آنچه خواهیم خواند
مقایسه و انتخاب چاپگر سه بعدی – ماشین AM
ماشین چاپ سه بعدی
هدف از این مقاله ارزیابی قابلیت پنج دستگاه ساخت افزودنی رومیزی (AM) یا چاپ سه بعدی بر اساس توانایی تولید یک جزء استاندارد می‌باشد. این کار همچنین یک مدل/روش برای ارزیابی و رتبه‌بندی فناوری‌های AM بر اساس معیارهای انتخابی ایجاد کرد که می‌تواند تصمیم‌گیری خرید را تسهیل کند. یک قطعه استاندارد بر روی هر دستگاه طراحی و چاپ شد و بر اساس دقت ابعادی و پرداخت سطح ارزیابی شد. علاوه بر این، ماشین‌ها بر اساس زمان ساخت برای قطعات تکی و چندگانه و همچنین مصرف مواد و هزینه واحد مقایسه شدند. این تحقیق تفاوت‌های بین واحدهای AM را برجسته می‌کند و روشی را برای تعیین تفاوت‌ها پیشنهاد می‌کند. با گسترش سریع واحدهای تولید افزودنی رومیزی، یک سیستم رتبه بندی کمی برای رتبه بندی واحدها ایجاد شد تا بتوان مقایسه ای انجام داد. اگرچه تمرکز کار بر روی سیستم‌های رومیزی بود، اما این رویکرد می‌تواند در تمام فناوری‌های AM اعمال شود.
آنچه از پیش‌روی شما می‌گذرد در‌مورد " مقایسه و انتخاب چاپگر سه بعدی – ماشین AM " است، ما در فروشگاه ناوان امیدواریم راهنمای خوبی برای تمام مشتریان باشیم که، قصد دارند از ناوان خرید کنند.
ماشین AM
چاپ سه بعدی برای توده‌های مفهومی بود که توسط چاپگرهای سه بعدی به اصطلاح منبع باز مانند پروژه RepRap که در سال 2004 آغاز شد. ظهور تجهیزات تولید افزودنی کم هزینه (5000 دلار یا کمتر) مهاجرت این فناوری را به کاربر خانگی بیشتر کرده است و به علاقه‌مندان و افرادی که خودشان آن را انجام می‌دهند اجازه دسترسی به چاپ سه بعدی را می‌دهد. این دسترسی منجر به بازاری شده است که از 66 واحد خریداری/جاگذاری شده در سال 2007 به 23265 واحد در سال 2011 رسیده است (Wohlers Citation2012). علاوه بر این، پرینترهای حرفه‌ای ارزان قیمت با هزینه بیش از 5000 دلار، این پتانسیل را دارند که درها را برای استفاده گسترده در بین مشاغل کوچک و برنامه‌های کاربردی کارآفرینی باز کنند، و این سیستم‌های ارزان قیمت نیز دسترسی به چاپ سه بعدی را برای مؤسسات آموزشی افزایش داده‌اند.
واحدهای مبتنی بر اکستروژن مواد به‌دلیل سادگی کار و جابجایی نسبتاً ساده مواد رایج‌ترین نوع رومیزی هستند. یعنی قرقره‌ای از رشته‌های ترموپلاستیک در مقایسه با پودرها یا رزین‌های قابل درمان که توسط تجهیزات چاپ سه‌بعدی فوتوپلیمریزاسیون فیوژن و خمره استفاده می‌شود. سازگاری فرآیند تولید افزودنی اکستروژن مواد (AM) برای ترکیب مواد غیرتجاری یا جدید، همانطور که برای مثال با پلی متیل متاکریلات نشان داده شده است (Espalin et al. Citation2010) نیز این فرآیند را جذاب می‌کند. علاوه بر این، انقضای پتنت‌های اصلی مدل‌سازی رسوب ذوب شده (FDM) (Crump Citation1988) بازار فناوری اکستروژن مواد را باز کرده است. برای این منظور، چندین طرح منبع باز و کیت‌های انجام کار برای ساخت چاپگر سه بعدی خود با استفاده از اکستروژن مواد وجود دارد. همچنین مفهوم "FabLab" مانند www.shapeways.com به افزایش دسترسی به چاپ سه بعدی در جامعه اضافه می‌شود که در آن مشتری می‌تواند طراحی یک شی یا کمک دریافت کند، مواد را انتخاب کند و از آن استفاده کند. قطعات پرینت سه بعدی برای آن‌ها ارسال شد (اشمیت و همکاران. Citation2011). علاوه بر این، ثابت شده است که استفاده از پرینترهای سه بعدی رومیزی همراه با نرم افزار منبع باز ابزاری ارزشمند در آموزش مهندسی است که امکان ایجاد یک جامعه مجازی را فراهم می‌کند تا یادگیری عملی را افزایش دهد.(مطالعه مقاله مرتبط: مقایسه واقعیت مجازی و واقعیت افزوده)
ماشین چاپگر سه بعدی
با افزایش تعداد پرینترهای سه بعدی ارزان قیمت، ارزیابی قابلیت سیستم‌های مختلف برای تکثیر تولید مواد افزودنی کم هزینه از نظر اعتماد مصرف کننده به این فناوری بسیار مهم است. همانطور که فناوری AM برای جنبه‌های بیشتری از جامعه در دسترس قرار می‌گیرد، ابزارهای ارزیابی منطقی باید به راحتی در دسترس افراد باشد تا امکان مقایسه عادلانه عملکرد یک واحد معین با واحد دیگر را فراهم کند. علاوه بر این، نرخ ورود واحدهای AM درجه مصرف خانگی به بازار مصرف، نیاز به معیاری ملموس ایجاد می‌کند تا براساس آن واحدها به روشی مقایسه‌ای ارزیابی شوند. در‌حالی که روش‌های محک‌گذاری در گذشته برای ارزیابی برخی از جنبه‌های واحدهای AM مانند سرعت و دقت ابعادی مورد استفاده قرار گرفته‌اند (ماهش و همکاران. Citation2004، Brajlih و همکاران. Citation2011)، ما قادر به شناسایی ابزاری برای ارزیابی مصرف‌کننده نبوده‌ایم. در این مقاله، ما شایستگی مصرف‌کننده را در مجموع پنج پرینتر سه‌بعدی درجه مصرف‌کننده و حرفه‌ای شامل سه چاپگر اکستروژن مواد، یک واحد فتوپلیمریزاسیون vat و یک سیستم لمینیت ورق ارزیابی می‌کنیم. اصطلاحی که ما برای توصیف تجهیزات استفاده می‌کنیم بر اساس انجمن آمریکایی تست و مواد (ASTM) F2792-12a است که اصطلاحات تولید افزودنی را استاندارد و توصیف می‌کند (ASTM F2792 Citation2012). واحدها بر اساس دقت ابعادی در مقایسه با نقشه‌های طراحی به کمک کامپیوتر (CAD)، پرداخت سطح، زمان ساخت برای یک و چند قطعه و در نهایت، مصرف مواد و ضایعات ارزیابی شدند. همچنین، برای ارائه ابزاری که توسط آن یک مصرف‌کننده در هر سطح خرید می‌تواند عملکرد یک واحد AM را مقایسه کند، یک سیستم رتبه‌بندی در اینجا ارائه شده است که یک واحد را بر اساس عوامل عملکرد حیاتی مشخص شده توسط مصرف‌کننده یا کاربر امتیاز می‌دهد. ما معتقدیم روش شرح داده شده در زیر می‌تواند در سراسر پلتفرم‌های فناوری AM بسته به نیاز مصرف کننده(از برنامه‌های کاربردی صنعتی پیشرفته تا کاربران دسکتاپ که خودتان انجام می‌دهید) اعمال شود.
تجهیزات چاپگر سه بعدی
سه چاپگر سه بعدی اکستروژن مواد که در این مطالعه آزمایش شدند عبارتند از uPrint Plus (Stratasys، Eden Prairie، MI، ایالات متحده)، لمس سه بعدی (بیت ها از Bytes، Clevedon، بریستول، انگلستان)، و MakerBot Replicator، (MakerBot Industries، بروکلین، نیویورک، ایالات متحده آمریکا). سیستم لایه بندی ورق مورد آزمایش در این مطالعه یک SD300 Pro (Solido، منچستر، NH، ایالات متحده آمریکا) بود در حالی که سیستم فوتوپلیمریزاسیون vat آزمایش شده یک چاپگر سه بعدی V-Flash (3D Systems, Inc., Rock Hill, SC, USA) بود. اگرچه V-Flash ترکیبی از دو پلتفرم است (ورق لایه و فتوپلیمریزاسیون vat)، نویسندگان آن را به‌عنوان یک سیستم فوتوپلیمریزاسیون vat تعیین کردند زیرا این سیستم با اصطلاحات ASTM بسیار مطابقت دارد. خاطر نشان می‌شود که SD300 Pro و V-Flash دیگر در بازار موجود نیستند، با این‌حال ما آن‌ها را در مطالعه خود گنجانده‌ایم تا توانایی مدل ارزیابی خود را برای مقایسه چاپگرهای سه بعدی مبتنی بر فناوری‌های مختلف نشان دهیم.
روش ارزیابی
هدف این مقاله بررسی جامع قطعات تست استاندارد در نظر گرفته شده برای ارزیابی پلت فرم‌های AM نیست، بلکه این مقاله مدلی را ارائه می‌کند که توسط آن مصرف‌کنندگان می‌توانند کیفیت یک ماشین AM را برای برآورده کردن معیارهای مشخص شده مصرف‌کننده ارزیابی کنند. اصلاح ما مستلزم تغییر ساختار آزمایش از صاف بودن به ساختار آزمایشی پله مانند بود. دلیل این اصلاح، آزمایش ماشین‌ها با قطعه‌ای بود که نیاز به استفاده از ساختارهای پشتیبانی داشت. همچنین، به دلیل عدم وجود پوشش کنترل شده با دما در اکثر واحدهای اکستروژن مواد آزمایش شده (به استثنای uPrint)، تاب برداشتن ساختار تست گریم مشکلی بود که تنها با حرکت به سمت پله مانند می‌توان آن را به حداقل رساند.
داده های مقایسه ای
با توجه به اندازه پاکت ساخت و چیدمان قسمت آزمایشی، Replicator قادر به ساخت پنج قسمت در یک زمان نبود و تنها قادر به ساخت سه قسمت در یک زمان بود. در همه موارد، تجهیزات زمان ساخت تخمینی را ارائه می‌کنند که می‌توان آن را با زمان ساخت واقعی مقایسه کرد. از نظر زمان ساخت واقعی، سیستم 3D Touch به بیشترین زمان نیاز داشت - 329 دقیقه برای یک قسمت و 1373 دقیقه برای پنج قسمت. زمان ساخت طولانی‌تر لمس سه بعدی به این دلیل رخ داد که سیستم مجهز به اکسترودرهای متعدد برای قرار دادن یک ماده ساپورت و مدل، به یک نوک اکستروژن اجازه می‌دهد تا قبل از گرم کردن اکسترودر دوم هنگام تعویض مواد خنک شود، برخلاف گرم کردن و خنک‌کردن نوک‌ها به‌طور همزمان. یا گرم نگه داشتن نکات در طول توالی ساخت. از سوی دیگر، ماشین Replicator سریع ترین زمان ساخت (220 دقیقه) را در هنگام ساخت یک قطعه داشت.
در حالی که اکثر تجهیزات آزمایش شده در این مطالعه زمان ساخت را بیش از حد تخمین می‌زدند، تخمینی که هنگام ساخت یک قطعه که بیشتر با زمان ساخت اندازه گیری شده مطابقت داشت، مربوط به SD300 Pro بود که زمان ساخت را 3 دقیقه یا 1٪ بیش از حد تخمین زد. بیشترین تفاوت بین زمان ساخت تخمینی و اندازه گیری شده برای یک قسمت مربوط به لمس سه بعدی بود که زمان ساخت را 92 دقیقه یا 22 درصد بیش از حد تخمین زد. با این حال، زمان تخمین زده شده برای ساخت پنج قسمت با لمس سه بعدی دقیق‌تر بود - در حدود 1٪ - که نشان دهنده یک مشکل نرم افزاری است. سیستم‌های دیگر نیز از خطاهای تخمین زمان زیادی رنج می‌بردند. با این حال، انتظار می‌رود که این خطاها کاهش یافته یا با بالغ شدن نرم افزار آن‌ها حذف شوند.(مطالعه مقاله مرتبط: تکنیک های مدیریت زمان)
چاپگر سه بعدی
از همین استراتژی برای محاسبه ضریب مقیاس برای استفاده از مواد استفاده شد. در هر دو مورد، اگر مقدار ضریب پوسته پوسته شدن کمتر از 1 بود، واحدها در هنگام چاپ چندین قسمت کارآمدتر از چاپ یک قطعه واحد عمل کردند. اگر ضریب پوسته پوسته شدن بیشتر از یک بود، واحدها در هنگام تولید چندین قطعه کارایی کمتری داشتند. اگر مقدار برابر با یک بود، بازده به صورت خطی مقیاس می‌شود.
اگرچه لمس سه بعدی بیشترین مقدار مواد زائد را از نظر جرم در بین واحدهای مبتنی بر اکستروژن ایجاد کرد، با تنظیم چگالی PLA (1.25 گرم بر سانتی متر مکعب) مشخص شد که حجم زباله کمی کمتر از uPrint است. با توجه به اینکه PLA زیست تخریب پذیر است، ممکن است 3D Touch از نظر زباله‌های تولید شده تأثیر کمتری بر محیط زیست داشته باشد. در میان واحدهای مبتنی بر اکستروژن، Replicator سنگین‌ترین قطعه (36.4 گرم) را تولید کرد، به این معنی که Replicator نزدیک‌ترین قطعه را به چگالی کامل ایجاد می‌کند. بر اساس چگالی اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS) (1.04 گرم بر سانتی متر مکعب)، یک ساختار آزمایشی کاملاً متراکم دارای جرم 39.02 گرم خواهد بود. چگالی رشته‌ها اندازه‌گیری و با یکدیگر مقایسه شد و تفاوت‌های جزئی در چگالی حدود دو دهم گرم نشان داد، اما این تفاوت‌های چگالی جزئی نمی‌تواند تفاوت‌های بزرگ در چگالی قطعه را توضیح دهد. در نتیجه، تفاوت جرم بین قطعات ABS به احتمال زیاد به دلیل تفاوت در مسیرهای ابزاری است که هر واحد برای ساخت یک قطعه از آن استفاده می کند. تمام مسیرهای ابزار در تلاشی برای تولید یک قطعه کاملا متراکم که از طریق نرم‌افزار آماده‌سازی ساخت هر سیستم مجاز است ایجاد شده‌اند و لازم به ذکر است که هیچ بهینه‌سازی مسیر ابزار در این مطالعه انجام نشده است. بر اساس این ساخت‌ها، تفاوت جرم می‌تواند به عنوان ابزاری برای ارزیابی میزان موفقیت یک الگوی ساخت به بخش کاملاً متراکم استفاده شود.(مطالعه مقاله مرتبط: تاثیر هوش مصنوعی در زندگی انسان چیست؟)
دقت ابعادی چاپگر سه بعدی
دقت ابعادی بر اساس میانگین اندازه‌گیری‌های پنج بخش جداگانه ساخته شده توسط هر واحد و سپس مقایسه آن اندازه‌گیری‌ها با نقشه‌های CAD اصلی ارزیابی شد. تفاوت بین اندازه گیری اندازه گیری شده و پیش بینی شده مشاهده می‌شود. داده‌ها در قالب یک درصد اختلاف در حالی که از ابعاد CAD به‌عنوان مرجع استفاده می‌شود بیان می‌شود. یک مقدار منفی نشان می‌دهد که اندازه‌گیری در مقایسه با نقشه CAD کوچک یا کوچک‌تر بوده است، در حالی که یک مقدار مثبت نشان می‌دهد که اندازه‌گیری در مقایسه با نقشه CAD بزرگ یا بزرگ‌تر بوده است. لازم به ذکر است که هر سیستم با استفاده از روش توصیه شده سازنده کالیبره شده است. تجزیه و تحلیل درصد اختلاف اندازه‌گیری‌های اندازه ویژگی بحرانی نشان می‌دهد که قطعات ایجاد شده با V-Flash ویژگی‌هایی را تولید می‌کنند که تمایل به کوچک‌تر شدن دارند در حالی که ساختارهای آزمایشی ایجاد شده با Replicator تمایل به ایجاد ویژگی‌هایی با اندازه بزرگ دارند. مقایسه اندازه‌گیری‌های ارتفاع نشان می‌دهد که V-Flash، Replicator و 3D Touch ساختارهای آزمایشی با مقادیر ارتفاع بیشتر از آنچه در نقشه‌های CAD نشان داده شده است تولید می‌کنند. مقایسه اندازه‌گیری‌های تقارن نشان می‌دهد که تمام واحدهای آزمایش‌شده ویژگی‌های نزدیک‌تر به هم را در مقایسه با نقشه‌های CAD تولید می‌کنند. با این حال همه اندازه‌گیری‌ها در مقایسه با نقشه‌های CAD کمتر از 5 درصد کمتر از اندازه بودند. قدر مطلق همه اندازه‌گیری‌های تفاوت با هم جمع شد و با نمایان شدن uPrint مقایسه شد تا قطعاتی تولید شود، که در مجموع با نقشه‌های CAD مطابقت داشت و به ترتیب SD300 Pro، 3D Touch، Replicator و V-Flash قرار گرفتند. اختلاف مقدار مطلق کل برای همه ویژگی‌ها مشاهده می‌شود.
اندازه گیری زبری سطح
اندازه گیری زبری سطح با دستگاه تست زبری سطح Mitutoyo مدل SJ-201P (Mitutoyo America Corp., Aurora, IL, USA) انجام شد. زبری در پنج مکان در امتداد یک صفحه عمودی اندازه گیری شد و میانگین این پنج اندازه گیری مقایسه شد. مشاهده می‌شود که SD300 Pro و V-Flash صاف‌ترین قطعات را تولید کردند، اگرچه انتظار می‌رود زبری سطح قطعات تولید شده توسط V-Flash در سطوح پایینی که ساختارهای پشتیبانی برجستگی ایجاد می‌کنند بدتر باشد. برعکس، Replicator و 3D Touch خشن ترین قطعات را تولید کردند. در میان ماشین‌های مبتنی بر اکستروژن، uPrint قطعاتی را با صاف‌ترین سطح پرداخت کرد.
سایر جنبه های مورد توجه
علاوه بر مقایسه‌های مبتنی بر داده، مقایسه سایر جنبه‌های چاپگرهای سه بعدی رومیزی آزمایش‌شده در این مطالعه مفید است. پس پردازش، حمل و نقل و ایمنی. پس پردازش شامل هر مرحله‌ای است که پس از توقف فرآیند ساخت ماشین، قطعه را تکمیل کنید. قابل حمل بودن شامل سهولت حمل و نقل دستگاه برای استفاده در مکان‌های دیگر است. ایمنی شامل وجود اجزای در معرض دید مانند عناصر گرمایشی و قطعات متحرک است.
پس پردازش قطعات ایجاد شده از V-Flash شامل شکستن ساختارهای نگه‌دارنده، تمیز کردن رزین خشک نشده با الکل، و یک پس کار اضافی در کوره ماوراء بنفش (UV) است. پس از پردازش سه واحد مبتنی بر اکستروژن آزمایش شده در این مطالعه شامل شکستن ساختارهای پشتیبانی می‌شود. با این حال، استفاده از یک ساختار پشتیبانی محلول توسط uPrint گزینه استفاده از پاک کننده پشتیبانی WaveWash را اضافه می‌کند که برای ساخت قطعات بسیار پیچیده ضروری است. پردازش پس از SD300 Pro و Replicator همچنین شامل جدا کردن ساپورت و مواد اضافی به‌وسیله دستی است. تأثیرگذاری بر قابلیت حمل V-Flash، uPrint و SD300 Pro الزامی است که این واحدها به رایانه متصل می‌شوند تا با V-Flash نیاز به اتصال به اینترنت را داشته باشند زیرا نرم افزار مبتنی بر وب است.(مطالعه مقاله مرتبط: آینده اینترنت)
با این حال، عملکرد سیستم V-Flash نیاز به استفاده از رزین‌ها برای ساخت و حلال‌ها برای پس‌فرآوری دارد که در صورت عدم استفاده صحیح ممکن است خطرات ایمنی ایجاد کند. Replicator و 3D Touch پاکت‌های ساخت را در معرض دید قرار داده‌اند و Replicator نگرانی بیشتری از قرقره‌های رشته‌ای در معرض دید دارد.
توسعه یک سیستم رتبه بندی
برای ارائه معیاری که توسط آن سیستم‌های AM منفرد را می‌توان با یکدیگر مقایسه کرد، یک سیستم رتبه‌بندی ایجاد شد تا به هر سیستم امتیازی بر اساس چهار فاکتور هم وزن داده شود: 1) ضریب زمان (TF) - زمان ساخت. یک قطعه آزمایشی، 2) هزینه واحد چاپگر (UC)، 3) هزینه مواد برای ساخت یک قطعه (MC)، و 4)، یک عامل شامل اختلاف ابعادی از نقشه اصلی CAD (SD)، که مجموع قدر مطلق تفاوت بین مرجع ابعادی اندازه‌گیری شده و مورد انتظار. پارامتر هزینه مواد (MC) با ضرب هزینه هر گرم ماده خام در کل جرم مواد مورد استفاده برای ساخت قطعه تعریف می‌شود. بهترین تلاش ممکن برای امکان مقایسه سیب به سیب در تمام پلتفرم‌های چاپ سه بعدی انجام شد. در مورد V-Flash، هر ساختنی به استفاده از یک پد ساخت نیز نیاز دارد. در اینجا، هزینه ساخت، هزینه رزین مورد استفاده برای ساخت یک قطعه به اضافه هزینه یک پد ساخت است. در مورد Solido SD300 Pro، کیتی فروخته می‌شود که شامل رول پلی‌وینیل کلراید (PVC)، چسب و عامل رهاسازی است. طبق دانش ما، برای جایگزینی مواد، باید یک کیت خریداری شود، بنابراین پارامتر MC هزینه کیت به ازای هر کیلوگرم مصالح ساختمانی در کیت ضرب در جرم مواد مورد استفاده برای ساخت یک قطعه است. در‌مورد uPrint، از یک ماده پشتیبانی برای ساخت قطعه‌ای استفاده می‌شود که قیمت آن در مقایسه با متریال ساخت متفاوت است. در اینجا MC با اضافه کردن هزینه مواد به ازای هر قسمت از پشتیبانی و مصالح ساخت محاسبه می‌شود. در رابطه با صفحه عمودی مورد استفاده برای تعیین ناهمواری سطح باید نظر دیگری را بیان کرد. در‌حالی که عوامل انتخاب شده برای این مطالعه شامل همه نیستند، این عوامل یک روش کمی را برای مقایسه سیستم‌های AM فعال کردند که ارزیابی‌های مبهم، متناقض یا بالقوه مغرضانه ناشی از عوامل کیفی (مانند رضایت کاربر، سهولت پس از پردازش) را حذف کرد. روش کمی که در زیر توضیح داده شده است را می‌توان به‌راحتی تغییر داد تا فاکتورهای اضافی و همچنین چاپگرهای اضافی را با در دسترس قرار گرفتن داده‌ها شامل شود، و بنابراین، بحثی که در ادامه می‌آید ارائه روشی برای مقایسه چاپگرهای سه بعدی است. همچنین قصد ما ارائه یک ارزیابی جامع‌تر (عوامل و چاپگرها) در آینده است. سهم هر عامل در امتیاز کل یک چاپگر با دنبال کردن مراحل زیر تعیین شد.
همانطور که قبلاً ذکر شد، فرآیند تکرار شکاف‌های تکنولوژیکی بین فرآیندهای اکستروژن مواد، لایه لایه سازی ورق و فرآیندهای فوتوپلیمریزاسیون vat را برجسته کرد. این امر با مراجعه به نتایج برای فاکتورهای MC و SD بیشتر مشهود است. هزینه مواد برای فرآیند لمینیت ورق (79.22 دلار برای SD300 Pro) حدود 26 برابر بیشتر از گران‌ترین هزینه مواد در بین فرآیندهای اکستروژن مواد (3.08 دلار برای uPrint) است. به‌طور مشابه، هزینه مواد برای فرآیند فتوپلیمریزاسیون vat (30.62 دلار V-Flash) تقریباً 2.5 برابر گران‌تر از هزینه ساخت یک قطعه با استفاده از uPrint است. بنابراین، روش تکراری به این تفاوت در هزینه مواد حساس بود و بنابراین مقادیر V-Flash و SD300 Pro هنگام محاسبه سهم وزنی حذف شدند. به‌طور مشابه، لمس سه بعدی، V-Flash و Replicator از طریق فرآیند تکراری هنگام در نظر گرفتن SD از مجموعه ماشین‌ها حذف شدند.
در ارزیابی ما، سیستم رتبه‌بندی Replicator را به‌عنوان ماشین‌های دارای رتبه برتر و سپس uPrint و SD300 Pro شناسایی کرد. Replicator هیچ سهمی در امتیاز رتبه بندی خود از فاکتور SD دریافت نکرد. به‌طور مشابه، SD300 Pro از فاکتور MC و uPrint مشارکتی از فاکتور UC دریافت نکردند. اگرچه uPrint یک مرتبه گران‌تر از ماکت است، کیفیت قطعه تولید شده و زمان ساخت سریع به آن اجازه می‌دهد تا با سایر مدل‌های ارزان قیمت تست شده در استخر ما رقابت کند. لازم به ذکر است که امتیازات رتبه بندی این سه ماشین بسیار مشابه بود و در محدوده باریکی (0.21-0.31) قرار داشت. چهارمین دستگاه 3D Touch بود که تقریباً نیمی از امتیاز رتبه بندی سه دستگاه برتر را دریافت کرد. امتیاز رتبه پایین‌تر آن تا حدی به دلیل عدم مشارکت عوامل TF و SD بود. V-Flash از فاکتورهای UC، MC و SD کمکی دریافت نکرد و بنابراین پایین‌ترین ماشین رتبه‌بندی بود. این نتایج نشان می‌دهد که روش رتبه‌بندی نسبت به‌عوامل مورد استفاده در مدل حساس است و می‌توان از مدل برای تشخیص تفاوت‌ها در فناوری‌هایی که منجر به تفاوت در عوامل (مانند ضخامت لایه ساختمانی، تأثیر ضخامت لایه بر روی) می‌شود، استفاده کرد. دقت ابعادی بخش، تأثیر محیط کنترل شده دما و غیره). روش توسعه یک سیستم رتبه‌بندی برای ارزیابی جمعیت پرینترهای سه‌بعدی نیز مفید است، زیرا می‌توان آن را بر اساس نیازهای مصرف‌کننده با حذف پارامترهایی که در یک موقعیت خاص مهم نیستند، سفارشی کرد. به‌عنوان مثال، اگر هزینه واحد نگران کننده نباشد، پارامتر را می‌توان حذف کرد یا وزن متفاوتی داشت و مجموعه پرینترهای سه بعدی ارزیابی شده را می‌توان مجدداً رتبه بندی کرد.(مطالعه مقاله مرتبط: معرفی هوش مصنوعی های ترسیم تصورات)
توصیه ها
از نظر کمی، بر اساس سیستم رتبه بندی ما، Replicator بالاترین رتبه را در مقایسه واحدهای دسکتاپ ما دارد، اما ممکن است بسته به کاربرد مورد نظر، سایر جنبه های کیفی را نیز در نظر بگیریم. برای یک ابزار آموزشی در نظر گرفته شده برای تکثیر دانش مربوط به تولید افزودنی، واحدهای مبتنی بر اکستروژن آزمایش شده در این مطالعه یک انتخاب منطقی هستند زیرا مشاهده فرآیند ساخت در این فناوری‌ها برای فرد آسان است. به عنوان مثال، V-Flash و SD300 Pro در مشاهده فرآیند ساخت با مشکل مواجه هستند، زیرا V-Flash پنجره ای به داخل محفظه ساخت ندارد و SD300 Pro فقط قابلیت مشاهده از بالا به پایین را برای پاکت ساخت ارائه می دهد. Replicator، همانطور که قبلا ذکر شد، قابل حمل ترین واحد از واحدهای آزمایش شده در این مطالعه است که بر اساس وزن نسبتا کم و توانایی ساخت قطعه تنها با استفاده از کارت SD است. اگرچه اندازه‌گیری‌های دقت ابعادی برای بخش آزمایشی ما تمایل به بزرگ‌کردن برخی از ویژگی‌ها را نشان داد، سهولت استفاده و زمان ساخت Replicator را به انتخابی مناسب برای کاربر خانگی و همچنین برای استفاده به عنوان یک ابزار آموزشی تبدیل کرده است. احتیاط برای استفاده از Replicator در یک محیط آموزشی، قرقره های فیلامنت در معرض، پاکت ساختمان، و جزء اکسترودر است، اگرچه Replicator 2 تازه منتشر شده دارای یک پاکت ساخت محصور است. اگرچه 3D Touch در تجزیه و تحلیل ما در رتبه چهارم قرار گرفت، اما همچنین گزینه ای برای استفاده به عنوان یک ابزار آموزشی قابل حمل و برای استفاده از چاپگر سه بعدی خانگی است. ایرادات اصلی لمس سه بعدی، کند بودن زمان ساخت و قابل حمل بودن سیستم به دلیل وزن آن است. با این حال، مزایای لمس سه بعدی شامل سهولت استفاده به دلیل توانایی ساخت یک جزء با خواندن اطلاعات از کارت SD و این واقعیت است که از نظر دقت ابعادی در رتبه دوم در میان واحدهای مبتنی بر اکستروژن آزمایش شده در این مطالعه قرار گرفت. زمان ساخت کند می تواند به طور بالقوه اصلاح شود و منجر به بهبود رتبه آن در مطالعه ما شود. قرقره های فیلامنت و جزء اکسترودر نیز توسط محفظه واحد پوشانده شده اند که ایمنی کلی واحد را افزایش می دهد.
دقت ابعاد
از نظر دقت ابعادی، uPrint شامل یک پاکت ساخت با دمای کنترل شده است و بهترین عملکرد را ارائه می دهد. استفاده از یک ساختار پشتیبانی محلول، ایجاد اجزای پیچیده‌تری را در مقایسه با سایر واحدهای مبتنی بر اکستروژن آزمایش‌شده در این مطالعه، امکان‌پذیر می‌سازد. محفظه ساخت و قرقره های مواد نیز این دستگاه را از نظر ایمنی متمایز می کند. وزن زیاد، نیاز بالقوه به استفاده از یک فرآیند ثانویه برای حذف ساختار پشتیبانی، و هزینه نسبتاً بالا ممکن است استفاده توسط کاربر معمولی خانگی یا به عنوان یک ابزار یادگیری را که می تواند به موسسات آموزشی مختلف ابتدایی و متوسطه برد، محدود کند. برای مصرف کننده با منابع مالی لازم برای خرید uPrint، این واحد ممکن است برای کاربردهای فنی مانند شرکت های مهندسی کوچک بهترین باشد.
بسیاری از تکنیک های AM که در قالب دسکتاپ به کار می روند، گواهی بر پذیرش و نیاز جامعه به این فناوری است. ارزیابی و مقایسه قوی سیستم های مختلف AM برای تحقق منافع AM برای جامعه ضروری است. سیستم رتبه بندی ارائه شده در این مقاله توانایی تمایز بین فرآیندهای مختلف AM و رتبه بندی این سیستم ها را بر اساس معیارهای کمی نشان داده است.
نتیجه گیری
فرآیندی که در این مقاله توضیح داده شده است یک کار در حال پیشرفت است. با این حال، مدل تکراری توصیف شده در این مقاله می‌تواند توسط یک کاربر بالقوه ماشین AM برای تعیین اینکه کدام واحد به بهترین وجه یک نیاز معین را برآورده می‌کند، استفاده می‌کند. هدف نهایی این است که به کاربر اجازه داده شود تا فایلی را برای یک قطعه تست استاندارد به مجموعه‌ای از تولیدکنندگان بفرستد که سپس یک قطعه پرینت سه بعدی را برای کاربر ارسال کنند. سپس داده‌های به دست آمده از اندازه‌گیری‌های فیزیکی انتخابی کاربر، تحت فرآیند تکرار شونده قرار می‌گیرند و به کاربر اجازه می‌دهند تعیین کنند که کدام ماشین AM برای یک برنامه خاص مناسب‌تر است.(مطالعه مقاله مرتبط: محدودیت‌های استفاده از ChatGPT)
