» پرینتر3بعدی » برترین پرینترهای سه بعدی متریال فلزی رومیزی و صنعتی دهه 2021
metal fdm 3d printer

برترین پرینترهای سه بعدی متریال فلزی رومیزی و صنعتی دهه 2021

در اینجا معتبرترین و جدیدترین دستگاه های تولید افزایشی مبتنی بر متریال فلز که به تازگی برای محیطهای اداری و کارگاههای کوچک تا بزرگ، تجاری شده اند را بهمراه قیمت بررسی می کنیم؛ همچنین یک نمونه فیلامنت فلزی را نیز توضیح خواهیم داد.

چاپ سه بعدی فلزی هر روز مزایای بیشتری را برای صنایع فراهم می کند. با استفاده از پرینت سه بعدی فلزی نه تنها می توانید قطعاتی با اشکال و ساختارهای پیچیده ای تولید کنید که ریخته‌ گری و ماشینکاری از پس آنها بر نمی آیند، بلکه می توانید قطعاتی را درون قطعاتی دیگر بسازید، که این امر به مهندسان اجازه میدهد یک مجموعۀ پیچیده را در قالب یک قطعه اسمبل شده و آماده طراحی کنند. این امر باعث صرفه جویی در وقت و زحمت لازم برای مونتاژ قطعات یا فرایندهایی مانند جوشکاری می شود و کارایی قطعۀ نهایی را افزایش می دهد.

اگر به دنبال اولین چاپگر سه بعدی فلزی خود هستید، برای محدود کردن گزینه ها این سوالات را از خود بپرسید:

  1. می خواهم با کدام فلز(ها) یا کامپوزیت ‌ها کار کنم؟
  2. چاپ نهایی من به چه ویژگی های مکانیکی نیاز دارد؟
  3. سرعت و حجم ساخت چقدر در کسب و کار من اهمیت دارد؟
  4. چه نوع پلتفرمی مناسب من است؛ رومیزی یا صنعتی بزرگ؟
  5. آیا کارمندان موجود می توانند با دستگاه کار کنند یا به متخصصین جدیدی نیاز دارم؟
  6. آیا تولید کننده یا توزیع کنندۀ من مشاوره و پشتیبانی ارائه می دهد؟
  7. چقدر میخواهم بابت خرید دستگاه و متریال مصرفی هزینه کنم؟

Metal Extrusion 3D Printing

چاپگرهای سه بعدی فلزی سازگار با محیط اداری

سازگار با محیط اداری به این معناست که برای میزان برق، هوای فشرده یا گازهای بی‌اثر به خطوط و کانال کشی اختصاصی نیاز ندارید و می توانید دستگاه را به راحتی از درب اداره رد کنید؛ این دستگاهها بیشتر شبیه به پرینترهای سه بعدی رومیزی یا دسکتاپ هستند ( و در مورد پرینترهایی که از فیلامنت فلزی استفاده می کنند، واقعاً رومیزی هستند.)  و برای استفاده خیلی به کارگر ماهر نیاز ندارید.

استفاده از فیلامنت فلزی در چاپگرهای سه بعدی رومیزی

حرف و حدیث در مورد استفاده از فیلامنت های فولاد ضدزنگ در چاپگرهای سه بعدی رومیزی، که عمدتاً برای 3D Printer ترموپلاستیک طراحی شده اند، بسیار هیجان انگیز شده است؛ پرینترهای FDM شرکتهای معروفی مانند Ultimaker، MakerBot، Raise3D و Anycubic می توانند با رشته های پلیمری تزریق شده با فولاد ضدزنگ کار کنند و قطعاتی بسازند که بعد از  فرآیند معمول کارگاهی بایندرزدایی و سینترینگ، به میزان 96 درصد فلز سخت باشند.

filament
یک فیلامنت FDM با آلیاژ فلز فولاد و قطعات نهایی پرداخت شده با 98 درصد فولاد – میانگین قیمت این فیلامنت در بازارهای جهانی 500 دلار است.

نکته مهم: دقت کنید که Metal Filament با فیلامنتهای طرح متالیک (طرح فلز) مرسوم که در بازار ایران هم مشاهده میکنید، فرق دارند. (فیلامنتهای متالیک فقط رنگی شبه فلزی دارند و 90 درصد ترموپلاستیک هستند و هیچ ربطی به فیلامنتهای آلیاژ فولادی جدید که در اینجا معرفی میکنیم ندارند).

پرینت3بعدی

metall 3d print

پس تفاوت روش فلزی FDM با چاپگرهای سه بعدی فلزی اختصاصی صنعتی) که مصرف برق کارگاهی، قیمت بسیار بالا و ابعاد غول آسا دارند) در چیست؟

به طور خلاصه، همه چیز به ویژگی های ساختاری و مکانیکی قطعه مربوط می شود؛ این بدان معنا نیست که قطعات فلزی چاپ شده توسط پرینترهای رومیزی  فیلامنت فلز فقط تزئینی هستند؛ آنها قطعات فلزی واقعی هستند و در طیف وسیعی از زمینه ها کاربرد دارند:

از جمله به عنوان ابزار، لوازم جانبی، تولید سری های کوچک، قطعات کاربردی، نمونه های اولیه …

اما روش چاپ FDM دقت کمتری نسبت به سایر روش های چاپ سه بعدی فلزی دارد و به ساختار ساپورت هم نیازمند است که میتواند هندسۀ قطعه را محدود کند. قطعات تولید شده از فیلامنت فلزی به بایندرزدایی و سینترینگ نیاز دارند (همان فرآیند مرسوم ترزیق فلزات در کارگاهها)،که روند کار را کمی کُند میکند (ولی همچنان از فرآیند سنتی قالبسازی سریعتر خواهد بود).

از نظر مقاومت، به عنوان مثال، متریال فیلامنت فولاد ضدزنگ مارک Ultrafuse 316L دارای مقاومت کششی 521 MPa و استحکام تسلیم 234 MPa است. برای مقایسه، قطعات فلزی تولید شده توسط چاپگر رومیزی Desktop Metal Studio System که دارای چگالی 97 درصد هستند، مقاومت کششی 533 MPa و استحکام تسلیم 169 MPa دارند.

برای تولید قطعات فولاد ضدزنگ از طریق FDM، چاپگر شما به یک بستر گرم تا 90 درجۀ سانتیگراد و یک هات اند – اکسترودر تمام فلزی و یک سر نازل فولادی مقاوم نیاز دارد که حداقل بتواند دمای 250 درجه سانتیگراد را تاب بیاورد.

قطعات «خام» پس از چاپ به منظور پرداخت نهایی به یک کارگاه ثالث حوزه تزریق فلز ارسال می شوند (مگر این که یک بایندرزدا و یک باکس حرارت دهی همراه دستگاه داشته باشید). در کوره کارگاه، قطعات متراکم شده و معمولاً یک سوم از اندازۀ خود را از دست می دهند. طبیعتاً، این مرحله اندک زمانی را برای تولید قطعه اضافه میکند اما از نظر سرمایه گذاری اولیه، با توجه به وجود رول فیلامنتهایی مانند Ultrafuse 316L یا 17-4 PH با قیمت 465 دلار و یک چاپگر رومیزی حرفه ای مستحکم ، یک راه معقول و نوین برای چاپ مستقیم قطعات فلزی توسط خودتان است.

: فیلامنت کامپوزیت فولاد برای چاپگر سه بعدی رومیزی

Ultrafuse® 316L فیلامنتی ابتکاری برای تولید قطعات فولادی ضدزنگ با درجۀ 316L است.

Metal-polymer composite filament

معرفی یک نمونه فیلامنت فلزی  برای پرینترهای سه بعدی FDM

این فیلامنت به منظور استفادۀ راحت تر از پرینترهای سه بعدی معمولی Fused Filament Fabrication طراحی شده است. فیلامنت Ultrafuse® 316L، که تولید شرکت BASF | ultrafusefff.com می باشد، ترکیبی از آزادی بیشتر در طراحی و هزینۀ کل کمتر را به کاربر ارائه می دهد و چاپ قطعات فلزی را سریع تر، آسان تر و مقرون به صرفه تر می کند. قطعات چاپ شده با Ultrafuse® 316L خصوصیات نهایی خود از جمله سختی و مقاومت را از طریق فرایند معمول قالبگیری تزریقی فلزات یعنی کاتالیزوری بایندرزدایی و سینترینگ به دست می آورند. تکنولوژی بایندرزدایی فیلامنت توسط کمپانی BASF ایجاد و معرفی شده است و به عنوان استاندارد صنعتی مورد پذیرش قرار گرفت.

با جستجوی نام این فیلامنت فلزی در گوگل متوجه میشوید که در وبسایت معروف آمازون حدود 465 تا 500 دلار قیمت گذاری شده است.

مزایای فیلامنت فلزی در یک نگاه

  • چاپ سه بعدی فلزی آسان و مقرون به صرفه
  • تعویض متریال سریع و مدیریت آسان
  • قابل استفاده در تمام پرینترهای FFF با منبع باز (هات اند ترجیحا فلزی و سر نازل مقاوم به فلزات)
  • توانایی تولید قطعات از جنس فولاد ضدزنگ 316L
  • توزیع یکنواخت ذرات که منجر به افزایش خواص مکانیکی می شود
  • انعطاف پذیری بالای فیلامنت امکان چاپ موفقیت آمیز را در تمام چاپگرهای FFF فراهم می کند
  • سازگار با اکسترودرهای Direct Drive و Bowden (سر نازل مقاوم به کامپوزیت)

نمونه های کاربرد فیلامنت فلزی

  • ابزارسازی
  • تولید قید و اتصالات
  • نمونه های اولیۀ کاربردی
  • تولید مجموعه های کوچک

محدودیت چاپ سه بعدی FDM فلز

همانطور که گفتیم، فیلامنتهای فلزی از ترکیب پودر فلز و مادۀ چسباننده (بایندر) ساخته می شوند و میتوانند هندسه های دلخواه را چاپ کنند.

پس از چاپ، فرایندهای بایندِرزدایی (Debinding) و سینترینگ برای حذف مادۀ چسباننده و تولید قطعۀ کامل و نهایی صورت می گیرد.

تکنولوژی کاتالیزوری بایندرزدایی فلز در پرینت سه بعدی FDM توسط کمپانی Forward AM: BASF 3D Printing Solutions GmbH ایجاد و تجاری شده و اکنون بعنوان یک استاندارد صنعتی مورد قبول قرار گرفته است.

برای تشخیص این که قطعات شما آمادۀ این فرایند صنعتی هستند، فرایندهای شبیه سازی مختلفی را در هر مرحله می توان انجام داد:

طی مرحلۀ کاتالیزوریِ بایندِرزدایی عوامل چسباننده حذف میشوند تا قطعه برای سینترینگ نهایی آماده شود.

این امر می تواند باعث از بین رفتن پایداری و یکپارچگی ساختار در قطعۀ چاپی شود. نتیجۀ حاصل از فرایند بایندرزدایی یا «قطعۀ قهوه‌ای»؛ بسته به هندسه و ویژگی های فردی آن می تواند کاملاً شکننده باشد:

پس از انجام بایندرزدایی، فرایند سینترینگ به منظور تولید قطعۀ تمام فلزی انجام می شود. در طول سینترینگ، قطعات چاپی تحت انقباض ناهمسانگرد قرار می گیرند. علاوه بر این، ویژگی های خاص هندسی می تواند منجر به تاب برداشتن و پیچ خوردگی قطعۀ نهایی شود.

در نتیجۀ عدم پایداری، قطعاتی که برای این فرایند مناسب نیستند ممکن است دچار کژدیسی و از ریخت افتادگی شوند و یا حتی زیر بار وزن خود له شوند.
برای جلوگیری از بروز ناپایداری چه کاری می توان انجام داد؟

طراحی قطعه و جهت‌دهی نقش مهمی در بایندرزدایی و سینترینگ موفق بازی می کنند. اگر نیروهای گرانشی باعث ایجاد فشارهایی کششی و فشاریِ بیش از حد شوند، قطعه نمی تواند فرم و شکل خود را حفظ کند.

برای کاهش خطر خرابی قطعه، تیم مهندسی Forward AM توصیه می کند که پیش از چاپ یک شبیه سازی برای آزمایش پایداری در مرحلۀ بایندرزدایی انجام دهید. این امر تخمینی از تنش های داخلی برای ارزیابی یکپارچگی ساختاری قطعه در هنگام بایندرزدایی به دست می دهد؛ همچنین، به صورت مجازی به شما نشان می دهد که کدام ویژگی های ساختاری در معرض خطر هستند. با استفاده از راهنمای شبیه سازی پایداری در بایندرزدایی که توسط Forward AM تهیه شده، میتوانید به سرعت و راحتی متوجه شوید که کدام ویژگی ها هنوز برای چاپ با فیلامنت فلزی بهینه نشده اند:

با استفاده از شبیه سازی مجازی سینترینگ، می توان اثرات انقباض و پیچ خوردگی را به دقت پیشبینی کرد تا از چرخه های پرهزینه و زمان‌بر آزمون و خطا کاسته شود. برنامۀ بهینه سازی، هندسۀ صحیحِ «قطعۀ خام» را پیش از تاب برداشتن تعیین میکند تا قطعۀ نهایی به درستی ساخته شود.

نکته: برای اپراتوری پرینترهای سه بعدی FDM به کارگر ماهر نیاز چندانی نخواهید داشت و هر کسی میتواند به تدریج کار با این دستگاهها را یاد بگیرد.

FDM فلزی گامی قابل توجه در جهت دسترسی بیشتر به قطعات فلزی به شمار می رود، به ویژه برای مشاغل کوچک که به ابزارهای تکی و اعتبارسنجی سریع طراحی ها نیاز دارند.

نکته: در مناطق خارج از محدوده ایران میتوان به صورت آنلاین سفارش خرید متریال فیلامنت فلز یا خدمات پرینت فلز FDM را بدهید.  متریال فیلامنت فلز Ultarafuse®316L شرکت Forward AM، اینترنتی تحویل داده میشود. همچنین در پلتفرم آنلاین Sculpteo میتوانید سریع و آسان فایل خود را بارگذاری و برای پرینت metal FDM درخواست دهید.

metal 3d printer

اکنون برترین و جدیدترین محصولات تولیدکنندگان مطرح جهانی در حوزه FDM متریال فلزی که پلتفرم Desktop دارند را توضیح میدهیم:

نکته: با توجه به نوسانات شدید دلار و تحریمها، محصولات زیر در ایران پشتیبانی نخواهند داشت.

  • پرینترهای سه بعدی فلزی مناسب محیطهای اداری

  1. Markforged Metal X

  • تکنولوژی: FDM
  • متریال: فیلامنت فلزی
  • حجم ساخت (میلیمتر): 300x220x180
  • میانگین قیمت: 99.500 دلار

پرینتر3بعدی

دستگاه Markforged Metal X با ابعادی جمع و جور (کوچکترین دستگاه چاپ سه بعدی فلزی در این فهرست) و نرم افزار برشی با ویژگی های مدیریت پرینتر و چاپ، بسیار کاربرپسند است و طراحی های شما را در عرض 48 ساعت به قطعات فلزی کاربردی تبدیل می کند.

فرایند چاپ سه بعدی فلزیِ مورد استفاده در این دستگاه، که (ADAM) Atomic Diffusion Addittive Manufacturing نامیده می شود، شامل استفاده از پودر فلز چسبیده ای است که درون یک فیلامنت پلاستیکی جاسازی شده است.

قطعات خام پس از تکمیل توسط دستگاه، درون بایندرزدایی قرار می گیرند و به صورت جداگانه فرایند سینترینگ روی آنها انجام میشود (فرآیند کاملا شبیه روش معمول  قالبگیری ترزیقی فلزات در کارگاههاست).

خود چاپگر (99.500 دلار) و دو دستگاه پرداخت نهایی، که مجموعۀ کامل Metal X را تشکیل می دهند، با قیمت 160.000 دلار عرضه می شوند و شرکت Markforged با برنامۀ تعویض سه سالۀ خود از آن پشتیبانی می کند.

مواد اولیۀ فلزی که به عنوان متریال ساپورت استفاده می شود، یک لایۀ سرامیکی ظریف بین ساپورت و قطعۀ چاپی ایجاد می کند تا پرداخت نهایی و حذف ساپورت ها به تمیزی انجام بگیرد. دستگاه Metal X می تواند قطعات را با استفاده از فیلامنت های آلیاژهای فلزی مختلف بسازد، مثلاً ابزارهایی از فولاد و اینکونل. در اوایل سال 2020، Markforged گزینۀ جدیدی از متریال مس را نیز عرضه کرد.

  1. Desktop Metal Studio System

  • تکنولوژی: FDM
  • متریال: فیلامنت فلزی
  • حجم ساخت (میلیمتر): 300x200x200
  • میانگین قیمت: 110.000 دلار

metal 3d printer

شرکت Desktop Metal آخرین چاپگر سه بعدی فلزی خود، یعنی Studio System 2، را در فوریۀ 2021، بر پایۀ سیستم قبلی خود Studio System +، عرضه کرد؛ اما یک تغییر بزرگ وجود داشت: دیگر به مرحلۀ بایندرزدایی نیازی نیست!

حالا چاپگرهای سه بعدی سیستم استودیو، میتوانند مستقیماً به کوره منتقل شوند و یکی از مراحل پرداخت نهایی را دور بزنند. انتقال مستقیم فرایند پرینت فلز به کوره قطعاً روند تولید را سریع تر میکند.

این دستگاه، دقیقاً همانند یک چاپگر سنتی FDM، فیلامنت فلزی را اکسترود می کند تا هندسۀ مورد نظر را بسازد (مشابه سیستم ADAM شرکت Markforged).

نرم افزار این شرکت، که Fabricate نام دارد، فرایند چاپ را آسان می کند و بسیاری از فلزکاری ها را به صورت خودکار انجام می دهد، مثلاً:

مقیاس بندی قطعه (برای محاسبۀ انقباض در زمان سینترینگ)، جهت دهی به قطعه برای چاپ ایده‌آل و تولید ساپورت های جداشونده.

طبق ادعای شرکت، کافی است که طرح خود را بارگذاری کنید و از دستورالعمل گام به گام در رابط کاربری پیروی کنید.

چاپگرِ به روز شده از متریال فولاد ضدزنگ 316L پشتیبانی می کند. با تمام متریال های قبلی، از جمله متریال مس معرفی شده در اواخر سال 2020، سازگار است اما برای آنها به دستگاه های بایندرزدایی جداگانه نیاز دارید. متریال جدید تا پایان سال 2021 اضافه خواهند شد.

این سیستم به صورت کامل، شامل کوره، تقریباً 110.000 دلار قیمت دارد.

metal 3d printer

  • پرینترهای سه بعدی فلزی مناسب محیطهای کارگاهی و تولیدی

3d print
نحوه عملکرد پرینت سه بعدی بستر پودر فلزی

در ادامه برندهای برتر چاپگرهای سه بعدی فلزی با متریال غیر فیلامنتی یعنی بستر پودر فلز را معرفی میکنیم. برای کار با این دستگاهها نیاز به محیط صنعتی، برق دهی مناسب، شرایط تهویه و ایمنی… و کارگر ماهر دارید.

این انتخاب بر اساس پایه ای ترین سطح محصول سازنده آورده شده است؛ بسیاری از این شرکتها طیف وسیعی از دستگاههای بزرگتر و آماده به تولید را نیز ارائه داده اند، بنابراین بهتر است که هنگام خرید پرینتر متریال پودر فلز به برنامه های آیندۀ خود فکر کنید و شرکتهایی را در نظر بگیرید که سیستمهای قابل ارتقاء ارائه می دهند. همۀ این چاپگرها برای قطعات سفارشی، کارهای کم حجم و آزمایش قطعات، ایده‌آل هستند.

  1. Desktop Metal Shop System

  • تکنولوژی: Binder jetting
  • متریال: پودر فلز
  • حجم ساخت (میلیمتر): 350x220x200
  • میانگین قیمت: 150.000 دلار

پرینتر3بعدی فلز

در حالی که سیستم Desktop Metal Studio 2 راهی کارآمد برای تولید قطعات فلزی تکی و ابزارهای سفارشی به شمار می رود، سیستم Desktop Metal Shop در مقیاس صنعتی کار می کند و با دپوزیت کردن پودر فلز به منظور انجام فرایند binder jetting سرعت تولید را افزایش می دهد- و همۀ این ها را در یک سیستم اندازۀ متوسط و مناسب برای کارگاه ارائه می دهد.

این دستگاه، که با در نظر گرفتن شرایط کارگاههای مکانیکی و تراشکاری طراحی شده، در حجمهای ساخت گوناگون (حداکثر ظرفیت 12 لیتر) در دسترس است و توانایی تولید دسته های مختلف قطعات را در یک چرخۀ چاپ واحد ارائه می دهد و امکان تولید یک مجموعه قطعه در یک شیفت کاری را فراهم می سازد.

چاپگذ3بعدی فلز

دستگاه Shop System از فرایند مخصوص شرکت Desktop Metal در binder jetting بهره می برد، بدین صورت که بیش از هفتاد هزار نازل قطرات اتصال دهنده را طی یک عبور واحد در روی فلز مخصوص شرکت دپوزیت میکنند. شرکت ادعا می کند که سطح نهایی قطعات پس از انجام فرایند کوره به خوبی 4 Ra میکرون خواهد بود.

به گفتۀ Desktop Metal، این دستگاه که برای کارخانه ها و کارگاه ها مناسب است در مقیاس تولید صنعتی کار می کند و قطعات تمام فلزی را با سرعتی بالاتر از سیستمهای تولید افزایشی فلزی مبتنی بر لیزر، حتی دستگاههای رقیب Binder Jetting، تولید می کند.

به طور خلاصه، این سیستم از نوعی فناوری binder jetting استفاده میکند که شرکت آن را Single Pass Jetting یا SPJ می نامد. این فناوری در مقایسه با سایر سیستمهای Binder jetting زمان مفید چاپ را افزایش می دهد. این دستگاه قطعات فلزی خام را از پودر فلز میسازد که با استفاده از یک مایع اتصال دهنده با دقت شکل گرفته است.

حجم ساخت ثابت 490x380x260 میلیمتر در مدل بزرگتر P-50 فضای کافی را برای کارهای پرحجم تر فراهم میکند. این شرکت همچنین مدل P-1 را برای رفع شکاف بین سیستمهای رومیزی و دستگاه های تولید انبوه طراحی کرده است. این مدل محفظۀ ساخت کوچک تر 200x100x40 میلیمتر دارد اما از همان فناوری SPJ برای تولید قطعات باکیفیت استفاده می کند. مدل P-1 همچنین قابل ارتقا است تا در صورت لزوم مقیاس تولید افزایش یابد.

پلتفرم باز این دستگاه، که در بین این سیستمها منحصر به فرد است، اجازه می دهد که با پودرهای ارزان غیریکنواخت، مانند پودرهایی که برای قالب‌گیری تزریقی استفاده می شوند، نیز سازگار باشد. این بدان معناست که کاربران می توانند به استفاده از پودرهای مورد نظر خود ادامه دهند یا در صورت لزوم از منابع محلی استفاده کنند.

انعطاف پذیری و چابکی در کنار ویژگیهایی مانند فعالیت آرام و ساکن برای اطمینان از یکنواختی پودر و فرایند چاپ سرد قرار می گیرند که  همین امر امکان انتقال فوری قطعه از چاپگر به بایندرزدا را فراهم می کند.

  1. 3D System DMP Flex 100

تکنولوژی: Select Laser Melting (SLM)

  • متریال: پودر فلز
  • حجم ساخت (میلیمتر): 100x100x90
  • میانگین قیمت: 150.000 دلار

پرینتر3بعدی فلزی

چاپگر سه بعدی فلزی DMP Flex 100 در سطح پایۀ شرکت 3D Systems ارائه شده و دارای حجم ساخت 100x100x90 میلیمتر است و توانایی چاپ قطعاتی با بخش های آویزان تا 20 درجه را بدون استفاده از ساپورت دارد. سطح نهایی بخوبی 5 میکرون است و بنابراین به پرداخت نهایی چندانی نیاز ندارد. 3D Systems فناوری خود را Direct Metal Printing می نامد، به صورتی که هر لایه روی لایۀ قبلی ذوب می شود و قطعه ای مستحکم و متراکم می سازد (تا 99.9 درصد).

لیزر فیبریِ 100 وات این سیستم، گرچه قدرت کمتری نسبت به دستگاه های بزرگ تر این شرکت دارد، اما آنقدر قدرت دارد که بتواند با طیف وسیعی از پودرهای فلزی شرکت، از جمله مدل های مختلف تیتانیوم، کار کند.

این سیستم برای کاربردهای متنوعی مناسب است که به جزئیات دقیق نیاز دارند و از خطوط گاز اختصاصی برای دستیابی به خلأ لازم برای بهینه سازی چاپ استفاده می کند. به همین ترتیب، برای تسهیل این امر به زیرساخت هایی در ساختمان نیاز است.

اگر آمادۀ استفاده از دستگاه هایی بالاتر از سطح پایه و ابتدایی هستید، شرکت 3D Systems پنج مدل بزرگ تر را همراه با یک فرایند شبکه‌ای ارائه داده است.

  1. Trumpf TruPrint 1000

  • تکنولوژی: Selective Laser Melting (SLM)
  • متریال: پودر فلز
  • حجم ساخت (میلیمتر): 100x100x100
  • میانگین قیمت: 170.000 دلار

پرینتر3بعدی فلز

شرکت Trumpf، مستقر در دیتزینگن آلمان، چاپگر سه بعدی TruPrint 1000 را برای تولید قطعات کوچک صنعتی ارائه کرده است. دستگاهی جمع و جور با قابلیت نصب سریع که حداقل ضخامت لایۀ 10 میکرون را چاپ می کند و جزئیاتی عالی را به نمایش می گذارد. این شرکت شیوۀ SLM خود را Laser Metal Fusion می نامد.

دو لیزر فیبری 200 واتی پرینتر به طور همزمان محدودۀ ساخت را اسکن می کنند، که به گفتۀ شرکت، در مقایسه با دستگاه های مشابه میتواند بهره‌وری را تا 80 درصد افزایش دهد. سیستم نظارتی دستگاه هر لایه را تجزیه و تحلیل می کند تا کیفیت را به حداکثر برساند. وجود شیب منجر به استفادۀ سریع از پودر میشود، که به نوبۀ خود سرعت تولید را بیشتر و هزینۀ تولید قطعات را کمتر می کند.

بعنوان امری منحصر به فرد، TruPrint 1000 می تواند با فلزات شیشه‌ای (آمورف) کار کند. این نوع متریال تولید قطعات با کشش بالا و مقاوم در برابر خوردگی و در عین حال کاهش ضخامت دیواره را امکان پذیر میسازد. این امر باعث کاهش زمان تولید و وزن هایی قطعه می شود.

شرکت Trumpf هفت پرینتر سه بعدی فلزی دیگر نیز در فهرست خود دارد. مدل TruPrint 1000 Green Edition دارای لیزر سبز است که به شما امکان می دهد مواد بسیار بازتابنده مانند مس و آلیاژهای آن را چاپ سه بعدی کنید. سایر دستگاه های موجود در کاتالوگ شرکت دارای قدرت و ظرفیت تولید بالاتری هستند و برای کاربردهای حجم بالاتر استفاده می شوند. دستگاههای Laser metal deposition این شرکت تولید افزایشی را با برش و جوشکاری دو بعدی و سه بعدی ترکیب می کنند.

  1. ExOne Innovent+ and Rapidia

  • تکنولوژی: Binder Jetting
  • متریال: پودر فلز
  • حجم ساخت (میلیمتر): 160x65x65
  • میانگین قیمت: 250.000 دلار

چاپگر3بعدی فلزی

دستگاه ExOne Innovent+ یک چاپگر سه بعدی مقدماتی با فناوری binder jetting است که برای محیطهای تحقیق و توسعه مناسب می باشد. این دستگاه کوچکترین چاپگر فلزی شرکت ExOne است. این پرینتر با انواع متریال فلزی سازگار است و قطعات را به صورت تکی و دسته های کوچک تولید می کند. این سیستم از فناوری اولتراسونیک برای آماده سازی لایه های یکنواخت پودر به منظور اتصال استفاده می کند و بیشتر از تولید برای تحقیق و توسعه و آزمایش مورد استفاده قرار می گیرد. فناوری مورد استفاده در این پرینتر این امکان را فراهم میکند که از پودرهای فلزی کم هزینه با کیفیت خوب استفاده کند.

شرکت ExOne پنج دستگاه تولید افزایشی فلزی عرضه کرده است؛ از Innovent+ در اندازۀ کوچک گرفته تا X1 160Pro با حجم ساخت 800x500x400 میلیمتر و نرخ تولید بیش از 10.000 سی‌سی در ساعت برای قطعات کاملاً فلزی. خانوادۀ چاپگرهای سه بعدی فلزی Exone به صورت قابل ارتقاء طراحی شده اند و میتوانند با استفاده از همان موتور چاپی، کسب و کار شما را از تحقیق و توسعه و نمونه سازی به تولید سریالی برسانند.

پرینتر3بعدی فلز

پرینتر سه بعدی Metal Designlab، که طی همکاری با شرکت کانادایی Rapidia ساخته شده، عضو جدید خانوادۀ ExOne است. این دستگاهِ سطح ابتدایی برای دفاتر محققان، مربیان و طراحان صنعتی طراحی شده است. این چاپگر از یک متریال خمیری مبتنی بر آب با ترکیب پودرهای فلزی یا سرامیکی استفاده می کند، که پیش از مرحلۀ کوره به بایندرزدایی نیاز ندارند. این خمیر که توسط شرکت Rapidia تولید شده 98 درصد مادۀ اتصال دهنده را با آب جایگزین کرده است، که هنگام چاپ تبخیر می شود. این شرکت در حال حاضر متریال های 316L و 17-4 PH را عرضه می کند. پرینتر با کورۀ پیشرفتۀ جدید X1F ترکیب می شود.

  1. HP Metal Jet

  • تکنولوژی: Binder Jetting
  • متریال: پودر فلز
  • حجم ساخت (میلیمتر): 430x320x200
  • میانگین قیمت: 399.000 دلار

پرینتر متریال فلز

دستگاه چاپ سه بعدی Metal Jet شرکت HP بر پایۀ موفقیت شیوۀ Multi-jet fusion (MJF)، شاخۀ انحصاری binder jetting این شرکت، ساخته شده است.

پرینتر HP Metal Jet بر اساس جریان کار و فناوریهایی شکل گرفته است که شرکت اچ‌پی برای چاپ سه بعدی پلاستیک استفاده می کرد و با توسعۀ آنها به سمت فلزات گزینه ای سریع و اقتصادی برای تولید قطعات فلزی باکیفیت و افزایش بهره‌وری فراهم آورد. این دستگاه از یک جوهرافشان حرارتی برای رساندن دقیق عامل اتصال دهنده به یک بستر پودر فلز استفاده می کند و قطعات خامی میسازد که از نظر حجمی تا 99 درصد فلز هستند. این پرینتر همچنین با کاهش شدید نیاز به بایندرزدایی، زمان تولید را کم می کند. قطعات چاپی این دستگاه، پیش از مراحل تکمیل، فقط به سینترینگ در کوره نیاز دارند.

در حالی که این فناوری در ابتدا فقط از طریق خدمات GKN و Parmatech در دسترس بود، اکنون گفته میشود که تعدادی از مشتریان می توانند از این تکنولوژی به صورت شخصی بهره ببرند. اچ‌پی قصد دارد سیستم ‌‌‌Metal Jet خود را حدود 399.000 دلار به فروش برساند و گفته می شود که از نیمۀ دوم سال 2021 این سیستم در دسترس گستردۀ عموم قرار خواهد گرفت.

  1. Digital Metal DM P2500

  • تکنولوژی: Binder Jetting
  • متریال: پودر فلز
  • حجم ساخت (میلیمتر): 203x180x69
  • میانگین قیمت: 250.000 دلار

چاپگر سه بعدی فلزشرکت سوئدی Digital Metal در تولید سیستمهای Binder Jetting با دقت بسیار بالا برای مصارف صنعتی پیشگام است. شرکت مادر آن، Hoganas، بزرگترین تولید کنندۀ پودر فلز در جهان است که در زمینۀ قطعات فلزی یکی از پایه های اصلی تحقیق و توسعه به شمار می رود.

پرینتر Digital Metal DM P2500 دستگاهی قوی برای تولید سریالی و نمونه سازی با تمرکز بر تلرانس های جزئی، سطوح نهایی و وضوح اجزای پیچیده و کوچک است. اندازۀ کوچک قطعات به این معنی است که فضای زیادی برای چاپ همزمان تعداد زیادی قطعه وجود دارد. مانند سایر چاپگرهای Powder bed fusion، این دستگاه به ساختارهای ساپورت یا انتقال حرارت نیازی ندارد.

با استفاده از فناوری Digital Metal قطعۀ شما بدون هیچ گونه پرداخت نهایی دارای کیفیت سطح 6 میکرون خواهد بود، در حالی که سایر فناوریهای تولید افزایشی معمولاً سطح بسیار زبرنری به جا میگذارند. کیفیت سطح برای قطعات دارای کانال داخلی مهم است، زیرا پرداخت نهایی چنین سطوحی بسیار دشوار و چالش برانگیز است.

7. چاپگر سه بعدی متریال فلز EOS M 100

  • تکنولوژی: Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
  • متریال: پودر فلز
  • حجم ساخت (میلیمتر): 100x100x95
  • میانگین قیمت: 350.000 دلار

پرینتر3بعدی فلز

چاپگر سه بعدی فلزی M 100 سطح ابتدایی شرکت EOS برای چاپ فلز است. این دستگاه با فناوری Direct Metal Laser Sintering یا همان DLMS کار می کند و مجهز به یک لیزر فیبری 200 وات برای ذوب و آمیختن پودرهای ریز فلزی است. نقطۀ ریز لیزر وضوح خوب را امکان پذیر میکند و این دستگاه را برای قطعات فلزی با هندسۀ پیچیده مناسب میسازد.

به گفتۀ شرکت، این دستگاه برای کاهش زمان پرداخت نهایی و تمیزکاری بهینه شده است، که به نوبۀ خود امکان تولید سریع و موثر قطعات را فراهم می کند. این پرینتر همچنین دارای یک طراحی داخلی مدولار و مخزن تامین پودر است که کار و نگهداری از آن را آسان می سازد. شرکت EOS این دستگاه را به ویژه برای بخش پزشکی تدارک دیده است، زیرا دستگاه M 100 به طور خاص با مواد فلزی ایمن برای پزشکی کار میکند. خود شرکت می گوید که این چاپگر برای تولید لوازم دندانپزشکی مناسب است.

شرکت سازنده به طور مداوم پودرهای فلزی جدیدی را معرفی میکند، مثلاً آخرین متریال نیکل آنها که NickelAlloy IN939 نام دارد در فوریۀ 2021 ارائه شد. توجه داشته باشید که M 100 با تعداد محدودی از متریالهای EOS سازگار است و ممکن است قادر به کار کردن با برخی پودرهای پیشرفته نباشد.

اگر به دنبال چاپگر سه بعدی فلزی برای ظرفیت تولید هستید، EOS نیاز شما را رفع می کند. این شرکت آلمانی سیستمهای سه بعدی ارائه می دهد که به راحتی با محیطهای تولیدی موجود جفت و جور می شوند و فضای ساخت و قدرت لیزر متفاوتی دارند و قابل ارتقاء هستند.

8. GE Arcam & Concept Laser

  • تکنولوژی: Selective Laser Melting (SLM)، Electron Beam Melting (EBM)
  • متریال: پودر فلز
  • حجم ساخت (میلیمتر): 800x400x500
  • میانگین قیمت: 250.000 دلار

پرینتر جنرال الکتریک

آرکام، وابسته به هولدینگ غول صنعتی جهان، یعنی «جنرال الکتریک» یا GE است و در حال حاضر یازده پرینتر سه بعدی فلزی- پنج دستگاه Arcam EBM و شش دستگاه Concept Laser SLM- عرضه می کند و در حال توسعۀ مدلی با فناوری binder jetting است.

خط تولید Arcam از یک پرتو الکترونی قدرتمند برای افزایش ظرفیت ذوب و بهره‌وری استفاده میکند و قطعاتی دقیق را با سرعت تولید می کند. دستگاه های Concept Laser از لیزر برای ذوب لایه های پودر ریز فلز و ایجاد هندسه های پیچیده استفاده می کنند. این دستگاه ها در چندین سایز عرضه می شوند- از جمله بزرگترین سیستم تولید افزایشی مبتنی بر بستر پودری در جهان که X Line 2000R نام دارد.

دستگاه X Line 2000R دارای حجم ساخت 800x400x500 میلیمتر است و برای کاهش زمان تولید از دو لیزر 1000 واتی استفاده می کند. این دستگاه که بیشتر برای تولید قطعات بزرگ فلزی در صنایع خودروسازی و هوافضا طراحی شده، می تواند چندین کار چاپی را به طور همزمان انجام دهد.

این چاپگر فلزی از فناوری LaserCusing (نوعی ذوب لیزری انتخابی) استفاده می کند و می تواند قطعاتی از جنس آلیاژهای فولاد، آلومینیوم، نیکل، تیتانیوم و فلزات گرانبها بسازد. همچنین، چرخۀ بستۀ بازیافت باعث می شود که کار اپراتور در مدیریت پودر به حداقل برسد. پودر اضافی پیش از تغذیۀ مجدد دستگاه به ایستگاه های غربالگری و بازپردازش فرستاده می شود.

9. Renishaw RenAM 500Q

  • تکنولوژی: Selective Laser Melting (SLM)
  • متریال: پودر فلز
  • حجم ساخت (میلیمتر): 250x250x350
  • میانگین قیمت: 250.000 دلار

پرینتر3بعدیسیستم Renishaw RenAM 500Q، با تاکید بر بهره‌وری، بر پایۀ توان آمپری ساخته شده و از چهار لیزر 500 واتی بهره می برد که هر یک قادر به پشتیبانی کامل از حجم ساخت هستند. این امر به RenAM 500Q اجازه می دهد که سریع تر از سیستم های تک لیزری مرحلۀ جوش لایه ها را به انجام برساند و در نتیجه تولید را افزایش و هزینه را کاهش دهد.

تعدادی سیستمهای خودکار داخلی- مانند غربالگری و گردش مجدد پودر- برای مدیریت متریال و اتمسفر وجود دارند که ایمنی اپراتور را تضمین میکنند و زمان مورد نیاز برای کار و نگهداری از دستگاه را کاهش میدهند. یک سیستم هوشمند جریان گاز نیز وجود دارد که میزان مصرف و انتشار آرگون را کاهش می دهد.

دستگاه RenAm 500Q دارای حجم ساخت معمولی 245x245x355 میلیمتر است و بسته به هندسۀ چاپ و سایر متغیرهای متریال می تواند تا 150 سانتیمتر مکعب در ساعت تولید کند.

10. پرینتر سه بعدی فلز SLM Solution 125

  • تکنولوژی: Selective Laser Melting (SLM)
  • متریال: پودر فلز
  • حجم ساخت (میلیمتر): 125x125x125
  • میانگین قیمت: 400.000 دلار

پرینتر سه بعدی فلز

SLM 125 کوچکترین دستگاه شرکت آلمانی SLM Solution است. لیزر فیبری 400 وات آن دارای قدرت بیشتری از دستگاههایی با اندازۀ مشابه است و سازنده ادعا می کند که مصرف پودر را تا 80 درصد کاهش میدهد. این پرینتر بیشتر با هدف کارهای تحقیقاتی و تولید کم حجم به بازار عرضه شده است.

این چاپگر می تواند پودرهای فلزی راکتیو و غیرراکتیو را پردازش کند و کاهش تعداد اجزای انتقال دهندۀ پودر باعث انتقال سریع و آسان متریال می شود. سیستمهای کنترل لیزر و کنترل لایه به طور مداوم خروجی لیزر و استحکام لایه را بررسی می کنند تا دقت کار بیشتر شود و بی‌نظمی‌ ها از بین برود. حجم ساخت 125x125x125 میلیمتر برای قطعات تکی و نمونه های اولیه کفایت می کند، به ویژه با توجه به وجود مواد متنوعی مانند فولاد ضدزنگ، آلومینیوم و تیتانیوم. موسسه های تحقیقاتی و تولیدکنندگانی که به دنبال قدرت بالا در یک پکیج کوچک هستند، نباید SLM 125 را نادیده بگیرند.

ویژگی خوب در فناوری SLM Solution توانایی ارتقاء مستقیم فرایند تولید با فهرست گستردۀ سایر چاپگرهای شرکت است. این شرکت تقریباً در هر سطحی دارای دستگاه است که جدیدترین آنها در سطح صنعتی NXG XII 600 نام دارد که در اواخر سال 2020 به بازار عرضه شد. این دستگاه 12 لیزر 1000 واتی و حجم ساخت

600x600x600 میلیمتر دارد و نه تنها اندازۀ کافی را فراهم می کند، بلکه طبق ادعای شرکت سریع‌ ترین چاپگر سه بعدی فلزی SLM محسوب می شود.

11. Xerox ElemX

  • تکنولوژی: Liquid Metal
  • متریال: سیم آلومینیوم
  • میانگین قیمت: 250.000 دلار

پرینتر زیراکس

نام زیراکس در ایران از قدیم آشنا به نظر میرسد. در اداره های دولتی از سالها قبل از چاپگرهای کاغذی این شرکت زیاد استفاده میشد. اکنون این کمپانی چاپگر سه بعدی فلزی Xerox ElemX را برای عرضۀ تجاری نزدیک آماده کرده اما هنوز مورد آزمایش نهایی قرار نگرفته است. شرکت زیراکس از زمانی که سیستم های استارت‌آپ Vader را در سال 2019 به سرانجام رساند، روی این دستگاه کار می کند.

این شرکت می گوید که چاپگر ElemX از سیم آلومینیومی مقرون به صرفه برای ساخت قطعات نهایی استفاده میکند که  باعث می شود در برابر سختی های عملیاتی مقاومت بیشتری داشته باشند. توانایی تولید جایگزینی مطمئن و معتبر، وابستگی به زنجیره های پیچیدۀ تامین کالای جهانی را کاهش می دهد و هزینه‌ های پنهان تولید سنتی را برطرف می نماید.

در حال حاضر، دانشگاه تحقیقاتی کاربردیِ وزارت نیروی دریایی ایالات متحده در یک تلاش تحقیقاتی مشترک با زیراکس به این نکته می پردازد که در چه زمینه هایی می توان از ElemX در ایجاد، ساخت و نمونه سازی و تولید بهره گرفت.

12. Spee3D WarpSPEE3D

  • تکنولوژی: Cold Spray
  • متریال: پودر فلز
  • حجم ساخت (میلیمتر): 1000x1000x700

پرینتر3بعدی فلز

دستگاه WarpSPEE3D، محصول شرکت استرالیایی Spee3D، علاوه بر این که از لحاظ بصری هیجان انگیزترین چاپگر سه بعدی صنعتی فلزی در این فهرست به شمار می رود، به خاطر استفاده از رسوب سه بعدی فراصوتی (Supersonic 3D Deposition) منحصر به فرد است. این سیستم با هدایت جریان بسیار سریع هوا در یک بازوی رباتیک که روی صفحۀ ساخت نصب شده کار می کند. با تغدیۀ پودر فلز به جریان هوا، فلز در اثر تماس با صفحه گداخته می شود و قطعه ای تقریباً کامل را لایه به لایه می سازد.

این دستگاه ار روی نخستین چاپگر شرکت Spee3D، چاپگری کم حجم به نام LightSPEE3D، تکامل یافت و  اکنون حجم ساخت 1000x1000x700 میلیمتر دارد و یکی از بزرگترین سیستمهای چاپ سه بعدی فلزی در بازار به شمار میرود.

این دستگاه گزینه ای مناسب برای کاربردهای مبتنی بر تقاضا در صنایع سنگین محسوب می شود و وجود متریال خامی مانند کامپوزیت های آلومینیوم مقاوم در برابر خوردگی آن را برای کاربردهای دریایی مناسب می سازد. یکی دیگر از ویژگی های برتر WarpSPEE3D نیاز نسبتاً کم به زیرساخت است؛ برای انجام رسوب سه بعدی فراصوت، به هیچ نوع اتصالاتی نیاز نیست.

13. Velo3D Sapphire

  • تکنولوژی: Selective Laser Melting (SLM)، Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
  • متریال: پودر فلز
  • حجم ساخت (میلیمتر): 315x315x1000

چاپگر سه بعدی فلزی

چاپگر سه بعدی فلزی Velo3D Sapphire، خود را به عنوان یک سیستم تولید حجمی با مزیت چاپ سه بعدی بدون ساپورت و ارتفاع ساخت یک متر از باقی فهرست جدا میکند. این 3D Printer از لیزرهای دوگانۀ یک کیلوواتی در فضای چاپ 315x315x1000 میلیمتری خود بهره می برد و می تواند با سه آلیاژ چاپ انجام دهد.

به گفتۀ Velo3D، هندسه های بدون ساپورت به این معنی است که این چاپگر می تواند قطعاتی با بخشهای آویزان صفر درجه را چاپ کند- اساساً، سطوح صاف در حالت افقی.

این چاپگر، علاوه بر جلوگیری از اتلاف وقت برای پرداخت نهایی، میتواند کانالها و حجمهای داخلی را بدون استفاده از ساختارهای ساپورت چاپ کند. تقریباً می تواند گفت که این دستگاه قادر به چاپ غیرممکن ها است.

Velo3D در اواخر پاییز سال 2020 چاپگر جدید Sapphire XC را معرفی کرد که به نام «Extra Capacity» یا «ظرفیت اضافه» معروف شد. این شرکت ادعا می کند که Sapphire XC بنا بر شهرت خود می تواند 5 برابر بیشتر از پسرعموی خود تولید داشته باشد و هزینۀ هر قطعه را تا 75 درصد کاهش دهد. پیش بینی می شود که این چاپگر جدید، با هشت لیزر و حجم ساخت 600x600x550 میلیمتر، در زمستان 2021 به بازار عرضه شود.

علاوه بر این، Velo3D در حال برنامه ریزی برای ارتقای سخت افزاری و نرم افزاری پرینتر تابستان 2021 است. گفته می شود که این مدل بروز شده بهره‌وری را 10 تا 50 درصد افزایش می دهد.

Metal 3D Printer Technology Build Volume in mm Feedstock Price
Markforged Metal X fused deposition modeling (FDM) 300 x 220 x 180 bound powder filament $99,500
Desktop Metal Studio System 2 fused deposition modeling (FDM) 300 x 200 x 200 bound powder filament $110,000
Desktop Metal Shop System binder jetting 350 x 220 x 200 metal powder $150,000
3D Systems DMP Flex 100 select laser melting (SLM) 100 x 100 x 90 metal powder $150,000
Trumpf TruPrint 1000 selective laser melting (SLM) 100 x 100 x 100 metal powder $170,000
ExOne Innovent+ and Rapidia binder jetting 160 x 65 x 65 metal powder $250,000
HP Metal Jet binder jetting 430 x 320 x 200 metal powder $399,000
Digital Metal DM P2500 binder jetting 203 x 180 x 69 metal powder $250,000
EOS M 100 direct metal laser sintering (DMLS) 100 x 100 x 95 metal powder $350,000
GE Acram & Concept Laser selective laser melting (SLM), electron beam melting (EBM) 800 x 400 x 500 metal powder $250,000
Renishaw RenAM 500Q selective laser melting (SLM) 250 x 250 x 350 metal powder $250,000
SLM Solutions SLM 125 selective laser melting (SLM) 125 x 125 x 125 metal powder $400,000
Xerox ElemX liquid metal aluminum wire $250,000+
Spee3D WarpSPEE3D cold spray 1000 x 1000 x 700 metal powder —-
Velo3D Sapphire selective laser melting (SLM), direct metal laser sintering (DMLS) 315 x 315 x 1000 metal powder —-

نکته: هدف از این مقاله آشنایی با پیشرفتها و روند توسعه چاپگرهای فلزی است. توجه داشته باشید که واردسازی محصولات خارجی فوق به کشور ایران تقریبا غیرممکن است؛ بهتر است با کمی جستجو در اینترنت، شرکتهای توانمند داخلی که به تازگی شروع به ساخت چاپگرهای سه بعدی فلزی کرده اند را بررسی و با توجه به 7 سوالی که در ابتدای مقاله توضیح دادیم، گزینه ها را کاهش دهید تا به بهترین انتخاب برسید.

لطفا نظرات خود یا مدلهای جدیدتر چاپگرهای سه بعدی فلزی را در بخش کامنتیگ مطرح کنید.

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Enter Captcha Here : *

Reload Image