آیا می دانید اکسترودر سرامیک چیست؟
آیا با معتبرترین شرکت‌های تولید کننده پرینترهای سه بعدی و اکسترودرهای سرامیک آشنا هستید؟
در این مقاله قصد داریم با واژگان ضروری در پرینترهای سه بعدی مخصوصا چاپگرهای سرامیک آشنا شویم و پس از آن به بررسی فرآیند اکستروژن در آن ها بپردازیم. در آخر به معرفی چند شرکت تولید کننده خواهیم پرداخت. پیشنهاد می‌کنیم تا انتهای این مقاله همراه ما باشید.
مقدمه ای بر پرینت سه بعدی سرامیک و رس
همانطور که می‌دانید فن سفالگری و سرامیک سازی به حرارت دادن ماده خام و پختن آن تا رسیدن به فرم دلخواه گفته می‌شود که خاک رس به عنوان مرسوم‌ترین ماده اولیه آن می‌باشد. استفاده از تکنولوژی پرینترهای سه بعدی در صنایع مختلف به خصوص در صنعت سرامیک سازی توسعه بسیاری داشته است. برای اینکه با پرینت سه بعدی و اکسترود سرامیک بیشتر آشنا شوید، ابتدا برخی از ضروریات آن را لازم است بدانید که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود:
Clay: به خاک رس، Clay گفته می‌شود. این ماده از ذرات طبیعی و ریز معدنی و همچنین متال اکسید تشکیل شده است که هم در روش سفالگری سنتی و هم در پرینت سه بعدی سرامیک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
Ceramic: معادل انگلیسی سرامیک است که به ماده نهایی پس از حرارت دهی در مرحله Sintering و خارج شدن از محفظه Kiln به دست می‌آید.
Green Object: به حجم رس خیس نهایی گفته می‌شود که برای خشک شدن آن را درون کوره حرارت می دهند تا شکل نهایی سفال ایجاد شود.
Sintering: به مرحله حرارت دادن برای سخت کردن رس Sintering گفته می‌شود.
Kiln: به محفظه حرارت دادن به قالب‌های رسی ساخته شده، گفته می‌شود.
Binder Jetting: یک تکنیک پرینت سه بعدی است که مایع شیمیایی با توجه به مدل نرم افزاری بر روی بستر پودری چاپ می‌شود و رسوب می‌کند. این مایع باعث ایجاد همبستگی و سخت شدن متریال پودر می‌شود.
Paste extrusion deposition: به فرآیندی از پرینت سه بعدی گفته می‌شود که شبیه ذوب فیلامنت پلاستیک (FFD) است و متریال رس توسط اکسترودر سرامیک خارج می‌شود و Green Object شکل می‌گیرد.
اکسترودر سرامیک چیست؟
فرآیند اکستروژن به جرات از کاربردی‌ترین روش‌های پرینت سه بعدی است. اکسترودرها طیف وسیعی از مواد مختلف را شامل می‌شوند که از آن می توان به خاک رس و پلیمرهای پر شده با سرامیک اشاره کرد.
اکسترودر سرامیک و اکسترودر رس نیز به دلیل توانایی سازگاری با دستگاه‌های پرینتر سه بعدی از سایزهای بزرگ صنعتی تا سیستم های رومیزی ارزان قیمت، بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند. اکسترودرهای مورد استفاده برای پرینت سه بعدی رس دارای نازل‌های متفاوتی بوده و پس از چاپ آن، لازم است که در کوره حرارت ببیند.
اکسترودر سرامیک بر اساس ساختار رومیزی و ساختار صنعتی به دو دسته تقسیم بندی می‌شوند:
- مدل‌های رومیزی ارزان قیمت یا clay 3d printer، مشابه فیلامت دارای اکسترودی هستند که خاک رس را ابتدا با محلولی مخلوط می‌کنند و سپس از طریق اکسترود کردن، شی را به صورت لایه به لایه می‌سازند.
- نوع دوم ساختار صنعتی یا ceramic 3d printer هستند که از پودر سرامیک استفاده می‌کنند و برای تکمیل علمیات ساخت از تکنیک‌هایی مانند Binder Jetting یا تابش لیزری استفاده می‌شود.
معرفی شرکت‌های تولید کننده اکسترودر سرامیک
از جلمه شرکت‌های پیشتاز در صنعت پرینترهای سه بعدی به خصوص اکسترودرهای سرامیک می‌توان به شرکت‌های WASP، Vorm VRIJ و … اشاره کرد که در ادامه به معرفی بیشتر آنها خواهیم پرداخت:
اکسترودر سرامیک شرکت WASP
شرکت ایتالیایی WASP (World’s Advanced Saving Project) یکی از بزرگترین شرکت‌های فعال در حوزه پرینترهای سه بعدی به خصوص پرینت سه بعدی سرامیک با روش اکستروژن است. این شرکت توانسته است اکسترودرهایی را برای تنظیم مواد سیال متراکم یا LDM ها (Liquid Deposit Modeling) را توسعه دهد که توانایی انجام عملیات با موادی مانند رس، سرامیک، چینی، اکسید آلومینیوم، زیرکونیم و نیز انواع سرامیک‌های پیشرفته را دارد.
به طور کلی می‌توان گفت که اولین اکسترودر سرامیک حرفه ای توسط شرکت WASP با نام تجاری LMD وارد بازار شده است که توانایی کار با اکثر پرینترهای موجود را دارا می باشد. این پرینتر سه بعدی با ترکیبات متفاوتی از متریال، فشار و نیز نازل مورد آزمایش قرار گرفته است و می‌تواند به خوبی عملیات چاپ سرامیک را انجام دهد.
اکسترودر سرامیک LMD دقت بسیار بالایی دارد و توانسته خود را به اکسترودرهای پلاستیک نزدیک کند. در ساخت این دستگاه از یک اکسترودر فشاری و یک اکسترودر پیچشی استفاده شده است که می‌تواند به خوبی شرایط کنترل با دقت جریان متریال و نیز توقف دپوزیت را فراهم سازد.
شرکت Vorm VRIJ
شرکت هلندی Vorm VRIJ مانند شرکت WASP به تولید پرینترهای سه بعدی از نوع فرآیند اکستروژن پرداخته است. اولویت کار این شرکت، پایداری و مقاومت با تمرکز بر طراحی و هنر بوده است. از جمله پرینترهای ساخته شده توسط این شرکت می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- پرینتر سه بعدی مدل LUTUM mini دارای یک اکسترودر سرامیک با حجم ساخت 45x44x45 سانتی‌متر
- پرینتر سه بعدی مدل LUTUM MXL دارای یک اکسترودر سرامیک (قابل تبدیل به دو عدد) با حجم ساخت 75 x44 x45 سانتی‌متر
- پرینتر سه بعدی مدل LUTUM dual system دارای اکسترودر دوگانه برای پرینت با دو رنگ متفاوت
شرکت DeltaBots
شرکت DeltaBotsاز دیگر شرکت‌های معتبر در تولید اکسترودر سرامیک است که می‌تواند رس ضخیم را با رزولوشن 36 اینچی در راستای محور Z چاپ نماید که این امر می‌تواند باعث ایجاد تمایز بین این پرینتر با دیگر پرینترهای سه بعدی سرامیک با استفاده از فرآیند اکستروژن باشد. نازل‌های این دستگاه دارای سایزی در حدود 1 تا 19 میلی متر می‌باشند.
شرکت Figo 3D
اکسترودر سرامیک FFD 150H 3D ساخته شده توسط شرکت Figo 3D است که مزیت آن نسبت به سایر پرینترهای سه بعدی امکان استفاده از این پرینتر برای هر دو متریال سرامیک و فلز است. حجم این دستگاه 12 x15 x15 سانتی متر می‌باشد.
