پرینت سه بعدی سرامیک چیست؟

امروزه دنیا با تکنولوژی جدید و ظهور پرینت سه بعدی سرامیک به تولید قطعات سرامیکی، سفالی ، کامپوزیتی و … به صورت سه بعدی پرداخته است. مواد سرامیکی از جمله موادی هستند که تولید آنها توسط پرینترهای سرامیکی سبب می‌شود تا جذابیت محصول تولید شده دو چندان گردد. پرینت سه بعدی سرامیک باعث صرفه جویی در زمان و هزینه، حداکثر انعطاف پذیری و کیفیت بالاتر محصول می‌شود. این وسیله الهام‌بخش نسل جدیدی از هنرمندان است و به آنها کمک می‌کند تا اشکال بسیار دقیقی را ایجاد کنند که اجرای آنها با فرآیندهای سنتی سرامیک اگر غیر ممکن نباشد، کار بسیار پر زحمتی است. به محصولات تولید شده به این روش قطعات سبز نیز می‌گویند زیرا برای رسیدن به فرم نهایی در روند تولید مراحل سنگینی بر روی آنها پردازش می‌شود.

اصول فرآیند پرینت سه بعدی چیست؟

پرینت سه بعدی سرامیک نوعی فناوری چاپگر سه بعدی است که به طور خاص برای صنعت سفال طراحی شده است. این روش به هنرمندان سرامیک اجازه می‌دهد با استفاده از نرم‌ افزار طراحی رایانه‌ای، قطعاتی را برای موزه‌ها و مجموعه‌های خصوصی بسازند. چاپگرهای سه بعدی می توانند طیف وسیعی از مواد رسی را برای ایجاد اشکال نهایی از طریق یک نازل اکسترودر کنند و آن‌ها را توسط خاک رس، سفالین، کائولن، چینی و حتی بتن روی چاپگر سه بعدی چاپ کنند. امروزه می‌توانید برخی از کاشی‌های سقف منحصربفرد، صخره‌های مصنوعی و حتی کل ساختمان‌های ساخته شده توسط پرینت‌های سه بعدی سرامیکی را ببینید.

مراحل پرینت سه بعدی سرامیک 

مرحله اول: ساخت یک مدل سه بعدی

چاپگر هر بار یک لایه از مدل را از پایین به بالا می‌سازد تا کل طرح تکمیل شود. این دستگاه از مکانیزم نورد برای پخش یک لایه نازک از پودر سرامیکی بر روی یک پلتفرم استفاده می‌کند و سپس سر چاپ باندر آلی را در مکان‌های خاص قرار می‌دهد. در این حالت اکستروژن یا FDM با فشار دادن دوغاب خاک رس از طریق نازل کار می کند و یک مدل را لایه به لایه می‌سازد. اگرچه رزولوشن در این فرآیند در کمترین حالت قرار دارد، اما تا بالاترین حجم ساخت افزایش می‌یابد. پس از آن، پلتفرم پایین می‌آید و غلتک یک لایه دیگر را پخش می‌کند. بعد از اتمام، مدل در یک بستر ضخیم از پودر سرامیک آلومینا قرار می‌گیرد.

مرحله دوم: خشک کردن مدل سه بعدی

در این مرحله یک ماده که نقش اتصال دهنده را دارد بر روی بستر پودر سرامیکی یه صورت لایه به لایه اعمال می‌شود. با این حال، بخش‌های پایانی باید از یک فرآیند جداسازی بگذرند. در این مرحله، مدل را از چاپگر خارج کرده و برای تقویت آن در فر خشک کن قرار می‌دهند. این مدل که به عنوان حالت سبز نامیده می‌شود، هنوز در این مرحله شکننده است. پس از خشک شدن، آن را از بستر پودر خارج کرده و پودر سرامیکی اضافی را جدا می‌کنند.

مرحله سوم: اعمال پوشش پیش لعاب

سرامیک به شکل پودر است، پس از جوهر افشان ها برای رسوب دادن سوسپانسیون‌های مایع حاوی ذرات جامد سرامیکی، به صورت لایه به لایه استفاده می‌شود تا همه‌ی آن‌ها پخته شوند. هنگامی که مدل سه بعدی استحکام بیشتری به دست آورد، نوبت به اعمال پوشش پیش لعاب می‌رسد. آن را خشک کرده، سپس برای بار دوم آن را آتش می‌زنند.

مرحله چهارم: لعاب کردن مدل سه بعدی

پردازش نور دیجیتال که به آن فوتوپلیمریزاسیون نیز گفته می شود، هر لایه از رزین را که پر از ذرات سرامیکی است به یک نور UV جامد تبدیل می کند. مانند فرآیند Binder Jetting، محصول نهایی نیز نیاز به جداسازی دارد. مرحله آخر لعاب دادن مدل و شلیک برای آخرین بار است. اکنون می‌توانید پوشش لعاب براق و صاف را ببینید. به علاوه، می‌توانید با خیال راحت از اشیاء ساخته شده با این ماده استفاده کرده و درون آن‌ها بخورید و بنوشید.

مزایای چاپ سه بعدی سرامیک چیست؟

امروزه از پرینترهای سه بعدی در صنایع مختلفی استفاده می‌شود از جمله صنایع هوافضا، خودروسازی، پزشکی، حمل و نقل هوایی، مهندسی برق و انرژی که دیر این لیست قرار می‌گیرند. در بین انواع پرینتر سه بعدی، پرینترهای سه بعدی سرامیک محبوبیت بالایی در صنعت هنر کسب کرده‌اند چرا که ساخت اشیاء هنری که پیش‌تر با دست و سایر ابزار غیرممکن بود حالا با استفاده از این نوع پرینترها به راحتی ممکن می‌شود. این نوع پرینترها به خودی خود ویژگی‌های خاصی دارند، از جمله ظاهری زیبا، وزن کم، دوام بالا نسبت به نوسانات دما، لرزش، رطوبت، مواد شیمیایی و روغن‌های مختلف، و مهم‌تر از همه سازگاری با محیط زیست، که امروزه مهم‌ترین مساله در صنایع مختلف است. همین موجب شده استفاده از پرینترهای سه بعدی سرامیک روز به روز محبوبیت بیشتری کسب کند. 

مواد سرامیکی به چند دسته تقسیم می‌شوند؟

مواد تشکیل دهنده‌ی سرامیک به طور کلی شامل مواد غیر آلی، مواد فلزی غیر جامد و معمولا 30 درصد کریستال است. در روش به کارگیری سنتی ماده اصلی و غالب در تولید محصولات سرامیکی، خاک رس بوده است ولی امروزه استفاده‌ از آن  در همه سرامیک‌های تولید شده ضروری نیست. سرامیک‌های تولید شده به طور کلی به چهار دسته تقسیم می‌شوند:

1. سرامیک‌های ساختاری: از این گروه از سرامیک‌ها در ساختمان سازی استفاده می‌شود. آجرها، کاشی‌های به کار رفته در کف و دیوار بناها محصولاتی از این دسته به شمار می‌آیند.
2. سرامیک‌های ظروف سفید: از این گروه از سرامیک‌ها برای تولید محصولاتی مثل روشویی‌ها، سینک ظرفشویی، توالت ایرانی، کاشی‌های تزئینی و یا قاشق و چنگال استفاده می‌شود.
3. سرامیک‌های مقاوم در برابر آتش: برای تولید ظروف به کار گرفته شده در کوره‌های آهنگری یا در ساخت کوره استفاده می‌گردد.
4. سرامیک‌های فنی و صنعتی: این گروه از سرامیک‌ها در واقع مواد پیشرفته‌ از نوع سرامیک بوده و معمولا عنصر خاک رس دیگر جزو مواد تشکیل دهنده‌ی آن نمی‌باشد. به دلیل مقاومت بالای مکانیکی، شیمیایی، حرارتی و الکتریکی که دارند از آن‌ها در صنایع هوا فضا، حمل و نقل و پزشکی استفاده می‌شوند.  

جمع بندی

امروزه از پرینترهای سه بعدی سرامیکی به دلیل وجود مزایای بیشمار مانند وزن مناسب، مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی، رطوبت، گرما و مصرف برق کم در صنایع مختلف بسیار استفاده می‌شود. در عین حال ظرافت و زیبایی محصول تولید شده، سرعت عمل بالای تولید آنها نسبت به روش‌های سنتی موجب شده این نوع پرینترها محبوبیت بالایی در کارهای هنری کسب کنند. پرینترهای مختلفی با کارایی‌های گوناگونی در بازار موجود است که از جمله آن‌ها پرینتر سه بعدی سرامیک ژئومارس است که تمامی ویژگی‌های گفته شده را در کنار قیمت اقتصادی در بر دارد.