مواد مورد استفاده در نمونهسازی سهبعدی (Materials in 3D Prototyping)
نمونهسازی سهبعدی تحولی در توسعه محصول ایجاد کرده است، زیرا به مهندسان و طراحان اجازه میدهد تا قبل از تولید انبوه، بهسرعت ایدهها را تکرار و آزمایش کنند. نکته مهم اینکه انتخاب ماده نقش کلیدی در تعیین عملکرد، دوام و کیفیت نمونه اولیه دارد. در این مقاله به بررسی رایجترین مواد مورد استفاده در نمونهسازی سهبعدی (Materials in 3D Prototyping) میپردازیم. همچنین نوآوریهای اخیر را که نمونههای عملکردی را بهبود میبخشند مطرح می کنیم.
مواد رایج در نمونهسازی سهبعدی (Materials Used in 3D Prototyping)
۱. پلاستیکها (پلیمرها)
پلاستیکها به دلیل تطبیقپذیری، مقرونبهصرفه بودن و سهولت پردازش، پرکاربردترین مواد در چاپ سهبعدی هستند.
الف) PLA (پلیلاکتیک اسید)
- ویژگیهای PLA: تجزیهپذیر هستند، همچنین دارای قابلیت چاپ آسان، کمترین اعوجاج و سطح صاف هستند.
- کاربردها: برای تولید مدلهای مفهومی، نمونههای آموزشی، قطعات غیرفانکشنال استفاده می شود.
- محدودیتها: مقاومت کمی در برابر حرارت دارند و تحت فشار شکننده هستند.
ب) ABS (آکریلونیتریل بوتادین استایرن)
- ویژگیهای ABS: بادوام و مقاوم در برابر ضربه هستند، انعطافپذیری نسبی و پایداری حرارتی خوبی دارند.
- کاربردها: برای تولید نمونههای عملکردی، قطعات خودرو و کالاهای مصرفی استفاده می شوند.
- محدودیتها: مستعد اعوجاج و تولید دود در حین چاپ هستند.
ج) PETG (پلیاتیلن ترفتالات گلیکول )
- ویژگیهای PETG: مستحکم و مقاوم در برابر مواد شیمیایی هستند. چسبندگی لایه ای خوب و امکان تولید به صورت شفاف دارند.
- کاربردها: جهت ساخت قطعات مکانیکی، ظروف غذاساز و تجهیزات پزشکی استفاده می شوند.
- محدودیتها: انعطافپذیری بیشتری نسبت به ABS و احتمال رشتهؕشدگی در چاپ دارند.
د. نایلون (پلیآمید)
- ویژگیهای نایلون: استحکام بالا و انعطافپذیری دارند. در برابر سایش و مقاومت شیمیایی مقاومت خوبی دارند.
- کاربردها: در تولید چرخدندهها، لولاها و قطعات مقاوم در برابر سایش استفاده می شوند.
- محدودیتها: جاذب رطوبت هستند و به دمای بالا برای چاپ نیاز دارند.
ه) TPU (ترموپلاستیک پلیاورتان)
- ویژگیهای TPU: ارتجاعی هستند، انعطافپذیری آن ها مانند لاستیک است و مقاومت بالایی در برابر ضربه دارند.
- کاربردها: برای ساخت واشرها، درزگیرها، کف کفش و قطعات نرم کاربرد دارند.
- محدودیتها: به دلیل انعطافپذیری چاپ آن ها دشوار است.
۲. فلزات
چاپ سهبعدی فلزات عمدتاً برای نمونههای با استحکام بالا، مقاوم در برابر حرارت و عملکردی استفاده میشود. روشهای رایج شامل SLM (ذوب انتخابی لیزری) و DMLS (پخت لیزری مستقیم فلزات) هستند
الف. فولاد ضدزنگ
- ویژگیهای فولاد ضد زنگ: در برابر خوردگی مقاوم، مستحکم و بادوام هستند.
- کاربردها: برای تولید ایمپلنتهای پزشکی، قطعات هوافضا و ابزار صنعتی کاربرد دارند.
ب. آلومینیوم (AlSi10Mg)
- ویژگیهای آلومینیم: سبک هستند. هدایت حرارتی و الکتریکی خوبی دارند.
- کاربردها: برای تولید قطعات خودرو، مبدلهای حرارتی و قطعات پهپاد استفاده می شوند.
ج. تیتانیوم (Ti6Al4V)
ویژگیهای تیتانیوم: نسبت استحکام به وزن آن بالا، زیستسازگار و مقاوم در برابر خوردگی است.
کاربردهای تیتانیوم: در صنعت هوافضا، برای تولید ایمپلنتهای پزشکی و مهندسی عملکرد بالا کاربرد دارد.
د. اینکونل (سوپرآلیاژ نیکل-کروم)
- ویژگیهای اینکونل: مقاومت فوقالعاده در برابر حرارت و خوردگی دارد.
- کاربردها: در موتورهای جت، توربینهای گازی و کاربردهای دمابالا قابل استفاده است.
۳. رزینها (فتوپلیمرها)
در چاپ SLA (استریولیتوگرافی) و DLP (پردازش نور دیجیتال) استفاده میشوند و سطحی با جزئیات بالا ارائه میدهند.
الف. رزین استاندارد
- ویژگیهای رزین استاندارد: سطح صافی دارند. برای چاپ جزئیات بالا کاربرد دارند اما شکننده هستند.
- کاربردها: برای ساخت جواهرات، مدلهای دندانی و مجسمهها استفاده می شوند.
ب. رزین سخت شبیه ABS
- ویژگیهای رزین سخت: در برابر ضربه بادوام و مقاوم هستند.
- کاربردها: برای تولید نمونههای عملکردی و قطعات فیتشونده استفاده می شوند.
ج. رزین انعطافپذیر
- ویژگیهای رزین انعطاف پذیر: مانند لاستیک ارتجاعی هستند.
- کاربردها: برای تولید دستگاههای پوشیدنی، درزگیرها و قطعات نرم استفاده می شوند.
د. رزین مقاوم در برابر حرارت
- ویژگیهای رزین مقاوم: تحمل دمای بالای ۲۰۰ درجه را دارند.
- کاربردها: در ساخت قالبها و موقعیت های کاربرد مایعات داغ استفاده می شوند.
نوآوریها در مواد نمونهسازی سهبعدی
۱. پلیمرهای تقویتشده با فیبر کربن
- مزایای پلیمرهای تقویت شده: دارای ویژگی افزایش سفتی و استحکام در عین سبکی هستند.
- کاربردها: در صنعت خودروسازی، هوافضا، و تولید تجهیزات ورزشی کاربرد دارند.
۲. فیلامنتهای رسانا
- مزایای فیلامنت های رسانا: دارای گرافن یا کربن برای هدایت الکتریکی هستند.
- کاربردها: برای ساخت مدارهای انعطافپذیر، الکترونیک پوشیدنی و حسگرها استفاده می شوند.
۳. ترموپلاستیکهای عملکرد بالا (PEEK, PEKK, ULTEM)
- مزایای ترموپلاستیک های عملکرد بالا: مقاومت فوقالعاده در برابر حرارت و مواد شیمیایی دارند.
- کاربردها: در صنایع هوافضا و تجهیزات استریلیزاسیون پزشکی قابل استفاده هستند.
۴. مواد زیستی و پایدار
- نمونهها: رزینهای جلبکی، PET بازیافتی، کامپوزیتهای تجزیهپذیر.
- کاربردها: برای بستهبندی دوستدار محیط زیست و تولید محصولات مصرفی پایدار استفاده می شوند.
۵. پلیمرهای خودترمیمشونده
- مزایای پلیمرهای خودترمیم شونده: قابلیت ترمیم ترکها در مواجهه با گرما یا نور را دارند.
- کاربردها: برای تولید قطعات صنعتی بادوام و صنعت رباتیک استفاده می شوند.
۶. چاپ چندمادهای و کامپوزیتی
- مزایا: ترکیب مواد سخت و انعطافپذیر در یک چاپ را امکان پذیر می کنند.
- کاربردها: در صنایع رباتیک نرم، تولید پروتزها و مونتاژهای پیچیده کاربرد دارند.
نتیجهگیری
انتخاب مواد نمونهسازی سهبعدی بهطور مستقیم به عملکرد مورد نظر، دوام و کاربرد نمونه بستگی دارد. در حالی که پلاستیکهای سنتی مانند PLA و ABS برای مدلهای ساده محبوب هستند، مواد پیشرفته مانند کامپوزیتهای فیبر کربن، فلزات با عملکرد بالا و پلیمرهای رسانا مرزهای نمونهسازی عملکردی را گسترش میدهند. علاوه بر این، نوآوریها در مواد هوشمند و پایدار نیز امکانهای جدیدی برای توسعه محصولات آینده فراهم میکنند. در نهایت، پیشرفتهای مداوم در فناوری چاپ سهبعدی و مواد نوین، آیندهای هیجانانگیز را برای صنایع مختلف رقم میزند.
برای مطالعه جزئیات بیشتر از متریال نمونهسازی سه بعدی اینجا کلیک کنید
جهت مطالعه راجع به انواع تکنیکهای نمونهسازی اینجا کلیک کنید
ثبت ديدگاه
شما برای ارسال دیدگاه باید وارد حساب کاربری شوید در