पाउडर बिस्तर और इंकजेट सिर 3 डी प्रिंटिंग

पाउडर बिस्तर और इंकजेट 3 डी प्रिंटिंग, जिसे “बाइंडर जेटिंग” और “ड्रॉप-ऑन-पाउडर” के रूप में जाना जाता है – या बस “3 डी प्रिंटिंग” (3 डीपी) – डिजिटल डेटा द्वारा वर्णित वस्तुओं को बनाने के लिए एक तेज़ प्रोटोटाइपिंग और योजक विनिर्माण तकनीक है एक सीएडी फ़ाइल।

इतिहास
इस तकनीक को पहली बार मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में 1 99 3 में विकसित किया गया था और 1 99 5 में जेड निगम ने एक विशेष लाइसेंस प्राप्त किया था। शब्द “थ्री-डायमेंशनल प्रिंटिंग” को ट्रेडमार्क किया गया था।

विवरण
जैसा कि कई अन्य योजक विनिर्माण प्रक्रियाओं में मुद्रित किया गया हिस्सा 3 डी मॉडल के कई पतले क्रॉस सेक्शन से बनाया गया है। एक इंकजेट प्रिंट हेड पाउडर के बिस्तर पर चलता है, जो तरल बाध्यकारी सामग्री को चुनिंदा रूप से जमा करता है। पाउडर की एक पतली परत पूरे खंड में फैली हुई है और प्रक्रिया को अंतिम परत के साथ प्रत्येक परत के साथ दोहराया जाता है।

जब मॉडल पूरा हो जाता है, तो अनबाउंड पाउडर स्वचालित रूप से और / या मैन्युअल रूप से “डी-पाउडरिंग” नामक प्रक्रिया में हटा दिया जाता है और इसे कुछ हद तक पुन: उपयोग किया जा सकता है।

अंतिम भाग में वांछित गुणों का उत्पादन करने के लिए डी-पाउडर भाग वैकल्पिक रूप से विभिन्न घुसपैठियों या अन्य उपचारों के अधीन किया जा सकता है।

प्रौद्योगिकी
3 डी प्रिंटिंग में, वर्कपीस परत द्वारा परत बनाते हैं। 3 डी डेटा (जैसे सीएडी डेटा) प्रत्येक व्यक्तिगत परत के लिए उत्पन्न होने वाली ज्यामिति की गणना करने के लिए प्रयोग किया जाता है। 3 डी प्रिंटिंग में, एक पाउडर या ग्रेन्युल परत ऊंचाई-समायोज्य तालिका पर लागू होती है और वर्कपीस से संबंधित बिंदुओं पर बाइंडर के माध्यम से चिपकाया जाता है। यह एक पारंपरिक इंकजेट प्रिंटर के समान है, एक प्रिंटहेड्यूज्ड, जो स्याही के बजाय बाइंडर लागू करता है। इसके बाद, तालिका एक परत मोटाई से कम हो जाती है और एक नई पाउडर परत लागू होती है। यह तब तक दोहराया जाता है जब तक वर्कपीस पूरी तरह से गठित न हो जाए, जिसे तब आसपास के पाउडर द्वारा पूरी तरह छुपाया जाता है। इसके बाद, आगे के उपयोग के लिए सतह पर तैरनेवाला पाउडर वापस कर दिया जाता है, कार्यक्षेत्र प्रिंटर से हटा दिया जाता है और पाउडर अवशेषों से मुक्त किया जाता है।

प्रक्रिया सिद्धांत इस प्रकार चुनिंदा लेजर पिघलने के समान होता है, जिसमें एक धातु पाउडर स्थानीय रूप से लेजर द्वारा पिघल जाता है।

सामग्री
मूल कार्यान्वयन में, स्टार्च और जिप्सम प्लास्टर पाउडर बिस्तर भरते हैं, तरल “बांधने वाला” प्लास्टर को सक्रिय करने के लिए अधिकतर पानी होता है। बांधने वाले रंग में प्रिंट हेड विनिर्देशों से मेल खाने के लिए चिपचिपाहट, सतह तनाव और उबलते बिंदु को समायोजित करने के लिए रंग (रंग मुद्रण के लिए), और additives भी शामिल हैं। परिणामी प्लास्टर भागों में आम तौर पर “हरी ताकत” की कमी होती है और नियमित संचालन से पहले पिघला हुआ मोम, साइनोएक्रिलेट ग्लू, इपॉक्सी इत्यादि द्वारा घुसपैठ की आवश्यकता होती है।

हालांकि पारंपरिक इंकजेट प्रौद्योगिकी को जरूरी नहीं है, कई अन्य पाउडर-बाइंडर संयोजनों को रासायनिक या यांत्रिक साधनों से वस्तुओं को बनाने के लिए तैनात किया जा सकता है। इसके परिणामस्वरूप भागों को घुसपैठ या बेकआउट जैसे विभिन्न पोस्ट-प्रोसेसिंग नियमों के अधीन किया जा सकता है। यह किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, यांत्रिक बाइंडर (उदाहरण के लिए, जलाने से) को खत्म करने और कोर सामग्री को समेकित करने के लिए (उदा। पिघलने से), या पाउडर और बांधने की मशीनों के गुणों को मिश्रित करने वाली समग्र सामग्री बनाने के लिए किया जा सकता है। सामग्री के आधार पर, पूर्ण रंग मुद्रण एक विकल्प हो सकता है या नहीं भी हो सकता है। 2014 तक, आविष्कारक और निर्माताओं ने रेत और कैल्शियम कार्बोनेट (सिंथेटिक संगमरमर बनाने), एक्रिलिक पाउडर और साइनोएक्रिलेट, सिरेमिक पाउडर और एक तरल बांधने की मशीन, चीनी और पानी (कैंडी बनाने के लिए) आदि से वस्तुओं का निर्माण करने के लिए सिस्टम विकसित किए हैं। इनमें से एक ग्रैफेन के उपयोग को शामिल करने वाले पहले व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उत्पादों, पाउडर बिस्तर इंकजेट हेड 3 डी प्रिंटिंग में उपयोग किए जाने वाले पाउडर मिश्रित थे।

3 डी प्रिंटिंग तकनीक में एक ही निर्माण में भौतिक गुणों को बदलने की सीमित क्षमता है, लेकिन आम तौर पर आम कोर सामग्री के उपयोग से सीमित होती है। मूल जेड निगम प्रणाली में, क्रॉस-सेक्शन आमतौर पर ठोस रूपरेखा (एक ठोस खोल बनाने) और कम घनत्व वाले आंतरिक पैटर्न के साथ प्रिंटिंग गति के लिए मुद्रित होते हैं और भाग के इलाज के रूप में आयामी स्थिरता सुनिश्चित करते हैं।

लक्षण
एकाधिक प्रिंट हेड और रंगीन बाइंडर के उपयोग से वॉल्यूमेट्रिक रंग के अलावा, 3 डी प्रिंटिंग प्रक्रिया आमतौर पर अन्य योजक विनिर्माण तकनीकों की तुलना में तेज़ी से होती है जैसे कि फ़्यूज्ड डिप्लोशन मॉडलिंग सामग्री जेटिंग जिसके लिए वांछित रिज़ॉल्यूशन पर जमा करने के लिए 100% निर्माण और समर्थन सामग्री की आवश्यकता होती है । 3 डी प्रिंटिंग में, जटिलता के बावजूद, प्रत्येक मुद्रित परत का थोक, उसी, तेजी से फैलाने की प्रक्रिया द्वारा जमा किया जाता है।

अन्य पाउडर-बेड प्रौद्योगिकियों के साथ, समर्थन संरचनाओं की आम तौर पर आवश्यकता नहीं होती है क्योंकि ढीला पाउडर अतिरंजित सुविधाओं और ढेर या निलंबित वस्तुओं का समर्थन करता है। मुद्रित समर्थन संरचनाओं का उन्मूलन निर्माण समय और भौतिक उपयोग को कम कर सकता है और दोनों उपकरण और पोस्ट-प्रोसेसिंग को सरल बना सकता है। हालांकि, डी-पाउडरिंग खुद नाजुक, गन्दा, और समय लेने वाला कार्य हो सकता है। इसलिए कुछ मशीनें डी-पाउडरिंग और पाउडर रीसाइक्लिंग को कितनी व्यवहार्य बनाती हैं। चूंकि संपूर्ण निर्माण मात्रा पाउडर से भरी हुई है, क्योंकि स्टीरियोलिथोग्राफी के साथ, एक खोखले हिस्से को खाली करने का मतलब डिजाइन में समायोजित किया जाना चाहिए।

अन्य पाउडर-बिस्तर प्रक्रियाओं की तरह, सतह खत्म और सटीकता, ऑब्जेक्ट घनत्व, और सामग्री और प्रक्रिया-भाग शक्ति के आधार पर स्टीरियोलिथोग्राफी (एसएलए) या चुनिंदा लेजर sintering (एसएलएस) जैसी प्रौद्योगिकियों से कम हो सकता है। यद्यपि “सीढ़ी-चरणबद्ध” और असममित आयामी गुण 3 डी प्रिंटिंग की विशेषताएं हैं क्योंकि अधिकांश अन्य स्तरित विनिर्माण प्रक्रियाएं, 3 डी प्रिंटिंग सामग्री आम तौर पर इस तरह से समेकित होती है जो लंबवत और इन-प्लेन रिज़ॉल्यूशन के बीच अंतर को कम करती है। यह प्रक्रिया लक्ष्य संकल्पों पर परतों के रास्टरराइजेशन के लिए खुद को उधार देती है, एक तेज प्रक्रिया जो अंतरण ठोस और अन्य डेटा कलाकृतियों को समायोजित कर सकती है।

पाउडर बिस्तर और इंकजेट 3 डी प्रिंटर आमतौर पर $ 50,000 से $ 2,000,000 की कीमत में हैं, हालांकि उपभोक्ता एफडीएम प्रिंटर को पाउडर / इंकजेट प्रिंटर में परिवर्तित करने के लिए $ 800 से एक शौकिया DIY किट बेच रही है।

फायदे और नुकसान
सैद्धांतिक रूप से, सभी सामग्रियों का उपयोग तब तक किया जा सकता है जब तक कि उन्हें बांधने की मशीन पर चिपकाया जा सके। विशेष रूप से, दवाओं या तापमान-संवेदनशील पदार्थ जैसे कि दवाओं को संसाधित किया जा सकता है। इसके अलावा, विभिन्न यांत्रिक गुणों वाले क्षेत्रों को बनाने के लिए एक एकल कार्यक्षेत्र के भीतर विभिन्न बाइंडरों का उपयोग करना संभव है। एक बांधने की मशीन के रूप में, के लिए कई पदार्थों का उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, पानी, सिंथेटिक राल या जीवित कोशिकाओं के आधार पर। सिद्धांत रूप में, पाउडर को प्रत्येक परत में समान नहीं होना चाहिए।

इसके अलावा, बाइंडर जेटिंग में, लेजर sintering के समान, कोई समर्थन सामग्री आवश्यक है क्योंकि उत्पादन प्रक्रिया के दौरान कार्यक्षेत्र पाउडर द्वारा किया जाता है।

हालांकि, 3 डी प्रिंटिंग एक बहुत मजबूत वर्कपीस प्रदान नहीं करता है। विशेष रूप से धातुओं के रूप में धातुओं का उपयोग करते समय, कार्यक्षेत्रों को बाद में बांधने की मशीन से हटा दिया जाना चाहिए और पर्याप्त ताकत सुनिश्चित करने के लिए sintered किया जाना चाहिए। इससे संकोचन होता है, ताकि अंतिम ज्यामिति अग्रिम में सेट करना मुश्किल हो, लेकिन यह मूल रूप से पर्याप्त अनुभव के साथ प्रबंधनीय है।