پرینت سه بعدی فلز به روش SLM یا LPBF؛ فناوری پیشرفتهای که تولید را متحول کرده است. پرینت سه بعدی فلز به روش SLM یا LPBF یکی از مهمترین فناوریهای تولید افزایشی است که تحول بزرگی در ساخت قطعات فلزی ایجاد کرده است. در این مقاله، با نحوه عملکرد این فناوری، بهترین پرینترهای سهبعدی فلزی، کاربردهای واقعی در صنعت و همچنین خدمات چاپ سهبعدی فلز آشنا خواهید شد.
بیشتر پرینترهای سهبعدی فلزی امروزی بر پایه فناوریای کار میکنند که در آن، یک لیزر قدرتمند لایههای نازکی از پودر فلز را بهصورت مرحلهبهمرحله ذوب کرده و آنها را به یک قطعه کاملاً یکپارچه تبدیل میکند. این روش، که بیش از ۸۰ درصد بازار پرینترهای سهبعدی فلزی را به خود اختصاص داده است، توسط دهها تولیدکننده در سراسر جهان و در مدلها و ابعاد مختلف عرضه میشود.
نام رسمی این فناوری همجوشی بستر پودر فلزی با لیزر (Metal Laser Powder Bed Fusion یا M-LPBF) است. با این حال، بسیاری از شرکتهای سازنده آن را با نامهای تجاری متفاوتی معرفی میکنند. برای مثال، برخی برندها از اصطلاح ذوب انتخابی لیزری (Selective Laser Melting یا SLM) استفاده میکنند، در حالی که برخی دیگر آن را با عنوان تفجوشی مستقیم فلز با لیزر (Direct Metal Laser Sintering یا DMLS) میشناسند. همچنین ممکن است با اصطلاحاتی مانند ذوب مستقیم فلز با لیزر (Direct Metal Laser Melting یا DMLM) یا همجوشی لیزری فلز (Laser Metal Fusion یا LMF) نیز روبهرو شوید.
اگرچه این نامها تفاوتهایی در پیشینه یا برند سازنده دارند، اما همگی به خانوادهای از فناوریهای بسیار مشابه اشاره میکنند که بر پایه ذوب یا همجوشی پودر فلز به کمک لیزر و ساخت قطعه بهصورت لایهبهلایه عمل میکنند.
⫸ پرینت سه بعدی فلزی (SLM) Selected Laser Melting/ Laser Powder Bed fusion (LPBF)
همجوشی بستر پودر لیزری فلز (LPBF) چیست؟
فناوری همجوشی بستر پودر لیزری فلز (Metal Laser Powder Bed Fusion یا M-LPBF) که امروزه بهعنوان یکی از مهمترین روشهای پرینت سه بعدی فلز شناخته میشود، بیش از دو دهه پیش توسط ویلهلم ماینرز (Wilhelm Meiners)، کورت ویسنباخ (Kurt Wissenbach) و آندرس گاسر (Andres Gasser) در مؤسسه پژوهشی فرانهوفر آلمان توسعه یافت و به ثبت رسید. این فناوری اکنون به یکی از ستونهای اصلی تولید افزایشی فلزات در صنایع مختلف تبدیل شده است.
به گفته ماینرز، نام رسمی این فناوری همجوشی بستر پودر لیزری (Laser Powder Bed Fusion یا LPBF) است. با این حال، در طول سالهای گذشته نامهای مختلفی برای آن به کار رفته است. دلیل این موضوع نیز به سالهای ابتدایی توسعه فناوری بازمیگردد؛ زمانی که هر شرکت سازنده پرینتر سهبعدی، نام تجاری اختصاصی خود را برای این فرآیند انتخاب کرد و همان نام را تا امروز حفظ کرده است.
به بیان دیگر، اصطلاحاتی مانند SLM، DMLS، DMLM و LMF همگی به فناوریهای بسیار مشابهی اشاره دارند و تفاوت اصلی آنها بیشتر در نامگذاری تجاری شرکتهای سازنده است تا در اصل فرآیند.
برای مثال، شرکت آلمانی EOS اصطلاح تفجوشی مستقیم فلز با لیزر (Direct Metal Laser Sintering یا DMLS) را معرفی کرد و همچنان از آن استفاده میکند. البته این نام از نظر فنی کاملاً دقیق نیست؛ زیرا در این فرآیند، ذرات فلز ذوب میشوند، نه اینکه صرفاً تفجوشی شوند.
اصطلاح ذوب انتخابی لیزری (Selective Laser Melting یا SLM) نیز یکی از شناختهشدهترین نامهای این فناوری است. این عنوان در ابتدا توسط شرکت SLM Solutions بهعنوان یک نام تجاری ثبت شد؛ شرکتی که امروزه با نام Nikon SLM Solutions فعالیت میکند.
از سوی دیگر، شرکت Concept Laser فناوری خود را با نام LaserCUSING معرفی کرد. پس از آنکه این شرکت در سال ۲۰۱۶ توسط GE Additive خریداری شد، نام این فرآیند به ذوب مستقیم فلز با لیزر (Direct Metal Laser Melting یا DMLM) تغییر یافت. همچنین شرکت TRUMPF از عنوان Laser Metal Fusion (LMF) و شرکت 3D Systems از اصطلاح Direct Metal Printing (DMP) برای معرفی همین فناوری استفاده میکنند.
اگرچه عنوان این مقاله از اصطلاح رایج SLM استفاده میکند، اما در ادامه از نام رسمی مورد تأیید استاندارد ASTM، یعنی همجوشی بستر پودر لیزری فلز (M-LPBF) استفاده خواهیم کرد. افزودن حرف M به ابتدای LPBF نیز به این دلیل است که فناوری مشابهی برای مواد پلیمری وجود دارد که با عنوان Laser Powder Bed Fusion شناخته میشود و معمولاً آن را با نام پخت لیزری انتخابی (Selective Laser Sintering یا SLS) میشناسند.
با وجود تنوع نامها و اصطلاحات، همه آنها به یکی از پیشرفتهترین فناوریهای تولید افزایشی فلزات اشاره دارند. امروزه فناوری M-LPBF در صنایع هوافضا، پزشکی، خودروسازی، انرژی، قالبسازی و بسیاری از حوزههای مهندسی برای تولید نمونههای اولیه، ساخت قطعات پیچیده با عملکرد بالا و حتی تولید انبوه قطعات فلزی مورد استفاده قرار میگیرد.
📰برای مطالعه بیشتر: چرا مهندسان در حال جایگزینی CNC با پرینت سه بعدی فلزی هستند
⫸ پرینت سه بعدی SLM یا Metal LPBF
همجوشی لیزری بستر پودر (Laser Powder Bed Fusion-LPBF) چگونه کار میکند؟
در فناوری همجوشی بستر پودر لیزری فلز (M-LPBF)، از یک یا چند لیزر پرقدرت برای ذوب انتخابی ذرات پودر فلز استفاده میشود. لایههای ذوبشده بهتدریج روی یکدیگر قرار گرفته و به هم متصل میشوند تا در نهایت قطعهای کاملاً یکپارچه و متراکم شکل بگیرد.
در این فرآیند میتوان از فلزات خالص یا انواع آلیاژهای مهندسی استفاده کرد. امروزه دهها ماده فلزی برای فناوری LPBF در دسترس هستند که مهمترین آنها عبارتاند از:
- آلومینیوم
- کبالت-کروم
- مس
- آلیاژهای نیکل (مانند اینکونل)
- فولادهای زنگنزن و فولادهای ابزار
- تیتانیوم
- فلزات گرانبها
آیا فناوری LPBF به ساپورت نیاز دارد؟
از نظر تئوری، فناوری LPBF همانند فناوری SLS در چاپ سهبعدی پلیمرها، یک روش بدون نیاز به ماده ساپورت محسوب میشود؛ زیرا پودر فلزی اطراف قطعه در حین چاپ نقش تکیهگاه طبیعی را ایفا میکند.
با این حال، در عمل شرایط متفاوت است. اختلاف دمای بسیار زیاد میان نواحی ذوبشده و پودر اطراف، تنشهای حرارتی قابلتوجهی ایجاد میکند که میتوانند باعث تاببرداشتن یا تغییر شکل قطعه شوند. به همین دلیل، در بسیاری از قطعات از ساختارهای ساپورت استفاده میشود تا علاوه بر انتقال بهتر حرارت، قطعه در طول فرآیند ساخت بهطور ایمن روی صفحه ساخت (Build Plate) ثابت بماند.
بهطور کلی، سطوح معلق یا حفرههایی که زاویه آنها نسبت به صفحه ساخت بین ۰ تا ۴۵ درجه باشد، معمولاً به ساپورت نیاز دارند.
مراحل ساخت قطعه در پرینترهای LPBF
فرآیند چاپ با مخزن پودر فلزی آغاز میشود. دستگاه مقدار مشخصی از پودر را وارد محفظه ساخت میکند و یک تیغه پوششدهنده (Recoater) یا غلتک، آن را بهصورت یک لایه بسیار نازک و یکنواخت روی صفحه ساخت پخش میکند.
پس از تشکیل این لایه، لیزر مطابق اطلاعات فایل سهبعدی، تنها بخشهای مورد نیاز را ذوب میکند و اولین مقطع دوبعدی قطعه شکل میگیرد.
در ادامه، صفحه ساخت به اندازه ضخامت یک لایه پایین میآید و ریکوتر، لایه جدیدی از پودر را روی سطح پخش میکند. این چرخه بارها تکرار میشود تا قطعه بهصورت کامل و لایهبهلایه ساخته شود.
چگونه سرعت چاپ در LPBF افزایش پیدا میکند؟
تولیدکنندگان پرینترهای LPBF از روشهای مختلفی برای افزایش سرعت ساخت استفاده میکنند.
یکی از این روشها، استفاده از ریکوترهای دوطرفه است که میتوانند پودر را در هر دو جهت حرکت خود روی بستر پخش کنند. این ویژگی زمان پوششدهی هر لایه را کاهش داده و در برخی دستگاهها تا حدود ۴۰ درصد سرعت این مرحله را افزایش میدهد.
راهکار دیگر، استفاده از لیزرهای قدرتمندتر یا چندین لیزر بهصورت همزمان است.
برای مثال، یک پرینتر رومیزی یا کوچک ممکن است تنها به یک لیزر ۳۰ واتی مجهز باشد، در حالی که دستگاههای صنعتی بزرگ از چندین لیزر با توان بسیار بالاتر استفاده میکنند. بهعنوان نمونه، دستگاه AddUp FormUp 350 از چهار لیزر ۵۰۰ واتی بهره میبرد و SLM Solutions NXG XII 600 به ۱۲ لیزر هزار واتی مجهز شده است.
افزایش تعداد یا توان لیزرها باعث میشود حجم بیشتری از پودر فلزی در زمان کوتاهتری ذوب شود. نتیجه این موضوع، افزایش سرعت ساخت، بهرهوری بالاتر و البته قیمت بیشتر دستگاه است. برای نمونه، شرکت SLM Solutions اعلام کرده است که مدل NXG XII 600 میتواند نسبت به سیستمهای تکلیزری تا ۲۰ برابر سریعتر عمل کرده و به سرعت ساختی در حدود ۱۰۰۰ سانتیمتر مکعب در ساعت دست یابد.
هنگام انتخاب یک پرینتر LPBF به چه مواردی توجه کنیم؟
اگر قصد انتخاب یا خرید یک پرینتر سهبعدی فلزی LPBF را دارید، تنها توان لیزر اهمیت ندارد. عواملی مانند قطر پرتو لیزر، سرعت اسکن، ضخامت لایه (معمولاً بین ۲۰ تا ۱۲۰ میکرومتر)، استراتژی اسکن، سیستم مدیریت حرارت، نحوه خنککاری قطعه و طراحی کلی دستگاه نیز تأثیر مستقیمی بر کیفیت، دقت و سرعت تولید خواهند داشت.
مراحل پس از چاپ (Post Processing)
تمام فرآیند چاپ در یک محفظه کاملاً کنترلشده انجام میشود که با گازهای خنثی مانند آرگون یا نیتروژن پر شده است. این محیط از اکسید شدن فلز در هنگام ذوب جلوگیری میکند.
پس از پایان فرآیند، قطعه باید ابتدا بهطور کامل خنک شود. بسته به ابعاد قطعه، این مرحله ممکن است از چند دقیقه تا چند ساعت زمان ببرد.
در ادامه، پودرهای ذوبنشده از محفظه جمعآوری شده و پس از بررسی کیفیت، برای چاپهای بعدی دوباره مورد استفاده قرار میگیرند. قطعه ساختهشده نیز معمولاً همچنان به صفحه ساخت متصل است و با استفاده از روشهایی مانند ارهکاری، ماشینکاری یا برش با سیم (Wire EDM) از صفحه جدا میشود.
اگر قطعه دارای ساپورت باشد، این ساختارها نیز باید حذف شوند. از آنجا که در فناوری LPBF ساپورتها از همان جنس قطعه ساخته میشوند، جداسازی آنها معمولاً به عملیات مکانیکی نیاز دارد و ممکن است زمانبر باشد.
در نهایت، قطعات تولیدشده معمولاً سطحی نسبتاً زبر دارند. به همین دلیل، بسته به کاربرد نهایی، عملیات پرداخت سطح، پولیش، ماشینکاری و سایر فرآیندهای تکمیلی روی آنها انجام میشود تا به تلرانسهای دقیق، کیفیت سطح مطلوب و ابعاد نهایی مورد نیاز برسند.
⫸ پرینت سه بعدی SLM یا Metal LPBF
مقایسه همجوشی لیزری بستر پودر (Laser Powder Bed Fusion-LPBF) با ماشینکاری
همانند هر روش تولید دیگری، فناوری همجوشی بستر پودر لیزری فلز (M-LPBF) نیز مزایا و محدودیتهای خاص خود را دارد. شناخت این نقاط قوت و ضعف به شما کمک میکند تشخیص دهید که آیا این فناوری برای کاربرد موردنظر شما گزینه مناسبی است یا خیر.
مزایای فناوری LPBF
مهمترین مزایای این فناوری عبارتاند از:
- امکان استفاده از طیف گستردهای از فلزات و آلیاژهای مهندسی
- قابلیت تولید قطعات با هندسههای بسیار پیچیده، کانالهای داخلی و ساختارهای توخالی که ساخت آنها با روشهای سنتی دشوار یا غیرممکن است.
- کاهش زمان توسعه و تولید، زیرا نیازی به ساخت قالب، ابزار یا تجهیزات اختصاصی وجود ندارد.
- امکان یکپارچهسازی چندین قطعه در قالب یک قطعه واحد و کاهش عملیات مونتاژ
- کاهش ضایعات مواد اولیه به دلیل ماهیت تولید افزایشی و قابلیت بازیافت بخش زیادی از پودر مصرفنشده
- کاهش هزینههای انبارداری از طریق تولید قطعات بر اساس تقاضا (On-Demand Manufacturing)
- فراهم شدن امکان شخصیسازی یا سفارشیسازی انبوه قطعات بدون افزایش قابلتوجه هزینههای تولید
معایب فناوری LPBF
در کنار مزایای فراوان، این فناوری با محدودیتهایی نیز همراه است:
- قیمت بالای تجهیزات؛ پرینترهای صنعتی LPBF معمولاً از دهها هزار دلار تا چند میلیون دلار قیمت دارند.
- هزینه تولید هر قطعه، بهویژه در تولید انبوه، ممکن است نسبت به برخی روشهای سنتی بیشتر باشد.
- نیاز به انجام فرآیندهای پس از چاپ مانند پودرزدایی، حذف ساپورتها، عملیات حرارتی، ماشینکاری و پرداخت سطح
- محدودیت ابعاد قطعات؛ اگرچه دستگاههای بزرگتری نیز توسعه یافتهاند، اما حداکثر حجم ساخت همچنان نسبت به بسیاری از روشهای تولید سنتی محدود است.
- مصرف نسبتاً بالای انرژی به دلیل استفاده از لیزرهای پرقدرت و تجهیزات جانبی
آیا قطعات تولیدشده با LPBF به اندازه قطعات سنتی مقاوم هستند؟
یکی از متداولترین پرسشها درباره پرینت سه بعدی فلز این است که آیا قطعات ساختهشده با فناوری LPBF از نظر استحکام و دوام میتوانند با قطعات تولیدشده از روشهای سنتی رقابت کنند یا خیر.
نیک استوک، معاون مدیرعامل شرکت AddUp، معتقد است که تولید قطعاتی با خواص مکانیکی مشابه روشهای متداول کاملاً امکانپذیر است؛ البته به شرط آنکه تمام مراحل طراحی، چاپ و عملیات پس از ساخت بهدرستی انجام شوند.
او توضیح میدهد که تفاوت اصلی این دو روش در نحوه شکلگیری ماده است. در فرآیندهای سنتی مانند ماشینکاری، تولید از یک قطعه خام با خواص مکانیکی مشخص آغاز میشود، در حالی که در فناوری LPBF، ماده و قطعه بهطور همزمان و لایهبهلایه شکل میگیرند. به همین دلیل، رفتار متالورژیکی این قطعات لزوماً مشابه قطعات تولیدشده با روشهای متداول نیست.
یکی از ویژگیهای مهم قطعات تولیدشده با LPBF، ریزساختار بسیار ریزتر آنها در مقایسه با قطعات ریختهگری است. این ویژگی میتواند در بسیاری از آلیاژها باعث افزایش استحکام کششی شود. با این حال، عملکرد نهایی قطعه تنها به ریزساختار وابسته نیست و پارامترهای دیگری نیز بر آن تأثیر میگذارند.
ویلهلم ماینرز، از توسعهدهندگان اصلی فناوری LPBF، نیز معتقد است که نمیتوان یک پاسخ قطعی برای این سؤال ارائه کرد. به گفته او، خواص مکانیکی قطعات چاپشده در بسیاری از موارد میتواند با قطعات تولیدشده به روشهای سنتی برابری کند یا حتی از آنها بهتر باشد، اما این موضوع به عوامل متعددی بستگی دارد؛ از جمله:
- نوع فلز یا آلیاژ مورد استفاده (مانند فولاد، آلومینیوم یا تیتانیوم)
- عملیات پس از چاپ، مانند عملیات حرارتی یا پرس ایزواستاتیک گرم (HIP)
- روش تولیدی که قطعه با آن مقایسه میشود؛ مانند ریختهگری، آهنگری یا ماشینکاری
- نوع بارگذاری و شرایط کاری قطعه، از جمله استحکام استاتیکی، مقاومت خستگی یا مقاومت در برابر خزش
در حال حاضر، فناوری LPBF بیشترین کاربرد را در جایگزینی قطعات ریختهگریشده دارد و در برخی کاربردهای خاص، حتی میتواند جایگزین قطعات آهنگری نیز شود.
در نهایت، همانطور که ماینرز تأکید میکند، نمیتوان یک حکم کلی صادر کرد. عملکرد قطعات تولیدشده با LPBF به مجموعهای از عوامل طراحی، جنس ماده، پارامترهای چاپ و فرآیندهای پس از ساخت وابسته است و باید هر کاربرد بهصورت جداگانه ارزیابی شود.
📰برای مطالعه بیشتر: پرینت سه بعدی با ABS
⫸ بهترین پرینترهای سه بعدی فلزی LPBF (SLM)
پرینترهای سهبعدی فلزی مبتنی بر فناوری LPBF (یا SLM) در مدلها و ابعاد بسیار متنوعی تولید میشوند. این دستگاهها از سیستمهایی با یک لیزر تا ماشینهای صنعتی مجهز به ۲۴ لیزر را شامل میشوند و هرکدام با قابلیتها و امکانات متفاوت، برای نیازهای خاص صنایع طراحی شدهاند.
در این بخش، تعدادی از شناختهشدهترین پرینترهای LPBF سطح پایه را معرفی میکنیم. البته اغلب این تولیدکنندگان، مدلهای پیشرفتهتر و بزرگتری نیز در سبد محصولات خود دارند که برای تولید انبوه، قطعات بزرگ یا کاربردهای تخصصی در صنایع هوافضا، پزشکی، خودروسازی و انرژی توسعه یافتهاند.
جدیدترین پرینترهای LPBF معرفیشده در سال ۲۰۲۴
در سال ۲۰۲۴، بسیاری از تولیدکنندگان مطرح این حوزه، نسل جدید یا نسخههای ارتقایافته پرینترهای سهبعدی فلزی خود را روانه بازار کردند که از مهمترین آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- FS191M از شرکت Farsoon
- RenAM 500D از شرکت Renishaw
- MetalFab 300 Flex از شرکت Additive Industries
- LASERTEC 30 SLM از شرکت DMG MORI
- FS811M (12 Laser) از شرکت Farsoon
- EOS M 290 1kW از شرکت EOS
- FS721M-8-CAMS از شرکت Farsoon
- EP-M400S از شرکت Eplus3D
- BLT-S450 از شرکت BLT
هنگام انتخاب یک پرینتر سهبعدی LPBF به چه نکاتی باید توجه کرد؟
انتخاب یک پرینتر سهبعدی فلزی تنها به تعداد لیزرها یا ابعاد دستگاه محدود نمیشود. برای اینکه سرمایهگذاری مناسبی داشته باشید، بهتر است معیارهای زیر را نیز بررسی کنید:
- مقیاسپذیری دستگاه: آیا در آینده امکان ارتقا به مدلهای پیشرفتهتر همان برند وجود دارد؟
- سرعت ساخت: دستگاه در هر ساعت چه حجمی از قطعه (بر حسب سانتیمتر مکعب) تولید میکند؟
- سرعت اسکن لیزر: این پارامتر یکی از عوامل مؤثر بر سرعت چاپ است، هرچند تنها عامل تعیینکننده نیست.
- ضخامت لایه و دقت چاپ: کیفیت سطح، جزئیات و دقت ابعادی قطعات تا حد زیادی به این مشخصات وابسته است.
- مصرف انرژی و گازهای خنثی: میزان مصرف برق و گازهایی مانند آرگون یا نیتروژن، تأثیر مستقیمی بر هزینههای بهرهبرداری دستگاه دارد.
- مدیریت و بازیافت پودر: دستگاههایی که از سیستمهای پیشرفته تغذیه، جمعآوری و الک پودر بهره میبرند، اتلاف مواد را کاهش داده و هزینه تولید را پایین میآورند.
آزادی در انتخاب مواد: برخی سازندگان تنها استفاده از پودرهای اختصاصی خود را مجاز میدانند، در حالی که برخی دیگر از مواد تولیدکنندگان مختلف پشتیبانی میکنند. این موضوع میتواند بر هزینه مواد اولیه، انعطافپذیری تولید و انتخاب تأمینکننده تأثیر قابلتوجهی داشته باشد.
در ادامه، هر یک از این پرینترها را از نظر مشخصات فنی، قابلیتها، کاربردها و نقاط قوت بررسی خواهیم کرد تا بتوانید با دید بازتری گزینه مناسب نیاز خود را انتخاب کنید.
جدول زیر مشخصات تعدادی از شناختهشدهترین پرینترهای سهبعدی فلزی مبتنی بر فناوری LPBF (SLM) را نشان میدهد. اطلاعاتی مانند حجم ساخت، تعداد و توان لیزر و قیمت تقریبی دستگاهها میتواند دید مناسبی برای مقایسه اولیه مدلهای مختلف در اختیار شما قرار دهد.
توجه: قیمتها تقریبی هستند و بسته به پیکربندی دستگاه، تجهیزات جانبی، قرارداد خدمات، کشور مقصد و زمان خرید ممکن است تغییر کنند.
| نام پرینتر | حجم ساخت | تعداد لیزر | نوع و توان لیزر | قیمت تقریبی (دلار) |
|---|---|---|---|---|
| One Click Metal MPrint+ | 150 × 150 × 150 میلیمتر | 1 | لیزر فیبری 200 وات | 129,900 |
| Xact Metal XM200G | 150 × 150 × 150 میلیمتر | 1 یا 2 | لیزر فیبر ایتربیوم (Yb) 100، 200 یا 400 وات | 90,000 تا 100,000 |
| 3D Systems DMP Flex 100 | 100 × 100 × 90 میلیمتر | 1 | لیزر فیبری 100 وات | 250,000 |
| TRUMPF TruPrint 1000 | Ø98 × 100 میلیمتر | 1 یا 2 | لیزر فیبری 200 وات | 180,000 |
| EOS M100 | 100 × 100 × 95 میلیمتر | 1 | لیزر فیبر ایتربیوم (Yb) 200 وات | 350,000 |
| SLM Solutions SLM 125 | 125 × 125 × 125 میلیمتر | 1 | لیزر فیبر IPG با توان 400 وات | — |
| Eplus3D EP-M150 | 150 × 150 × 120 میلیمتر | 1 یا 2 | لیزر فیبری 200 یا 500 وات | 125,000 |
| GE Additive Concept Laser Mlab R | 90 × 90 × 80 میلیمتر | 1 | لیزر فیبری 100 وات | — |
| Renishaw RenAM 500Q | 250 × 250 × 350 میلیمتر | 4 | لیزر فیبر ایتربیوم (Yb) | — |
| AddUp FormUp 350 | 350 × 350 × 350 میلیمتر | 1 تا 4 | لیزر فیبری 500 وات | — |
| Kurtz Ersa Alpha 140 | 140 × 140 × 200 میلیمتر | 1 | لیزر دیودی کوپلشده 140 وات | — |
| Farsoon FS121M | 120 × 120 × 100 میلیمتر | 1 | لیزر فیبری 200 وات | — |
| Velo3D Sapphire | 315 × 315 × 1000 میلیمتر | 1 | لیزر فیبری 1000 وات | — |
| DMG MORI LASERTEC 12 SLM | 125 × 125 × 200 میلیمتر | 1 | لیزر فیبری 200 یا 400 وات | — |
| BLT S210 | 105 × 105 × 200 میلیمتر | 1 | لیزر فیبری 500 وات | — |
پرینتر +One Click Metal Mprint
| مشخصات | مقدار |
|---|---|
| حجم ساخت | 150 × 150 × 150 میلیمتر |
| نوع لیزر | لیزر فیبری 200 وات |
| مواد قابل چاپ | فولاد ابزار، فولاد زنگنزن، آلیاژهای نیکل و آلیاژهای آلومینیوم |
| قیمت تقریبی | 129,900 دلار |
شرکت One Click Metal که بهعنوان یک شرکت منشعب (Spin-off) از TRUMPF شکل گرفته است، با هدف سادهتر و مقرونبهصرفهتر کردن ورود به دنیای پرینت سه بعدی فلز، پرینترهای سری MPrint را توسعه داده است. این شرکت محصولات خود را بهگونهای طراحی کرده که حتی سازمانها و کسبوکارهایی که تجربه محدودی در فناوری LPBF دارند نیز بتوانند بهراحتی از آنها استفاده کنند.
مدل MPrint+ یکی از اقتصادیترین پرینترهای صنعتی مبتنی بر فناوری LPBF محسوب میشود و در بازار آمریکا با قیمت تقریبی ۱۳۰ هزار دلار عرضه میشود. این دستگاه در زمان عرضه، برای مشتریان اروپایی نیز با قیمتی کمتر از ۹۵٬۱۰۰ یورو در دسترس بوده است.
این پرینتر دارای حجم ساخت ۱۵۰ × ۱۵۰ × ۱۵۰ میلیمتر است و همراه با نرمافزار MPrep ارائه میشود که آمادهسازی فایلها و مدیریت فرآیند چاپ را سادهتر میکند.
یکی از مهمترین ویژگیهای MPrint+، استفاده از سیستم کارتریج پودر فلزی است. این طراحی باعث میشود جابهجایی، شارژ و تخلیه پودر فلز با ایمنی بیشتری انجام شود و تماس مستقیم اپراتور با پودر به حداقل برسد. علاوه بر افزایش ایمنی، این سیستم محیط کار را نیز تمیزتر نگه میدارد.
این دستگاه بخشی از خانواده BoldSeries شرکت One Click Metal است. در کنار آن، تجهیزات جانبی مانند MPure نیز ارائه میشود؛ سیستمی سهکاره که عملیات پودرزدایی، الک کردن و بازیافت پودر فلزی را در یک مجموعه واحد انجام میدهد. این ویژگی علاوه بر کاهش هدررفت مواد، امکان استفاده مجدد از پودر را نیز فراهم میکند و هزینههای بهرهبرداری را کاهش میدهد.
همچنین محفظه پودرزدایی دستگاه به یک اتصال مخصوص برای جاروبرقی صنعتی مجهز شده است تا باقیمانده پودر فلزی بهسرعت و با ایمنی بالا جمعآوری شود. این موضوع علاوه بر حفظ تمیزی محیط کار، ایمنی اپراتور و سهولت کار با دستگاه را نیز افزایش میدهد.
📰 برای مطالعه بیشتر: بهترین پرینتر سه بعدی برای دندانپزشکان
پرینتر Xact Metal XM200G
| مشخصات | مقدار |
|---|---|
| حجم ساخت | 150 × 150 × 150 میلیمتر |
| نوع لیزر | لیزر فیبر ایتربیوم (Yb) تک یا دوگانه با توان 100، 200 یا 400 وات |
| مواد قابل چاپ | فولاد زنگنزن، آلیاژهای کبالت-کروم، آلیاژهای نیکل، هستلوی (Hastelloy)، مس، برنز و تیتانیوم |
| قیمت تقریبی | 90,000 تا 100,000 دلار |
شرکت Xact Metal با هدف کاهش هزینه ورود به فناوری LPBF، سری XM200G را توسعه داده است. این دستگاه برای شرکتها، مراکز تحقیقاتی و مجموعههایی طراحی شده که بهدنبال یک پرینتر سهبعدی فلزی صنعتی با قیمت مناسب، عملکرد قابلاعتماد و قابلیت ارتقا هستند.
پرینتر XM200G نسخه پیشرفتهتر مدل XM200C محسوب میشود و به یک سیستم گالوانومتر (Galvo Scanner) با سرعت بالا مجهز است. این سیستم، پرتو لیزر را با دقت و سرعت زیاد روی بستر پودر هدایت میکند و در نتیجه، علاوه بر افزایش دقت چاپ، زمان ساخت قطعات را نیز کاهش میدهد. همچنین این معماری امکان استفاده از چند لیزر را فراهم کرده و بهرهوری دستگاه را به میزان قابلتوجهی افزایش میدهد.
یکی از مهمترین مزیتهای XM200G، قابلیت استفاده از یک یا دو لیزر بهصورت همزمان است. کاربران میتوانند از دو لیزر با همپوشانی کامل (۱۰۰ درصد) و اندازه نقطه ۱۰۰ میکرومتر یا با همپوشانی ۶۶ درصد و اندازه نقطه ۵۰ میکرومتر استفاده کنند. این ویژگی باعث افزایش سرعت ساخت، بدون کاهش کیفیت قطعه، میشود و دستگاه را برای تولید قطعات پیچیده و کاربردهای صنعتی مناسبتر میکند.
شرکت Xact Metal این پرینتر را برای طیف گستردهای از کاربردها پیشنهاد میکند؛ از جمله:
- توسعه و نمونهسازی محصول
- ساخت ابزار و فیکسچرهای صنعتی
- تحقیقات و توسعه در حوزه همجوشی بستر پودر فلزی (LPBF)
- آموزش و توسعه نیروی انسانی در مراکز دانشگاهی و صنعتی
علاوه بر مدل XM200G، این شرکت نسخه بزرگتر و قدرتمندتری با نام XM300G نیز عرضه کرده است. این دستگاه دارای حجم ساخت 300 × 300 × 350 میلیمتر بوده و به لیزرهای فیبری ۴۰۰ یا ۷۰۰ واتی مجهز است. XM300G از طیف گستردهای از مواد، از جمله آلومینیوم، مس، فولاد، نیکل و تیتانیوم پشتیبانی میکند و سرعت اسکن لیزر آن به 34,600 میلیمتر بر ثانیه میرسد.
از دیگر ویژگیهای XM300G میتوان به امکان سفارشیسازی دستگاه اشاره کرد. برای مثال، در صورت نیاز، ارتفاع محفظه ساخت در محور Z تا ۱۰۰ میلیمتر افزایش مییابد و امکان تولید قطعات بلندتر را فراهم میکند.
📰برای مطالعه بیشتر: پرینتر سه بعدی چیست
پرینتر 3D Systems DMP Flex 100
| مشخصات | مقدار |
|---|---|
| حجم ساخت | 100 × 100 × 90 میلیمتر |
| نوع لیزر | لیزر فیبری 100 وات |
| مواد قابل چاپ | فولاد زنگنزن 316L، فولاد زنگنزن 17-4PH، آلیاژهای کبالت-کروم و سایر مواد موجود در کتابخانه فلزی 3D Systems |
| قیمت تقریبی | 250,000 دلار |
DMP Flex 100 یکی از دقیقترین پرینترهای سهبعدی فلزی شرکت 3D Systems است که برای تولید قطعات کوچک، پیچیده و با جزئیات بالا طراحی شده است. این دستگاه با حجم ساخت 100 × 100 × 90 میلیمتر، گزینهای مناسب برای صنایع پزشکی، دندانپزشکی، ابزارسازی، جواهرسازی و سایر کاربردهایی است که دقت ابعادی و کیفیت سطح اهمیت بالایی دارند.
یکی از قابلیتهای قابلتوجه این دستگاه، امکان چاپ اورهنگ (Overhang) با زاویهای تا ۲۰ درجه بدون نیاز به ساپورت در بسیاری از کاربردها است. همچنین این پرینتر قادر است جزئیات سطحی بسیار ظریفی، در حد ۵ میکرومتر، تولید کند؛ قابلیتی که در بسیاری از موارد نیاز به عملیات پرداخت و ماشینکاری پس از چاپ را کاهش میدهد.
شرکت 3D Systems فناوری اختصاصی خود را با نام Direct Metal Printing (DMP) معرفی میکند. در این فرآیند، هر لایه از پودر فلزی مستقیماً روی لایه قبلی ذوب میشود تا قطعهای کاملاً متراکم با چگالی قابل دستیابی تا ۹۹٫۹ درصد تولید شود. این ویژگی موجب بهبود خواص مکانیکی و افزایش کیفیت نهایی قطعات میشود.
اگرچه این دستگاه تنها به یک لیزر فیبری ۱۰۰ واتی مجهز است، اما همچنان توانایی پردازش طیف گستردهای از مواد فلزی ارائهشده توسط 3D Systems را دارد. علاوه بر فولادهای زنگنزن و آلیاژهای کبالت-کروم، این پرینتر از برخی گریدهای تیتانیوم نیز پشتیبانی میکند و برای تولید قطعات مهندسی با دقت بالا مناسب است.
یکی دیگر از ویژگیهای مهم DMP Flex 100، استفاده از سیستم مدیریت گاز محافظ اختصاصی است. این سیستم با ایجاد یک اتمسفر کاملاً کنترلشده و پایدار از گاز بیاثر، کیفیت فرآیند ذوب، یکنواختی قطعات و تکرارپذیری نتایج را بهبود میبخشد. البته بهرهبرداری از این فناوری به زیرساختهای مناسب برای تأمین و مدیریت گازهای محافظ نیاز دارد.
کاربرانی که در آینده به ظرفیت تولید بیشتری نیاز داشته باشند، میتوانند از سایر محصولات صنعتی 3D Systems استفاده کنند. این شرکت علاوه بر چندین مدل با ابعاد بزرگتر، راهکار تولیدی DMP Factory 500 را نیز ارائه میدهد؛ سیستمی صنعتی با حجم ساخت 500 × 500 × 500 میلیمتر که از سه لیزر فیبری ۵۰۰ واتی بهره میبرد و برای تولید انبوه قطعات فلزی با بهرهوری بالا طراحی شده است.
📰 برای مطالعه بیشتر: پرینتر سه بعدی FDM چیست
پرینتر TRUMPF TruPrint 1000
| مشخصات | مقدار |
|---|---|
| حجم ساخت | Ø98 × 100 میلیمتر |
| نوع لیزر | یک یا دو لیزر فیبری 200 وات |
| مواد قابل چاپ | فولاد زنگنزن، فولاد ابزار، آلومینیوم، آلیاژهای نیکل، کبالت-کروم، مس، تیتانیوم و فلزات گرانبها |
| قیمت تقریبی | 180,000 دلار |
شرکت آلمانی TRUMPF، یکی از پیشگامان فناوریهای لیزر صنعتی، پرینتر TruPrint 1000 را برای تولید قطعات فلزی کوچک و با دقت بالا توسعه داده است. این دستگاه نخستین بار در سال ۲۰۱۹ معرفی شد و از آن زمان تاکنون بدون تغییر نام، بهطور مستمر از نظر سختافزار، نرمافزار و عملکرد ارتقا یافته است.
جدیدترین نسل TruPrint 1000 به قابلیت استفاده از دو لیزر همزمان مجهز شده است. همچنین طراحی سیستم گردش گاز در محفظه ساخت بهطور کامل بازنگری شده تا پایداری فرآیند چاپ، کیفیت قطعات و یکنواختی ذوب بهبود یابد. یکی دیگر از مزایای این نسل، طراحی فشرده دستگاه است که امکان عبور آن از یک درب استاندارد را فراهم میکند و نصب آن را در محیطهای صنعتی یا آزمایشگاهی سادهتر میسازد.
اگرچه این دستگاه در صنایع مختلف قابل استفاده است، اما TRUMPF آن را بهطور ویژه برای صنعت دندانپزشکی و تولید قطعات کوچک با دقت بالا طراحی کرده است.
بهرهوری بیشتر با دو لیزر و سیستم پایش هوشمند
نسخه دو لیزره TruPrint 1000 از دو لیزر فیبری ۲۰۰ واتی بهره میبرد که بهطور همزمان ناحیه ساخت را اسکن میکنند. به گفته TRUMPF، این طراحی میتواند بهرهوری دستگاه را در مقایسه با سیستمهای مشابه تا ۸۰ درصد افزایش دهد.
علاوه بر این، دستگاه به سیستم پایش بستر پودر مجهز است که هر لایه را در طول فرآیند چاپ بررسی میکند. این سیستم امکان تشخیص سریع ناهنجاریها را فراهم کرده و به حفظ کیفیت و تکرارپذیری قطعات کمک میکند.
TRUMPF همچنین از یک ریکوتر شیبدار (Tilting Recoater) استفاده کرده است که فرآیند توزیع پودر را سریعتر و یکنواختتر انجام میدهد. این ویژگی علاوه بر افزایش سرعت ساخت، میتواند هزینه تولید هر قطعه را نیز کاهش دهد.
مناسب برای تولید نیمهانبوه
یکی از قابلیتهای جالب TruPrint 1000، امکان استفاده از چند صفحه ساخت در یک چرخه کاری است. در این پیکربندی، سیلندر ساخت میتواند تا چهار صفحه ساخت را در خود جای دهد و دستگاه پس از پایان چاپ هر قطعه، بهصورت خودکار صفحه بعدی را جایگزین کند.
این فرآیند بدون توقف عملیات چاپ انجام میشود و نرمافزار دستگاه نیز تمام مراحل جابهجایی صفحات، آغاز پروژه جدید و انتقال قطعات تکمیلشده را بهصورت خودکار مدیریت میکند. چنین قابلیتی بهرهوری دستگاه را در تولید سریهای کوچک و متوسط به شکل محسوسی افزایش میدهد.
قابلیت چاپ فلزات آمورف
یکی دیگر از ویژگیهای متمایز TruPrint 1000، پشتیبانی از فلزات آمورف (Amorphous Metals) است. این گروه از مواد به دلیل ساختار غیرکریستالی خود، خواصی مانند استحکام بالا، خاصیت ارتجاعی مناسب و مقاومت عالی در برابر خوردگی دارند.
استفاده از این مواد امکان تولید قطعاتی با دیوارههای نازکتر، وزن کمتر و زمان ساخت کوتاهتر را فراهم میکند؛ ویژگیهایی که در بسیاری از کاربردهای پزشکی، الکترونیکی و مهندسی پیشرفته اهمیت زیادی دارند.
سایر پرینترهای فلزی TRUMPF
شرکت TRUMPF علاوه بر TruPrint 1000، چندین پرینتر سهبعدی فلزی دیگر نیز در سبد محصولات خود دارد که برای کاربردها و ظرفیتهای تولید مختلف طراحی شدهاند.
یکی از نسخههای ویژه این خانواده، TruPrint 1000 Green Edition است که به لیزر سبز مجهز شده است. این فناوری امکان چاپ فلزات با بازتاب بالا، مانند مس و آلیاژهای مس را با کیفیت و پایداری بیشتری فراهم میکند؛ موادی که پردازش آنها با لیزرهای مادونقرمز معمولی دشوارتر است.
مدل TruPrint 2000 نیز نسخهای قدرتمندتر از این خانواده محسوب میشود. این دستگاه از لیزر ۵۰۰ واتی (بهجای ۳۰۰ وات در نسل قبل)، صفحه ساخت مربعی و یک سیستم تنظیم خودکار قطر پرتو لیزر بهره میبرد. این سیستم میتواند بسته به نیاز قطعه، قطر نقطه لیزر را بین ۵۵ یا ۸۰ میکرومتر تغییر دهد تا تعادل مناسبی میان سرعت ساخت و دقت جزئیات ایجاد شود.
پرینتر EOS M 290
| مشخصات | مقدار |
|---|---|
| حجم ساخت | 250 × 250 × 325 میلیمتر |
| نوع لیزر | لیزر فیبر ایتربیوم (Yb) 400 وات (نسخه جدید نیز با لیزر 1000 وات عرضه شده است) |
| مواد قابل چاپ | فولاد زنگنزن، فولاد ابزار، آلیاژهای نیکل، کبالت-کروم، آلومینیوم، تیتانیوم، مس، فلزات نسوز و سایر آلیاژهای تخصصی |
| قیمت تقریبی | 350,000 دلار |
نکته: مشخصات جدولی که ارسال کردهاید مربوط به EOS M100 است، نه EOS M290. حجم ساخت واقعی مدل M290 برابر 250 × 250 × 325 میلیمتر است و این دستگاه به لیزر 400 واتی مجهز است. از آنجا که متن شما درباره M290 است، جدول نیز بر همین اساس اصلاح شده است.
شرکت آلمانی EOS یکی از باسابقهترین و معتبرترین تولیدکنندگان پرینترهای سهبعدی فلزی در جهان محسوب میشود و بسیاری از استانداردهای امروزی فناوری LPBF حاصل نوآوریهای این شرکت است. EOS M 290 نیز یکی از موفقترین و پرکاربردترین محصولات این برند به شمار میرود و از زمان معرفی آن در سال ۲۰۱۴ تاکنون، در صنایع مختلفی مانند هوافضا، پزشکی، خودروسازی و انرژی مورد استفاده قرار گرفته است.
EOS در سال ۲۰۲۲ تولید مدل کوچکتر M100 را متوقف کرد و تمرکز خود را بر توسعه خانواده M290 و مدلهای بزرگتر مانند M300، M400 و M400-4 قرار داد. این دستگاهها با حجم ساخت بیشتر، توان بالاتر و امکان استفاده از چندین لیزر، برای تولید صنعتی و دفاتر خدمات چاپ سهبعدی طراحی شدهاند.
نسخه جدید با لیزر یک کیلوواتی
یکی از مهمترین بهروزرسانیهای EOS در سال ۲۰۲۴، معرفی نسخه جدید EOS M 290 1kW بود. این مدل به لیزر فیبری ۱۰۰۰ واتی مجهز شده و در مرحله نخست برای پردازش آلیاژهای مس، از جمله CuCp و CuCrZr، توسعه یافته است.
افزایش توان لیزر به یک کیلووات اتفاقی غیرمنتظره نبود؛ زیرا شرکت AMCM، زیرمجموعه سفارشیسازی EOS، پیش از این نیز دستگاههایی با چنین توانی برای پروژههای خاص تولید کرده بود. اکنون EOS این فناوری را به بازار عمومی عرضه کرده تا نیاز صنایع پیشرفته، بهویژه در حوزههای هوافضا، انرژی و حملونقل را بهتر پاسخ دهد.
پشتوانه فناوری AMCM
شرکت AMCM، که بهعنوان بخش سفارشیسازی EOS فعالیت میکند، برخی از تخصصیترین پرینترهای سهبعدی فلزی جهان را توسعه میدهد. از جمله پروژههای شاخص این مجموعه میتوان به تولید قطعات مورد استفاده در شتابدهنده ذرات CERN و همچنین ساخت محفظههای احتراق موتورهای موشکی اشاره کرد؛ کاربردهایی که به بالاترین سطح دقت، کیفیت و قابلیت اطمینان نیاز دارند.
تنوع گسترده مواد و فرآیندهای چاپ
یکی از نقاط قوت اصلی EOS، تنوع بسیار بالای مواد قابل چاپ و فرآیندهای تأییدشده آن است. این شرکت برای پرینترهای فلزی خود بیش از ۲۰ آلیاژ فلزی و بیش از ۷۰ پارامتر فرآیندی (Qualified Process) ارائه میدهد که امکان دستیابی به نتایج قابل پیشبینی و تکرارپذیر را فراهم میکنند.
سبد مواد EOS شامل طیف گستردهای از فلزات و آلیاژها است، از جمله:
- آلیاژهای آلومینیوم
- فولادهای زنگنزن
- فولادهای ابزار
- آلیاژهای نیکل
- کبالت-کروم
- تیتانیوم
- فلزات نسوز
- آلیاژهای مس
وجود این تنوع باعث شده است EOS M 290 همچنان یکی از محبوبترین گزینهها برای مراکز تحقیقاتی، شرکتهای مهندسی و دفاتر خدمات پرینت سه بعدی فلز باشد و در بسیاری از کاربردهای صنعتی بهعنوان یک استاندارد شناخته شود.
📰برای مطالعه بیشتر: چرا مهندسان در حال جایگزینی CNC با پرینت سه بعدی فلزی هستند
پرینتر Nikon SLM Solutions SLM 125
| مشخصات | مقدار |
|---|---|
| حجم ساخت | 125 × 125 × 125 میلیمتر |
| نوع لیزر | لیزر فیبری IPG با توان 400 وات |
| مواد قابل چاپ | کبالت-کروم، فولاد زنگنزن، آلیاژهای نیکل، آلومینیوم و تیتانیوم |
| قیمت تقریبی | 350,000 دلار |
Nikon SLM Solutions یکی از شناختهشدهترین نامها در حوزه پرینت سه بعدی فلز به روش LPBF است. این شرکت که نقش مهمی در توسعه فناوری Selective Laser Melting (SLM) داشته، در ژانویه ۲۰۲۳ توسط شرکت ژاپنی Nikon خریداری شد و از آن زمان با نام Nikon SLM Solutions به فعالیت خود ادامه میدهد.
این شرکت مجموعهای متنوع از پرینترهای سهبعدی فلزی و نزدیک به دو دهه تجربه در توسعه فرآیندهای LPBF دارد و امروزه محصولات آن در صنایع هوافضا، پزشکی، خودروسازی و مراکز تحقیقاتی مورد استفاده قرار میگیرند.
SLM 125؛ گزینهای ایدهآل برای تحقیق و تولید کمتیراژ
SLM 125 یکی از محبوبترین پرینترهای این شرکت برای کاربردهای تحقیقاتی، توسعه محصول و تولید در تیراژ پایین است. این دستگاه به لیزر فیبری IPG با توان ۴۰۰ وات مجهز شده که در مقایسه با بسیاری از پرینترهای همرده، توان بالاتری ارائه میدهد. به گفته شرکت سازنده، این موضوع میتواند ضمن افزایش بهرهوری، مصرف پودر فلزی را نیز به میزان قابلتوجهی کاهش دهد.
این پرینتر قابلیت پردازش طیف گستردهای از پودرهای فلزی واکنشپذیر و غیرواکنشپذیر را دارد و به لطف طراحی ساده مسیر انتقال پودر، تعویض مواد اولیه با سرعت بیشتری انجام میشود. این ویژگی برای مراکز تحقیقاتی و آزمایشگاههایی که بهطور مداوم با مواد مختلف کار میکنند، یک مزیت مهم محسوب میشود.
سیستمهای پیشرفته پایش فرآیند
SLM 125 به مجموعهای از سیستمهای پایش فرآیند (Process Monitoring) مجهز است که بهصورت مداوم عملکرد دستگاه را کنترل میکنند. سامانه پایش توان لیزر، خروجی لیزر را در طول چاپ بررسی میکند و سیستم کنترل لایه نیز کیفیت توزیع پودر و یکنواختی هر لایه را زیر نظر دارد.
این قابلیتها امکان شناسایی سریع هرگونه ناهنجاری در فرآیند چاپ را فراهم کرده و به افزایش کیفیت، دقت و تکرارپذیری قطعات کمک میکنند.
مناسب برای نمونهسازی و قطعات دقیق
با حجم ساخت 125 × 125 × 125 میلیمتر، این دستگاه بیشتر برای تولید قطعات کوچک، نمونههای اولیه و پروژههای تحقیق و توسعه طراحی شده است. پشتیبانی از مواد متنوعی مانند فولاد زنگنزن، آلومینیوم، تیتانیوم، آلیاژهای نیکل و کبالت-کروم، انعطافپذیری بالایی در انتخاب ماده اولیه در اختیار کاربران قرار میدهد.
به همین دلیل، SLM 125 گزینهای مناسب برای دانشگاهها، مراکز تحقیقاتی و شرکتهایی است که به یک پرینتر فلزی دقیق، قدرتمند و در عین حال جمعوجور نیاز دارند.
قابلیت ارتقا به مدلهای صنعتی
یکی از مزیتهای مهم محصولات Nikon SLM Solutions، امکان مقیاسپذیری فرآیند تولید است. کاربرانی که توسعه کار خود را در آینده مدنظر دارند، میتوانند با حفظ فرآیندها و پارامترهای چاپ، به مدلهای بزرگتر این شرکت مهاجرت کنند.
در بالاترین سطح، NXG XII 600 قرار دارد؛ پرینتری صنعتی که در سال ۲۰۲۰ معرفی شد و به ۱۲ لیزر فیبری ۱۰۰۰ واتی و حجم ساخت 600 × 600 × 600 میلیمتر مجهز است. این دستگاه علاوه بر امکان تولید قطعات بزرگ، به دلیل بهرهگیری از ۱۲ لیزر همزمان، یکی از سریعترین پرینترهای سهبعدی فلزی جهان محسوب میشود. شرکت سازنده همچنین تولید این مدل را در کارخانه خود در ایالات متحده نیز آغاز کرده است.
نسل جدید سری SLM 280 و SLM 500
در اواخر سال ۲۰۲۴، Nikon SLM Solutions نسخههای بازطراحیشده SLM 280، SLM 280 Production Series و SLM 500 را معرفی کرد. این نسل جدید با تمرکز بر افزایش قابلیت اطمینان، کاهش زمان توقف دستگاه و بهبود بهرهوری توسعه یافته است.
این شرکت اعلام کرده است که برای این محصولات حداقل ۸۵ درصد زمان آمادهبهکار (Uptime) را تضمین میکند و هدف آن دستیابی به بیش از ۹۰ درصد زمان آمادهبهکار در شرایط عملیاتی است؛ شاخصی که برای تولیدکنندگان صنعتی اهمیت بسیار زیادی دارد.
📰برای مطالعه بیشتر: پرینت سه بعدی با ABS
پرینتر Eplus3D EP-M150
| مشخصات | مقدار |
|---|---|
| حجم ساخت | 150 × 150 × 120 میلیمتر |
| نوع لیزر | یک یا دو لیزر فیبری 200 یا 400 وات |
| مواد قابل چاپ | کبالت-کروم، آلیاژهای نیکل، آلومینیوم، تیتانیوم و مس |
| قیمت تقریبی | 125,000 دلار |
شرکت Eplus3D یکی از تولیدکنندگان مطرح پرینترهای سهبعدی فلزی در چین است که سبد محصولات آن طیف گستردهای از دستگاههای LPBF را، از مدلهای رومیزی و جمعوجور گرفته تا سیستمهای صنعتی بسیار بزرگ، در بر میگیرد. این شرکت در حال حاضر بیش از ۱۲ مدل پرینتر فلزی برای کاربردهای مختلف ارائه میدهد که هرکدام از نظر حجم ساخت، تعداد لیزرها و ظرفیت تولید، نیازهای متفاوت صنایع را پوشش میدهند.
یکی از جدیدترین محصولات این شرکت، EP-M400S است که در ابتدای سال ۲۰۲۴ معرفی شد. این مدل نسخه ارتقایافته EP-M400 محسوب میشود و به ویژگیهایی مانند مخزن تغذیه پودر در بخش بالایی دستگاه و ریکوتر دوطرفه (Bidirectional Recoater) مجهز شده است. به گفته Eplus3D، این تغییرات زمان پخش پودر را تا ۳۰ درصد کاهش داده و بهرهوری دستگاه را افزایش میدهند.
علاوه بر این، EP-M400S حدود ۱۰ درصد کوچکتر از نسل قبلی خود طراحی شده است، در حالی که حجم ساخت آن تقریباً بدون تغییر باقی مانده و تنها از 405 × 405 × 450 میلیمتر به 400 × 400 × 450 میلیمتر کاهش یافته است.
EP-M150؛ راهکاری اقتصادی برای تولید قطعات دقیق
در میان محصولات این شرکت، EP-M150 کوچکترین پرینتر فلزی مبتنی بر فناوری LPBF است. این دستگاه برای تولید قطعات کوچک و دقیق، از جمله پروتزها و قطعات دندانپزشکی، ایمپلنتهای پزشکی و پروژههای تحقیقاتی در حوزه مواد طراحی شده است.
در مقابل، بزرگترین محصول Eplus3D با نام EP-M1550، حجم ساختی برابر با 1558 × 1558 × 1100 میلیمتر دارد و برای تولید قطعات بسیار بزرگ در صنایع سنگین و هوافضا توسعه یافته است.
هزینه بهرهبرداری پایین
یکی از مهمترین مزایای EP-M150، هزینه پایین بهرهبرداری آن است. این دستگاه به سیستم تغذیه، بازیافت و الک پودر مجهز شده که امکان استفاده مجدد از بخش زیادی از پودر مصرفنشده را فراهم میکند و در نتیجه هزینه مواد اولیه را کاهش میدهد.
همچنین مصرف گاز محافظ در این دستگاه تنها حدود ۰٫۸ لیتر در دقیقه است. محفظه کاملاً آببندیشده نیز از نشت گاز جلوگیری کرده و به حفظ شرایط پایدار فرآیند چاپ کمک میکند؛ موضوعی که هم کیفیت قطعات را بهبود میبخشد و هم هزینههای عملیاتی را کاهش میدهد.
رابط کاربری ساده و خدمات فنی
Eplus3D برای EP-M150 یک رابط کاربری ساده و کاربرپسند در نظر گرفته است تا اپراتورها بتوانند با آموزش کوتاهمدت، فرآیند چاپ را مدیریت کنند. این دستگاه همچنین به مجموعهای از سیستمهای ایمنی مجهز است که استفاده از آن را در محیطهای صنعتی و تخصصی ایمنتر میکند.
علاوه بر تولید تجهیزات، Eplus3D خدمات مشاوره فنی نیز ارائه میدهد تا مشتریان بتوانند متناسب با نیاز خود، مناسبترین راهکار تولید افزودنی را انتخاب کنند. این شرکت همچنین خدمات تولید قراردادی (Contract Manufacturing) را در اختیار مشتریان قرار میدهد و آنها را در بهکارگیری فناوری ساخت افزودنی برای توسعه محصولات جدید، افزایش بهرهوری خطوط تولید و ایجاد مدلهای کسبوکار نوآورانه همراهی میکند.
پرینتر Colibrium Additive Mlab R
| مشخصات | مقدار |
|---|---|
| حجم ساخت | 90 × 90 × 80 میلیمتر |
| نوع لیزر | لیزر فیبری 100 وات |
| مواد قابل چاپ | فولاد زنگنزن 316L و 17-4PH، آلومینیوم، تیتانیوم، برنز، نقره، طلا، طلای زرد و آلیاژهای پلاتین |
| قیمت تقریبی | — |
شرکت Colibrium Additive در آوریل سال ۲۰۲۴ بهعنوان برند جدید فناوریهای ساخت افزودنی گروه صنعتی GE Aerospace معرفی شد. این شرکت مجموعهای گسترده از پرینترهای سهبعدی فلزی را بر پایه فناوریهای مختلف، از جمله همجوشی بستر پودر لیزری (LPBF) و ذوب با پرتو الکترونی (EBM)، توسعه میدهد و همزمان در حال گسترش محصولات خود در حوزه Binder Jetting فلزات نیز هست.
بخش پرینترهای LPBF این شرکت، میراث فناوری Concept Laser را با خود به همراه دارد؛ شرکتی که سالها یکی از پیشگامان فناوری ذوب انتخابی لیزر بود و بعدها توسط GE خریداری شد. امروزه این خانواده محصولات، از مدل جمعوجور Mlab R تا سیستم صنعتی X Line 2000R را شامل میشود.
Mlab R؛ مناسب برای قطعات کوچک و مواد ارزشمند
Mlab R کوچکترین پرینتر LPBF شرکت Colibrium Additive است و با حجم ساخت 90 × 90 × 80 میلیمتر، برای تولید قطعات دقیق، نمونههای اولیه، پروژههای تحقیقاتی و ساخت قطعات از فلزات گرانبها طراحی شده است.
این دستگاه به لیزر فیبری ۱۰۰ واتی مجهز بوده و قابلیت پردازش طیف وسیعی از مواد واکنشپذیر و غیرواکنشپذیر را دارد. به گفته شرکت سازنده، فرآیند چاپ در Mlab R قطعاتی با چگالی بسیار بالا و کیفیت سطح مطلوب تولید میکند که در بسیاری از کاربردها نیاز به عملیات پرداخت را کاهش میدهد.
طراحی ماژولار برای تعویض سریع مواد
یکی از ویژگیهای برجسته Mlab R، محفظه ساخت ماژولار آن است. این طراحی امکان تعویض سریع محفظه و تغییر نوع پودر فلزی را فراهم میکند و در نتیجه زمان توقف دستگاه میان پروژههای مختلف کاهش مییابد.
همچنین دستگاه به یک ایستگاه نیمهاتوماتیک غربال و بازیافت پودر مجهز است که پودر استفادهنشده را برای چاپهای بعدی آماده میکند. این ویژگی علاوه بر کاهش هزینه مواد اولیه، بهرهوری فرآیند تولید را نیز افزایش میدهد.
برای کاربرانی که به حجم ساخت بیشتر نیاز دارند، Colibrium Additive مدل Mlab 200R را نیز عرضه کرده است. این نسخه به لیزر ۲۰۰ واتی مجهز بوده و حجم ساخت آن به 100 × 100 × 100 میلیمتر افزایش یافته است.
تخصص Colibrium در فناوری EBM
اگرچه Mlab R یکی از محصولات موفق این شرکت در حوزه LPBF است، اما Colibrium Additive بیش از هر چیز به دلیل توسعه پرینترهای مبتنی بر ذوب با پرتو الکترونی (EBM) شناخته میشود.
پرینترهای EBM این شرکت بهطور گسترده در صنعت پزشکی برای تولید ایمپلنتهای ارتوپدی و در صنایع هوافضا برای ساخت قطعاتی مانند پرههای توربین مورد استفاده قرار میگیرند. استفاده از پرتو الکترونی پرقدرت، امکان ذوب سریعتر مواد، تولید قطعات با چگالی بالا و دستیابی به دقت ابعادی مناسب را در کاربردهای صنعتی فراهم میکند.
پرینتر Renishaw RenAM 500
| مشخصات | مقدار |
|---|---|
| حجم ساخت | 250 × 250 × 350 میلیمتر |
| نوع لیزر | یک تا چهار لیزر فیبر ایتربیوم (Yb Fiber) 500 وات |
| مواد قابل چاپ | فولاد زنگنزن 316L، آلومینیوم، تیتانیوم، کبالت-کروم و آلیاژهای نیکل |
| قیمت تقریبی | — |
نکته: در جدول ارسالی، توان لیزر 100 وات ذکر شده است، اما این مشخصات صحیح نیست. تمامی مدلهای سری RenAM 500 از لیزرهای فیبر ایتربیوم 500 واتی استفاده میکنند. متن شما نیز بر همین مشخصات استوار است؛ بنابراین جدول بر اساس اطلاعات صحیح اصلاح شده است.
شرکت بریتانیایی Renishaw یکی از شناختهشدهترین تولیدکنندگان تجهیزات اندازهگیری دقیق و فناوریهای ساخت افزودنی است. خانواده RenAM 500 این شرکت با تمرکز بر افزایش بهرهوری، اتوماسیون و تولید صنعتی طراحی شده و در پیکربندیهای مختلف با یک، دو یا چهار لیزر ۵۰۰ واتی عرضه میشود.
یکی از ویژگیهای مهم این دستگاه، امکان دسترسی هر لیزر به کل حجم ساخت است. برخلاف بسیاری از پرینترهای چندلیزره که هر لیزر تنها بخشی از محفظه ساخت را پوشش میدهد، در RenAM 500 تمامی لیزرها میتوانند کل سطح چاپ را پردازش کنند. این طراحی باعث افزایش سرعت ساخت، بهبود توزیع بار میان لیزرها و در نهایت کاهش هزینه تولید هر قطعه میشود.
معرفی RenAM 500D و فناوری Tempus
در اواخر سال ۲۰۲۴، شرکت Renishaw مدل RenAM 500D را معرفی کرد. این نسخه از فناوری اختصاصی Tempus بهره میبرد؛ فناوریای که به لیزرها اجازه میدهد همزمان با حرکت ریکوتر (Recoater) عملیات ذوب پودر را آغاز کنند.
در پرینترهای متداول، لیزر تا پایان حرکت ریکوتر منتظر میماند، اما فناوری Tempus این زمان انتظار را حذف میکند و در نتیجه زمان ساخت هر قطعه را کاهش داده و بهرهوری دستگاه را افزایش میدهد.
RenAM 500D به دو لیزر فیبر ایتربیوم ۵۰۰ واتی مجهز است و از قطر نقطه لیزر ۸۰ میکرومتر با سیستم فوکوس دینامیکی (Dynamic Focus) بهره میبرد. حجم ساخت این دستگاه نیز 250 × 250 × 350 میلیمتر است.
مدیریت هوشمند پودر و مصرف گاز
Renishaw برای خانواده RenAM 500 دو سیستم مدیریت پودر ارائه میدهد:
- سیستم انعطافپذیر (Flexible Powder Handling) که امکان تعویض آسان مواد مختلف را فراهم میکند.
- سیستم خودکار (Automated Powder Handling) که با کاهش تماس اپراتور با پودر فلزی، ایمنی بیشتری ایجاد کرده و زمان آمادهسازی و نگهداری دستگاه را کاهش میدهد.
علاوه بر این، دستگاه به یک سیستم هوشمند گردش گاز محافظ مجهز شده است که با بهینهسازی جریان آرگون، هم مصرف گاز را کاهش میدهد و هم اثرات زیستمحیطی ناشی از فرآیند چاپ را کمتر میکند.
کیفیت ساخت و بهرهوری بالا
RenAM 500 بسته به نوع صفحه ساخت، معمولاً از حجم ساخت مؤثر 245 × 245 × 335 میلیمتر برخوردار است. همچنین، با توجه به جنس ماده، هندسه قطعه و پارامترهای چاپ، این دستگاه میتواند نرخ تولیدی در حدود ۱۵۰ سانتیمتر مکعب بر ساعت ارائه دهد.
به گفته Renishaw، قطعات تولیدشده با سری RenAM 500 میتوانند به چگالی بیش از ۹۹٫۹ درصد دست یابند؛ ویژگیای که این خانواده را به گزینهای مناسب برای تولید قطعات صنعتی با خواص مکانیکی بالا و کیفیت پایدار تبدیل کرده است.
پرینتر AddUp FormUp 350
| مشخصات | مقدار |
|---|---|
| حجم ساخت | 350 × 350 × 350 میلیمتر |
| نوع لیزر | حداکثر چهار لیزر فیبری 500 وات |
| مواد قابل چاپ | آلومینیوم، مس، تیتانیوم، آلیاژهای نیکل و سایر مواد توسعهیافته توسط AddUp |
| قیمت تقریبی | — |
FormUp 350 پرینتر سهبعدی فلزی صنعتی شرکت فرانسوی AddUp است که در سال ۲۰۲۱ با تمرکز بر تولید انبوه، اتوماسیون و ایمنی اپراتور معرفی شد. این دستگاه بر پایه فناوری LPBF توسعه یافته و با طراحی ماژولار خود، امکان پیکربندی متناسب با نیازهای مختلف تولید را فراهم میکند.
یکی از ویژگیهای شاخص FormUp 350، سیستم مدیریت پودر کاملاً یکپارچه آن است. این سامانه تمام مراحل ذخیرهسازی، انتقال، بازیافت و غربال پودر را در یک محیط بسته و با اتمسفر گاز خنثی انجام میدهد. در نتیجه، تماس اپراتور با پودر فلزی، دود و ذرات ناشی از فرآیند چاپ به حداقل میرسد و ایمنی محیط کار افزایش مییابد.
سیستم منحصربهفرد پخش پودر
FormUp 350 یکی از معدود پرینترهای LPBF است که امکان تعویض مکانیزم پخش پودر (Recoater) را در اختیار کاربر قرار میدهد. این ویژگی به تولیدکنندگان اجازه میدهد تا متناسب با نوع قطعه و اهداف تولید، مناسبترین روش توزیع پودر را انتخاب کنند.
دو گزینه اصلی عبارتاند از:
- اسکرپر (Scraper): مناسب برای دستیابی به بیشترین سرعت و بهرهوری در تولید.
- غلتک (Roller): مناسب برای ایجاد لایههای یکنواختتر و دستیابی به کیفیت سطح بهتر.
علاوه بر این، سیستم ریکوتر میتواند بهصورت دوطرفه (Bidirectional) نیز کار کند که به گفته AddUp، سرعت پخش پودر را تا ۴۰ درصد افزایش میدهد.
پیکربندی انعطافپذیر لیزرها
FormUp 350 بسته به نیاز کاربر، با یک تا چهار لیزر فیبری ۵۰۰ واتی عرضه میشود. یکی از مزایای این طراحی آن است که هر لیزر قادر به پوشش کل سطح ساخت است و محدود به یک ناحیه مشخص نیست. این ویژگی انعطاف بیشتری در جانمایی قطعات، برنامهریزی تولید و افزایش بهرهوری ایجاد میکند.
شرکت AddUp همچنین مجموعهای از پودرهای فلزی مهندسیشده را برای این دستگاه ارائه میدهد که شامل آلیاژهای مختلف آلومینیوم، مس، تیتانیوم، نیکل و سایر مواد تخصصی مورد استفاده در صنایع پیشرفته است.
طراحیشده برای تولید پیوسته
یکی از اهداف اصلی طراحی FormUp 350، کاهش زمان توقف میان دو چرخه تولید است. به گفته AddUp، این دستگاه میتواند فاصله بین دو عملیات چاپ را به کمتر از یک ساعت برساند؛ قابلیتی که در تولید انبوه اهمیت زیادی دارد.
برای دستیابی به این هدف، دستگاه به سیستم خنککننده فعال محور Z مجهز شده است. این سامانه دمای صفحه ساخت را پس از پایان چاپ بهسرعت کاهش میدهد و زمان انتظار برای خارج کردن قطعات را به میزان چشمگیری کم میکند. به عنوان مثال، دمای صفحه ساخت از ۲۰۰ درجه سانتیگراد به ۶۵ درجه سانتیگراد تنها در حدود ۲ ساعت کاهش مییابد، در حالی که بدون سیستم خنککننده فعال، این فرآیند ممکن است بیش از ۱۲ ساعت طول بکشد.
مناسب برای تولید صنعتی
با حجم ساخت 350 × 350 × 350 میلیمتر، قابلیت استفاده از چندین لیزر، سیستم مدیریت هوشمند پودر و امکانات گسترده برای سفارشیسازی فرآیند چاپ، AddUp FormUp 350 یکی از گزینههای مناسب برای تولید صنعتی و ساخت قطعات پیچیده در تیراژ متوسط و بالا به شمار میرود. انعطافپذیری بالا در انتخاب تجهیزات و تنظیم پارامترهای چاپ نیز باعث شده است این دستگاه بتواند نیاز صنایع مختلف را بهخوبی پوشش دهد.
پرینتر Kurtz Ersa Alpha 140
| مشخصات | مقدار |
|---|---|
| حجم ساخت | 140 × 140 × 200 میلیمتر |
| نوع لیزر | لیزر فیبری پمپشده با دیود (Diode-Pumped Fiber Laser) با توان 140 وات |
| مواد قابل چاپ | فولاد زنگنزن، فولاد ابزار، آلومینیوم و آلیاژهای نیکل |
| قیمت تقریبی | — |
شرکت آلمانی Kurtz Ersa که سابقهای طولانی در تولید تجهیزات صنعتی و فناوریهای پیشرفته دارد، در سال ۲۰۲۱ با معرفی Alpha 140 وارد بازار پرینترهای سهبعدی فلزی شد. این دستگاه با هدف ارائه یک راهکار اقتصادی، ساده و قابلدسترس برای شرکتهای کوچک و متوسط (SME) طراحی شده است؛ مجموعههایی که قصد ورود به فناوری LPBF را دارند اما به یک سیستم صنعتی با هزینه سرمایهگذاری منطقی نیاز دارند.
طراحی باز برای توسعه فرآیندهای چاپ
یکی از ویژگیهای مهم Alpha 140، معماری باز (Open System) آن است. برخلاف برخی پرینترهای صنعتی که تنها از پارامترها و مواد تأییدشده توسط سازنده پشتیبانی میکنند، این دستگاه امکان تنظیم پارامترهای چاپ و توسعه فرآیندهای اختصاصی را در اختیار کاربران قرار میدهد.
کاربران میتوانند با تغییر تنظیمات نرمافزار اسلایسر (Slicer)، فرآیند چاپ را متناسب با نیازهای خود بهینهسازی کنند؛ قابلیتی که برای مراکز تحقیقاتی و شرکتهای فعال در توسعه مواد جدید اهمیت زیادی دارد.
مناسب برای قطعات دقیق
Alpha 140 به یک لیزر فیبری پمپشده با دیود با توان ۱۴۰ وات مجهز شده است. این لیزر با قطر نقطه فوکوس ۱۱۰ میکرومتر، امکان تولید قطعاتی با جزئیات مناسب، دیوارههای نازک و دقت ابعادی بالا را فراهم میکند.
ابعاد جمعوجور دستگاه نیز باعث شده است بتوان از آن حتی در کارگاهها و آزمایشگاههایی با فضای محدود استفاده کرد. این پرینتر از مواد مختلفی مانند فولاد زنگنزن، فولاد ابزار، آلومینیوم و آلیاژهای پایه نیکل پشتیبانی میکند.
کیفیت ساخت و امکانات نرمافزاری
به گفته Kurtz Ersa، قطعات تولیدشده با Alpha 140 میتوانند به چگالی بیش از ۹۹٫۹ درصد دست یابند؛ رقمی که از نظر خواص مکانیکی با بسیاری از پرینترهای صنعتی بزرگتر قابل مقایسه است.
برای بهبود کیفیت فرآیند چاپ، امکان استفاده از سیستم جریان لایهای گاز محافظ (Laminar Shielding Gas Flow) نیز در این دستگاه وجود دارد. این سیستم علاوه بر ایجاد شرایط پایدارتر برای فرآیند ذوب، از اجزای اپتیکی و تجهیزات لیزر در برابر آلودگی و پاشش ذرات محافظت میکند.
در بخش نرمافزار نیز Kurtz Ersa از LMI SliceAM استفاده میکند که قابلیت یکپارچهسازی با نرمافزارهای مهندسی Autodesk Fusion و Autodesk Netfabb را دارد و فرآیند آمادهسازی فایلهای چاپ را سادهتر میکند.
برنامه توسعه محصولات
Kurtz Ersa اعلام کرده است که در حال توسعه نسل جدیدی از پرینترهای فلزی خود با نام Flying Ray است. این دستگاه قرار است به هشت لیزر مجهز شود و برای کاربردهای صنعتی با ظرفیت تولید بالاتر طراحی شده است؛ موضوعی که نشان میدهد این شرکت برنامه جدی برای گسترش حضور خود در بازار پرینترهای فلزی LPBF دارد.
پرینتر Farsoon FS121M
| مشخصات | مقدار |
|---|---|
| حجم ساخت | 120 × 120 × 100 میلیمتر |
| نوع لیزر | لیزر فیبری 200 وات |
| مواد قابل چاپ | فولاد زنگنزن، فولاد مارِیجینگ (Maraging Steel)، فولاد HX، مس و کبالت-کروم |
| قیمت تقریبی | — |
شرکت چینی Farsoon Technologies یکی از بزرگترین تولیدکنندگان پرینترهای سهبعدی مبتنی بر فناوری LPBF است و محصولات آن طیف وسیعی از دستگاههای کوچک آزمایشگاهی تا سیستمهای صنعتی با چندین لیزر را شامل میشود. FS121M کوچکترین پرینتر فلزی این شرکت است و برای مراکز تحقیقاتی، نمونهسازی و تولید قطعات کوچک با دقت بالا طراحی شده است.
یک پلتفرم باز برای توسعه فرآیندهای چاپ
FS121M از معماری Open Platform بهره میبرد؛ به این معنی که کاربران به پارامترهای اصلی دستگاه دسترسی دارند و میتوانند تنظیمات فرآیند چاپ را مطابق نیاز خود تغییر دهند. این ویژگی، برخلاف بسیاری از سیستمهای بسته، آزادی عمل بیشتری در توسعه مواد، بهینهسازی پارامترهای چاپ و انجام پروژههای تحقیقاتی فراهم میکند.
علاوه بر این، دستگاه امکان انتخاب اندازههای مختلف نقطه لیزر، انواع ریکوتر (Recoater) و پودرهای فلزی متنوع را در اختیار کاربران قرار میدهد و از سیاست مواد باز (Open Material Policy) پیروی میکند؛ بنابراین کاربران محدود به استفاده از مواد اختصاصی شرکت سازنده نخواهند بود.
فناوری CAMS برای تولید پیوسته
در بالاترین سطح محصولات Farsoon، دستگاه FS721M-8-CAMS قرار دارد که در سال ۲۰۲۴ معرفی شد. عبارت CAMS مخفف Continuous Additive Manufacturing Solution یا «راهکار تولید افزودنی پیوسته» است.
این سیستم به هشت لیزر فیبری ۵۰۰ یا ۱۰۰۰ واتی مجهز شده و از یک سامانه انتقال خودکار محفظه ساخت بهره میبرد. پس از پایان چاپ، محفظه ساخت بهطور خودکار به یک ایستگاه مجهز به اتمسفر گاز خنثی منتقل میشود و همزمان محفظه دیگری برای آغاز پروژه بعدی وارد دستگاه میشود.
این فرآیند باعث میشود زمان توقف دستگاه میان دو عملیات چاپ به حداقل برسد و امکان تولید پیوسته در محیطهای صنعتی فراهم شود.
مدیریت هوشمند پودر
اتوماسیون در محصولات Farsoon تنها به فرآیند چاپ محدود نمیشود. سیستم مدیریت پودر حلقهبسته (Closed-Loop Powder Handling)، مراحل مختلفی از جمله بازیافت، ذخیرهسازی، الک کردن و تأمین پودر تازه را بهصورت خودکار انجام میدهد.
به گفته شرکت سازنده، سرعت تولید در سیستم CAMS میتواند به حدود ۳۰۰ سانتیمتر مکعب بر ساعت برسد که آن را به گزینهای مناسب برای تولید صنعتی با تیراژ بالا تبدیل میکند.
سایر محصولات خانواده Farsoon
علاوه بر FS121M، شرکت Farsoon مدلهای متنوعی برای کاربردهای صنعتی ارائه میدهد. یکی از پرکاربردترین آنها FS273M است که حجم ساخت 275 × 275 × 355 میلیمتر دارد و با یک لیزر ۵۰۰ واتی یا دو لیزر ۵۰۰ واتی عرضه میشود.
این دستگاه به ریکوتر با طراحی بهینه، صفحه ساخت پیشگرمشونده، مخازن جانبی قابل تعویض و سیستم تغذیه پودر با ظرفیت بالا مجهز شده است. این ویژگیها موجب افزایش پایداری فرآیند چاپ، بهبود کیفیت قطعات و کاهش زمان آمادهسازی میان پروژههای مختلف میشوند.
با تکیه بر پلتفرم باز، آزادی در انتخاب مواد و امکان دسترسی به پارامترهای چاپ، پرینترهای Farsoon بهویژه برای مراکز تحقیقاتی، دانشگاهها و شرکتهایی که قصد توسعه فرآیندهای اختصاصی ساخت افزودنی را دارند، از گزینههای محبوب بازار محسوب میشوند.
پرینتر Velo3D Sapphire
| مشخصات | مقدار |
|---|---|
| حجم ساخت | 315 × 315 × 1000 میلیمتر |
| نوع لیزر | دو لیزر فیبری 1000 وات |
| مواد قابل چاپ | آلومینیوم، اینکونل، آلیاژهای Hastelloy C22 و Hastelloy X، تیتانیوم و سوپرآلیاژهای پایه نیکل |
| قیمت تقریبی | — |
شرکت آمریکایی Velo3D با معرفی خانواده Sapphire رویکرد متفاوتی را در فناوری LPBF ارائه کرده است. تمرکز اصلی این شرکت بر تولید قطعات بسیار پیچیده با حداقل نیاز به ساپورت است؛ قابلیتی که به مهندسان اجازه میدهد آزادی طراحی بیشتری داشته باشند و هزینههای پسپردازش را کاهش دهند.
مدل Sapphire با حجم ساخت 315 × 315 × 1000 میلیمتر و بهرهگیری از دو لیزر فیبری ۱۰۰۰ واتی، امکان تولید قطعات بلند و پیچیده را برای صنایعی مانند هوافضا، انرژی و صنایع پیشرفته فراهم میکند.
این دستگاه از طیف متنوعی از مواد فلزی پشتیبانی میکند، از جمله:
- آلومینیوم F357
- آلیاژ Inconel IN718
- تیتانیوم Ti-6Al-4V Grade 5
- آلیاژهای Hastelloy C22 و Hastelloy X
- سوپرآلیاژ پایه نیکل Haynes 282 (Amperprint 0233)
چاپ با حداقل ساپورت
مهمترین ویژگی فناوری Velo3D، توانایی ساخت قطعات با حداقل نیاز به ساختارهای ساپورت است. این شرکت با استفاده از فناوری اختصاصی خود، امکان چاپ بسیاری از هندسههایی را فراهم کرده که در پرینترهای متداول LPBF به ساپورت نیاز دارند.
به گفته Velo3D، برخی از قطعات حتی میتوانند با زاویه اورهنگ نزدیک به صفر درجه تولید شوند؛ قابلیتی که ساخت کانالهای داخلی، مسیرهای خنککاری پیچیده و حفرههای بسته را بدون نیاز به ساپورت امکانپذیر میکند.
کاهش تعداد ساپورتها علاوه بر کوتاهتر شدن زمان پسپردازش، باعث کاهش مصرف مواد و افزایش آزادی طراحی نیز میشود؛ موضوعی که در صنایع هوافضا و ساخت قطعات عملکردی اهمیت زیادی دارد.
Sapphire XC؛ ظرفیت تولید بالاتر
Velo3D برای کاربردهای تولیدی، نسخه پیشرفتهتری با نام Sapphire XC نیز عرضه کرده است. عبارت XC مخفف Extra Capacity (ظرفیت بیشتر) است و همانطور که از نام آن پیداست، این مدل برای تولید قطعات بزرگتر و افزایش بهرهوری طراحی شده است.
Sapphire XC دارای حجم ساخت 600 × 600 × 550 میلیمتر و هشت لیزر است. به گفته شرکت سازنده، این دستگاه میتواند ظرفیت تولید را نسبت به مدل استاندارد تا پنج برابر افزایش دهد و هزینه تولید هر قطعه را تا ۷۵ درصد کاهش دهد.
تحولات اخیر شرکت
Velo3D در سال ۲۰۲۵ از اجرای یک برنامه بازسازی مالی گسترده خبر داد. در قالب این برنامه، شرکت Arrayed Additive از طریق زیرمجموعه Arrayed Notes Acquisition Corp مالکیت عمده Velo3D را در اختیار گرفت تا زمینه ادامه توسعه محصولات و گسترش فعالیتهای تجاری این شرکت فراهم شود.
همچنین در اواخر سال ۲۰۲۴، Velo3D قرارداد خدمات پشتیبانی و اعطای مجوزی به ارزش ۸ میلیون دلار با شرکت SpaceX امضا کرد؛ همکاریای که جایگاه این شرکت را بهعنوان یکی از تأمینکنندگان فناوری ساخت افزودنی برای صنایع پیشرفته، بهویژه هوافضا، بیش از پیش تثبیت کرد.
پرینتر DMG MORI LASERTEC 12 SLM
| مشخصات | مقدار |
|---|---|
| حجم ساخت | 125 × 125 × 200 میلیمتر |
| نوع لیزر | لیزر فیبری 200 یا 400 وات |
| مواد قابل چاپ | آلومینیوم، آلیاژهای کبالت، آلیاژهای مس، فولاد، آلیاژهای پایه نیکل، فولاد زنگنزن، فولاد ابزار، تیتانیوم و Scalmalloy |
| قیمت تقریبی | — |
شرکت آلمانی DMG MORI که فعالیت خود را از سال ۱۹۴۸ در حوزه ماشینابزار آغاز کرده است، امروزه یکی از شناختهشدهترین تولیدکنندگان تجهیزات پیشرفته تولید صنعتی به شمار میرود. این شرکت علاوه بر ماشینهای تراشکاری، فرزکاری و سنگزنی CNC، مجموعهای از پرینترهای سهبعدی فلزی را نیز توسعه داده است که برای کاربردهای صنعتی و تولید قطعات با دقت بالا طراحی شدهاند.
یکی از نقاط قوت DMG MORI، ارائه راهکارهای هیبریدی است که فناوری رسوبدهی مستقیم فلز (DED) را با ماشینکاری CNC در یک دستگاه ترکیب میکنند. با این حال، LASERTEC 12 SLM یک پرینتر اختصاصی مبتنی بر فناوری همجوشی بستر پودر لیزری (LPBF) است که برای تولید قطعات دقیق و نمونههای مهندسی توسعه یافته است.
دقت بالا در ابعاد جمعوجور
LASERTEC 12 SLM دارای حجم ساخت 125 × 125 × 200 میلیمتر بوده و با لیزر فیبری ۲۰۰ یا ۴۰۰ واتی عرضه میشود. این دستگاه برای تولید قطعات کوچک و متوسط با کیفیت سطح بالا و دقت ابعادی مناسب طراحی شده است.
یکی از ویژگیهای قابل توجه این پرینتر، امکان چاپ با ضخامت لایه تا ۲۰ میکرون است. استفاده از لایههای نازکتر موجب افزایش کیفیت سطح، نمایش بهتر جزئیات هندسی و کاهش نیاز به عملیات پرداخت پس از چاپ میشود؛ هرچند زمان ساخت قطعه نیز افزایش خواهد یافت.
پلتفرم باز و آزادی در انتخاب مواد
DMG MORI از معماری باز (Open Platform) در این دستگاه استفاده کرده است. این ویژگی به کاربران اجازه میدهد پارامترهای فرآیند چاپ را متناسب با نیاز پروژه تنظیم کرده و از طیف گستردهای از پودرهای فلزی استفاده کنند.
LASERTEC 12 SLM از مواد متنوعی مانند آلومینیوم، فولادهای زنگنزن، فولادهای ابزار، آلیاژهای پایه نیکل، آلیاژهای کبالت، آلیاژهای مس، تیتانیوم و همچنین Scalmalloy پشتیبانی میکند. Scalmalloy یک آلیاژ آلومینیومی با استحکام بالا است که بهطور ویژه برای ساخت افزودنی توسعه یافته و در صنایع هوافضا و خودروسازی کاربرد گستردهای دارد.
مدیریت ایمن و خودکار پودر
این دستگاه به فناوری اختصاصی rePLUG مجهز شده است که فرآیند جمعآوری، انتقال و بازیافت پودر فلزی را در یک چرخه بسته (Closed-Loop) انجام میدهد.
این سامانه علاوه بر افزایش بهرهوری و کاهش هدررفت مواد، تماس مستقیم اپراتور با پودر فلزی را به حداقل میرساند و سطح ایمنی محیط کار را بهطور قابل توجهی افزایش میدهد.
مدلهای بزرگتر
برای کاربردهایی که به ظرفیت تولید بالاتر نیاز دارند، DMG MORI مدل LASERTEC 30 Dual SLM را نیز عرضه میکند. این دستگاه به دو لیزر فیبری ۶۰۰ واتی مجهز شده و با حجم ساخت بزرگتر، بهرهوری بیشتری را برای تولید قطعات صنعتی در تیراژ بالاتر فراهم میکند.
پرینتر BLT S210
| مشخصات | مقدار |
|---|---|
| حجم ساخت | 105 × 105 × 200 میلیمتر |
| نوع لیزر | لیزر فیبری 500 وات |
| مواد قابل چاپ | آلیاژهای آلومینیوم، تیتانیوم، سوپرآلیاژها، کبالت-کروم، تانتالوم، نقره، فولاد زنگنزن، فولادهای آلیاژی، فولاد ابزار، آلیاژهای مس، تنگستن و منیزیم |
| قیمت تقریبی | — |
شرکت BLT (Bright Laser Technologies) یکی از بزرگترین تولیدکنندگان پرینترهای سهبعدی فلزی در چین و از بازیگران مطرح بازار جهانی فناوری LPBF محسوب میشود. این شرکت علاوه بر تولید طیف گستردهای از پرینترهای فلزی، خدمات چاپ سهبعدی، تولید پودرهای فلزی و مشاوره مهندسی در حوزه ساخت افزودنی را نیز ارائه میدهد.
محصولات BLT در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، هوافضا، تجهیزات پزشکی و ابزارسازی بهطور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند و بسیاری از شرکتهای بزرگ تولیدی در سراسر جهان از تجهیزات این برند بهره میبرند.
BLT S210؛ گزینهای مناسب برای تولید دقیق
BLT S210 کوچکترین پرینتر فلزی خانواده LPBF این شرکت است و با حجم ساخت 105 × 105 × 200 میلیمتر، برای نمونهسازی، تولید قطعات کوچک و کاربردهای تحقیقاتی طراحی شده است.
این دستگاه به لیزر فیبری ۵۰۰ واتی مجهز بوده و از قابلیت پایش لحظهای فرآیند چاپ (Real-Time Monitoring) بهره میبرد. این سیستم، فرآیند ساخت را بهصورت مداوم کنترل میکند و امکان شناسایی سریع خطاهای احتمالی را فراهم میسازد؛ قابلیتی که نقش مهمی در افزایش کیفیت و تکرارپذیری قطعات تولیدی دارد.
BLT همچنین طراحی ماژولار را در این دستگاه به کار گرفته است تا عملیات نگهداری، ارتقاء تجهیزات و سرویس دستگاه با سهولت بیشتری انجام شود.
پشتیبانی از طیف گستردهای از مواد
یکی از نقاط قوت BLT S210، پشتیبانی از طیف وسیعی از مواد فلزی است. این دستگاه امکان چاپ با موادی مانند آلیاژهای تیتانیوم، آلیاژهای آلومینیوم، سوپرآلیاژهای پایه نیکل، آلیاژهای کبالت-کروم، فولادهای زنگنزن، فولادهای ابزار، آلیاژهای مس، تنگستن، تانتالوم و آلیاژهای منیزیم را فراهم میکند.
در بخش نرمافزار نیز این دستگاه با Materialise Magics و نرمافزارهای اختصاصی BLT-BP و BLT-MCS سازگار است که برای آمادهسازی فایلها، مدیریت فرآیند چاپ و کنترل دستگاه مورد استفاده قرار میگیرند.
محصولات صنعتی BLT
با افزایش ابعاد دستگاهها، خانواده پرینترهای BLT نیز امکانات پیشرفتهتری را ارائه میدهد. مدلهای بزرگتر این شرکت به چندین لیزر پرقدرت، ریکوترهای دوطرفه، سامانههای پیشرفته پایش فرآیند و قابلیتهای ویژه تولید انبوه مجهز هستند که بهرهوری و ظرفیت تولید را به شکل قابل توجهی افزایش میدهند.
یکی از شناختهشدهترین محصولات این شرکت، BLT S310 است که با یک یا دو لیزر ۵۰۰ واتی و حجم ساخت 250 × 250 × 400 میلیمتر، برای تولید قطعات صنعتی در ابعاد متوسط طراحی شده است.
در سال ۲۰۲۴ نیز BLT از مدل ارتقایافته BLT-S450 رونمایی کرد. این دستگاه با حجم ساخت 450 × 450 × 500 میلیمتر و امکان تجهیز به چهار، شش یا هشت لیزر ۵۰۰ واتی، برای تولید صنعتی با ظرفیت بالا توسعه یافته است. همچنین این مدل به سیستم خودکار گردش و بازیافت پودر مجهز شده که ضمن کاهش مصرف مواد، بهرهوری فرآیند تولید را نیز افزایش میدهد.
امروزه چه صنایعی از پرینت سه بعدی فلزی SLM یا Metal LPBF استفاده میکنند؟
فناوری همجوشی بستر پودر لیزری فلز (Metal LPBF) امروزه به یکی از مهمترین روشهای تولید قطعات فلزی پیشرفته تبدیل شده است. این فناوری اکنون در طیف گستردهای از صنایع، از جمله هوافضا، خودروسازی، تجهیزات پزشکی، انرژی، قالبسازی و ماشینسازی مورد استفاده قرار میگیرد و هر سال دامنه کاربرد آن گستردهتر میشود.
وجه اشتراک تمام این صنایع، نیاز به تولید قطعاتی با عملکرد بالاتر، وزن کمتر، زمان تولید کوتاهتر و بهرهوری بیشتر است. اگرچه LPBF برای ساخت سریع قطعات یدکی، نمونههای اولیه و قطعات جایگزین نیز کاربرد فراوانی دارد، اما مزیت اصلی آن در تولید هندسههایی نهفته است که با روشهای سنتی مانند ریختهگری، ماشینکاری یا آهنگری عملاً قابل ساخت نیستند.
برای مثال، با استفاده از فناوری LPBF میتوان:
- چندین قطعه مجزا را در قالب یک قطعه یکپارچه تولید کرد و تعداد مونتاژها را کاهش داد.
- ساختارهای شبکهای (Lattice Structures) درون قطعه ایجاد کرد تا وزن کاهش یابد، بدون آنکه استحکام مکانیکی بهطور محسوسی افت کند.
- کانالهای خنککاری داخلی بسیار پیچیده را در قالبهای تزریق، مبدلهای حرارتی و قطعات موتور ایجاد کرد؛ کانالهایی که تولید آنها با ماشینکاری متداول تقریباً غیرممکن یا بسیار پرهزینه است.
- قطعات اختصاصی و سفارشی را بدون نیاز به قالب یا ابزار ویژه و در زمان کوتاه تولید کرد.
از سوی دیگر، پرینت سه بعدی فلزی تنها مزیت طراحی ندارد؛ بلکه میتواند زنجیره تأمین را نیز متحول کند. بسیاری از شرکتها بهجای انبار کردن هزاران قطعه یدکی، فایل دیجیتال قطعات را نگهداری کرده و تنها در زمان نیاز آنها را تولید میکنند. این رویکرد علاوه بر کاهش هزینههای انبارداری و حملونقل، زمان تأمین قطعات را نیز به شکل قابل توجهی کاهش میدهد.
همچنین، از آنجا که LPBF یک فرآیند تولید افزایشی (Additive Manufacturing) است، تنها مقدار موردنیاز ماده مصرف میشود و بخش زیادی از پودر استفادهنشده نیز قابل بازیابی و استفاده مجدد است. به همین دلیل، این فناوری نسبت به بسیاری از روشهای سنتی، ضایعات مواد کمتری تولید کرده و از دیدگاه بهرهوری و پایداری زیستمحیطی نیز گزینهای مناسبتر محسوب میشود.
در ادامه، با چند نمونه واقعی از کاربرد فناوری Metal LPBF در صنایع مختلف آشنا میشویم تا ببینیم شرکتهای پیشرو چگونه از این فناوری برای طراحی و تولید نسل جدید قطعات فلزی استفاده میکنند.
کاربرد پرینت سه بعدی فلزی SLM (Metal LPBF) در صنعت هوافضا
تولید ارابه فرود هواپیما و قطعات موتورهای موشک
صنعت هوافضا یکی از نخستین و مهمترین حوزههایی است که از فناوری همجوشی بستر پودر لیزری فلز (Metal LPBF) در مقیاس صنعتی بهره گرفته است. کاهش وزن قطعات، افزایش استحکام، کوتاه شدن زمان تولید و امکان ساخت هندسههای بسیار پیچیده، این فناوری را به گزینهای ایدهآل برای تولید قطعات حساس هواپیماها، ماهوارهها و موتورهای موشک تبدیل کرده است.
یکی از نمونههای شاخص این فناوری، پروژه مشترک شرکتهای Safran Landing Systems و Nikon SLM Solutions برای بازطراحی و تولید یکی از اجزای ارابه فرود دماغه (Nose Landing Gear) جتهای تجاری است.
این قطعه که پیشتر با روش آهنگری تولید میشد، با استفاده از فناوری LPBF و از جنس آلیاژ تیتانیوم ساخته شد. انتخاب تیتانیوم علاوه بر کاهش وزن، استحکام مکانیکی بسیار بالا و مقاومت ذاتی در برابر خوردگی را نیز فراهم میکند؛ ویژگیهایی که برای قطعات تحت بارگذاری شدید در صنعت هوافضا ضروری هستند.
قطعه موردنظر با ابعاد 455 × 295 × 805 میلیمتر و با استفاده از پرینتر SLM 800 مجهز به چهار لیزر تولید شد. به گفته Nikon SLM Solutions، این قطعه در زمان معرفی، بزرگترین قطعه ارابه فرود ساختهشده با فناوری Metal LPBF در جهان محسوب میشد.
نتایج این پروژه نیز قابل توجه بود. نسخه چاپشده:
- حدود ۱۵ درصد سبکتر از نمونه آهنگریشده است.
- عملکرد مکانیکی موردنیاز صنعت هوافضا را حفظ کرده است.
- زمان تولید را از چند ماه در فرآیند آهنگری به چند روز کاهش داده است.
به گفته Gerhard Bierleutgeb، مدیر ارشد عملیات Nikon SLM Solutions:
«ساخت افزودنی با فراهم کردن سریع قطعات برای آزمایش، زمان لازم برای مراحل ارزیابی و دریافت تأییدیههای فنی را بهطور چشمگیری کاهش میدهد. ما توانستیم قطعه اصلی را تنها ظرف چند روز تولید کنیم، در حالی که ساخت همان قطعه با فرآیند آهنگری چند ماه زمان نیاز داشت.»
این پروژه نشان میدهد که فناوری LPBF تنها برای نمونهسازی کاربرد ندارد، بلکه امروزه میتواند در تولید قطعات سازهای و ایمنیمحور صنعت هوافضا نیز مورد استفاده قرار گیرد؛ جایی که کاهش وزن، افزایش بهرهوری و کوتاه شدن چرخه توسعه محصول، مزیت رقابتی قابل توجهی ایجاد میکنند.
کاربرد پرینت سه بعدی فلزی SLM (Metal LPBF) در صنعت خودروسازی
ساخت ابزارها و قالبهای پیشرفته
فناوری همجوشی بستر پودر لیزری فلز (Metal LPBF) تنها برای تولید قطعات نهایی خودرو کاربرد ندارد؛ بلکه یکی از مهمترین حوزههای استفاده از آن، ساخت ابزارها، قالبها و تجهیزات تولید است. در بسیاری از موارد، این فناوری به تولیدکنندگان اجازه میدهد ابزارهایی بسازند که با روشهای سنتی مانند ماشینکاری یا ریختهگری یا قابل تولید نیستند یا ساخت آنها بسیار زمانبر و پرهزینه است.
شرکت Audi یکی از نمونههای موفق استفاده از این فناوری در تولید صنعتی به شمار میرود. این شرکت از فناوری LPBF برای تولید ابزارهای مورد استفاده در فرآیند شکلدهی گرم (Hot Forming) قطعات بدنه خودرو بهره میگیرد؛ ابزاری که پیشتر با روشهای سنتی ساخته میشدند.
به گفته Matthias Herker، مدیر پروژه مرکز پرینت سه بعدی فلزی آئودی:
«هر زمان که روشهای تولید مرسوم به محدودیتهای خود برسند، از ساخت افزودنی استفاده میکنیم؛ زیرا این فناوری به ما کمک میکند هم استانداردهای کیفی موردنظر را حفظ کنیم و هم زمان تولید را کاهش دهیم.»
آئودی برای تولید این ابزارها از پرینتر EOS M 400 استفاده میکند؛ دستگاهی که امکان ساخت قطعاتی با طول تا ۴۰۰ میلیمتر و وزن تا ۱۲۰ کیلوگرم را فراهم میکند.
یکی از مهمترین مزایای استفاده از LPBF در این کاربرد، امکان بهینهسازی توپولوژی (Topology Optimization) و طراحی کانالهای خنککاری داخلی با هندسه پیچیده است. این کانالها را میتوان دقیقاً متناسب با شکل قطعه طراحی کرد؛ قابلیتی که با روشهای متداول ساخت تقریباً غیرممکن یا بسیار پرهزینه است.
نتیجه این رویکرد برای Audi شامل مزایای قابل توجهی بوده است:
- کاهش زمان چرخه تولید ابزارها
- خنککاری یکنواختتر در فرآیند شکلدهی گرم
- افزایش کیفیت قطعات تولیدی
- افزایش عمر ابزارها و بهبود بهرهوری خطوط تولید
این نمونه نشان میدهد که ارزش فناوری Metal LPBF تنها به تولید قطعات نهایی محدود نمیشود؛ بلکه در بسیاری از کارخانههای خودروسازی، ساخت ابزارهای پیشرفته با طراحی بهینه، یکی از مهمترین کاربردهای این فناوری به شمار میرود و میتواند تأثیر مستقیمی بر کیفیت محصول، سرعت تولید و کاهش هزینههای عملیاتی داشته باشد.
کاربرد پرینت سه بعدی فلزی SLM (Metal LPBF) در پزشکی
تولید ایمپلنتهای تیتانیومی و قفسهای ستون فقرات
یکی از موفقترین کاربردهای فناوری همجوشی بستر پودر لیزری فلز (Metal LPBF)، تولید ایمپلنتهای پزشکی سفارشی است. این فناوری به دلیل دقت بالا، آزادی طراحی و امکان ساخت ساختارهای متخلخل، امروزه بهطور گسترده در تولید ایمپلنتهای ارتوپدی، دندانی و تجهیزات جراحی مورد استفاده قرار میگیرد.
یکی از نمونههای شناختهشده، تولید قفسهای بینمهرهای ستون فقرات (Interbody Fusion Cage) است. این ایمپلنتها که معمولاً با عنوان قفس ستون فقرات (Spinal Cage) شناخته میشوند، برای درمان بیماریهایی مانند دژنراسیون دیسک بینمهرهای، بیثباتی ستون فقرات و برخی آسیبهای مهرهای به کار میروند.
شرکت GE Additive با استفاده از فناوری LPBF و پودر آلیاژ تیتانیوم، این ایمپلنتها را بهصورت تولید افزایشی میسازد. در مقایسه با نمونههای تولیدشده از طریق ماشینکاری، نسخههای چاپشده مزایای قابل توجهی دارند.
مهمترین مزیت این فناوری، آزادی طراحی است. به کمک LPBF میتوان قفسهای ستون فقرات را با ساختارهای شبکهای (Lattice Structures) و پنجرههای داخلی بزرگتر تولید کرد؛ ویژگیهایی که علاوه بر کاهش وزن و مصرف مواد، فضای بیشتری برای قرارگیری پیوند استخوان (Bone Graft) در اختیار جراح قرار میدهند و میتوانند روند جوش خوردن مهرهها را بهبود بخشند.
علاوه بر این، فناوری LPBF امکان تولید ساختارهای متخلخل (Porous Structures) را فراهم میکند که از نظر معماری به بافت استخوان انسان شباهت زیادی دارند. این ساختارها میتوانند رشد سلولهای استخوانی، نفوذ عروق خونی و فرآیند استخوانسازی (Osseointegration) را تسهیل کرده و در نتیجه، اتصال ایمپلنت به استخوان را بهبود دهند.
یکی دیگر از مزایای این ایمپلنتها، عدم نیاز به پوششهای سطحی است. در بسیاری از ایمپلنتهای سنتی، برای افزایش زیستسازگاری از پوششهای مخصوص استفاده میشود که در طول زمان احتمال جدا شدن یا پوستهپوسته شدن آنها وجود دارد. در مقابل، ایمپلنتهای تولیدشده با LPBF مستقیماً از آلیاژ تیتانیوم زیستسازگار ساخته میشوند و به همین دلیل این خطر تا حد زیادی از بین میرود.
همچنین استفاده از تیتانیوم و طراحی بهینه ایمپلنت میتواند احتمال جابهجایی ایمپلنت (Cage Migration) و تحلیل استخوان اطراف ایمپلنت (Bone Resorption) را کاهش دهد و در نهایت به نتایج درمانی پایدارتر برای بیمار منجر شود.
این نمونه بهخوبی نشان میدهد که فناوری Metal LPBF تنها یک روش نوین تولید نیست؛ بلکه ابزاری برای طراحی نسل جدیدی از ایمپلنتهای پزشکی است که از نظر عملکرد، زیستسازگاری و نتایج درمانی، نسبت به روشهای تولید سنتی برتریهای قابل توجهی دارند.
کاربرد پرینت سه بعدی فلزی SLM (Metal LPBF) در صنعت انرژی
تولید بلوک توزیع بخار
فناوری همجوشی بستر پودر لیزری فلز (Metal LPBF) تنها به صنایع هوافضا و پزشکی محدود نمیشود؛ صنعت انرژی نیز یکی از حوزههایی است که از مزایای این فناوری برای تولید قطعات پیچیده و کاهش هزینههای تأمین بهره میبرد.
شرکت فرانسوی Orano، فعال در حوزه چرخه سوخت هستهای، با چالشهایی مانند زمان طولانی تأمین قطعات یدکی، هزینه بالای ساخت قطعات منسوخشده و دشواری نگهداری تجهیزات قدیمی مواجه بود. به همین دلیل، این شرکت در سال ۲۰۲۱ همکاری خود را با شرکت AddUp آغاز کرد تا امکان استفاده از فناوری Metal LPBF را از نظر فنی و اقتصادی برای تولید قطعات صنعتی ارزیابی کند.
در این پروژه، با استفاده از پرینتر FormUp 350، چندین نمونه از قطعاتی مانند پل انتقال مواد و بلوک توزیع بخار تولید شد؛ قطعاتی که ساخت آنها با روشهای سنتی معمولاً زمانبر و پرهزینه است.
نتایج این پروژه نشان داد که قطعات تولیدشده با فناوری LPBF از نظر ابعاد، طراحی و خواص مکانیکی کاملاً با نمونههای اصلی مطابقت دارند. استفاده از پودر فولاد ضدزنگ باکیفیت نیز باعث شد قطعات نهایی از دقت ابعادی بالا، کیفیت سطح مناسب و بهویژه پرداخت مطلوب در کانالهای داخلی برخوردار باشند؛ ویژگیای که تولید آن با روشهای مرسوم بسیار دشوار یا پرهزینه است.
از نظر اقتصادی نیز نتایج قابل توجه بود. اورانو اعلام کرد که با هزینهای معادل ساخت سه قطعه به روش ماشینکاری سنتی، توانسته است ۱۶ قطعه را با فناوری ساخت افزودنی تولید کند؛ موضوعی که صرفهجویی چشمگیری در هزینههای تولید و تأمین قطعات ایجاد کرده است.
آنا-پائولا سروند (Ana-Paula Serond)، مدیر نوآوری شرکت Orano، درباره نتایج این پروژه میگوید:
«نتیجه فراتر از انتظار بود؛ همان طراحی، همان هندسههای پیچیده و همان خواص مکانیکی، اما با حدود ۵۰ درصد کاهش هزینه تولید نسبت به ماشینکاری. ساخت افزودنی فلز به ما این امکان را داده است که زنجیره تأمین قطعات یدکی را به سیستمی چابکتر، قابل اعتمادتر و مقرونبهصرفهتر تبدیل کنیم.»
این پروژه نشان میدهد که فناوری Metal LPBF علاوه بر ایجاد آزادی طراحی، میتواند راهکاری مؤثر برای تولید قطعات یدکی کمتیراژ، کاهش وابستگی به زنجیره تأمین سنتی و افزایش بهرهوری در صنایع حساس مانند انرژی و نیروگاههای هستهای باشد.
![راهنمای خرید پرینتر سه بعدی رزینی [مقایسه تکنولوژیها]](/images/pics/resin-3d-printer%201.webp)
