمک کند تا در مورد فناوری چاپ سه بعدی بیشتر بدانید، و ارزش دارد که به برخی از جوامع پرینتر سه بعدی بپیوندید تا مانند شما علاقه مندان ساخت پرینتر سه بعدی از آینده پرینتر سه بعدی با خبر باشید. RepRap یک انجمن چاپ سه بعدی بسیار محبوب و جا افتاده است. می توانید قطعات پرینت سه بعدی بخرید، با سازندگان دیگر ملاقات کنید و اطلاعات مفید زیادی دریافت کنید. Instructables  مقالات زیادی در این وب سایت وجود دارد که به شما در مورد چاپگرهای سه بعدی DIY و پروژه های دیگر آموزش می دهند. Hackster: این سایت دارای بسیاری از دوره های آموزشی رایگان، وبینارها و کنفرانس های آنلاین است. به غیر از پرینتر سه بعدی، می توانید بسیاری از پروژه های الکترونیکی جالب دیگر را نیز بیابید. انجمن های پرینتر سه بعدی: مکانی عالی برای پرسیدن سوالات در مورد پرینتر های سه بعدی و یافتن توضیحات از کارشناسان.  Reddit این پلت فرم عظیم حول جوامع با علایق مشترک سازماندهی شده است. می توانید در قسمت نقد و بررسی ساخت پرینتر سه بعدی نظرات خود را با دیگران به اشتراک بگذارید و در مورد آنها بحث کنید.

 جمع بندی 

برای ساخت پرینتر سه بعدی ابتدا لازم است با نحوه کار کردن پرینتر های سه بعدی آشنا باشید و سپس وارد حوزه ساخت پرینتر های سه بعدی شوید. بنابراین موسسه آموزشی پارس پژوهان با برگزاری کارگاه نمونه سازی سریع با پرینتر سه بعدی به شما عزیزان کمک میکند تا هر چه سریعتر وارد صنعت پرینتر های سه بعدی شوید.

نویسنده: مصطفی عینعلی، کارشناس دپارتمان مواد و متالوژی گروه آموزشی پارس پژوهان