پرینتر سه بعدی

روش پرینتر سه بعدی در لباس

فناوری پرینتر سه بعدی، ابعاد فضایی را بر اساس پرینت دو بعدی افزایش می دهد که باعث می شود الگوی چاپ جوهرافشان دارای ارتفاع سه بعدی باشد. متفاوت از فناوری سنتی پردازش کاهش مواد (مانند تراشکاری، آسیاب، سنگ زنی و غیره)، فناوری پرینتر سه بعدی از روش تشکیل مواد روی هم لایه به لایه استفاده می کند. اصل اساسی رویه زیر است: بر اساس مدل طراحی دیجیتال به کمک کامپیوتر (CAD)، مدل سه بعدی با فناوری لایه ای برش داده می شود تا داده های مسیر چاپ هر لایه و سپس مواد قابل اتصال مانند پودر به دست آید. فلز یا پلاستیک لایه به لایه از طریق پرینتر سه بعدی روی هم قرار می گیرند و به یک دیگر متصل می شوند. به طور کلی، محصولات پرینتر سه بعدی باید چهار مرحله زیر را طی کنند، یعنی مدل سازی سه بعدی، برش لایه لایه، چاپ و پس پردازش. تاکنون ده ها نوع فناوری پرینتر سه بعدی وجود دارد. با این حال، در زمینه لباس های پرینتر سه بعدی، دو نوع فناوری شکل دهی عمدتاً استفاده می شود، یعنی مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM) و تف جوشی لیزری انتخابی (SLS).

مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM)

فرآیند FDM [32] از نازل های گرم شده با دمای بالا برای ذوب و رسوب مواد لایه به لایه استفاده می کند. دمای کار تجهیزات چاپ معمولی FDM حدود 300 درجه سانتیگراد است، به این معنی که مواد چاپ نه تنها قابلیت پردازش ترموپلاستیک عالی دارد، بلکه باید دمای قالب گیری پایین تری داشته باشد و قدرت محلول مشخصی نیز داشته باشد. علاوه بر این، هنگام اتصال بین لایه ها به چسبندگی خوبی نیاز است تا از ترک خوردن ناشی از تنش حرارتی جلوگیری شود. به عنوان متداول ترین فرآیند قالب گیری، مزیت اصلی آن پردازش کم هزینه است. با این حال، این فرآیند فقط می تواند لباس هایی با شکل ساده بر اساس ساختار پارچه چاپ کند. ملنیکوا [33] اشاره کرد که فرآیند FDM احتمالاً می تواند ساختارهای نساجی پیچیده را با کمک ساختارهای پشتیبانی تشکیل دهد. به این معنا که برای واریز و پرینت ساختار ساپورت ظریف و حذف ساپورت در مرحله پس از پردازش نیاز به مصرف مواد و زمان اضافی دارد. این نه تنها پیچیدگی فرآیند قالب‌گیری را افزایش می‌دهد، بلکه نرخ موفقیت چاپ قالب‌گیری FDM را به دلیل چاپ ساختار ظریف محدود می‌کند.

فرآیند SLS [35]، ابتدا مواد پودر را تا زیر دمای نقطه ذوب از قبل گرم می کند و سپس مواد را کاشی می کند. متعاقباً، پرتو لیزر قابل کنترل به طور انتخابی تف جوشی لایه به لایه را با توجه به سطح مقطع لایه ای در حین برش انجام می دهد و پس از اتمام تمام پخت مواد کاشی، می توان با حذف پودر اضافی محصول نهایی را به دست آورد. . Beecroft [36] فرآیند چاپ پودر نایلون توسط SLS را برای ایجاد ساختارهای نساجی انعطاف پذیر بررسی کرد. مشخص شد که این فناوری می‌تواند ساختارهای پارچه ای را با هندسه پیچیده بدون افزودن ساختارهای حمایتی اضافی در طول فرآیند شکل‌دهی منسوجات لباس چاپ کند. این نشان می دهد که فرآیند SLS یک روش ایده آل برای تشکیل منسوجات با ساختار ظریف است.

روش پرینتر سه بعدی در لباس

فناوری پرینتر سه بعدی، ابعاد فضایی را بر اساس پرینت دو بعدی افزایش می دهد که باعث می شود الگوی چاپ جوهرافشان دارای ارتفاع سه بعدی باشد. متفاوت از فناوری سنتی پردازش کاهش مواد (مانند تراشکاری، آسیاب، سنگ زنی و غیره)، فناوری پرینتر سه بعدی از روش تشکیل مواد روی هم لایه به لایه استفاده می کند. اصل اساسی رویه زیر است: بر اساس مدل طراحی دیجیتال به کمک کامپیوتر (CAD)، مدل سه بعدی با فناوری لایه ای برش داده می شود تا داده های مسیر چاپ هر لایه و سپس مواد قابل اتصال مانند پودر به دست آید. فلز یا پلاستیک لایه به لایه از طریق پرینتر سه بعدی روی هم قرار می گیرند و به یک دیگر متصل می شوند. به طور کلی، محصولات پرینتر سه بعدی باید چهار مرحله زیر را طی کنند، یعنی مدل سازی سه بعدی، برش لایه لایه، چاپ و پس پردازش. تاکنون ده ها نوع فناوری پرینتر سه بعدی وجود دارد. با این حال، در زمینه لباس های پرینتر سه بعدی، دو نوع فناوری شکل دهی عمدتاً استفاده می شود، یعنی مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM) و تف جوشی لیزری انتخابی (SLS).

مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM)

فرآیند FDM [32] از نازل های گرم شده با دمای بالا برای ذوب و رسوب مواد لایه به لایه استفاده می کند. دمای کار تجهیزات چاپ معمولی FDM حدود 300 درجه سانتیگراد است، به این معنی که مواد چاپ نه تنها قابلیت پردازش ترموپلاستیک عالی دارد، بلکه باید دمای قالب گیری پایین تری داشته باشد و قدرت محلول مشخصی نیز داشته باشد. علاوه بر این، هنگام اتصال بین لایه ها به چسبندگی خوبی نیاز است تا از ترک خوردن ناشی از تنش حرارتی جلوگیری شود. به عنوان متداول ترین فرآیند قالب گیری، مزیت اصلی آن پردازش کم هزینه است. با این حال، این فرآیند فقط می تواند لباس هایی با شکل ساده بر اساس ساختار پارچه چاپ کند. ملنیکوا [33] اشاره کرد که فرآیند FDM احتمالاً می تواند ساختارهای نساجی پیچیده را با کمک ساختارهای پشتیبانی تشکیل دهد. به این معنا که برای واریز و پرینت ساختار ساپورت ظریف و حذف ساپورت در مرحله پس از پردازش نیاز به مصرف مواد و زمان اضافی دارد. این نه تنها پیچیدگی فرآیند قالب‌گیری را افزایش می‌دهد، بلکه نرخ موفقیت چاپ قالب‌گیری FDM را به دلیل چاپ ساختار ظریف محدود می‌کند.

فرآیند SLS [35]، ابتدا مواد پودر را تا زیر دمای نقطه ذوب از قبل گرم می کند و سپس مواد را کاشی می کند. متعاقباً، پرتو لیزر قابل کنترل به طور انتخابی تف جوشی لایه به لایه را با توجه به سطح مقطع لایه ای در حین برش انجام می دهد و پس از اتمام تمام پخت مواد کاشی، می توان با حذف پودر اضافی محصول نهایی را به دست آورد. . Beecroft [36] فرآیند چاپ پودر نایلون توسط SLS را برای ایجاد ساختارهای نساجی انعطاف پذیر بررسی کرد. مشخص شد که این فناوری می‌تواند ساختارهای پارچه ای را با هندسه پیچیده بدون افزودن ساختارهای حمایتی اضافی در طول فرآیند شکل‌دهی منسوجات لباس چاپ کند. این نشان می دهد که فرآیند SLS یک روش ایده آل برای تشکیل منسوجات با ساختار ظریف است.