فرآیند جدید پرینت سه بعدی سریعتر و دقیقتر از روشهای معمولی است

1 آگوست 2022 -توسط گرگ برونو، دانشگاه راتگرز -قطعات چاپ شده با نمونه اولیه MF3 با استفاده از یک نازل با قطر 0.4 میلی متر. اعتبار: دانشگاه راتگرز

مهندسان راتگرز راهی برای پرینت سه بعدی قطعات بزرگ و پیچیده با کسری از هزینه روش های فعلی ایجاد کرده اند.آنها جزئیات کار خود را در مجله Additive Manufacturing شرح می دهند.

جرمی کلیمن، دانشجوی فارغ التحصیل محقق در دانشکده مهندسی راتگرز و نویسنده اصلی این مطالعه می گوید: «ما برای درک قدرت و پتانسیل هندسی قطعاتی که می توانیم بسازیم، آزمایش های بیشتری انجام دادیم، اما تا زمانی که این عناصر وجود دارند، ما معتقدیم که این می تواند یک تغییر بازی برای صنعت باشد.».

این رویکرد جدید که ساخت رشته‌های ذوب شده چندگانه (MF3) نام دارد، از یک دروازه واحد، ساختار کشویی روی یک چاپگر سه‌بعدی، برای چاپ تک یا چند قسمت به طور همزمان استفاده می‌کند. محققان با برنامه‌ریزی نمونه اولیه خود برای حرکت در الگوهای کارآمد و با استفاده از یک سری نازل‌های کوچک – به جای یک نازل بزرگ، همانطور که در چاپ معمولی معمول است – برای رسوب مواد مذاب، توانستند وضوح و اندازه چاپ را نیز افزایش دهند. زیرا زمان چاپ را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.

کلیمن با اشاره به اینکه تیمش برای ثبت اختراع ایالات متحده برای فناوری خود درخواست داده است، گفت: MF3 نحوه چاپ ترموپلاستیک را تغییر می دهد.

صنعت پرینت سه بعدی با آنچه به عنوان مبادله توان خروجی-رزولوشن شناخته می شود، دست و پنجه نرم کرده است – سرعتی که پرینترهای سه بعدی مواد را در مقابل وضوح محصول نهایی قرار می دهند. نازل‌های با قطر بزرگ‌تر سریع‌تر از نازل‌های کوچک‌تر هستند، اما برجستگی‌ها و خطوط بیشتری ایجاد می‌کنند که باید بعداً صاف شوند و هزینه‌های قابل‌توجهی پس از تولید اضافه می‌کنند.در مقابل، نازل‌های کوچک‌تر مواد را با وضوح بیشتری رسوب می‌دهند، اما روش‌های فعلی با نرم‌افزارهای معمولی برای مقرون به صرفه بودن بسیار کند هستند.

در قلب نوآوری MF3 نرم افزار آن است. برای برنامه‌ریزی یک چاپگر سه‌بعدی، مهندسان از ابزار نرم‌افزاری به نام اسلایسر استفاده می‌کنند – کد رایانه‌ای که یک شی را در «برش‌ها» یا لایه‌های مجازی که چاپ می‌شود، نگاشت می‌کند. محققان Rutgers نرم افزار برش دهنده ای نوشتند که حرکت بازوی دروازه ای را بهینه می کرد و تعیین می کرد که چه زمانی باید نازل ها روشن و خاموش شوند تا به بالاترین بازدهی دست یابند. محققان در مطالعه خود نوشتند که “استراتژی مسیر ابزار” جدید MF3 امکان چاپ همزمان چندین بخش هندسی متمایز و غیر پیوسته با اندازه های مختلف را با استفاده از یک چاپگر فراهم می کند.

کلیمن گفت که مزایای زیادی برای این فناوری می بیند. برای یکی، سخت افزار مورد استفاده در MF3 را می توان خریداری کرد و نیازی به سفارشی سازی ندارد، که پذیرش احتمالی را آسان تر می کند.

به گفته کلیمن، علاوه بر این، به دلیل اینکه نازل ها می توانند به طور مستقل روشن و خاموش شوند، چاپگر MF3 دارای انعطاف پذیری داخلی است که باعث می شود کمتر مستعد خرابی های پرهزینه باشد. به عنوان مثال، هنگامی که یک نازل در یک چاپگر معمولی خراب می شود، فرآیند چاپ باید متوقف شود. در چاپ MF3، کار یک نازل خراب را می توان توسط نازل دیگری روی همان بازو فرض کرد.

کلیمن گفت: با افزایش محبوبیت پرینت سه بعدی – برای تولید و به ویژه برای نمونه سازی محصولات جدید – حل کردن مبادله توان خروجی و وضوح ضروری است و افزود که MF3 سهم عمده ای در این تلاش است