پرينتر سه بعدى از دو بخش مكانيك و الكترونيك تشكيل شده است. كه ساختار و آناتومى پرينتر سه بعدى را تشكيل مى دهند. هر كدام از اين دو بخش شامل اجزا مشخص هستند كه در ادامه مقاله به آناتومی پرینتر سه بعدی و اینکه از چه اجزایی تشکیل شده اند پرداخته ایم.
اجزای تشکیل دهنده مکانیکی پرینتر سه بعدی
ما در این بخش به مهمترین قسمت های مکانیکی آناتومی پرینتر سه بعدی اشاره کرده ایم:
١- ميز پرينتر سه بعدى ( bed)
قطعات پرينتر سه بعدى بر روى ميز دستگاه ساخته مى شوند. ميز پرينتر سه بعدى بر روى يك شاسى قرار مى گيرد كه به وسيله هيتر گرم مى شود و كمك مى كند كه قطعات پرينت سه بعدى راحت تر به ميز بچسبند.
ميز پرينتر سه بعدى معمولا به دو صورت است. يا ميز در پايين ترين نقطه ثابت شده و فقط در يك راستا از محور x يا y حركت مى كند. يا ميز در هر لايه جا بجا شده و اكسترودر ثابت است.
همچنین بخوانید: خرید پرینتر سه بعدی خانگی و حرفه ای
از نمونه پرينتر هاى سه بعدى با ميز ثابت مى توان مدل كارتيزان را نام برد. كه ميز پرينتر سه بعدى در قسمت پايين دستگاه ثابت است و فقط در راستاى محور y حركت مى كند.
از پرينتر هاى سه بعدى با اكسترودر ثابت نيز مى توان پرينتر هاى سه بعدى core xy را نام برد. در اين پرينتر ها ميز در مرحله در راستاى محور z به اندازه يك لايه جابجا مي شود.
2- اكسترودر
حرارت دادن فيلامنتى كه به صورت جامد است، و تبديل آن به درجه حرارت مخصوص پرينتر سه بعدى به وسيله اكسترودر انجام مى شود. فيلامنت ها در سوراخى كه در اكسترودر تعبيه شده است قرار گرفته و پس از ذوب شدن به وسيله هيتر از نازل خارج مى شوند.
اكسترودر به تنهايى شامل اجزاى متفاوتى است كه در مجموع عمليات حرارت دادن به فيلامنت را بر عهده دارند كه در ادامه به آن موارد مى پردازيم.
همچنین بخوانید: توقف اکسترودر پرینتر سه بعدی
استپر موتور
همانطور كه از اسم آن مشخص است محرك اجزايى اكسترودر مى باشد و دستور ميزان خارج شدن فيلامنت( اكسترودر فيلامنت) توسط موتور انجام مى شود.
البته در پرينتر سه بعدى ٣ تا ٤ استپر موتور ديگر استفاده مى شود كه كار حركت محورها را به عهده دارد كه بعدا به آن اشاره خواهيم كرد.
پولى اكسترودر
اين قطعه بر روى شفت موتور سوار شده است و با حركت موتور فيلامنت را به سمت نازل هدايت مى كند.
پيچ تنظيم اكسترودر
ميزان سفتى يا شلى فيلامنت در بين پولى، توسط پيچ تنظيم انجام مى شود. در صورتى كه فيلامنت شل باشد، ممكن است پولى زور لازم براى هدايت فيلامنت به سمت نازل را نداشته باشد كه اين امر سبب مى شود كه فيلامنت اكسترود نشود.
و در صورتى كه بيش از اندازه سفت باشد به فيلامنت فشار زيادى وارد شده و ممكن است فيلامنت شكسته و يا له شود. لذا پيچ تنظيم كمك مى كند كه فيلامنت به راحتى توسط پولى به سمت نازل حركت كند.
پيچ سوراخدار( Hot End Pipe)
اجزايى كه سبب گرم شدن نازل مى شوند، و حتى خود نازل، بر روى پيچ سوراخدار نصب مى شوند. علاوه بر اينكه پيچ سوراخدار مسير ورودى فيلامنت به نازل است.
داخل پيچ سوراخدار لوله تفلن قرار مى دهند كه از چسبيدگى فيلامنت به پيچ سوراخدار به دليل گرماى زياد جلوگيرى كند.
هيتر(Heater Cartridge)
گرم شدن فيلامنت و رسيدن به دماى ذوب و خروج از نازل توسط هيتر انجام مى شود. سيم هيتر بر روى برد نصب مى شود و به محض دستور افزايش دما، شروع به گرم كردن نازل مى كند. لذا با ورود فيلامنت به داخل نازل و ذوب شدن آن، اكسترودر آماده تزريق فيلامنت مى شود.
بلوك آلومينيوم
بلوك آلومينيوم بر روى پيچ سوراخدار قرار مى گيرد و هيتر، داخل سوراخ تعبيه شده بر روى بلوك، پيچ مى شود. علت استفاده از جنس آلومينيوم، قدرت انتقال دماى بالاى آن است. معمولا جهت جلوگيرى از انتقال حرارت بلوك به محيط بيرون سطح بلوك را به وسيله چسب نسوز مى پوشانند.
فن اكسترودر و فن قطعه كار
بر روى اكسترودر ٢ فن نيز تعبيه شده كه وظيفه هر كدام را بررسى مى كنيم. همانطور كه گفته شد داخل پيچ سوراخدار يك تكه تفلن قرار مى گيرد كه از چسبيدن فيلامنت بر روى پيچ جلوگيرى مى كند. وظيفه هيتر گرم كردن نازل مى باشد ولى كل محيط اطراف نيز گرم مى شود.
لذا براى جلوگيرى از انتقال دما به سمت بالا( پيچ سوراخدار) از فن اكسترودر استفاده مى شود. اين فن از زمان استارت دستگاه روشن مى باشد.
فن قطعه كار يا فن layer
زمانى كه فيلامنت از نازل خارج مى شود نیمه مذاب است، همين امر سبب شكل دهى قطعه كار مى شود. بعد از شكل گيرى لايه هاى پرينت، بهتر است قطعه كار خنك شود. اين كار سبب افزايش كيفيت پرينت سه بعدى مى شود. براى اين منظور از فن كمكى كه به اصلاح به آن فن قطعه كار يا فن layer گفته مى شود استفاده مى كنند.
البته در برخى فيلامنت ها مانند ABS از فن استفاده نمى شود، چرا كه سبب ترك برداشتن قطعه كار به دليل خشك شدن فيلامنت و نچسبيدن لايه ها بر روى هم مى شود.
هيت سينك( heat sink)
آخرين قسمت از اجزای اكسترودر پرينتر سه بعدى، heat sink مى باشد. اين قطعه سبب شده كه فن اكسترودر با نظم و به صورت دقيق عمليات خنك كارى را انجام دهد. لذا هيت سينك بين فن و پيچ سوراخدار قرار مى گيرد كه دماى فن را به داخل انتقال دهد. قطعات اكسترودر شامل موارد فوق بود كه مى توان گفت مهمترين بخش پرينتر سه بعدى را تشكيل مى دهند.
٣- شفت
حركت محور معمولا توسط شفت انجام مى شود. اكسترودر دستگاه و ميز دستگاه توسط شفت در راستاى محور x و y حركت مى كنند. بر روى شفت بلبرينگ هايى قرار ميگيرد كه حركت ميز و اكسترودر بر روى شفت را فراهم مى كند.
كيفيت و جنس شفت بر روى دقت خروجى دستگاه تاثير دارد. لذا هرچه جنس شفت بهتر باشد خروجى بهترى از دستگاه خواهيم داشت و اصطحلاك دستگاه نيز پايين تر خواهد بود.
٤- استراكچر دستگاه پرينتر سه بعدى
اجزاى پرينتر سه بعدى به وسيله استراكچر دستگاه مهار مى شوند و ظاهر دستگاه را نيز شامل مى شود. بدنه دستگاه پرينتر سه بعدى مى تواند از جنس هاى مختلفى باشد. معمول ترين آن استفاده از پلكسى مى باشد. سبك بودن و قيمت مناسب پلكسى سبب شده بسيارى از توليد كنندگان از پلكسى به عنوان بدنه اصلى دستگاه استفاده كنند.
بزرگترين مشكل پلكسى در بستن آن مى باشد. به دليل استفاده زياد از پيچ و مهره در بدنه پلكسى، همچنين جايگزارى زمان بر مهره در بدنه پلكسى، معمولا زمان اسمبل كردن پلكسى طولانى تر از ساير بدنه هاست.
در حال حاضر استفاده از بدنه پروفيل بسيار محبوب تر از پلكسى شده و دليل اصلى آن هم، سرعت بالا در جمع كردن و اسمبل كردن راحت آن است.
همچنین بخوانید : ساخت قالب با پرینتر سه بعدی چگونه است ؟
علاوه بر اينكه استفاده از پلكسى نياز به هزينه مجدد برش ليزر دارد كه در پرينتر هاى سه بعدى با بدنه پروفيل اين مشكلات را نخواهيم داشت. از بدنه هاى رايج ديگر مى توان به ورق فولاد و آلومینيوم اشاره كرد، كه بيشتر براى پرينتر هاى صنعتى مورد استفاده قرار مى گيرند.
٥- تمسه
حركت ميز دستگاه و اكسترودر بر روى شفت به وسيله تسمه انجام مى گيرد. در واقع ميز و اكسترودر علاوه بر اينكه توسط بلبرينگ بر روى شفت قرار مى گيرند براى حركت نياز به يك محرك نيز دارندكه اين عمل توسط حركت تسمه به وسيله موتور انجام مى گيرد.
٦- استپر موتور
همان طور كه در بخش اكسترودر به آن اشاره شد، محرك مكانيكى دستگاه توسط استپر موتور انجام مى گيرد. لذا هر كجا كه نياز به حركت باشد از استپر موتور استفاده مى شود. اكسترودر دستگاه نياز به حركت فيلامنت به سمت موتور دارد. همچنين در راستاى محور هاى x و y نيز حركت داريم.
محور z علاوه بر حركت، وزن قطعه كار يا اكسترودر را نيز تحمل مى كند. لذا در اكثر پرينتر هاى سه بعدى از دو استپر موتور براى محور z استفاده مى شود. معمولا در هر پرينتر سه بعدى ٤ تا ٥ استپر موتور نياز است.
٧- ليد اسكرو يا پيچ
محور z بر خلاف محور هاى x و y كه از تسمه براى حركت استفاده مى كنند، از ليد اسكرو يا پيچ براى جا بجايى استفاده مى كند. حتى در پرينتر هاى صنعتى كه دقت بالاترى نياز مى باشد از بال اسكرو براى حركت در محور z استفاده مى شود.
قطعاتى كه در بالا به آن ها اشاره شد همگي قطعات مكانيكى پرينتر سه بعدى هستند. ولى همانطور كه در ابتداى اين مقاله گفته شد پرينتر هاى سه بعدى از دو بخش الكترونيك و مكانيك تشكيل شده است.
قطعات الكترونيك نيز همانند قطعات مكانيك فيزيكى هستند ولى در عمليات پرينتر سه بعدى حركت مكانيكى ندارند و در دستورات نرم افزارى مورد استفاده فرار مى گيرند.
اجزای تشکیل دهنده الکترونیکی پرینتر سه بعدی
ما در این بخش به مهمترین قسمت های الکترونیکی آناتومی پرینتر سه بعدی اشاره کرده ایم:
1- نمايشگر يا LCD
نمايشگر يا LCD پرينتر سه بعدى علاوه بر اينكه عمليات پرينت و موقعيت دستگاه را نشان مى دهد، به وسيله دكمه اى كه در آن تعبيه شده كل عمليات پرينتر سه بعدى را كنترل مى كند.
به عبارت ديگر بعد از آماده سازى فايل سه بعدى در نرم افزار پرينتر سه بعدى و ذخيره آن در SD CARD، نياز است كه اين فايل را جهت پرينت سه بعدى اجرا كنيد. كار استارت پرينت به وسيله همان دكمه اى است كه بر روى LCD قرار دارد، و تمام دستورات ديگر مانند گرم كردن ميز و اكسترودر نيز با همان دكمه انجام مى شود.
2- برد پرينتر سه بعدى
اطلاعات پرينتر سه بعدى بر روى برد دستگاه نصب مى شود. بردهايى كه معمولا در پرينتر سه بعدى استفاده مى شوند دو نوع هستند:
برد آردينو
اين برد در بسيارى از دستگاه هاى ديگر نيز مورد استفاده قرار مى گيرد و از شروع اختراع پرينتر سه بعدى نيز همين برد استفاده گرديده است.
برد MKS
اين برد بر خلاف برد آردينو مخصوص پرينتر سه بعدى است و تمام قطعات الكترونيك پرينتر سه بعدى در آن مشخص مى باشد، و به راحتى مى توانيد اجزا را در آن جايگزارى كنيد.
در صورت استفاده از اين برد بسيارى از امكانات عالى را مى توانيد براى پرينتر خود در نظر بگيريد.
فرق برد آردينو و برد MKS علاوه بر كيفت و عملكرد، در قيمت آن است. برد هاى آردينو بسيار ارزان تر از برد MKS هستند، لذا اكثر توليد كنندگان پرينتر سه بعدى از برد آردينو به جاى برد MKS استفاده مى كنند.
3- قطعه Ramp
در صورتى كه كه از برد آردينو در پرينتر سه بعدى استفاده شود، نياز است كه از اين قطعه به عنوان كامل كننده برد پرينتر استفاده شود. همان طور كه گفته شد برد آردينو مخصوص پرينتر ساخته نشده است، لذا براى اينكه بتوان در پرينتر سه بعدى از آن استفاده كرد نياز به قطعه واسط به نام Ramp مى باشد.
وظيفه Ramp تبديل برد آردينو به يك كنترلر پرينتر سه بعدى است. استفاده از Ramp و برد آردينو يك سيستم كنترل كامل براى پرينتر سه بعدى است.
4- درايور استپر موتور
وظيفه درايور استپر موتور كنترل چرخش استپر موتور با دادن ولتاژ به موتور مى باشد. از ديگر وظايف درايور كنترل جريان استپر موتور است. هرچه جريان ورودى استپر موتور بيشتر باشد قدرت موتور بالا مى رود ولى سبب گرم شدن سيم پيچ هاى موتور مى شود.
بسيارى از برد ها بر روى خود درايور دارند، لذا نياز به نصب مجدد درايور نمى باشد. ولى برخى ديگر از بردها مانند برد آردينو بر روى خود درايور ندارند ولى فضا براى قرار دادن درايور اكسترنال دارند. براى هر محور نياز به يك درايور و براى هر اكسترودر نيز به يك درايور نياز است. لذا براى پرينتر هاى سه بعدى تك نازله به چهار درايور و براى پرينتر هاى سه بعدى دو نازله به پنج درايور نياز است.
همچنین بخوانید : لوازم جانبی پرینتر سه بعدی
موارد فوق مهم ترین قسمت های آناتومی پرینتر سه بعدی می باشد ولی قطعا قطعات استفاده شده در پرینتر های سه بعدی بسیار زیاد تر می باشد.
خدمات پرینت سه بعدی و طراحی در شرکت آرلی
آرلی فروشنده انواع پرینترهای سه بعدی و فیلامنت می باشد . شما می توانید جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص مشخصات پرینتر با شماره ۲۶۳۱۲۳۹۷-۰۲۱ تماس حاصل نمایید.