چاپگر سه بعدی چندرنگ:

انواع اصلی و راهنمای چاپ

بیایید نگاهی به چند روش چاپ سه بعدی بیندازیم که ایده ها را به زندگی می آورد... به رنگ!

حالا وقت آن است که در مورد چاپ سه بعدی چندرنگ صحبت کنیم.

چاپ سه بعدی یک فناوری چندمنظوره است که با استفاده از چاپگرهای سه بعدی می توان هر چیزی از اسباب بازی ها تا قطعات خودرو را خلق کرد. با این حال، چند نقص وجود دارد که یکی از آنها رنگ است.

چاپ سه بعدی استاندارد، صرف نظر از فناوری به کار رفته، به طور ذاتی یک روش تولید تک رنگ است که می تواند برای سازندگانی که به دنبال الگوهای رنگی خلاقانه یا جزئیات واقع گرایانه هستند، محدودکننده باشد – به خصوص اگر بخواهید مدل هایی را که برای چند رنگ طراحی شده اند، چاپ سه بعدی کنید.

نکته خوب این است که امکاناتی وجود دارد! در این مقاله، ما در مورد اصلی ترین روش های چاپ طرح های سه بعدی چندرنگ، از ساده ترین تا پیچیده ترین تکنیک ها، با تمرکز بر روی مدل سازی فیلامنتی (FDM)، بحث خواهیم کرد، و در نهایت به مواردی که باید در نظر داشته باشیم برای تکنیک های غیر FDM نگاهی خواهیم انداخت.

چاپگر سه بعدی چندرنگ:

انواع اصلی و راهنمای چاپ

بررسی اجمالی

چاپ های سه بعدی در چندرنگ بهتر هستند (منبع: MatterHackers via Thingiverse)

ما در حال بررسی طیف متنوعی از راه حل های چاپ سه بعدی چندرنگ هستیم. قبل از اینکه با تمام قوا پیش برویم، بیایید چند اصطلاح کلیدی را بررسی کنیم تا اطمینان حاصل کنیم که همه ما در یک صفحه هستیم. لطفاً بدانید که این تعاریف به هیچ وجه اصطلاحات رسمی نیستند. ما صرفاً قصد داریم از آنها برای تمایز و بحث در مورد تکنیک های مختلف چاپ سه بعدی چندرنگ استفاده کنیم.

چاپ چندرنگ سرگرمی در بودجه سطح سرگرمی جای می گیرد. چاپگرهای سه بعدی چندرنگ سرگرمی معمولاً زیر ۲۰۰۰ دلار هستند، در حالی که یک کیت افزودنی چندرنگ یا ارتقاء معمولاً زیر ۵۰۰ دلار خواهد بود. این راه حل ها بر روی یک میز کار معمولی جای می گیرند، آماده برای پروژه های DIY فراوان. این راه حل ها شامل چاپگرهایی مانند Original Prusa i3 MK3S+ با MMU3 یا واحد افزودنی Mosaic Palette می شوند.

چاپ رنگی حرفه ای گران تر، دقیق تر و مناسب برای نمونه سازی و توسعه محصول است. چاپگرهایی که این توصیف را دارند، بیش از ۱۰۰۰۰ دلار هزینه دارند و به خوبی در محیط اداری جای می گیرند، زیرا کسب و کارها معمولاً بودجه انعطاف پذیرتری نسبت به سازندگان روزمره دارند. برای مرجع، UltiMaker S5 و Raise 3D Pro 3 Series نمونه های برجسته ای از چاپگرهای سه بعدی رنگی هستند که برای یک کسب و کار که به توانایی های چاپ سه بعدی رنگی نیاز دارد، مناسب خواهند بود.

چاپ رنگی صنعتی تقریباً هیچ محدودیت مالی یا اندازه ای ندارد. آنها ماشین های سطح بالا هستند که برای تولید و تولید نهایی ایده آل می باشند. (به عنوان مثال، به سری Stratasys J-Series یا 3ntr فکر کنید.) این ماشین ها مانند یک رویا کار می کنند و در بیشتر محیط های اداری بزرگ یا کف کارخانه جای می گیرند.

در این مقاله، ما همچنین از اصطلاحات زیر استفاده خواهیم کرد:

چاپ FDM سه بعدی رنگ های جداگانه، که از مواد متعدد برای ایجاد قطعات با رنگ های متعدد استفاده میکند.

چاپ FDM سه بعدی رنگ های ترکیبی، که فقط از چند رنگ برای ایجاد قطعات چندرنگ استفاده میکند. رنگها ترکیب می شوند تا طیف گسترده ای از رنگ ها و سایه ها تولید شود.

حالا که این مفاهیم اولیه را کنار گذاشتیم، بیایید به سراغ قسمت های جذاب برویم!

افزودنی ها

اگر شما هم اکنون یک تنظیمات چاپ سه بعدی دارید و می خواهید کمی رنگ به آن اضافه کنید، می توانید با امتحان کردن یک افزودنی شروع کنید.

_______

چاپگر سه بعدی چندرنگ:

انواع اصلی و راهنمای چاپ

واحد های رنگ های جداگانه

چاپ چندرنگ با MMU2S (منبع: maker_deezay via Reddit)

تعویض یکی از روش ها برای دستیابی به چاپ های سه بعدی چندرنگ با حداقل سرمایه گذاری است. این تکنیک تنها به یک نازل نیاز دارد و به سادگی فیلامنت قدیمی را عقب میکشد و هنگام نیاز به تغییر رنگ، فیلامنت جدیدی را وارد میکند. این روش نسبتاً ساده و مؤثر است اما میتواند کند باشد.

تعویض همچنین نیاز به تخلیه برای پاک کردن هرگونه فیلامنت قدیمی قبل از قرار دادن فیلامنت جدید دارد. همانطور که انتظار میرود، این کار زمان و مواد را هدر میدهد.

واحد چند موادی پروسا (MMU) فیلامنت ها را برای دستیابی به چاپ های سه بعدی تا ۵ رنگ تعویض میکند. پس از بهره برداری، نتایج چشمگیر هستند، اما نصب می تواند کاملاً دخیل باشد. آخرین نسخه MMU3 است و کیت های خاصی وجود دارند که فقط با MK3S+ و MK4 سازگار هستند. اگر MMU2S را قبلاً نصب کرده اید، می توانید کیتی را پیدا کنید که مستقیماً به ارتقاء می پردازد. این افزودنی حدود ۳۳۰ دلار هزینه دارد و برای سرگرمی ها، حرفه ای ها و حتی تولیدکنندگان مناسب است.

بامبو لب سیستم مواد خودکار (AMS) را ارائه میدهد که با سری P و سری X1 سازگار است. امکان اتصال تا ۴ واحد با یک هاب وجود دارد، بنابراین تا ۱۶ فیلامنت مختلف می توانند در یک چاپ استفاده شوند. نسخه "Lite" از AMS با چاپگر سه بعدی A1 Mini موجود است که دارای قیمت پایین تری است.

موزاییک پالت به شکل متفاوتی کار میکند - به جای تعویض، فیلامنت ها را به هم متصل میکند. این بدان معناست که رنگ های مختلف را میبرد و به هم می پیوندد تا چاپگر بتواند بدون توقف برای روش های تغییر رنگ، به طور مداوم چاپ کند. موزاییک پالت ۳ پرو به کاربران امکان میدهد تا با تا هشت رنگ مختلف چاپ کنند. هر زمان که G-code تغییر رنگ را نشان میدهد، پالت فیلامنت قدیمی را قطع میکند و فیلامنت جدید را با استفاده از حرارت به فیلامنت قدیمی متصل میکند.

همچنین گزینه های DIY وجود دارند، مانند SMuFF و پروژه Enraged Rabbit. قابل به ذکر است که اینها به دانش قبلی (در مورد SMuFF، دانش قابل توجه) از فریمور، دست کاری ماشین شما و صبر زیادی نیاز دارند.

چاپگر سه بعدی چندرنگ:

انواع اصلی و راهنمای چاپ

واحد های رنگ های ترکیبی

E3D Chimera و Cyclops (منبع: Joshua Rowley via E3D Online)

اگر به دنبال خروجی با رنگ های ترکیبی هستید، می توانید با کمک یک کیت افزودنی، دستگاه تک رنگ خود را تبدیل کنید.

به عنوان مثال، نازل های گرم E3D Cyclops+ برای ارتقاء تقریباً هر دستگاه منبع بازی ساخته شده اند. تا زمانی که مادربرد شما توانایی افزودن یک اکسترودر دیگر را داشته باشد، مشکل حل شده است. این نازل گرم دارای یک نازل تکی با یک هیت سینک و هات اند ارتقاء یافته است که دو رشته فیلامنت را درون نازل جای میدهد. به خاطر داشته باشید که فیلامنت ها باید از یک ماده باشند. این ارتقاء حدود ۱۲۰ دلار هزینه دارد.

چاپگر سه بعدی چندرنگ:

انواع اصلی و راهنمای چاپ

چاپگرهای FDM با رنگ های جداگانه

شما به یک قایق رنگارنگ تر نیاز خواهید داشت (منبع: Snapmaker via YouTube)

چاپ سه بعدی FDM با رنگ های جداگانه شاید ساده ترین روش چاپ سه بعدی چندرنگ باشد. با استفاده از این تکنیک، هر رنگ در یک چاپ سه بعدی چندرنگ از یک فیلامنت جداگانه استفاده میکند. چندین شرکت این نوع راه حل را توسعه داده اند.

چاپگرهای چند نازلی و چند اکسترودری، همانطور که اینجا به آنها اشاره می کنیم، چاپگرهای اکستروژن چندگانه کامل هستند (در مقابل دستگاه های رنگ های ترکیبی که بعداً به آنها خواهیم پرداخت). چندین نازل نیاز به بازگشت بیش از حد فیلامنت قدیمی و برج های تخلیه آزاردهنده را از بین میبرد. از طرف دیگر، این ماشین ها معمولاً به مراقبت و تنظیم بیشتری برای کار کردن به طور کامل نیاز دارند.

در اینجا فقط چند نمونه از ماشین های چند نازلی و چند اکسترودری وجود دارد:

Sovol SV04 از یک سیستم اکسترودر دوگانه مستقل (IDEX) استفاده میکند و دارای حجم ساخت ۳۰۰ در ۳۰۰ در ۴۰۰ میلیمتر است. در حالی که از تراز خودکار تخت و یک سطح چاپ انعطافپذیر با پوشش PC مغناطیسی برخوردار است، قاب هیچ پشتیبانی اضافی ندارد. با قیمتی حدود ۵۵۰ دلار، یک ماشین مقرون به صرفه با شهرت خوب است.
Flashforge Creator Pro 2 نمونه عالی از یک ماشین سطح هابیست از این نوع است. این چاپگر IDEX در بودجه ۷۰۰ دلاری جای میگیرد و میتواند روی میزهای معمولی نصب شود.
Snapmaker J1 گزینه خوبی است، حتی اگر قیمتی کمی بیشتر از چاپگرهای قبلی با حدود ۱۲۰۰ دلار داشته باشد. با IDEX، دارای دو اکسترودر است که میتوانند به طور مستقل در محور X حرکت کنند، که امکان چاپهای چندرنگ و حتی استفاده از سازههای پشتیبانی را فراهم میکند. سایر ویژگیها شامل اتصال Wi-Fi، یک برشدهنده اختصاصی و دمای نازل که میتواند تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد برسد، که امکان سازگاری با انواع فیلامنتها را فراهم میکند.

چاپگر سه بعدی چندرنگ:

انواع اصلی و راهنمای چاپ

چاپگرهای FDM با رنگ های ترکیبی

ترکیبی سرگرم کننده از رنگ ها، با تشکر از Geetech A20T (منبع: marco steiner via Amazon)

چاپگرهای FDM با رنگ های ترکیبی مجموعه ای کاملاً متفاوت از امکانات رنگارنگ را با مخلوط کردن فیلامنت ها برای دستیابی به رنگ ها و سایه های جدید ارائه میدهند. این سبک کمتر از چاپ سه بعدی با رنگ های جداگانه محبوب است، زیرا معمولاً کاربران را به یک ماده واحد در سایه های مختلف محدود میکند.

چاپگرهای FDM با رنگ های ترکیبی از یک نازل واحد و تنظیمات چند اکسترودر استفاده می کنند. این بدان معناست که شما می توانید با چندین رنگ یا تنوعی از ترکیب ها چاپ کنید. ترکیب بندی در قسمت گرم سر چاپگر(اکسترودر) اتفاق می افتد.

غالباً، به این ماشین ها به عنوان چاپگرهای دوگانه اکستروژن اشاره میشود. در حالی که این از نظر فنی صحیح است، می تواند گمراه کننده باشد زیرا از ماشین های چند نازلی متمایز نمیشود.

بیایید نگاهی به برخی از راه حل هایی که از این تکنیک استفاده می کنند، بیندازیم:

Lotmaxx Shark V3 یک ماشین چندمنظوره با تنظیمات دوگانه اکسترودر و نازل واحد است، با اضافه شدن یک حکاک لیزری در صورتی که شما بخواهید عملکرد بیشتری از آن بگیرید.

ماشین های سری Geeetech A از دو یا سه اکسترودر (بسته به مدل) برای هل دادن فیلامنت از طریق یک نازل واحد استفاده میکنند. این بدان معناست که شما می توانید به صورت تکی، دوگانه، سه گانه، گرادیان مخلوط یا رنگ لایه به لایه چاپ کنید. این تعداد زیادی رنگ است که در یک بودجه زیر ۵۰۰ دلار جای می گیرد، که آن را به یک چاپگر سه بعدی عالی برای سرگرمی ها تبدیل میکند.

چاپگر سه بعدی چندرنگ:

انواع اصلی و راهنمای چاپ

تعویض فیلامنت

مایکل اسکات تأیید میکند (منبع: jakestaby via Printables)

در حین چاپ، شما همچنین می توانید به صورت دستی فیلامنت ها را تعویض کنید. ما در مورد اجازه دادن به چاپگر سه بعدی یا افزودنی برای انجام این کار صحبت کرده ایم، اما رویکرد DIY نیز وجود دارد.

شما می توانید به صورت دستی فیلامنت ها را با متوقف کردن چاپ در یک نقطه خاص تعویض کنید. طبیعتاً، این کار برای چاپ های سه بعدی پیچیده می تواند خسته کننده باشد، اما به عنوان مثال، شما می توانید به راحتی لوح های چندرنگ ایجاد کنید. مطمئن شوید که فیلامنت قدیمی را به طور کامل تخلیه کرده و قبل از ادامه چاپ، فیلامنت جدید را جایگزین کنید. (از دستگاه Creality استفاده می کنید؟ نحوه انجام این کار را در Ender 3، V2، Pro یا S1 بررسی کنید.)

چاپگر سه بعدی چندرنگ:

انواع اصلی و راهنمای چاپ

رنگ آمیزی قبل از چاپ

نسخه زیبای رنگین کمانی از شهر ماه (منبع: GCV3D via Printables)

برای شروع، بیایید گزینه هایی را بررسی کنیم که به چاپ های شما رنگ اضافه می کنند، هرچند نمی توانید تغییرات رنگ را پیش بینی کنید: استفاده از فیلامنت چند رنگ.

شما می توانید با رنگ های سرگرم کننده، ترکیب ها و مخلوط ها چاپ کنید. فیلامنت چندرنگی کنترلی بر رنگ قطعه شما ندارد زیرا قبل از چاپ به صورت تصادفی رنگ آمیزی شده است.

فیلامنت رنگین کمانی (یا چندرنگ) در انواع رنگ ها و سایه هایی موجود است که برای مدل های هنری مانند گلدان ها و مجسمه ها زیبا به نظر میرسند.

فیلامنت تغییر رنگ مشابه فیلامنت رنگین کمانی است به جز اینکه، به جای داشتن چندین رنگ ثابت، ماده به دما واکنش نشان داده و متناسب با آن رنگ خود را تغییر میدهد.

فیلامنت دو رنگ یا دوکروماتیک از طریق همزنی ساخته میشود، به این معنی که دو رنگ مختلف استفاده می شوند. با این حال، به جای مخلوط کردن، هر کدام نیمه ای غیر همپوشانی از فیلامنت را تشکیل میدهند (مانند خمیر دندان نعناعی). در نتیجه، رنگ چاپ بسته به جهت گیری طرح در حین چاپ متغیر خواهد بود، که آن را برای قطعات توهم زا عالی میکند.

رنگ آمیزی فیلامنت (نایلون) به شما امکان میدهد با رنگ های tie-dye یا رنگ منحصر به فرد انتخابی خود چاپ کنید. ابتدا یک قرقره از فیلامنت نایلونی را بپیچید و یک تا چهار طرف قرقره را در رنگ های مختلف سازگار با نایلون فرو ببرید. وقتی با فیلامنت رنگی خود چاپ می کنید، چاپ شما اثر tie-dye مرتبی خواهد داشت. همچنین می توانید چاپ های نایلونی را پس از چاپ رنگ آمیزی کنید.

چاپگر سه بعدی چندرنگ:

انواع اصلی و راهنمای چاپ

رنگ آمیزی پس از چاپ

اسکویرتلی بامزه که نقاشی شده است (منبع: aerrilias via Reddit)

رنگ آمیزی پس از چاپ یک روش ساده برای دستیابی به چاپ های چندرنگ بدون صرف زمان زیاد یا شکستن قلک است. این بخشی از فرآیند چاپ سه بعدی نیست، اما همچنان یک روش تمیز برای افزودن رنگ به قطعات شما است.

• نقاشی یک فرآیند ساده و آشنا برای بیشتر مردم است. مطمئن شوید که قبل از نقاشی، چاپ خود را به درستی پس پردازش کنید. به جزئیات دقت کنید و در صورت نیاز از یک قلم موی کوچک استفاده کنید.

• هیدرو دیپینگ، که به عنوان مرمر آبی نیز شناخته میشود، یک تکنیک است که شامل مخلوط کردن رنگ های غیرمحلول در آب روی سطح آب برای دستیابی به الگوهای آشفته اما زیبا است. رنگ فقط زمانی به چاپ می چسبد که مدل خود را در آب فرو می برید.

راه حل های غیر FDM

تاکنون، ما در مورد چاپ سه بعدی چندرنگ FDM بحث کرده ایم، اما FDM تنها یک فناوری چاپ سه بعدی است. از نظر کیفیت، بهترین چاپگرهای سه بعدی رنگی در واقع غیر FDM هستند. بیایید نگاهی به سایر راه حل های رنگارنگ بیندازیم!

چاپگر سه بعدی چندرنگ:

انواع اصلی و راهنمای چاپ

چاپ سه بعدی رزین چندرنگ

پژوهشگران در حال کار بر روی روش هایی برای استفاده از رزین در چاپ چندرنگی هستند (منبع: Lipkowitz et al. via Science Advances)

چاپ سه بعدی با رزین، سطح بالاتری از جزئیات و کیفیت نسبت به FDM ارائه میدهد، اما در زمینه چاپ های چندرنگی عقب است.

امکان پذیر است که چاپ با رزین را با یک رنگ شروع کنید و چاپ را در لایه ای که می خواهید تغییر رنگ دهید متوقف کنید. سپس می توانید رزین موجود در مخزن را خارج کرده و با رنگ دلخواه خود جایگزین کنید و تنظیمات چاپگر را مطابق با رزین جدید تنظیم کنید. با این حال، این فرآیند زمان بر است و ممکن است کمی کثیف باشد.

اغلب، ساده تر است که فقط دو قطعه جداگانه با رنگ های مختلف چاپ کنید و سپس آنها را به هم بچسبانید، یا می توانید قطعات را پس از اینکه سخت شدند، به سادگی رنگ کنید.

چاپگر سه بعدی چندرنگ:

انواع اصلی و راهنمای چاپ

چاپگرهای سه بعدی تمام رنگ

این قطعات سوشی چاپ سه بعدی به اندازه ای خوب به نظر می رسند که می توان آنها را خورد (منبع: TriMech Tech Tips Channel via YouTube)

فراتر از چاپ چندرنگی، چاپ سه بعدی تمام رنگ دنیایی از امکانات را گشوده است. شرکت های 3D Systems، Stratasys و Mimaki می توانند چاپ های سه بعدی دقیق و تمام رنگی ایجاد کنند که با واقع گرایی خیره کننده شما را شگفت زده خواهند کرد. هر شرکت از روش متفاوتی برای دستیابی به چاپ های سه بعدی رنگارنگ استفاده میکند. اینها دستگاه های صنعتی درجه یک هستند که برای ایجاد نمونه های نهایی و اثبات مفهوم کامل مناسب اند.

چاپ مواد پاششی یکی از فناوری های چاپ سه بعدی بسیار سریع و دقیق برای چاپ های تمام رنگی است. چاپگرهای سه بعدی جت مواد با رسوب قطرات پلیمری که سپس با نور UV سخت می شوند، قطعات را می سازند. برای توسعه قطعات تمام رنگی، این دستگاه ها از قطرات CMYK (آبی فیروزه ای، صورتی، زرد، سیاه و سفید) استفاده می کنند که به آنها مجموعه کاملی از رنگ ها و سایه های موجود را میدهد.

دستگاه های سری J شرکت Stratasys نمونه های برجسته ای از چاپگرهای سه بعدی جت مواد تمام رنگی هستند. این دستگاه ها حتی می توانند بافت و احساس واقعی زندگی را تکرار کنند! این است دقت پاشش و رنگ آمیزی آنها. با این حال، با قیمتی حدود 250,000 دلار برای هر دستگاه، کمی دور از دسترس برای بیشتر علاقه مندان به سرگرمی است. بهتر است که این کار را به کاربردهای حرفه ای و صنعتی سطح بالا واگذار کنیم!

منبع: All3dp.com