پرمان مگ اخبار پرینتر سه بعدی فیلامنت و رزین
ساختارهای ساپورت از ضروریات مضر در پروسه چاپ سه بعدی هستند. آنها می توانند بسیار آزاردهنده و زمان بر باشند اما برای جلوگیری از فروپاشی و یا تغییر شکل قطعه چاپی مورد نیاز می باشند.
محققان در یک مقاله به نام “ساختارهای ساپورت برای تولید افزایشی”( Support Structures for Additive Manufacturing: A Review ) نگاه دقیق تری به این ساختار های ساپورت و عملکردها و انواع آن کرده اند.
هدف ساختارهای ساپورت در چاپ سه بعدی ، بر اساس تحقیقات به سه نوع زیر تقسیم بندی شده اند:
- ساپورت هایی که به عنوان پخش کننده های حرارتی و تقویت استحکام ، جلوگیری کننده از تغییر شکل و استرس های پسماند در حین تولید به علت تجمع حرارتی ، مخصوصا در چاپ سه بعدی فلزات ، استفاده می شوند.
- ساپورت هایی برای جانمایی قطعه در بین میزکار و هوا استفاده می شوند و به صورت متداول در پروسه های چاپ سه بعدی مثل FDM استفاده می شوند.
- ساپورت هایی که به عنوان کمند یا نگه دارنده برای جلوگیری از جابه جایی ها یا فروپاشی قطعات استفاده می شوند.
ساختارهای ساپورت چاپ سه بعدی علاوه بر اینکه ضروری هستند، ضررهای زیادی دارند، مثل تولید مواد اضافی که قابل استفاده نیستند و ایجاد کارفیزیکی زیاد برای حذف آنها از روی قطعه کار. آنها باعث افزایش زمان چاپ سه بعدی قطعات می شوند و نیاز به تخصص برای طراحی آنها و نیز حذف آنها به وجود می آید.
این مقاله در این باره گفتگو می کند که چگونه می شود این موارد را از روش های گوناگون مرتفع کرد. مثل بررسی اینکه آیا می شود قطعه را در جهات دیگر تولید کرد و یا زمان چاپ را بهینه سازی کرد؟! مانند آنچه در ساپورت های حلال و یا حمام ساپورت اتفاق می افتد.
یکی از نتایج این تحقیق این بوده است که بیشتر مقالات و بررسی های تاکنون انجام گرفته حول موضوع ساختارهای ساپورت در چاپ FDM بوده است به جای اینکه در مورد چاپ سه بعدی فلزات باشد.
محققان می گویند ” دلیل این امر اجتناب ناپذیری و نیاز بالای چاپ FDM به ساپورت بوده است و گستردگی این تکنولوژی از چاپ سه بعدی در جهان.” و نیز “در روش FDM در زیر هر لایه از چاپ به وجود مواد نیاز هست اما در روش های چاپ سه بعدی پودری ، خود پودر به عنوان سازه ساپورت عمل می کند. به علاوه اینکه پودر های استفاده نشده که به عنوان ساپورت حضور دارند پس از پایان فرآیند چاپ باز هم می توانند مورد استفاده قرار بگیرند.
اگرچه ساختارهای ساپورت در روش های اکستروژن ، قابل بازیابی و دوباره استفاده شدن ندارند.مگر اینکه مجدد به فیلامنت تبدیل شوند.
در فرآیند های چاپ سه بعدی پودری ، ساختار های ساپورت عمدتا برای بهبود و اصلاح نیروهای حرارتی و نیز لنگر کردن قطعه یا حجمی از آن به قطعه چاپی ، مورد استفاده قرار می گیرند.
خیلی از مطالعات انجام شده در این حوزه بر موضوع بهینه سازی جهت چاپ قطعه به منظور کاهش ساختارهای ساپورت متمرکز شده اند، اما خیلی های دیگر نیز درپی حذف ساختارهای ساپورت بوده اند. یکی از تحقیقات قابل توجه در این حوزه درصدد شیب دار کردن روش FDM برای حذف ساختارهای ساپورت بود که به پیچیدگی بیش از حد و درگیری با نازل ختم گردید. یکی دیگر از روشهای پیشنهادی استفاده از یخ یا اب جهت ساختار ساپورت در فرآیند های SLA بوده است.
طراحی ساختارهای ساپورت باید بر اساس چندین اصل انجام بگیرد.
- ساختارهای ساپورت باید قادر باشند از فروپاشی یا تابیدگی قطعه جلوگیری کنند، خصوصا محیط بیرونی قطعه در حال چاپ. ( در مورد چاپ سه بعدی فلزات تنش و کرنش باید در نظر گرفته شود و شبیه سازی های حرارتی نیز برای طراحی باید مورد توجه قرار گیرد.)
- اتصال بین ساختار ساپورت و قطعه نهایی باید در کمترین میزان استحکام باشد تا حذف آن به راحتی ممکن گردد.
- اتصال بین ساختار ساپورت و قطعه نهایی باید در کمترین وسعت ممکن باشد تا کمترین آسیب را به قطعه نهایی وارد کند.
- زمان چاپ و میزان مواد مصرفی باید مورد توجه قرار گیرد.
محققان نتیجه گرفته اند که ساختار های ساپورت در خیلی از فرآیند های چاپ سه بعدی غیرقابل اجتناب هستند. اما تلاش بیشتری باید برای کاهش اثرات بد ساختارهای ساپورت باید انجام بگیرد.
یکی از موارد مهمی که محققان در پی این بررسی های به آن توجه کردند ، یافتن روشی جامع برای کاهش ساختارهای ساپورت برای حفظ استحکام مکانیکی قطعه نهایی در برابر کیفیت سطح نهایی قطعه کار بوده است.
نوآوری ها و روش های خلاقانه ای برای کاهش ساختارهای ساپورت و رسیدن به عدم نیاز به ساپورت گذاری در تولید افزایشی یکی از موارد مهم بحث است. در آینده طراحی ساختارهای ساپورت باید با فرآیند ها چاپ افزایشی سازگار گردند تا به یک فرم استاندارد و بهینه از ساختارهای ساپورت برسیم.
