چگونه تشخیص دهیم که به ساپورت‌ های چاپ سه‌ بعدی نیاز داریم

چاپگرهای سه‌ بعدی تحولی چشمگیر برای مخترعان تازه‌ کار و مهندسان باتجربه به شمار می‌آیند. صنعت تولید به‌ سرعت در حال بهره‌ برداری از امکانات طراحی و سهولت‌ هایی است که تولید افزایشی (Additive Manufacturing) فراهم کرده است.

با این حال، استفاده از چاپگرهای سه‌ بعدی در طراحی و تولید، چالش‌ هایی نیز به همراه دارد. یکی از این چالش‌ها به «ساپورت‌ های چاپ سه‌ بعدی» مربوط می‌شود. ساختارهای ساپورت زمان و انرژی مصرف می‌کنند و مواد ارزشمند (فیلامنت یا رزین) را استفاده می‌کنند، اما برای برخی پروژه‌ ها کاملاً ضروری هستند.

این راهنما را بخوانید تا بفهمید آیا پروژه چاپ سه‌ بعدی شما به ساپورت نیاز دارد یا نه، و چگونه می‌توانید بهترین نتیجه را از آنها بگیرید.

چه زمانی به ساپورت‌ های چاپ سه‌ بعدی نیاز ندارم؟

در برخی شرایط ممکن است اصلاً نیازی به استفاده از ساپورت‌ های چاپ سه‌ بعدی نداشته باشید. در ادامه، چند مورد از این شرایط آورده شده است:

• طرح فاقد پل، زاویه تند یا بخش معلق (Overhang) باشد: این ویژگی‌ های طراحی، بهترین نشانه برای تشخیص نیاز یا عدم نیاز به ساپورت هستند. به حروف «T» و «Y» فکر کنید. آیا طرح شما هم چنین بخش‌ های معلقی دارد؟
• کارایی پرینتر نیاز به ساپورت را از بین ببرد: برخی چاپگرهای سه‌ بعدی پیشرفته‌تر از دیگران‌ اند. شما می‌توانید یک «تست Overhang» اجرا کنید یا فایل آن را از اینترنت دانلود کنید تا بفهمید چاپگر شما چقدر خوب از پس این زوایا برمی‌آید.
• چاپگر پرسرعت داشته باشید: یکی دیگر از ویژگی‌ های مؤثر، سرعت عملکرد پرینتر است. چاپگرهایی که کندتر کار می‌کنند، خطر بیشتری برای افتادگی یا شکست پل‌ ها و بخش‌ های معلق در طول ساخت دارند.

توصیه می‌شود از تست‌ های موجود برای بررسی توانایی چاپگر در مدیریت Overhang بهره ببرید. در این تست‌ها، چاپگر شما طیفی از زاویه‌ های ساده تا بسیار دشوار را چاپ می‌کند و شما می‌توانید دقیقاً نقطه‌ ای را که دستگاه دچار مشکل می‌شود شناسایی کنید.

برای یادگیری نحوه تنظیم ساپورت‌ ها در چاپ سه‌ بعدی جواهرات، مقاله «چگونه ساپورت‌ ها را برای چاپ سه‌ بعدی جواهرات تنظیم کنیم» را مطالعه کنید.

چه زمانی باید از ساپورت‌ های چاپ سه‌ بعدی استفاده کنم؟

برای اینکه بدانید دقیقاً چه زمانی به ساپورت نیاز دارید، کافی است به نکات مطر ح‌شده در بخش قبلی برگردید: ساپورت‌ ها برای پل‌ ها (bridges)، زوایای تند و قسمت‌ های معلق (overhangs) ضروری هستند.

باز هم به حروف «T» و «Y» فکر کنید. این حروف نمونه‌ های بصری خوبی از ساختارهایی هستند که به ساپورت نیاز دارند. هر شکلی که از بدنه اصلی بیرون زده باشد و تکیه‌ گاهی نداشته باشد، احتمالاً قبل از آن‌ که چاپ کامل و ماده پخت شود، تحت وزن خودش دچار افتادگی یا تغییر شکل می‌شود؛ مگر اینکه پرینتر از قبل طوری برنام ه‌ریزی شده باشد که زیر آن قسمت، ساپورت چاپ کند.

در این‌جا دو قانون مهم برای تشخیص نیاز به ساپورت آورده شده‌اند:

1. قانون ۴۵ درجه

اگر بازو های حرف «Y» را با زاویه ۴۵ درجه نسبت به خط مرکزی در نظر بگیریم، هر چیزی که با زاویه‌ ای تندتر (یعنی بیش از ۴۵ درجه) بیرون زده باشد، به احتمال زیاد به ساپورت نیاز دارد. در غیر این صورت، ماده زیر آن نمی‌تواند به اندازه کافی پشتیبانی ایجاد کند و قسمت بیرون‌ زده دچار افتادگی خواهد شد، مگر اینکه شرایط خاصی در پرینتر یا طراحی رعایت شده باشد.

2. قانون پل‌ های ۵ میلیمتری

پل‌ ها (bridges) از دیگر ساختارهایی هستند که معمولاً به ساپورت نیاز دارند. اما همه‌ی پل‌ ها به ساپورت احتیاج ندارند.

مثلاً به پل بین دو بخش عمودی حرف «H» فکر کنید. اگر طول این پل در طراحی شما بیش از ۵ میلیمتر باشد، بهتر است برای آن ساپورت در نظر بگیرید. البته این یک قاعده‌ی کلی است و ممکن است عملکرد چاپگر شما بهتر یا ضعیف‌تر از حد متوسط باشد، ولی این قانون نقطه‌ی شروع خوبی برای آزمایشات شماست.

برای آشنایی با روش‌ های اصولی و دقیق جدا کردن ساپورت‌ ها از قطعات چاپ سه‌ بعدی، مقاله «چگونه ساپورت‌ ها را از چاپ سه‌ بعدی جدا کنیم: راهنمایی جامع» را از دست ندهید.

خدمات پرینت سه بعدی با رزین

اگر طراحی من نیاز به ساپورت‌ های چاپ سه‌ بعدی داشت، چه کاری باید انجام دهم؟

شما می‌توانید از نرم‌ افزار اسلایسر (Slicer) خود استفاده کنید تا به شما در تصمیم‌ گیری برای استفاده یا عدم استفاده از ساپورت‌ ها کمک کند. نرم‌ افزار اسلایسر، مدل دیجیتال نهایی شما را به دستورات قابل فهم برای چاپگر تبدیل می‌کند.

اما اگر بخواهید، می‌توانید طراحی‌ تان را طوری تغییر دهید که بدون نیاز به ساپورت به راحتی چاپ شود. در ادامه چند راهکار برای این کار آورده شده است:

۱. استفاده از فِلِت (Chamfers)

فلِت‌ ها زوایای تند یا قسمت‌ های معلق با زاویه شدید را به چند زاویه کوچکتر (هر کدام کمتر از ۴۵ درجه) تقسیم می‌کنند تا بهتر چاپ شوند.

۲. پنهان کردن ساپورت‌ها در طراحی

می‌توانید طراحی‌ های هوشمندانه‌ ای داشته باشید که مدل خود به خود بتواند خودش را نگه دارد بدون نیاز به ساپورت خارجی. به عنوان مثال، در مجسمه‌ های سنگ مرمر معروف که دست‌ های دراز یا سلاح‌ هایی را نگه داشته‌ اند، معمولاً این قسمت‌ ها به طور ظریف روی بخش‌ های دیگر مجسمه تکیه دارند.

۳. تغییر جهت مدل

تغییر جهت مدل معمولاً ساده‌ ترین راهکار است. باز هم به شکل حرف «Y» یا «T» فکر کنید. اگر آن‌ ها را به همان صورت معمول چاپ کنیم، قسمت‌ های معلق شدیدی وجود دارد که به ساپورت نیاز دارند. اما اگر مدل را وارونه کنیم و از پایین چاپ کنیم، دیگر آن قسمت‌ های معلق یا نیاز به ساپورت وجود نخواهد داشت.

معایب استفاده از ساپورت‌ های چاپ سه‌ بعدی چیست؟

۱. هزینه

یکی از بزرگ‌ ترین معایب استفاده از ساپورت‌ ها، افزایش هزینه مواد مصرفی است. معمولاً ساپورت‌ ها پس از انجام وظیفه خود دور ریخته می‌شوند. این موضوع می‌تواند برای کارگاه‌ هایی با بودجه محدود، هدررفت مواد باشد و در عصر مصرف‌ گرایی دوستدار محیط زیست، ایده‌ آل نیست.

۲. زمان

زمان نیز یکی دیگر از هزینه‌ های اضافی مرتبط با ساپورت‌ های چاپ سه‌ب عدی است. چاپ قطعات اضافی برای ساپورت‌ ها، زمان بیشتری می‌طلبد که ممکن است روند عرضه محصول جدید را به بازار به تعویق بیندازد یا باعث اختلال در زنجیره تأمین و توزیع شود، اگر برنامه‌ ریزی مناسبی انجام نشود.

۳. پردازش اضافی

قطعات چاپ‌ شده سه‌ بعدی نیازمند پردازش اضافی برای جدا کردن ساپورت‌ها پس از پایان چاپ هستند. این فرایند زمان‌بر است و علاوه بر آن، مراحل سمباده‌ زنی، صیقل دادن و سایر فرآین دهای پرداخت برای رسیدن به کیفیت مطلوب و حذف اثرات باقی‌ مانده از چاپ نیز لازم است.

برای یادگیری بهترین روش‌ ها و نکات تخصصی در حذف ساپورت‌ ها از چاپ‌ های سه‌ بعدی، حتماً مقاله «حذف ساپورت‌ ها از چاپ‌ های سه‌ بعدی: بهترین روش‌ ها و نکات تخصصی» را مطالعه کنید.

انواع ساپورت‌ های چاپ سه‌ بعدی چیست؟

۱. ساپورت‌ های جد اشدنی (Breakaway Supports)

اگر از چاپگری با یک اکسترودر استفاده می‌کنید، احتمالاً ساپورت‌ های جد اشدنی به‌ صورت خودکار ساخته می‌شوند. شما می‌توانید چگالی این ساختارهای پشتیبانی را تنظیم کنید تا تا حدی هزینه مواد اضافی را کاهش دهید.

۲. ساپورت‌ های آکاردئونی یا خطی (Accordion or Linear Supports)

این نوع ساپورت‌ ها از رایج‌ ترین مدل‌ ها در چاپ افزودنی هستند. چاپگر ستون‌ های عمودی را در سراسر عرض قسمت‌ های آویزان ایجاد می‌کند. این روش برای اکثر سازه‌ هایی که نیاز به پشتیبانی دارند کاربردی است، اما جدا سازی این ساپورت‌ ها پس از چاپ دشوارتر بوده و احتمال آسیب به قطعه چاپ شده را افزایش می‌دهد.

۳. ساپورت‌ های درختی (Tree Supports)

برخلاف ساپورت‌ های آکاردئونی، این ساپورت‌ ها تماس کمتری با قطعه نهایی دارند. برای سطوح تقریباً افقی، ساپورت‌ های خطی بهتر هستند، اما برای زوایای دیگر ساپورت‌ های درختی کارایی بیشتری دارند. وزن کمتری تحمل می‌کنند ولی جدا سازی آن‌ ها بسیار آسان‌تر است.

۴. ساپورت‌ های قابل حل در آب (Dissolvable Supports)

با داشتن چاپگری با بیش از یک اکسترودر، گزینه‌ های بیشتری در اختیار دارید. می‌توانید قطعه اصلی را با ماده‌ ای مانند PLA چاپ کنید و از ماده‌ ای زیست‌ تخریب‌ پذیر مانند PVA برای ساخت ساپورت استفاده کنید که پس از چاپ به‌ راحتی در آب حل می‌شود. بزرگ‌ترین مزیت این روش کاهش تقریباً کامل خطر آسیب به قطعه هنگام جدا کردن ساپورت‌ ها است.

در مجموعه سرزمین دی‌ تی‌ اس، خدمات پرینت سه‌ بعدی طلا و جواهرات با استفاده از پرینتر پروجت مومی یونی وی Uniway ارائه می‌شود. این فناوری مومی پیشرفته، امکان خلق طرح‌ هایی با دقت بسیار بالا و جزئیات ظریف را فراهم می‌کند و فرآیند ساخت زیورآلات را سریع‌تر، دقیق‌تر و با کیفیتی بی‌نظیر انجام می‌دهد. با سرزمین دی‌ تی‌ اس، جواهرات خاص و سفارشی خود را با بالاترین استاندارد های صنعت چاپ سه‌ بعدی تجربه کنید.