7 نوع مختلف تولید افزودنی

تولید افزودنی به فرآیند ایجاد یک قطعه با ساخت تدریجی آن از طریق افزودن مواد اشاره دارد. این ماده می تواند فلز، سرامیک، پلاستیک، فوتوپلیمر یا حتی غذا باشد! ISO/ASTM انواع مختلف فن آوری های تولید مواد افزودنی را در هفت دسته طبقه بندی کرده است.

این مقاله نحوه عملکرد هر یک از این نوع فرآیندهای تولید افزودنی، موارد استفاده، مزایا و تفاوت‌های بین آنها را شرح می‌دهد. با 3dRD همراه باشید.

انواع تولید افزودنی
انواع تولید افزودنی

1. بایندر جتینگ

بایندر جتینگ یک فناوری ساخت افزودنی مبتنی بر بستر پودری است. چاپگر سه بعدی ابتدا یک لایه نازک از پودر پلاستیک یا فلز را روی پلت فرم ساخت قرار می دهد. یک تیغه پوشش مجدد برای اطمینان از توزیع یک لایه پودر دقیق بر روی پلت فرم ساخت استفاده می شود. این کار معمولاً توسط تیغه رنگ‌آمیزی که مواد را از سطل ذخیره‌سازی پودر در کنار ناحیه چاپ منتقل می‌کند، انجام می‌شود. مواد موجود در سطل ذخیره‌سازی بلند می‌شوند و تیغه پوشش‌دهنده پودر را از سطل ذخیره‌سازی در ارتفاع لایه مورد نیاز در سراسر سکوی ساختمان می‌کشد. در مرحله بعد، یک سر جوهر افشان روی پودر حرکت می کند و یک عامل اتصال دهنده را به شکل مقطع لایه برای لایه جاری روی پودر پخش می کند. برای قطعات پلاستیکی تمام رنگ، عامل اتصال همچنین حاوی یک رنگ برای ایجاد قطعات چند رنگ است.

سپس بستر چاپ به اندازه یک لایه به سمت پایین حرکت می کند. تیغه پوشش مجدد لایه دیگری از پودر را روی تیغه قبلی پخش می کند و این روند ادامه می یابد. هنگام جت کردن فلزات بایندر، قطعه باید پس از چاپ برای از بین بردن تخلخل و بهبود استحکام مکانیکی سینتر شود. از طرف دیگر، یک پودر فلزی با دمای ذوب پایین مانند برنز را می توان با ماده اصلی مخلوط کرد. هنگامی که قسمت چاپ شده گرم می شود، برنز ذوب می شود و فضای بین ذرات پودر آلیاژ فلز اولیه را پر می کند.

جدول 1 زیر مواد، کاربردها و مزایای معمولی جت بایندر را نشان می دهد:

جدول 1. Binder Jetting خلاصه
موادبرنامه های کاربردیمزایای
  • شن
  • پلاستیک (PMMA، ABS، PA، PC)
  • سرامیک
  • فلز (فولاد ضد زنگ، آلیاژهای تیتانیوم)
  • قالب های ریخته گری شن و ماسه
  • نمونه های اولیه چند رنگ
  • قطعات فلزی ارزان در مقایسه با سایر فرآیندهای چاپ فلز
  • حجم های ساخت بزرگ
  • قطعات چند رنگ
  • بدون نیاز به پشتیبانی
  • پودر را می توان بازیافت کرد
  • پلاستیک های بیشتری در دسترس است

2. فیوژن بستر پودری

همجوشی بستر پودری (PBF) به طیف وسیعی از فناوری‌های تولید افزودنی اشاره دارد که پودرها را با استفاده از یک منبع انرژی متمرکز با توان بالا ترکیب می‌کنند. منبع انرژی می تواند لیزر (SLM یا DMLS) یا پرتو الکترونی (EBM) باشد. هر دو پودر فلز و پلاستیک را می توان با PBF استفاده کرد. این فرآیند بدین صورت است که ابتدا یک لایه نازک پودر (اغلب از قبل گرم شده) روی سکوی ساخت قرار می گیرد. این امر با یک تیغه پوشش مجدد برای اطمینان از ثبات ارتفاع لایه به دست می آید. سپس یک پرتو انرژی متمرکز ذرات پودر را ذوب می کند تا لایه مقطع فعلی قطعه را تشکیل دهد. سپس پلت فرم ساخت یک لایه به پایین حرکت می کند. لایه دیگری از پودر اضافه می شود و فرآیند تکرار می شود.

پرتوهای انرژی بالاتر برای فلزات مورد نیاز است و یک جو بی اثر برای چاپ DMLS و SLM مورد نیاز است. برای EBM، حجم ساخت باید در خلاء نگه داشته شود. دستگاه های PBF می توانند به سرعت چاپ کنند، به خصوص اگر از چاپگرهای چند پرتو استفاده شود. EMB فقط از یک پرتو استفاده می کند اما پرتو را می توان بسیار سریع هدایت کرد و در نتیجه عملکرد چند پرتو را شبیه سازی کرد.

جدول 2 زیر مواد معمول، کاربردها و مزایای همجوشی بستر پودری را نشان می دهد:

جدول 2. خلاصه فیوژن بستر پودری
موادبرنامه های کاربردیمزایای
  • فلز (آلومینیوم، تیتانیوم، مس، کبالت کروم و غیره)
  • نایلون
  • سرامیک

قطعات فلزی کاربردی مانند پره های توربین، محفظه های احتراق موتور موشک، مبدل های حرارتی

  • پودر استفاده نشده قابل بازیافت است
  • طیف گسترده ای از گزینه های فلزی
  • به حداقل پشتیبانی از قطعات چاپی نیاز دارد

3. رسوب مستقیم انرژی

رسوب مستقیم انرژی (DED) یک فرآیند مواد افزودنی است که منحصراً برای فلزات استفاده می شود. اغلب برای تعمیر قطعات فلزی موجود استفاده می شود. این قابلیت تعمیر به این دلیل امکان پذیر است که DED برخلاف سایر فرآیندهای چاپ که به سه محور محدود می شود، می تواند در پنج محور حرکت چاپ کند. یک چاپگر DED می تواند در اطراف قطعات موجود با هندسه های پیچیده مانور دهد.

این نوع تولید افزودنی به تعمیرات محدود نمی شود، بلکه می تواند قطعات کاملاً جدید را نیز چاپ کند. DED با هدایت یک پودر یا یک سیم فلزی به نازل چاپ کار می کند. سپس یک پرتو لیزر یا الکترون مواد را ذوب می کند و آن را با مواد پایه ذوب می کند. هر فلز قابل جوشکاری را می توان با DED ساخته یا تعمیر کرد. همانند فرآیندهای جوشکاری، برای چاپ DED به گاز محافظ (پرتو لیزر) یا خلاء (پرتو الکترونی) نیاز است. گاز فقط ناحیه ای را می پوشاند که به طور فعال توسط پرتو ذوب می شود. متناوبا، کل حجم ساخت را می توان با یک گاز بی اثر اشباع کرد که نیاز به یک حجم ساختمانی مهر و موم شده دارد.

جدول 3 زیر مواد معمول، کاربردها و مزایای DED را نشان می دهد:

جدول 3. خلاصه رسوب مستقیم انرژی
موادبرنامه های کاربردیمزایای

فلزات (کبالت کروم، تیتانیوم، اینکونل، تانتالیم، نیوبیم، فولادهای ضد زنگ)

  • تعمیر قطعه
  • اجزای پیشرفته هوافضا
  • قابلیت چاپ قطعات بزرگ (1000 میلی متر مکعب)
  • می تواند قطعات موجود را تعمیر کند
  • می تواند طیف گسترده ای از فلزات و آلیاژها را چاپ کند

4. جت مواد

جت کردن مواد از یک سری نازل جوهرافشان استفاده می کند تا مواد را روی یک پلت فرم ساخت و ساز برای ایجاد یک قطعه قرار دهد. این فرآیند مستلزم استفاده از فتوپلیمرها به عنوان مواد اولیه است. جت کردن مواد بدین صورت عمل می کند که ابتدا یک لایه فوتوپلیمر بر روی سکوی ساخت قرار می دهد. در مرحله بعد، یک منبع نور UV روی فتوپلیمر حرکت می کند تا آن را درمان کند. سپس پلتفرم ساخت به پایین حرکت می کند و این روند تکرار می شود.

از آنجایی که عمل آوری مواد چاپ شده با اشعه ماوراء بنفش بخشی جدایی ناپذیر از این فرآیند تولید افزودنی است، تنها پلاستیک ها، که بسیاری از آنها فوتوپلیمر هستند، می توانند با جت مواد چاپ شوند. سازه های پشتیبانی برای چاپ موفقیت آمیز قطعات با جت مواد مورد نیاز هستند.

جدول 4 زیر مواد معمول، کاربردها و مزایای جت مواد را نشان می دهد:

جدول 4. خلاصه جت مواد
موادبرنامه های کاربردیمزایای
  • ABS
  • HIPS
  • اکریلیک
  • HDPE
  • PS
  • نمونه های اولیه محصول کاربردی
  • مدل های تشریحی تمام رنگی
  • ضایعات بسیار کم
  • قطعات چند متریال و چند رنگ امکان پذیر است
  • فرآیند با سرعت بالا

5. لمینیت ورق

لمینیت ورق یک فناوری تولید افزودنی منحصر به فرد است که به جای کار با پودرهای حجیم یا مایعات، قطعات را با قرار دادن پشته ای از ورق ها که به قسمت نهایی تبدیل می شوند، ایجاد می کند. می توان از آن برای ساخت قطعات پلاستیکی و فلزی استفاده کرد. لمینت ورق قطعات با وضوح پایین را تولید می کند، اما با نرخ تولید بسیار بالاتر و هزینه کمتر نسبت به سایر فناوری های ساخت افزودنی. این فرآیند با انباشتن لایه‌های ورق نازک روی هم کار می‌کند. سپس این ورق ها با استفاده از تکنیک های مختلف باندینگ به لایه قبلی ذوب می شوند. در برخی موارد، لیزر قسمت را مشخص می کند و مواد ورق ناخواسته را از بین می برد.

ورق های فلزی با استفاده از ارتعاش اولتراسونیک ذوب می شوند، در حالی که پلاستیک ها معمولاً با دما و فشار بالا به هم متصل می شوند. کامپوزیت ها مانند پانل های آرامید یا فایبرگلاس و کاغذ با استفاده از چسب و فشار به یکدیگر متصل می شوند. در برخی موارد، اشکال نزدیک به شبکه تولید می شود. سپس با استفاده از فناوری‌های کاهشی مانند ماشین‌کاری CNC تکمیل می‌شوند.

جدول 5 زیر مواد معمول، کاربردها و مزایای لمینیت ورق را نشان می دهد:

جدول 5. خلاصه لمینیت ورق
موادبرنامه های کاربردیمزایای
  • کاغذ
  • سرامیک
  • کامپوزیت های فیبر کربنی
  • فلز (آلومینیوم، مس، فولاد ضد زنگ، تیتانیوم)
  • نمونه های اولیه تمام رنگی
  • نزدیک قطعات توری شکل
  • کم هزینه
  • سرعت بالا
  • قطعات تمام رنگی

6. اکستروژن مواد

اکستروژن مواد یکی از شناخته شده ترین انواع تولید افزودنی است که عمدتاً به دلیل پذیرش آن توسط بازار مصرف است. اکستروژن مواد اغلب به عنوان FDM (Fused Deposition Modeling) یا به عنوان جایگزین FFF (Fused Filament Fabrication) نامیده می شود. این فرآیند با هدایت یک فیلامنت پلاستیکی از یک قرقره، عبور دادن آن از یک محفظه گرم و سپس خارج شدن از یک نازل کار می‌کند. همانطور که مواد از نازل خارج می شوند، به شکل مقطع فعلی قسمت بر روی سکوی ساخت رسوب می کنند. پس از تکمیل یک لایه، هدهای چاپ با ضخامت یک لایه بالا می روند. این روند تا زمانی که قطعه کامل شود تکرار می شود.

ترموپلاستیک ها و ترموپلاستیک های پر شده معمول ترین مواد خام مورد استفاده با این فناوری هستند. با این حال، مواد پودر فلزی/ماتریس پلیمری را می توان برای ایجاد قطعات فلزی استفاده کرد. آنها باید پس از پردازش در یک کوره برای توسعه خواص مکانیکی نهایی خود را.

جدول 6 زیر مواد معمول، کاربردها و مزایای اکستروژن مواد را نشان می دهد:

جدول 6. خلاصه اکستروژن مواد
موادبرنامه های کاربردیمزایای
  • PLA
  • ABS
  • PC
  • PETG
  • PA
  • ABS پر از فیبر کربن
  • زیرچشمی نگاه کردن
  • فولاد ضد زنگ
  • فولاد ابزار
  • فلز مس
  • آلیاژهای نیکل
  • جیگ های مونتاژ
  • نمونه های اولیه کاربردی
  • قطعات با حجم کم تولید
  • کم هزینه
  • آسان برای استفاده
  • مواد اولیه پلاستیک موجود است

7. فوتوپلیمریزاسیون مالیات بر ارزش افزوده

فوتوپلیمریزاسیون مالیات بر ارزش افزوده یک فناوری ساخت افزودنی است که برای ایجاد قطعات با استفاده از فتوپلیمرها استفاده می شود. دو شاخه اصلی این فناوری SLA (Stereolithography) و DLP (پردازش نور دیجیتال) هستند. هر دو فناوری از یک منبع نور برای پخت یک لایه فوتوپلیمر توزیع شده در یک زمان به شکل لایه مقطع فعلی قطعه استفاده می کنند. سپس پلت فرم ساخت پایین می آید تا زمانی که درست زیر سطح فوتوپلیمر مایع قرار گیرد. سپس سطح مقطع قطعه یا بر روی سکوی ساخت قرار می گیرد یا سطح مقطع با لیزری که به طور همزمان پلیمر را جامد می کند، ردیابی می شود. همانطور که سکوی ساخت به سمت بالا حرکت می کند و لایه بعدی روی لایه قبلی پلیمریزه می شود تا زمانی که قطعه کامل شود، به نظر می رسد که سکوی ساخت قطعه را از مخزن مایع بیرون می کشد.

جدول 7 زیر مواد معمول، کاربردها و مزایای فوتوپلیمریزاسیون VAT را نشان می دهد:

جدول 7. خلاصه فتوپلیمریزاسیون مالیات بر ارزش افزوده
موادبرنامه های کاربردیمزایای
  • PLA
  • ABS
  • PC
  • PETG
  • PA
  • ABS پر از فیبر کربن
  • زیرچشمی نگاه کردن
  • نمونه های اولیه / ماکت بصری
  • مدل های جواهرات برای ساخت قالب
  • سرعت بالا
  • جزئیات بسیار دقیق امکان پذیر است

تولید افزودنی چیست؟

تولید افزودنی به فرآیند افزودنی ایجاد یک قطعه با ساخت یک لایه در یک زمان اشاره دارد. این بر خلاف تولید کاهشی است که با یک بلوک جامد از مواد شروع می شود و هر گونه اضافی را برای ایجاد یک قطعه حذف می کند. ماشینکاری CNC نمونه ای از تولید تفریقی است.

پرکاربردترین نوع تولید افزودنی چیست؟

پرکاربردترین انواع تولید افزودنی عبارتند از اکستروژن مواد (FDM/FFF)، ورقه ورقه، پلیمریزاسیون VAT و همجوشی بستر پودری (PBF). لازم به ذکر است که درجه پذیرش هر تکنولوژی ساخت افزودنی بسته به صنعتی که در آن استفاده می شود متفاوت است. به عنوان مثال، صنعت هوافضا از همجوشی بستر DED و پودری به شدت استفاده می کند

چه سازمانی فرآیندهای تولید افزودنی را دسته بندی می کند؟

ASTM International و ISO به طور مشترک مسئول طبقه بندی فرآیندهای تولید افزودنی هستند. هفت دسته شرح داده شده در این مقاله توسط ASTM و ISO ایجاد شده اند.

فرآیندهای تولید افزودنی چگونه طبقه بندی می شوند؟

استاندارد خاصی که برای طبقه بندی فرآیندهای تولید افزودنی استفاده می شود ISO/ASTM 59200 – ساخت افزودنی – اصول عمومی – اصطلاحات است . این استاندارد تعاریفی از فرآیندهای تولید افزودنی ارائه می دهد.

آیا پرینت سه بعدی نمونه ای از تولید افزودنی است؟

بله، چاپ سه بعدی نمونه ای از تولید افزودنی است. این رایج ترین نمونه شناخته شده از تولید افزودنی است.

3dRD

شرکت صنعت سامه با نام تجاری 3dRD بزرگترین و تخصصی ترین تولیدکننده پرینترهای سه بعدی در ایران

Source: Xometry

به اشتراک بگذارید:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Fill out this field
Fill out this field
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
You need to agree with the terms to proceed

فهرست