متخصصان شرکت «برنا نوآوران پویا» با طراحی و ساخت چاپگرهای سه‌بُعدی «دایان»، موفق به کسب گواهی دانش‌بنیان شده‌اند

کپی اولیه محصولات با پرینترهای سه‌بعدی دایان

زمانی که یک نوآوری در صنعت رخ می‌دهد و محصول جدیدی خلق می‌شود، برای ایجاد درکی نسبی از ظاهر و عملکرد آن و همچنین برای انجام تست‌های مختلف، یک نمونه اولیه از آن محصول مورد نیاز است.

کد خبر: ۱۳۱۵۵۲۹

کاربرد و اهمیت چاپگرهای سه‌بُعدی از همین جا مشخص می‌شود؛ درواقع در چنین حالتی نمی‌توان برای تولید یک نمونه از محصول، فرآیندهای هزینه‌بری مانند قالب‌گیری و تزریق را در دستورکار قرار داد و بهترین گزینه برای نمونه‌سازی سریع، چاپگرهای سه‌بعدی است.

می‌توان گفت اساس کار همه چاپگرهای سه‌ بعدی به یک شکل است و از فناوری مشابهی در آنها استفاده می‌شود، اما تفاوت عمده این فناوری‌ها در روش ساخت لایه‌هایی است که به‌منظور ایجاد محصول نهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. طرز کار یک پرینتر سه‌بعدی به این صورت است که دارای سه محور آزاد حرکت است و می‌تواند در محورهای طول، عرض و ارتفاع جابه‌جا شود.

چاپگرهای سه‌ بعدی ابتدا مواد مصرفی را در دمای بسیار بالایی ذوب می‌کنند و سپس آنها را از طریق نازل خود، به‌صورت رشته‌های ذوب شده، لایه‌به‌لایه در کنار هم قرار می‌دهند تا درنهایت محصول، شکل و طرح مورد نظر را به‌خود بگیرد.

شرکت «بُرنا نوآوران پویا»، یکی از شرکت‌های دانش‌بنیانی است که در زمینه طراحی و ساخت انواع مختلفی از پرینترهای سه‌بعدی با نام تجاری «دایان» فعالیت می‌کند و از سال 94 فعالیتش را به‌صورت رسمی آغاز کرده است.

مجتبی محمدی، مسؤول بخش تحقیق‌وتوسعه شرکت «برنا نوآوران پویا»، در خصوص دو دسته اصلی از چاپگرها که به‌نوعی محصولات این شرکت را نیز تشکیل می‌دهند، به جام‌جم می‌گوید: «دستگاه‌هایی که در حال حاضر مجموعه ما تولید می‌کند، چاپگرهای نوع اف‌دی‌ام (FDM) هستند و نوع دیگری از چاپگرها که اصطلاحا به آنها پرینترهای سه‌بعدی رزینی گفته می‌شود نیز به‌زودی وارد خط تولید شرکت خواهد شد. درواقع مهم‌ترین تفاوت در این دو گروه از چاپگرها، مربوط به میزان دقت آنهاست؛ به این صورت که اگر قطعات حجمی را به‌شکل مکعب‌مربع فرض کنیم، پرینترهای اف‌دی‌ام برای ساخت مکعب‌هایی با اضلاع بزرگ‌تر از پنج سانتی‌متر (تا حدود 30 یا 40سانتی‌متر) استفاده می‌شود و پرینترهای رزینی در ساخت مکعب‌های کوچک‌تر از پنج سانتی‌متر به‌کار می‌رود؛ یک چاپگر رزینی ضمن حفظ جزئیات محصول، زمان بیشتری را نیز صرف چاپ‌کردن قطعات می‌کند. بنابراین مشخص است که یک مجسمه‌ساز برای چاپ‌کردن مجسمه‌اش از اف‌دی‌ام استفاده می‌کند و یک طلاساز به‌علت ظرافتی که در حرفه‌اش باید داشته باشد، از چاپگر رزینی بهره می‌گیرد.»

نحوه عملکرد چاپگرهای اف‌دی‌ام و رزینی

به گفته محمدی، در پرینترهای اف‌دی‌ام یک رول از جنس پلیمر (مانند ABS یا PLA) وجود دارد که دقیقا مشابه تفنگ چسب حرارتی عمل می‌کند؛ یک نازل (با ضخامتی در حدود 4/0میلی‌متر)، هربار لایه‌ای از مواد را روی صفحه تزریق می‌کند تا در فرآیندی بسیار کند و زمانبر، مواد لایه‌به‌لایه روی هم قرار بگیرند و عمل چاپ صورت گیرد.

او درباره انواع رایج‌تر چاپگرهای رزینی و همچنین تفاوت‌های آنها می‌گوید: «چاپگرهای رزینی بسته به نحوه عملکردشان به‌گروه‌های مختلفی تقسیم می‌شوند که انواع رایج‌تری از آنها، پرینترهای اس‌ال‌ای (SLA) و دی‌ال‌پی (DLP) هستند؛ البته یک دسته جدید نیز با عملکردی شبیه به دی‌ال‌پی ایجاد شده است که نام دستگاه‌های این رده ام‌اس‌ال‌ای (MSLA) است.»

مسئول بخش تحقیق‌وتوسعه این شرکت، عملکرد چاپگرهای دی‌ال‌پی را این‌گونه تشریح می‌کند: «در دی‌ال‌پی‌ها از ویدئو پروژکتور مجهز به لامپ فرابنفش و همچنین رزین‌های فتوپلیمری استفاده شده است؛ درواقع تابش پرتوهای فرابنفش روی رزین‌های فتوپلیمری، باعث فعال‌شدن ترکیبات رزین شده و آن را به حالت جامد درمی‌آورد. فرآیند چاپ در پرینترهای دی‌ال‌پی به این صورت است که ویدئو پروژکتور عکس هر لایه را بر روی سطح رزین می‌تاباند و پس‌از خشک‌شدن آن لایه صفحه چاپگر جابه‌جا می‌شود و عکس لایه بعدی روی رزین انداخته می‌شود. این فناوری منجر به بالاتررفتن سرعت‌عمل چاپگرهای دی‌ال‌پی نسبت به اس‌ال‌ای‌ها شده است. ولی قیمت این دستگاه‌ها بسیار زیاد است (در کمترین حالت حدود 100میلیون تومان قیمت دارد).»

او می‌افزاید: «درست مانند رنگ‌آمیزی کردن یک نقاشی با مدادرنگی، در پرینترهای اس‌ال‌ای نیز نور لیزر طوری روی صفحه تابانده می‌شود که کل سطح مورد نظر را به‌وسیله لیزر رنگ‌آمیزی کرده و پوشش می‌دهد. در این روش باید صبور بود تا هرلایه ساخته شود و سپس به‌سراغ لایه بعد برود.»

محمدی در خصوص نحوه کار چاپگرهای ام‌اس‌ال‌ای می‌گوید: «این پرینترها از فناوری جدیدتری نسبت به دو نوع دیگر چاپگرهای رزینی بهره‌مند هستند و قیمت آنها نیز در مقایسه با دی‌ال‌پی‌ها بسیار کمتر است (در کمترین حالت حدود30میلیون تومان قیمت دارند). فرآیند عملکرد این نوع از پرینترها بسیار شبیه به پرینترهای دی‌ال‌پی است، با این تفاوت که در ام‌اس‌ال‌ای‌ها به‌جای ویدئو پروژکتور، از یک صفحه ال‌سی‌دی (LCD) و منبع نور فرابنفش استفاده شده است و به‌همین دلیل در بسیاری از موارد به چاپگرهای ام‌اس‌ال‌ای، پرینترهای ال‌سی‌دی نیز گفته می‌شود. نحوه عملکرد این نوع از چاپگرها به این صورت است که صفحه ال‌سی‌دی درواقع حکم یک شابلون را دارد که طرح مورد نظر برای هر لایه، روی آن نمایش داده می‌شود؛ سپس پیکسل‌هایی که طرح را در برمی‌گیرند، خالی شده و اجازه عبور نور فرابنفش را می‌دهند تا به این شکل نور روی رزین بتابد و آن را خشک کند.»

او ادامه می‌دهد: « ام‌اس‌ال‌ای‌ها درکنار ارزان بودن و قیمت بسیار مقرون‌به‌صرفه، معایبی هم دارند؛ برای مثال رزین‌های به‌کار رفته در آنها ترکیبات فعال‌تری دارد که همین امر باعث می‌شود انبارداری آنها نسبت به سایر چاپگرهای رزینی، حساس‌تر و سخت‌تر باشد و هزینه انبارداری را بالا ببرد. از طرفی دیگر بازه کار کردن رزین در ام‌اس‌ال‌ای‌ها بسیار کوچک‌تر از دیگر پرینترهای رزینی است؛ درواقع اگر فرض کنیم زمان خشک‌شدن رزین در دی‌ال‌پی‌ها حدودا 8تا 10ثانیه باشد، در ام‌اس‌ال‌ای‌ها این بازه به 8 تا 5/8 ثانیه کاهش یافته است که باعث می‌شود کالیبره‌کردن آنها سخت‌تر باشد. در هر صورت باتوجه به هزینه‌ای که یک کاربر برای تهیه چاپگر ام‌اس‌ال‌ای می‌پردازد، خرید این نوع از پرینترهای سه‌بعدی برایش کاملا به‌صرفه خواهد بود.»

ویژگی‌های منحصربه‌فرد و مزایای چاپگرهای «دایان»

مجتبی محمدی، مسؤول بخش تحقیق‌وتوسعه شرکت برنا نوآوران پویا، درباره خدمات اختصاصی و ویژه‌ای که باعث شده‌اند چاپگرهای دایان نسبت به سایر بازیگران این عرصه برتری پیدا کنند، می‌گوید: «از سال 94 که فعالیت شرکت ما شکلی رسمی به‌خودش گرفت و برای تولید چاپگرهای اف‌دی‌ام ، موفق به اخذ گواهی دانش‌بنیان از معاونت علمی‌وفناوری ریاست‌جمهوری شدیم، تا به‌امروز روند رو به رشدی را طی کرده‌ایم. برای مثال درابتدا بدنه پرینترهای ما از مواد نه‌چندان مرغوب و دم‌دستی، مانند فلکسی‌گلس ساخته می‌شدند و به‌همین دلیل، عمده‌ترین مشکلی که در بخش خدمات پس از فروش با آن مواجه می‌شدیم، شکستن بدنه پرینترها بود اما به‌مرور زمان نه‌تنها جنس بدنه دستگاه‌هایمان را فلزی کردیم، بلکه در گام بعدی آنها را به‌شکل کاملا یکپارچه و با استفاده از تکنیک‌های خم‌کاری و جوش تولید کردیم. هدف ما از انجام این‌کار، بالابردن عمر دستگاه‌ها از طریق حذف تمام اتصالات پیچ‌ومهره‌ای و افزایش صلبیت بدنه پرینترها بوده است.»

وی می‌افزاید: «درکنار بهبود کیفیت بدنه پرینترها، ما کارهای دیگری هم در جهت پیشرفت مجموعه‌مان انجام دادیم؛ برای نمونه کیفیت تمام قطعات مورد استفاده‌مان را بالا بردیم و در ساخت همه آنها از دستگاه‌های سی‌ان‌سی استفاده کردیم. همچنین برای ایجاد تناسب با انواع نیازهای مشتریان، از بُردهای 8بیتی و 32بیتی در پرینترهایمان بهره گرفتیم. اما شاید برترین ویژگی فنی پرینترهای دایان، تاب نداشتن سطح ساخت پرینترهاست؛ این ایراد یکی از مشکلات رایج در چاپگرهای سه‌بعدی است که به‌مرور زمان و در اثر حرارت ایجاد می‌شود و تنظیمات درنظر گرفته شده برای فاصله نازل با سطح ساخت را مختل می‌کند. ما برای جلوگیری از تاب‌برداشتن سطح ساخت و بروز چنین مشکلاتی، آن را از آلومینیوم سنگ‌زنی شده می‌سازیم که سطح بسیار صیقلی و یکنواختی را ایجاد می‌کند.»

محمدی تصریح می‌کند: «شاید مهم‌ترین مزیت ما نسبت به شرکت‌های دیگری که در حوزه مشابه فعالیت می‌کنند، پشتیبانی کاملی باشد که از محصولات‌مان به‌عمل می‌آوریم؛ برای نمونه در بخش پرینترهای رزینی که هنوز به‌طور کامل وارد خط تولید ما نشده‌اند و تولید انبوه آنها را شروع نکرده‌ایم، در حال حاضر دستگاه‌های رزینی خارجی را وارد کرده و پشتیبانی فنی آنها را انجام می‌دهیم. این پشتیبانی شامل آموزش رایگان کار با دستگاه، یک‌سال گارانتی تعویض قطعات و تعمیر و همچنین 10سال خدمات پس از فروش می‌شود. از طرف دیگر مدت‌زمانی که دستگاه برای گارانتی نزد ما می‌ماند بسیار کوتاه است و یکی دیگر از خدمات ویژه ما نیز اعزام نیروی فنی و ارائه خدمات تعمیر در محل است.»