ترکیب قالب‌گیری تزریقی با چاپگر سه‌بعدی

30 مرداد 1401
gallery

کاربرد پرینتر سه‌بعدی برای تولید و ساخت سریع موجب تولید مؤلفه‌هایی با هندسه‌های پیچیده مبتنی بر طراحی کامپوزیتی شده است. به دلیل خواص مکانیکی محدود و کارکرد بخش‌های پلیمری خالص پرینت شده، نیاز جدی به توسعه کامپوزیت‌های پلیمری باقابلیت پرینت با عملکرد بالا احساس می‌شود. چاپ سه بعدی مزایای متعددی را در تولید کامپوزیت‌ها شامل دقت بالا، هزینه کم‌تر و هندسه سفارشی پیشنهاد می‌نماید. تکنیک‌های رایج پرینت سه‌بعدی مانند مدل‌سازی تجمع، سخت‌سازی لیزری انتخابی، پرینت سه بعدی جوهرافشان، استریولیتوگرافی و پلات سه بعدی معرفی خواهند شد.
پرینتر سه‌بعدی که از آن با عنوان تولید مواد افزودنی، کلیشه‌سازی سریع یا فرم آزاد و سریع یاد می‌شود، یک فرآیند اتصال مواد به یکدگر برای ساخت اشیایی از داده‌های مدل سه‌بعدی هست که معمولاً به صورت لایه‌لایه است. این فناوری اشیاء را با افزودن مواد به‌منظور کاهش ضایعاتی در حالی تولید می‌نماید که به‌دقت هندسی مطلوب و رضایت‌بخش دست پیدا می‌نماید. این شیوه با مدل کامپیوتری سه‌بعدی و سنجیده شده‌ای شروع به کار می‌کند که می‌توان به‌وسیله داده‌های تصاویر گرفته‌شده یا ساختارهای ایجادشده در طراحی به کمک کامپیوتر آن‌ها را ایجاد کرد. فایل STL نیز عموماً ایجاد خواهد شد. داده‌های گروهی بعداً به فایل‌های ساختاری لایه‌های دوبعدی تقسیم‌بندی شده و به ماشین پرینت سه بعدی ارسال خواهند شد
مواد پلیمر ترموپلاستیکی مانند اکریلونیتریل، بوتادی‌ان‌استایرن، پلی‌لاکیتک‌اسید، پلی‌آمید و پلی‌کربنات و همچنین مواد ترموست مانند اپوکسی رزین‌ها را می‌توان به‌وسیله این فناوری پردازش نمود.
بر اساس انتخاب‌های مختلف مواد، پرینت سه بعدی پلیمرها کاربردهایی در حوزه صنایع هوافضا برای ایجاد سازه‌های سبک و پیچیده، صنایع معماری برای مدل‌های سازه‌ای، حوزه‌های هنری برای تولید مصنوعات با آموزش و حوزه‌ پزشکی برای تولید بافت ها و اندام‌ها یافته است. بااین‌وجود غالب محصولات پلیمری ساخته‌شده سه‌بعدی امروزه به‌عنوان کلیشه‌هایی مفهومی به‌جای مؤلفه‌های کاربردی استفاده می‌شوند زیرا محصولاتی که از پلیمر خالص تهیه می‌شوند و به این شیوه تولید می‌گردند فاقد مقاومت و کارکرده بود و نمی‌توان از آن‌ها به‌عنوان قطعات باربر و کاربردی بهره گرفت. چنین مشکلاتی موجب محدودیت کاربردهای صنعتی این پلیمرهای سه بعدی شده است. پرینت سه‌بعدی کامپوزیت‌های پلیمری این مسائل را با ترکیب ماتریس و تقویت به‌منظور تحقق سیستمی با ساختاری مفید یا خواص کارکردی بهتر حل کرده است. این خواص با استفاده از اجزای تشکیل‌دهنده دیگر به‌تنهایی قابل امکان نبود.
در این راستا شرکت کانادایی فناوری چاپ سه بعدی Structur3d از سیستم Inj3ctor Platform خود رونمایی کرده است، یک سیستم قالب‌گیری تزریقی رومیزی که می­تواند نظر طراحان و تولیدکنندگان صنعت کفش را به خود جلب کند. این سیستم برای تولید با استفاده از مواد الاستومری ازجمله پلی­یورتان­ها و سیلیکون رابر مایع طراحی‌شده است.
Inj3ctor ترکیبی از قالب­های چاپ‌شده­ سه بعدی و کارتریج­های ماده برای مخلوط کردن و تزریق مواد انعطاف‌پذیر دوجزئی جهت تولید بچ­های کوچک است. به گفته­ این شرکت، این پلت فرم قادر به غلبه بر مشکلات چاپ سه بعدی مواد لاستیکی با خواص مورد نظر است. هم­چنین، این امیدواری وجود دارد که بتوان از این فناوری در تولیدات سفارشی انبوه حوزه­ کفش و نیز سایر بخش­ها استفاده کرد.
به گفته­ شرکت Strucure3d، توسعه­دهندگان محصول می­توانند با استفاده از نرم­افزار استاندارد CAD یک قالب با جزئیات بسیار بالا طراحی کرده و قطعه­ای با پلاستیک استاندارد، بادوام و یا قابل انحلال را به صورت سه بعدی چاپ کنند. سپس کاربران از بین ده­ها هزار ماده­ لاستیک مایع موجود انتخاب کرده و آن را بر اساس میزان دوام، انعطاف‌پذیری، و زمان پخت تنظیم می­کنند. درنهایت، پس‌ازآنکه نسبت اختلاط و حجم تزریق در دستگاه برنامه‌ریزی شد، Inj3ctor قالب را پرکرده و یک محصول کاملاً سفارشی را ایجاد می­کند.