مجری طرح : کیوان نارویی

اسامی همکاران: میثم بختیاری

معرفی طرح: ساخت افزایشی (تجمعی) روشی برای ساخت قطعات سه بعدی با افزودن لایه به لایه مواد می­باشد که این مواد می­تواند فلز، پلیمر، بتن و یا بافت نرم باشد. در این راستا کامپیوتر، نرم افزارهای طراحی سه بعدی (CAD)، ماشین برای ساخت تجمعی و مواد لایه­ای مورد نیاز می­باشد. با استفاده از ترکیب طراحی و مواد لایه­ای می­توان ساختارهایی را تولید نمود که خواص خارق العاده­ای ارائه نمایند. به عنوان مثال در اکثر مواد با کشیدن قطعه در راستای طول، عرض و ضخامت آن کاهش می­یابد که به آن خاصیت پواسون می­گویند حال آنکه در ساختارهای تولید شده با استفاده از پرینترهای سه بعدی این امکان وجود دارد که در اثر کشش در یک راستا سایر راستاها نیز دچار کشیدگی شوند. همچنین این امکان وجود دارد که در اثر اعمال بار فشاری، جسم دچار پیچش گردد؛ در اثر تغییر شکل، رنگ آن با توجه به میزان تغییر شکل تغییر نماید که برای پیش بینی مقدار بار مجاز در سازها کاربرد دارد؛ با استفاده از تکنیک ساخت افزایشی امروزه به دنبال ساخت مدل مکانیکی استخوان با ساختار متخلخل آن می­باشند.

روش­های مختلفی در ساخت افزایشی استفاده می­گردد که از آن جمله تکنیک پرینت سه بعدی ذوبی (FDM) می­باشد. با توجه به قیمت نسبتاً بالای پرینترها تصمیم به طراحی و ساخت آن گرفته شد. در این راستا از پرینترهای شرکت Prusa الگوبرداری گردید. ابتدا سازه پرینتر بر اساس مدل کارتزین طراحی و ساخته شد و اجزا بدنه از روش برش لیزر تهیه شدند (شکل ۱). جهت حرکت در راستای عمودی از میله­های رزوه دار استفاده شد و برای حرکت در دو راستای افقی از تسمه تایم استفاده گردید. جهت ارسال پرینت بصورت مستقیم بدون نیاز به کامپیوتر از نمایشگر مجهز به کارت خوان استفاده شد. برای ساخت سیستم کنترلی از بورد آردوینو مدل مگا استفاده شد و برنامه لازرم برای میکروکنترلر تهیه گردید. برای کنترل دمای دو اکسترودر و صفحه پرینت به نام Bed از سنسورهای اندازه­گیری دما استفاده شد. در برنامه آردوینو حداکثر دمای اکسترودرها ۲۶۰ درجه سانتی­گراد و دمای صفحه پرینت تا ۱۰۰ درجه سانتی­گراد تنظیم گردید. به این ترتیب دما توسط رزیستورها افزایش یافته و با توجه به مقدار ورودی توسط کاربر جهت پرینت از جنس­های مختلف کنترل می­گردد. جهت فرمان به استپ موتورها از درایورهای موجود در بازار استفاده شد. با توجه به آنکه امروز نیاز به استفاده از چند ماده در زمان پرینت می­باشد برای اولین سیستم دو اکسترودر طراحی شد.

تصاویر نمونه 

شکل۱. نمای مقابل و صفحه LCD جهت ارسال پرینت بصورت مستقیم.

شکل۲. بورد کنترلی Arduino Mega ۲۵۶۰ و درایورهای نصب شده بر روی آن.

شکل۳. سیستم بهبود یافته دو اکسترودر.

     (الف)                                                                                                        (ب)

شکل۴. (الف) نمونه آزمون کشش از جنس TPU و (ب) حلقه پرینت شده از دو جنس TPU (سفید) و PLA (سبز) پرینت شده توسط پرینتر ۳ بعدی.