۱۳ ژوئیه ۲۰۲۵، عکس از نویسنده: امان تریپاتی -نمایی از داخل یک چاپگر سه‌بعدی JuggerBot در MDF، جایی که ORNL و JuggerBot 3D در حال پیشرفت فناوری‌های تولید افزایشی با فرمت بزرگ هستند.
یک همکاری تحقیقاتی جدید بین آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL) وزارت انرژی و تولیدکننده JuggerBot 3D با هدف توسعه یک سیستم چاپ سه‌بعدی واحد برای مواد ترموست و ترموپلاستیک انجام می‌شود.
این همکاری قصد دارد سیستمی ایجاد کند که بتواند اجزایی با خواص مواد متنوع را در یک فرآیند واحد تولید کند.این پروژه که در مرکز نمایش تولید (MDF) ORNL برگزار می‌شود، ویژگی‌های متمایز دو خانواده اصلی پلیمر را با هم ترکیب خواهد کرد.
بیشتر چاپ‌های سه‌بعدی صنعتی از ترموپلاستیک‌ها استفاده می‌کنند، در حالی که مواد ترموست
مانند اپوکسی‌ها و پلی‌یورتان‌ها مقاومت حرارتی و شیمیایی بیشتری ارائه می‌دهند. یک سیستم ترکیبی به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد تا قطعات پیچیده را با استفاده از هر دو نوع ماده ایجاد کنند.
این پروژه فعلی بر اساس همکاری قبلی است که به یک چالش کلیدی در چاپ ترموپلاستیک با فرمت بزرگ پرداخت: عرض نامنظم مهره ماده اکسترود شده، که بر کیفیت تأثیر می‌گذاشت و نیاز به پردازش پس از تولید داشت.
در اولین اقدام خود، این دو سازمان نرم‌افزار برش متن‌باز ORNL را اصلاح کردند و یک سیستم کالیبراسیون بلادرنگ را ادغام کردند. این سیستم از فناوری لیزر برای اندازه‌گیری مهره پلیمری رسوب شده استفاده می‌کند و به اکسترودر اجازه می‌دهد تا تنظیمات فوری را برای دقت بهبود یافته انجام دهد.
نتیجه، کیفیت چاپ پایدارتر بود و چاپ سه‌بعدی با تغذیه گلوله را به گزینه‌ای مناسب برای کاربردهایی مانند ساخت قطعات برای سدهای برق آبی و تجهیزات ترازبندی خط لوله تبدیل می‌کند.
«وقتی شرکت ما برای اولین بار به چاپ سه‌بعدی با تغذیه گلوله روی آورد، با ریسک بزرگی روبرو شدیم زیرا هیچ دستگاه برش‌دهنده‌ای که بتواند آنچه را که ما تصور می‌کردیم انجام دهد، وجود نداشت.» این را زاکاری دی‌ونچنزو، رئیس و یکی از بنیانگذاران JuggerBot 3D، گفت.
«تا زمانی که با تیم ORNL آشنا نشدیم، نرم‌افزار برش‌دهنده موجود آنها پایه و اساسی بود که برای رشد به آن نیاز داشتیم.»
یکی از پیشرفت‌های کلیدی پروژه اولیه، خودکارسازی فرآیند راه‌اندازی بود. JuggerBot 3D یک «کارت مواد» را تجاری‌سازی کرد، یک پایگاه داده در چاپگر که حاوی پارامترهای فرآیند برای مواد مختلف است.
این سیستم هنگامی که با نرم‌افزار ORNL Slicer 2 و فناوری کالیبراسیون جدید ترکیب می‌شود، عملیات را ساده می‌کند.
الکس روشلی، محقق ORNL، توضیح داد: «اپراتورها فقط باید بدانند از کدام دستگاه استفاده خواهند کرد. آنها می‌توانند یک بار طرح CAD را برش دهند، سپس سیستم داده‌های کارت مواد را دریافت کرده و بقیه کار را انجام می‌دهد. آنها نیازی نخواهند داشت هر بار که مواد را تغییر می‌دهند، کل فرآیند کالیبراسیون را اجرا کنند. این می‌تواند روزها یا هفته‌ها صرفه‌جویی کند.»
شرکا اکنون این چارچوب را برای ترموست‌ها تطبیق خواهند داد. پروژه جدید شامل به‌روزرسانی نرم‌افزار و سخت‌افزار برش برای پردازش این مواد و ایجاد کارت‌های مواد مربوطه خواهد بود.این کار همزمان با یک پروژه ۴ میلیون دلاری است که JuggerBot 3D برای آزمایشگاه تحقیقات نیروی هوایی برای توسعه یک سیستم در مقیاس بزرگ برای هر دو نوع ماده انجام می‌دهد.
رایان دهوف، مدیر MDF، نتیجه گرفت: «ایجاد راه‌حل‌های نوآورانه با شرکای صنعتی، کاری است که MDF به بهترین شکل انجام می‌دهد.نقاط قوت ما در تولید دیجیتال، مواد و افزودنی، همراه با تخصص و چالش‌های جالبی که صنعت به همراه دارد، به ما این امکان را می‌دهد که رقابت‌پذیری ایالات متحده را پیش ببریم.»
انتظار می‌رود این پیشرفت با فعال کردن تولید قطعات با کارایی بالا بر اساس تقاضا، مستقیماً به بخش‌های کلیدی صنعتی سود برساند. صنایع هوافضا و خودرو می‌توانند از این فناوری برای تولید ابزار، وسایل و قطعات سفارشی سبک و مقاوم در برابر حرارت استفاده کنند.
برای بخش‌های انرژی و دریایی، این روش روشی برای ایجاد قطعات بزرگ و مقاوم در برابر خوردگی ارائه می‌دهد که زمان تحویل را کاهش داده و امکانات طراحی برای تجهیزات بادوام را گسترش می‌دهد.
