» پرینتر3بعدی » دستگاه برش CNC یا پرینتر سه بعدی: راهنمایی، توصیف و مقایسه
سی ان سی

دستگاه برش CNC یا پرینتر سه بعدی: راهنمایی، توصیف و مقایسه

Rating: 5.0/5. From 1 vote. Show votes.
Please wait...

آیا نیاز دارید تا طرحهای صنعتی یا هنری خود را نمونه سازی کنید. با جستجو در بازار، بین خرید یک دستگاه برش «سی ان سی» یا پرینتر سه بعدی سردرگم شده اید. این مقاله برای راهنمایی و کمک به بهترین انتخاب بین این دو دستگاه با توجه به روند کاری شماست.

ماشین های تراش CNC :Computer Numerical Control یک بلوک از مواد جامد (به عنوان مثال آلومینیوم یا چوب) را می گیرند و از ابزارهای چرخشی یا برش های تیز استفاده می کنند تا بخش هایی که نیاز نیست را حذف کنند.  فرزکاری با سی ان سی، یک تکنیک موسوم به ساخت کاهشی subtractive manufacturing (یعنی کاهش حجم بلوک تا شکل گیری قطعه) بوده و متفاوت از روش لایه گذاری افزایشی (additive manufacturing) چاپ سه بعدی می باشد. در ادامه مزایا و معایب هر دو دستگاه و کاربردهای آنها شرح داده می شود تا بهترین گزینه برای مصرف کننده مشخص شود.

تشریح  عملکرد چاپگر سه بعدی و ماشین برش CNC

cnc machine

برش CNC از طریق کامپیوتر کنترل می شود (Computer Numerical Control). کامپیوتر اطلاعات دریافتی را به کد خاصی در دستگاه تبدیل می کند که ابزارهای برش را کنترل می کند (همانند فرمت فایل G-code که توسط چاپگرهای سه بعدی استفاده می شود).

تمامی مدلهای دستگاه های CNC با استفاده از نرم افزار سه بعدی مدل سازی یا به اصطلاح CAM  (برنامه تولید نرم افزار کامپیوتری مثل Autocad Fusion 360) کار می کنند.

چاپگر سه بعدی با هر نرم افزار طراحی سه بعدی که بتواند خروجی STL یا OBJ یا STEP بدهد، سازگار بوده و این فرمتها در نرم افزار پرینتر سه بعدی موسوم به Slicer برای چاپ آماده می شود.

طرز کار پرینترهای سه بعدی:

3d printerانواع چاپگرهای سه بعدی با استفاده از فن آوری ها و مواد مختلف وجود دارد. تکنیک کلی ساخت در همه آن ها مشترک است؛ یعنی تمامی این دستگاه ها از صفر شروع میکنند و لایه های سه بعدی را روی لایه های بعدی متناوبا ایجاد می کنند. (به همین دلیل تولید یا ساخت به شیوه افزودنی نامگذاری میشود)

مقایسه میان پرینت سه بعدی و برش CNC

  • انتخاب مواد:

دستگاه های CNC می توانند بر روی انواع مختلفی از مواد همانند آلیاژهای فلزی (آلومینیوم، آلیاژهای فولادی، برنج، مس)، چوب نرم و چوب معمولی، ترموپلاستیک، اکریلیک، فوم مدل سازی، موم ماشینکاری (برای ایجاد یک مدل مثبت برای ریخته گری) کار کنند. شما ممکن است نیاز به ابزارهای مختلف برش برای مواد مختلف داشته باشید، اما رابط های ابزار موجود در دستگاه معمولا استاندارد طراحی می شوند به طوری که ابزارها اغلب می توانند بین دستگاه های مختلف مبادله شوند و معمولا نیازی به خرید ابزارهای متنوع نیست.

به این ترتیب، می توانید از یک ابزار CNC برای تولید نمونه های اولیه یا محصول نهایی (در برخی موارد) استفاده کنید.

چاپگرهای سه بعدی در کشورهای صنعتی با متریالهای فلزی، رزینی، ترموپلاستیک و پودر پلیمر وجود دارد. ولی در ایران به چند ماده محدود می شوند: ترموپلاستیک ها همچون  PLA، ABS، فیلامنت چوب یا فلز و نایلون یا رزین ها را می توان در پرینترهای عرضه شده در کشور ایران استفاده نمود. ترموپلاستیک ها می توانند با مواد دیگر مانند سرامیک، چوب، فلز مخلوط شوند که باعث می شود قطعه نمای چوبی یا فلزی داشته باشد.

نکته: قطعه های تولید شده بر روی یک پرینتر با متریال نمای چوب و فلز به سختی قطعاتی که از یک بلوک از فلز یا چوب بریده می شود نیستند و در واقع یک شبه مواد محسوب میشود.

  • دقت چاپ:
سی ان سی
قطعه ساخته شده با دستگاه برش CNC

 

دستگاه های CNC معمول، دقت ساختی در حدود ۰٫۰۰۱ اینچ (۰٫۰۲۵ میلی متر) و تحمل ۰٫۰۰۵ اینچ (۰٫۰۱۲۷ میلی متر) را با سرعت مناسب ارائه می دهند.

چاپگرهای سه بعدی FDM با رزولوشن ۰٫۰۲۵ میلیمتر و با ۰٫۰۲ میلیمتر وجود دارد که در صورت افزایش دقت چاپ، زمان چاپ نیز افزایش می یابد.

 

3dprinter
قطعه صنعتی ساخته شده با پرینتر سه بعدی با قابلیت تحرک مهره ها

 

ماده ای که در یک کارخانه  CNC کار می کند (به عنوان مثال آلومینیوم) معمولا دقت بیشتری نسبت به FDM مورد استفاده در پرینترهای سه بعدی که در معرض گرمای بیش از حد قرار دارند، داراست.

  • 3d printer
    جزییات در وجهای مختلف یک قطعه که پرینتر سه بعدی به راحتی ایجاد میکند ولی برش CNC در آن محدودیت دارد
  • 3d printer
    جزییات در وجهای مختلف یک قطعه که پرینتر سه بعدی به راحتی ایجاد میکند ولی برش CNC در آن محدودیت دارد

نکته: گفتیم که دقت چاپ دستگاه سی ان سی بالاست، گمراه نشوید؛ CNC نمی تواند جزییات و فرورفتگی یا برآمدگیهای پیچیده و ظریف را روی وجه های مختلف یک قطعه در یکبار فرآیند ایجاد کند و محدودیت خواهید داشت. باید با تمهیداتی قطعه را جا به جا کرده تا جزییات هر وجه هر کدام جداگانه ایجاد شود (کار خسته کننده ای بوده و گاهی اوقات امکان پذیر نیست). در حالی که در پرینتر سه بعدی این محدودیت وجود ندارد و در یک بار فرآیند چاپ کلیه جزییات هر چقدر هم پیچیده باشد، ایجاد می شود.

بر عکس در پرینتر سه بعدی رزینی که برای ساخت اجسام کوچک استفاده می شود و با تابش نور کار میکند، دقت ساخت بسیار بالاست طوری که می توان قالبهای طلا و جواهر یا دندانپزشکی را سریعا نمونه سازی کرد.

در برش CNC، ابزارهای برش ناپذیر یا آسیب دیده، بخش های خراب یا داده های معیوب ارائه شده توسط نرم افزار CAM ممکن است منجر به برش قطعه های نادرست شود که با توجه به هزینه بالای متریال مصرفی، یک عیب محسوب می شود.

در چاپگر سه بعدی نیز امکان خطا وجود دارد ولی به جهت هزینه متریال کمتر و امکان پیشگیری از خطای چاپ در نرم افزار اسلایسر پرینتر ، نسبت به CNC برتری دارد. 

  • سرعت:

همانطور که در بالا گفتیم، روند کار چاپگر سه بعدی نسبت به دستگاه برش CNC زمان بالاتری می طلبد. جهت آشنایی بیشتر با سرعت پرینت پیشنهاد میشود مقاله «سرعت چاپ پرینتر سه بعدی تا چه حد است؟» را مطالعه کنید.

  • نویز و صدا:

نویز: بسته به مواد مورد استفاده، تراش CNC می تواند بسیار پر سر و صدا باشد. برش فلز یا چوب با استفاده از یک ابزار با قطر بزرگ (برای حذف سریع قطعات اضافی) می تواند موجب آسیب دیدن گوشتان شود! در عوض چاپگر سه بعدی هیچ گونه صدای گوشخراشی در مقایسه با سی ان سی ندارد.

نکته: به جهت سر و صدای زیاد دستگاه CNC، محل استقرار آن محدود به محیطهای کارگاهی خواهد بود.

  • ارتعاشات:

هنگام کار بر روی یک بلوک فلزی یا چوب، ابزارهای CNC نیز به شدت ارتعاش پیدا می کنند. در حالی که پرینترهای سه بعدی لرزش شدیدی نداشته و امکان استقرار در محیط خانه، اداره یا میز کارتان را دارند.

  • تراش CNC می تواند کاملا کثیف باشد:

همانطور که قبلا هم گفتیم، فرزکاری CNC به معنای بریدن مواد دور یک جسم با استفاده از یک ابزار چرخشی است. نتیجه: خرده مواد بسیار زیادی ایجاد میشود که ممکن است کاملا تیز هم باشد (به عنوان مثال خرده چوب یا فلز). بنابراین کار با  سی ان سی باید با احتیاط صورت گیرد (در واقع ابزاری کاملا کارگاهی محسوب میشود و افراد آموزش دیده باید با آن درگیر شوند). CNC  در هنگام کار بر روی یک بلوک بزرگ از مواد، کاملا محصور نمی شود، بنابراین همه  محیط اطراف تحت تاثیر ترکشها و براده های جسم قرار گیرد و کثیف میشود.

بر عکس در چاپ سه بعدی، به جهت تکنیک افزایشی (ضافه شدن لایه به لایه)، ریخت و پاش دستگاه برش CNC وجود ندارد.

  • عملیات های پس از چاپ:

پس از تکمیل و ساخت قطعه در هر دو دستگاه CNC یا پرینتر سه بعدی، ممکن است نیاز به مراحل پرداخت کاری، سمباده یا رنگ داشته باشید.

  • پرتی یا هدر رفت مواد:

حتی با خطای چاپ یا مدل سازی اشتباه، ضایعات بسیار کمتری در چاپگر سه بعدی وجود دارد، زیرا این تکنولوژی فقط نیاز به مواد مورد نیاز برای ساخت قطعه را خواهد داشت. بر عکس، در تراش CNC شما نیاز به یک بلوک گران قیمت از مواد دارید که حداقل به اندازه ابعاد بزرگ قطعه باشد، در نتیجه بسیاری از مواد هدر می روند.

  • طیف کاربرد پذیری:

تراش CNC بهترین راه حل برای ساخت قطعاتی است که باید مستقیما استفاده شوند، به تعداد بسیار زیادی از قطعه در زمان کمی نیاز دارید یا باید بسیار مقاوم و دقیق بوده و نیازمند قرارگیری در معرض حرارت مستقیم باشند. البته ساختار هندسی مدل نباید خیلی پیچیده یا تودرتو باشد.

در پرینتر سه بعدی، تقریبا هر فرم هندسی حتی بسیار پیچیده و تودرتو قابلیت ساخت دارد و محدودیت ندارید. همچنین می توانید مدلهای سه بعدی توخالی یا دارای بخش متحرک متصل را مستقیما پرینت گرفته و پس از چاپ، آن بخشها را بدون اسمبل، حرکت دهید.

چاپ سه بعدی زمینه های کاربردی عجیب و غریبی دارد و می توان از آن برای چاپ تندیس، قطعات صنعتی و ماکت، مواد غذایی (مختص کشورهای صنعتی) یا برای ساخت و سازهای مفهومی، نمونه سازی اولیه قبل از قالب سازی، ساخت اسباب بازی، اشیای ابتکاری و غیره استفاده کرد.

در کشورهای صنعتی روند استفاده از پرینترهای سه بعدی به شدت افزایش یافته و کارخانه های خودروسازی تا شرکتهای بزرگ هواپیمایی در حال استفاده از آن می باشند. در ایران نیز به تازگی روند استفاده از چاپگرها در شرکتها و شهرک های صنعتی رو به افزایش است (به جهت هزینه کمتر و امکان نمونه سازی اولیه دقیق).

مصرف برق:

با توجه ساختار کارگاهی دستگاه برش CNC، مصرف برق آن بالاست در حالی که پرینتر سه بعدی بیشتر از یک کامپیوتر مصرف برق ندارد.

  • سهولت استفاده:

در بخشهای بالایی اشاره کردیم که دستگاه برش «سی ان سی» خشن بوده و پلتفرم کارگاهی دارد، بنابراین افراد باید به خوبی از قبل آموزش دیده باشد، زیرا سرمته تیز و پرتاب مواد حین کار در صورت بی احتیاطی، بسیار خطرآفرین می باشد.

در عوض پلتفرم پرینتر سه بعدی آنرا برای همه کس ساده و کاربردی کرده است؛ مهم نیست که مهندس هستید و نیاز به نمونه سازی اولیه دارید یا هنرمندی هستید که می خواهید تندیس چاپ کنید؛ یک آموزش ساده کافیست و با چاپ بیشتر تجربه شما بالاتر هم می رود. با آموزش اولیه و نظارت معمول، چاپگر سه بعدی برای رشد خلاقیت یک کودک هم مناسب خواهد بود (در برخی کشورهای صنعتی در مقاطع تحصیلی ابتدایی، کلاسهایی برای کار با چاپگر برگزار میشود).

نکته: در ایران دو تکنولوژی پرینتر سه بعدی محبوب است: تکنولوژی FDM و تکنولوژی SLA یا DLP. در فرآیند FDM، متریال ترموپلاستیک موسوم به فیلامنت در نازل ذوب می شود. در حالی که در تکنیک SLA یا DLP، رزین مایع توسط تابش انتخابی نور، سخت شده و جسم شکل می گیرد، پس برعکس، FDM‌ حرارت تولید نمی شود.

پیشنهاد می شود برای اطلاع دقیقتر از روند این دو نوع چاپگر، مقاله «مقایسه دو فناوری پرینتر سه بعدی: FDM درمقابل SLA» را مطالعه کنید.

  • قیمت و هزینه

کار با چاپ سه بعدی ارزان تر است، چون که شما می توانید پرینتر مناسب را از نوع رومیزی تا ابعاد چاپ بزرگتر صنعتی با قیمت معقولی دریافت کنید، در حالی که قیمت دستگاه های CNC  معمول تا حرفه ای بالاتر از پرینتر می باشد. موارد مصرفی CNC نیز همیشه گرانتر خواهد بود.

پرینتر سه بعدی بخرم یا CNC؟

اغلب افراد در این زمینه سوال پرسیده اند که برای شروع چاپگر سه بعدی بخرم یا سی ان سی ؟ اینگونه پاسخ می دهیم که برای اغلب مشاغل، چاپگر سه بعدی نیاز شما را به خوبی رفع میکند در حالی که برای برخی دیگر از مشاغل خاص کارگاهی مثل قالبهای فلزی، دستگاه برش سی ان سی ابزار بهتریست.

  • برش CNC ابزار انتخاب برای برنامه های صنعتی خاص است؛ فرضا قطعاتی که مستقیما قرار است استفاده شود و تعداد ساخت بسیار بالاست.

شرکتهای بزرگ در حالت بهینه و ایده آل، خرید هر دو چاپگر سه بعدی و برش CNC را مناسب می دانند تا هر قطعه ای که را به راحتی تولید کنند.

  • اگر بودجه بالایی برای تامین مواد و محل استقرار کارگاهی و یک فرد آموزش دیده در نظر گرفته اید و نیازمند قطعات فلزی یا چوبی به غیر از پلاستیک ها هستید که مستقیما استفاده می شود و قطعات خیلی پیچیده نیستند یا بخشهای متصل متحرک ندارند و اندازه قطعه و تعداد مورد نیاز ساخت این قطعات هم بسیار بالاست، دستگاه برش CNC ایده آل است.
  • پس اگر فضای کارگاه شما محدود است یا اصلا در خانه یا محیط اداره هستید؛ شما می توانید چاپگر سه بعدی بخرید.
  • اگر هنرمند یا معمار هستید و می خواهید با هزینه کم انواع ماکت و مجسمه را چاپ کنید، پرینتر سه بعدی بهترین انتخاب است.
  • چنانچه قطعات صنعتی را طراحی می کنید و نیاز به نمونه سازی اولیه، ارزیابی صحت طراحی قبل از قالبسازی انبوه یا ساخت قطعه ای ارزان با مقاومت مناسب دارید، بهترین انتخاب چاپگر سه بعدی می باشد.
  • چنانچه نیاز به مدلسازی کانسپت یا سبک وزن و ارزان دارید، پرینتر سه بعدی ارجحیت دارد.
  • اگر می خواهید ابزارهای ابتکاری ساخته و در منزل خود با چاپ مدل سه بعدی مشتریان درآمدزایی داشته باشید، پرینتر بهترین گزینه است.
  • چنانچه قطعات پیچیده یا توخالی یا مفهومی و متحرک دارید؛ پرینتر سه بعدی بهتر از دستگاه برش CNC است.

 

نویسنده: مهرداد سینایی

پیام بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

بیست + 6 =