کاربرد پرینتر سه بعدی در تعمیر قطعات
تخریب قطعات همواره یکی از مهمترین مشکلات در صنایع مختلف بوده که امروزه ساخت افزایشی توانسته کمک بسزایی به منظور رفع این مشکل نماید. در روش های سنتی در صورت بروز مشکل برای یک قطعه صنعتی بایستی از روشهایی مانند جوشکاری برای تعمیر آن استفاده نمود که در این صورت، قطعه استحکام اولیه را نداشته و فصل مشترک بین قطعه ی اولیه و بخش ترمیم یافته مستعد شکست خواهد بود.
ظهور فناوری چاپ سه بعدی محققان را تشویق کرد تا از پتانسیل بالای این روش استفاده کرده و در تعمیر قطعات از آن استفاده نمایند. امروزه ساخت افزایشی بهعنوان یکی از روش های مؤثر در بازسازی و تعمیر قطعات مطرح می شود.
مزایا و معایب تعمیر و بازسازی قطعات به روش ساخت افزایشی:
مزایا:
۱) سرعت و دقت بیشتر برای تعمیر قطعات
۲) خواص مکانیکی قطعه، مشابه قطعه ی اصلی خواهد بود.
۳) شکل و ساختار نهایی مشابه قطعه ی اولیه است.
معایب:
۱) نسبت به روشهای سنتی پرهزینه است.
۲) با توجه نوظهور بودن این تکنولوژی، معمولاً این روش چندان در دسترس نیست.
اصلیترین فناوری های بهکاررفته در تعمیر قطعات به روش ساخت افزایشی:
۱) لایه نشانی با استفاده از توزیع مستقیم انرژی (DED)
پرینت سه بعدی فلزی DED یا Directed Energy Deposition نوعی روش ساخت افزایشی است که معمولاً برای عملیات تعمیر قطعات یا اضافه کردن ماده به اجزا استفاده میشود. با استفاده از این روش میتوان کل قطعه را چاپ کرده و یا برای کاربردهایی مانند تعمیر قطعات آسیب دیده از آنها استفاده کرد؛ مانند برخی از روش های ذوب لیزری مبتنی بر بستر پودر مانند SLM و EBM این روش نیز از یک منبع انرژی متمرکز مانند پرتو لیزر یا الکترون برای ذوب ماده استفاده می کند؛ اما ماده ذوب شده بهطور همزمان بهوسیله یک نازل دیگر لایه نشانی میگردد.
ماده فلزی که بوسیله نازل به محل موردنظر تغذیه میگردد، میتواند بهصورت پودر و یا مفتول باشد. درحالی که ماده مصرفی روی سطح موردنظر لایه گذاری می گردد، یک منبع حرارتی بهطور همزمان ماده را ذوب کرده و منبع حرارتی میتواند پرتو لیزر، پرتو الکترون و یا قوس پلاسما باشد. این فرآیند تا زمانی که لایهها منجمد شوند تکرار شده و قطعه ی موردنظر ساخته یا تعمیر می گردد.
۲) زینتر شدن پودر مواد مختلف تحت تابش یک منبع انرژی قوی :
Powder Bed Fusion یک فرآیند پرینت سه بعدی برای تولید اجسام جامد است که در آن با استفاده از یک منبع حرارتی، همجوشی بین ذرات پودر فلز اتفاق افتاده و هر بار یک لایه را شکل می دهد. در این روش انرژی حرارتی (عمدتاً بهصورت نور لیزر یا باریکه الکترون) بهصورت انتخابی (Selective) بر روی بستر پودر تابیده می شود تا ذوب یا جوش ذرات پودر انجام شود. تفاوت اصلی بین تکنولوژیهای Powder Bed Fusion، در استفاده آنها از منابع انرژی مختلف مانند لیزر یا پرتو الکترون است.
۳) ساخت افزایشی با پاشش سرد :
ساخت افزایشی با پاشش سرد (Cold spray additive manufacturing) (چاپ سهبعدی اسپری سرد نیز نامیده می شود) اخیراً بهعنوان یک فرآیند تولید افزودنی برای ساخت اجزای جداگانه و ترمیم اجزای آسیب دیده استفاده شده است. در طول فرآیند، ذرات ریز پودر در یک جریان با گاز فشرده با سرعت بالا شتاب می گیرند و با برخورد بر روی یک بستر، تغییر شکل داده و باهم پیوند میخورند و یکلایه ایجاد می شود. با حرکت مکرر نازل بر روی بستر، رسوب قسمت جدید به صورت لایهلایه شکل می گیرد. در صورتی که یک روبات صنعتی یا کنترلکننده رایانه حرکات تفنگ اسپری را کنترل کند، میتوان اشکال پیچیدهای ایجاد کرد.
روش های پاشش سرد
دو روش کلی برای پاش وجود دارد. درروش اول بستر را ثابت کرده و نازل اسپری سرد را با استفاده از بازوی روباتیک حرکت می دهند، در روش دوم بستر متحرک بوده و نازل پاشش ثابت نگه داشته می شود. در برخی مواقع نیز ممکن است از تلفیق ای دو روش استفاده شود. این فرایند همیشه نیازمند یک بستر بوده و فقط از پودر بهعنوان مواد اولیه استفاده قرار می گیرد. این تکنیک متمایز از ذوب لیزری انتخابی یا تولید افزودنی پرتو الکترون است.
کاربرد تعمیر قطعات بهوسیلهی ساخت افزایشی در صنایع مختلف:
با توجه به نو ظهور بودن صنعت پرینت سه بعدی و همچنین تازگی تعمیر قطعات بهوسیله ی پرینترهای سه بعدی، این روش بهتدریج در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفته و در این میان صنایع هوایی، دریایی، ریلی و خودرویی بیشترین سهم را دارند.
