در این مطلب میخواهیم بطور جامع و دقیق یکی از جدیدترین و پیشرفته ترین پرینترهای سه بعدی رومیزی جهان از برند مشهور MakerBot Industries را ارزیابی کیفیت کنیم.
فناوری چاپ سه بعدی FFF مِیکِربات با اکستروژن دوگانه پیشرفته برای حرفه ای ها
خط تولید پرچم‌دار MakerBot ، طیف پرینترهای METHOD 3D است که شامل METHOD قدیمی‌تر، METHOD X جدیدتر و نسخه با کارایی بالاتر METHOD X Carbon Fiber Edition است.
REVIEW: MAKERBOT METHOD X 3D Printer
METHOD X بعنوان پیشنهاد میان رده، ترکیبی از تنظیمات اکستروژن دوگانه با دمای بالا، حجم ساخت کاملاً محصور شده و مجموعه‌ای چشمگیر از قابلیتهای مواد مهندسی برای نمونه سازی کاربردی و تولید نهایی است. این چاپگر با قیمت 6499 دلار (4874.25 دلار برای مدت زمان محدود)، برای استفاده تجاری و آموزشی ساخته شده است و به کاربران امکان چاپ با طیف گسترده ای از رشته های با کارایی بالا را می دهد. این شامل کامپوزیت های تقویت شده با الیاف و فولاد ضد زنگ Ultrafuse 316L است که توسط اکسترودر آزمایشی LABS فعال شده است.
یک چاپگر قوی و پرچم‌دار بازار
METHOD X با داشتن یک شاسی تمام فلزی بر اساس یک سیستم محور دکارتی ساخته شده است که بعنوان سفت‌تر و دقیق‌تر شناخته میشود اما کندتر از سیستم دلتا یا CoreXY است. ابعاد محفظه ساخت 190 در 190 در 196 میلی‌متر است و میتوان آنرا تا دمای 110 درجه سانتی‌گراد از طریق سیستم تنظیم حرارتی VECT 110 (دماهای کنترل‌شده محیطی متغیر) MakerBot گرم کرد. حرارت برای مواد با دمای بالاتر مانند ABS بسیار مهم است، زیرا به جلوگیری از مشکلات تاب برداشتن و لایه لایه شدن که ممکن است به دلیل انقباض قطعات ناشی از هوای خنک رخ دهد، کمک می کند.
تخت چاپ قابل جابجایی مغناطیسی و انعطاف پذیر است که باعث می شود قطعه به راحتی جدا شود. با این حال، متوجه شدیم که لایه چسب روی سطح صفحه ساخت به راحتی آسیب می بیند و آنطور که ما انتظار داشتیم بادوام نیست. ما مجبور شدیم یک بار در ماه که برای آزمایش دستگاه صرف می کردیم آنرا تعویض کنیم.
در بخش الکترونیک، گزینه‌های اتصال شامل USB (درایو فلش و کابل)، Wi-Fi و اترنت است. به کاربران یک صفحه لمسی تمام رنگی 5 اینچی در جلو داده می شود که برای کالیبره کردن بستر، بارگذاری رشته ترموپلاستیک و شروع چاپ استفاده می شود. در حالی که UI نرم افزار بطور کلی بصری و آسان برای استفاده است، ما حین تست، با تاخیر اجرای دستورات مواجه شدیم که تا حدودی لذت بصری را مختل کردند. این مشکل بویژه زمانی که دستگاه برای مدتی طولانی روشن مانده بود آشکار شد.
درباره شرکت مِیکِربات
MakerBot که در سال 2009 بعنوان یک استارت آپ اوپن سورس در بروکلین نیویورک تأسیس شد، با مجموعه ماشین‌های مبتنی بر اکستروژن ترموپلاستیک، نام خود را در فضای حرفه‌ای چاپ سه‌بعدی FFF مشهور کرد. این شرکت مستقر در آمریکا اکنون زیر نظر کمپانی Stratasys ، یک OEM پیشرو در حوزه تولید مواد افزودنی درجه صنعتی، فعالیت می کند و دیگر اوپن سورس نیست. اگر به تاریخ تاسیس و سرگذشت بنیانگذار این کمپانی علاقمند هستید، پیشنهاد میکنیم مطلب ” بِری پتیس بنیانگذار MakerBot Industries (صنایع مِیکِربات)- برند انقلابی با تجربه ای از شکست و موفقیت ” را مطالعه کنید.
یک متریال پرینت برای هر پروژه
جایی که دستگاه METHOD X واقعاً می‌درخشد، قابلیتهای چاپ همه‌کاره آن است، با حداکثر دمای نازل 300 درجه سانتی‌گراد. هد چاپی سیستم دارای دو اکسترودر مستقیم (یک تکه یا متصل بهم) است که به موجب آن موتورهایی که رشته ترموپلاستیک را به نازل می‌رسانند مستقیماً در خود هد نصب می‌شوند. این مجموعه همچنین دارای یک سنسور تراز خودکار و دو فن برای خنک کردن فیلامنت پس از اکسترود شدن روی قطعه است.
بطور پیش‌فرض، دستگاه مجهز به یک اکسترودر مدل (1XA) و یک اکسترودر پشتیبانی (2XA) است، اما این نازلها را میتوان با هر یک از شش اکسترودر مدولار MakerBot جایگزین کرد: اکسترودر مدل 1، مدل اکسترودر 1XA، اکسترودر پشتیبانی 2، اکسترودر پشتیبانی 2XA، مدل اکسترودر 1C، و اکسترودر آزمایشی LABS GEN2.
ترکیبی که استفاده میکنید دقیقاً به موادی که قصد چاپ آن را دارید بستگی دارد، اما گزینه‌ها عبارتند از ABS، ASA، PVA، PA، SR-30، PA-CF، کامپوزیت‌های کاربردی مانند ABS-ESD و حتی فولاد ضد زنگ Ultrafuse 316L.
برای خشک نگه داشتن این مواد و شکل بالای آن، METHOD X حتی محفظه ذخیره‌سازی فیلامنت کنترل‌شده با رطوبت خود را دارد. این یک افزودنی عالی به سیستم است و نیاز به دستگاه‌های شخص ثالث را از بین میبرد و بیشتر به جنبه کلید در دست محصول بازی میکند.
فرآیند کالیبراسیون پرینتر سه بعدی «متد ایکس»
یکی از ویژگیهای بسیار قابل توجه METHOD X فرآیند کالیبراسیون فوق العاده آنست. MakerBot یک روش کمکی برای تراز کردن بستر پیاده سازی کرده که چاپگر با استفاده از حسگرهای موجود در هد، موقعیت سه نقطه روی صفحه ساخت را اندازه می گیرد و بطور خودکار موقعیت نسبی و صفحه حرکت XY را تعیین می کند یا کاربر را وادار میکند تا تنظیمات لازم را از طریق دو پیچ در قسمت زیرین صفحه انجام دهد.
از سوی دیگر، کالیبراسیون Z کاملاً خودکار است، به موجب آن چاپگر بطور کامل میزان Z-offset هر نازل را بطور کامل تصحیح میکند. این کار را با تعیین فاصله نازل به نازل در هر سه محور انجام می دهد.
خب درباره کالیبراسیون، چیز دیگری برای گفتن وجود ندارد جز این واقعیت که عالی کار می کند. اگر واقعاً قدیمی فکر میکنید، میتوان گزینه Z-offset را بصورت دستی هم تنظیم کرد، زیرا این امکان کنترل کامل بر لایه اول چاپ را به ما میدهد، اما این موضوع تا حدودی بحث‌انگیز است زیرا ما به هیچ‌وجه با مشکل لایه اول مواجه نشده‌ایم. این فرآیند بطور کلی بسیار مؤثر است و تجربه چاپ بسیار قابل دسترس را ایجاد می کند.
MakerBot Print و MakerBot CloudPrint
مانند بسیاری از تولیدکنندگان چاپگر سه بعدی، MakerBot نرم افزار اسلایسینگ اختصاصی خود را برای استفاده با METHOD X ارائه می دهد. این نرم افزار بسیار شبیه به اکثر برنامه‌های FFF موجود در بازار با قابلیت کامپایل مدل، چرخش و مقیاس مجدد عمل می کند و پس از چند بار تمرین، استفاده از آن آسان میشود (با دقایقی گشت و گذار در منوهای برنامه).
مزیت نرم افزار «مِیکِربات پرینت» در پشتیبانی از 25 نوع فرمت فایل CAD است؛ یعنی مستقیما و بدون نیاز به دردسرهای تبدیل فایل سه بعدی CAD میتوانید چاپ را سریعا شروع کنید.
کاربران می توانند بسته به نوع قطعاتی که پرینت می شوند، بین چهار حالت چاپ پیش فرض انتخاب کنند: متعادل Balanced، که سرعت و کیفیت را بهینه می کند. پیش نویس Draft، که به نفع سرعت چاپ است. کیفیت بالا High Quality ، که کیفیت قطعه را در اولویت قرار میدهد و Solid که برای چاپ اجسام متراکم و جامد طراحی شده است. شایان ذکر است که این حالتهای از پیش تعیین شده بسته به مواد انتخاب شده متفاوت خواهند بود.
در مجموع، نرم افزار اسلایسر نسبتاً بصری است و کنترل کافی بر پارامترهای چاپ را برای تنظیم دقیق نتیجه ساخت به دلخواه شما فراهم می کند. از نظر زیبایی شناسی، رنگ خاکستری (تم دارک) در برنامه وجود دارد، اما خوشبختانه رابط کاربری بدون مشکل درهم و برهم بوده و به راحتی قابل پیمایش میباشد که مزیت بسیار مهمی است.
برای کسانی که ترجیح می دهند از ابزارهای آماده سازی چاپ مبتنی بر مرورگر استفاده کنند، این شرکت همچنین نرم افزار MakerBot CloudPrint خود را ارائه می دهد. CloudPrint بسیار شبیه اسلایسر آفلاین MakerBot Print به کاربران امکان میدهد تا مدل‌های سه‌بعدی را به راحتی کامپایل کنند، با این تفاوت که اکنون می‌توانند از راه دور (از طریق اینترنت) به چاپگر ارسال شوند. تا این زمان نمی‌بینیم که شرکت‌های زیادی در حال توسعه یک اسلایسر اختصاصی و مبتنی بر مرورگر باشند، بنابراین این موضوع MakerBot را بالاتر از رقبای خود قرار میدهد.
نکته‌ای که باید به آن توجه کنید آنست که هنگام استفاده برخی از رایانه‌های شخصی آزمایشگاه خود با باگ‌ها و خرابی‌های اسلایسر MakerBot Print مواجه شدیم، اما متوجه شدیم که CloudPrint بدون در نظر گرفتن رایانه مورد استفاده بخوبی کار میکند. اگر شما هم تجربه مشابهی دارید، به راحتی به سراغ نرم افزار آنلاین دوم بروید. در واقع، حتی MakerBot استفاده از CloudPrint را توصیه می کند زیرا تضمین شده است که آخرین ویژگیها را دارد و همیشه آپدیت می شود.
تست بنچ مارک METHOD X : امتیاز 86 از 100
چاپگر METHOD X 3D در تستهای عملکردی و تنش چگونه عمل کرد؟ ما با مدل بنچمارک استاندارد صنعت چاپ سه بعدی شروع می کنیم که بسیاری از آزمایشهای کوچکتر را در یک بخش جامع ادغام می کند. ما معمولاً این آزمایش را با متریال رشته ترموپلاستیک PLA برای مقایسه نتایج بین چاپگرها استفاده می کنیم، اما اغلب یک نوع PETG یا ABS را نیز امتحان مینماییم تا ببینیم دستگاه چگونه رشته پلاستیکهای دشوارتر را کنترل می کند.
با توجه به اینکه دستگاه MakerBot برای مواد جدید ساخته شده است، این مدل بنچمارک را با ماده ABS دمای بالا تست کردیم. به هر یک از بخش‌ها یک امتیاز وزنی بر اساس عواملی مانند دقت ابعادی، کیفیت سطح و یکپارچگی سازه اختصاص می‌دهیم. بطور قابل توجهی، METHOD X امتیاز کلی 86/100 را بدست آورد – یعنی امتیاز یک چاپگر سه بعدی درجه حرفه ای خوب 60+.
بخش اورهنگ تست، برای تعیین زوایایی طراحی شده که سیستم قادر به چاپ بدون استفاده از ساختارهای پشتیبانی (نگهدارنده) است. METHOD X با محدودیت 50 درجه عبور کرد که یک نتیجه عالی برای ABS میباشد.
بطور مشابه، آزمایش پل زدن (Bridging) برای تعیین قابلیتهای چاپ افقی طویل یک مدل در نظر گرفته شده است. MakerBot قبل از اینکه مدل شروع به خمیدگی و تاب برداشتن کند، موفق شد به طول پل 30 میلی متری برسد – باز هم نتیجه قابل احترامی است. شایان ذکر است که برخلاف یک صفحه ساخت گرم شده، یک محفظه محصور گرم می‌تواند باعث افتادگی سازه‌های بدون پشتیبانی بدلیل دمای بالای ثابت در هر لایه قطعه (نه فقط لایه اول) شود. به این ترتیب، هنگام استفاده از چاپگرهای سه بعدی با محفظه گرم، همیشه توصیه میشود که هندسه طویل افقی پل‌ها را با فعالسازی بافت موقت پشتیبانی چاپ کنید.
جایی که سیستم واقعاً تحت تأثیر قرار گرفت، آزمایش پس‌کشش یا retraction بود که قابلیتهای اکستروژن چاپگر را ارزیابی میکند. با مواد دمای بالا مانند ABS، حتی برای بهترین چاپگرها هم غیرمعمول نیست که با این آزمایش به سختی دست و پنجه نرم کنند، اما METHOD X با موفقیت کل آرایه اسپیک را با حداقل رشته و تقریباً بدون هیچ گونه آرتیفکتی ساخت که منجر به یکی از تمیزترین تستهای پس‌کشی ما میشود. واقعا بینظیر است.
سپس مجموعه‌ای از نمونه‌های آزمایش مسیر دایره‌ای را چاپ کردیم تا ببینیم روش X چگونه ساختارهای دایره‌ای را اداره میکند. با مطالعه توزیع نرمال قطرهای دایره های متحدالمرکز، می توان گفت که چاپگر زمانی که میانگین انحراف از ابعاد مورد نظر کمتر از 0.1 میلی متر و انحراف استاندارد کمتر از 0.05 میلی متر باشد، تکرارپذیری کافی را ارائه می دهد. دستگاه های اندازه گیری ما تا 0.015 میلی متر دقیق هستند.
MakerBot تکرارپذیری مناسبی را در اینجا به نمایش گذاشت، با میانگین آفست 0.075 میلی‌متر برای محور X و 0.158 میلی‌متر برای محور Y که منجر به میانگین 0.117 میلی‌متر برای همه محورها شد. شایان ذکر است که محور X دقیق‌تر از محور Y است (بعلت حمل وزن و اینرسی بیشتر محورX نسبت به محور (Y. به این ترتیب، توصیه می کنیم هنگام تولید قطعات با تلورانسهای دقیق، در امتداد محور X چاپ کنید. میانگین انحراف استاندارد نیز به 0.0557 میلی متر رسید که برای چاپگرهایی در این محدوده قیمت خوب است.
در عکس زیر شاخص رنگ برای بهترین و بدترین تست پرینت دایره در آزمون پیدا خواهید کرد – دایره سه برای محور X و دایره دو برای محور Y. در بهترین حالت، 99.6 درصد از دایره های 100 میلی متری تولید شده توسط این چاپگر سه بعدی بین 99.80 میلی متر تا 100.09 میلی متر خواهد بود. در بدترین حالت، 99.6 درصد از دایره های 65 میلی متری ساخته شده توسط چاپگر method بین 64.51 میلی متر تا 65.06 میلی متر خواهد بود.
تستهای کاربردی واقعی
مرحله آخر ما از آزمایش MakerBot METHOD X به برنامه های کاربردی در دنیای واقعی یا نحوه استفاده منظم از این چاپگر سه بعدی بود.
ما با استفاده از مواد پشتیبان محلول RapidRinse همراه با متریال فیلامنت ABS-R MakerBot چند چاپ پیچیده انجام دادیم. RapidRinse یک پلیمر انعطاف پذیر و زیست تخریب پذیر است که به رطوبت بسیار حساس است. پس هنگامی که در معرض آب قرار می گیرد، سریعا حل می شود و آنرا به یک ماده ساختاری مفید برای فرآیند چاپ سه بعدی تبدیل می کند: یعنی هنگام چاپ قطعات پیچیده یا با حفره های نیمه بسته، می توان از تکیه گاه های موقت RapidRinse استفاده کرد و نهایتا با حل کردن آنها در آب داغ به راحتی حذف شوند.
ما یک قطعه براکت صنعتی را چاپ کردیم (یک هندسه ایده‌آل برای آزمایش). قطعه در سراسر فرآیند به بستر چاپ چسبیده بود و پایه‌های موقت نگهدارنده نیز به راحتی شسته شدند. خوشحالیم که بعد از شستن بافت تکیه گاه، دیگر نیازی به ماشین کاری نیست و قطعه آماده استفاده است.
اجزای هندسی دارای سطوح کنسولی برای کار با تکیه گاه های محلول مناسب هستند و یکبار دیگر METHOD X کار را به راحتی انجام داد و پس از برداشتن ساپورت هیچ نقصی باقی نگذاشت که ممکن است مانع حرکت چرخ دنده مارپیچ، چرخ دنده سه گانه و توربین چاپ شده ما شود (چرخ دنده سه گانه یک مدل چالش برانگیز است).
دسته بعدی ما از آزمایشهای کاربردی در دنیای واقعی، یک گیره صنعتی، گیره کیف و مجموعه ای از سگک های کوله پشتی بود. یکبار دیگر METHOD X بی عیب و نقص عمل کرد. در مجموع، این آزمایش‌ها تأیید کردند که واقعا METHOD X به وعده‌های خود عمل میکند.
مشخصات سخت افزاری چاپگر سه بعدی Makerbot Method X:
- Build volume: 190 x 190 x 196mm
- Extruders: 2
- Max nozzle temp: 300°C
- Max build chamber temp: 110°C
- Layer thickness: 0.2 – 0.4mm
- Nozzle diameter: 0.4mm
- Filament diameter: 1.75mm
- Dimensions: 437 x 413 x 649mm
- Weight: 29.5kg
خب، امیدواریم از خواندن این مطلب لذت برده باشید. خوشحال میشویم نظرات خود را برای ما در پایین این صفحه کامنت کنید.
منابع:
