پرینترهای سه بعدی

در مورد پرینترهای سه بعدی باید گفته شود که تکنولوژی جدیدی محسوب نمی‌شوند ولی به دلیل قیمت بالا و کارایی‌ به نسبت پایین خیلی مورد توجه همگان قرار نمی‌گرفته است. اما امروزه با پیشرفت این محصول، کارایی‌های آن افزایش و قیمت آن‌ها به نسبت کاهش پیداکرده است. آسمونی در این بخش به معرفی پرینترهای سه بعدی می پردازد.

پرینترهای سه بعدی چیست؟

چاپگرهای سه بعدی (3D Printers) وسیله‌هایی هستند که با استفاده از آنها می‌توانید از فایل‌های سه بعدی که در کامپیوتر خود دارید، نمونه سه بعدی واقعی بسازید.

در چاپگرهای سه بعدی خانگی، برای تولید محصولات از ذوب پلاستیک بهره می‌برند. چاپگرهای سه بعدی صنعتی با قابلیت پرینت با استفاده از فلزات، رزین‌های مایع، خمیر سرامیک و حتی مواد خوراکی ساخته شده‌اند. تفاوت اصلی چاپگرهای خانگی و صنعتی در صافی سطح، دقت ابعادی و همچنین تنوع متریال‌های قابل استفاده در قطعه خروجی می‌باشد. البته این تفاوت رفته رفته با گسترش صنعت چاپگرهای خانگی کمرنگ تر شده‌است و امروزه پرینترهای نیمه صنعتی با دقت‌های ابعادی بسیار مناسب ظاهر شده‌اند که قیمت‌های بسیار پایینی نیز دارند، علاوه بر قیمت بسیار پایین، قرقره‌هایی را که مورد استفاده قرار می‌دهید، با قیمت بسیار اندک در حدود سی هزار تومان، بیش از صد قطعهٔ 20 * 20 سانتی‌متر را مورد ساخت قرار می‌دهد. امروزه انتخاب پرینتر سه بعدی به عنوان شغل مورد کسب درآمد بسیار بالایی بین شغل‌های آزاد شده.

قطر ابعاد از یک میلی میتر الی بیست میلی‌متر می‌باشد

تاریخچه پرینترهای سه بعدی

امکان‌سنجی و ایده پردازی پرینت‌های سه بعدی برای بار اول در سال 1950 به ذهن دانشمندان راه یافت. طرح اولیهٔ پرینترهای سه بعدی در دهه هشتاد با نام "Rapid Prototyping" ارائه و اولین نمونه از آن توسط چارز هال ساخته و به نام این دانشمند ثبت شد. اما پرینترهای سه بعدی حال حاضر برای اولین بار با روش SLA درسال 1986 ساخته و دوسال بعد وارد بازار شدند.

کاربردهای پرینترهای سه بعدی

امروزه مدلسازی سه بعدی در رشته‌های گوناگونی همچون قطعه سازی، معماری، طراحی صنعتی، روباتیک، صنایع هوافضا و… رایج است. این مدلسازیها تا پیش از این به شکل تصاویر دو بعدی روی صفحه‌های نمایشگر یا روی کاغذ ارائه می‌شدند تا افراد با دیدن آنها درکی از آنچه طراحان در ذهنشان دارند بدست آورند.

پرینترهای سه بعدی توانایی تولید هر نوع قطعه ای با هر شکلی و زاویه ای که باشد، تو پر باشد، یا تو خالی، صاف باشد یا منحنی، … هر قطعه ای با هر طراحی را دارد. این نیاز در همه جا قابل لمس است. صنعت، پزشکی، آموزشی، خودرو سازی، نظامی و هر کاری که نیاز به شبیه‌سازی، تولید ماکت و ساخت طرح اولیه دارد، با استفاده از پرینتر سه بعدی، هم می‌تواند، پروسهٔ زمانبر شبیه‌سازی و ساخت ماکت قطعات را تسریع بخشد و تنها با پرینت گرفتن طرح سه بعدی در زمانی بسیار کم، به بررسی قطعه بپردازد.

هوافضا یکی از کاربردهای پرینترهای سه بعدی

چاپ سه بعدی در هوافضا، نوآوری سریع و پروازی با اعتماد به نفس را رقم می‌زند. این تکنولوژی به محققان کمک می‌کند ایده‌های خود را به راحتی تصویرسازی کنند و بهتر بتوانند تحقیقات خود دربارهٔ فضای ماوراء جو زمین را کامل کنند. در گذشته طراحان در هوافضا باید زمان زیادی را صرف تصور و مدلسازی می‌کردند. امروزه تکنولوژی چاپ سه بعدی، این اجازه را به مهندسین هوافضا می‌دهد که در ساخت تجهیزات، دستگاه‌ها و قطعات یدکی هواپیما بتوانند اختراعات خود را به راحتی نمونه سازی کنند و بتوانند قالب‌های مختلفی را چاپ کنند؛ و حتی در تعمیر قطعات هواپیمای خود سرعت عمل داشته باشند.

عدم وابستگی به ساخت در قالب‌ها و در نتیجه افزایش توانایی برای تولید قطعات پیچیده بدون محدودیت در هندسه باعث شده که این روش نسبت به روش‌های قدیمی تر همچون ریخته‌گری و ماشین کاری پیشرفت چشمگیری داشته باشد. از مزایای استفاده از این فناوری، ساخت قطعات یکپارچه و مستحکم است به گونه ای که دیگر نیاز به مونتاژ چندین قطعه روی هم نیست. در سال‌های اخیر شاهد تولید نهایی قطعات موتور فضاپیماها و موشک‌ها توسط پرینترهای سه بعدی هستیم. با توجه به محدودیت‌های موجود در به‌کارگیری روش‌های دیگر ساخت قطعات در فضا شیوه استفاده از چاپ سه بعدی روش منحصر به فرد در ساخت قطعات مورد نیاز در فضا است.

معماری یکی از کاربردهای پرینترهای سه بعدی

ساخت سریع جزئیات ساختمان، مدل‌ها و ماکت‌های با دوام از طراحی‌های مختلف معماری، تنها با چاپ سه بعدی امکان‌پذیر شده‌است. تکنولوژی چاپ سه بعدی به معماران و شرکت‌های معماری کمک می‌کند که به طرز حیرت‌انگیزی ماکتی بادوام و دقیق از مدل‌های طراحی شده و آرایه‌های مختلف طرح خود داشته باشند.

خودروسازی یکی از کاربردهای پرینترهای سه بعدی

چاپ سه بعدی نمونه طراحی شده قطعات در خودروسازی و بررسی دقیق نمونه، قبل از تولید، از کوچکترین خطا در تولید جلوگیری کرده و به طراحی دقیق تر تجهیزات کمک می‌کند. مهندسین می‌توانند با چاپ سه بعدی نمونه قطعات با حجم کم، بررسی‌های لازم را دقیق تر انجام داده و از تولید و اشتباهات مکرر جلوگیری کنند. چاپ سه بعدی موانع نوآوری در تولید را می‌شکند و حرکت در راستای تولید با اطمینان را سرعت می‌بخشد.

قطعات صنعتی یکی از کاربردهای پرینترهای سه بعدی

تولیدات صنعتی بر پایه طراحی دقیق و حرفه ای قطعات استوار می‌باشد. این امر نیاز به بررسی دقیق نمونه قیل از تولید می‌باشد، که پرینترهای سه بعدی کمک شایانی در این زمینه به تولیدکنندگان می‌کند. با استفاده از پرینت سه بعدی می‌توان سفارش‌ها سریع قطعات با ساختار پیچیده را با تمام جزئیات بررسی و نواقص را رفع کرد.

تجهیزات نظامی یکی از کاربردهای پرینترهای سه بعدی

تجهیزات نظامی دارای ساختار پیچیده و قطعات ظریف و حساسی می‌باشد که این امر مدلسازی و ماکت سازی طرح اولیه را مشکل کرده. با استفاده از پرینترهای سه بعدی می‌توان هر نوع قطعه ای با هر ساختاری را چاپ کرد. می‌توان عنوان کرد بیشترین کاربرد پرینترهای سه بعدی در این زمینه می‌باشد. در طراحی‌های صنعتی به عنوان پیش ساز قطعات نیز از پرینترهای سه بعدی استفاده می‌گردد.

تجهیزات پزشکی یکی از کاربردهای پرینترهای سه بعدی

برای تولید تجهیزات پزشکی و طراحی‌های دقیق در این زمینه، و همچنین تولید اندام‌های مصنوعی، نیاز به تولید طراحی قالب‌هایی با ابعاد و متریال بادوام می‌باشد که پرینترهای سه بعدی پاسخگوی این نیاز در علم پزشکی می‌باشند.

چاپ زیستی یکی از کاربردهای پرینترهای سه بعدی

یکی از مشکلات بیمارانی که نیاز به پیوند اعضا دارند پیدا کردن فرد اهدا کننده و عضو پیوندی است. فناوری چاپ زیستی سه بعدی با چاپ اندام‌های زنده به کمک سلول‌های بنیادی و مواد زیستی این مشکل را حل کرده‌است.

هنر یکی از کاربردهای پرینترهای سه بعدی

در سال 2005، مجله‌های دانشگاهی، از احتمال استفاده پرینترهای سه بعدی در رشته‌های هنری خبر دادند که توسط Martin John Callanan در دانشگاه معماری Bartlett پیگیری می‌شد. به مرور، پرینترهای سه بعدی، با توانایی ارائهٔ کالاهای اختصاصی مانند قاب‌های موبایل دلخواه، عروسک، مجسمه و شکلات‌های سه بعدی محبوب تر شدند.

انواع تکنولوژی‌های به کار گرفته شده در پرینترهای سه بعدی

SLA در این تکنولوژی باریکه ای از نور لیزر UV به رزین به وسیله آینه تابیده می‌شود تا حجم شکل بگیرد: FDM در این تکنولوژی مواد پلاستیکی به نام‌های (ABS ,PLA) مذاب شده (205 درجه سانتی گراد) و به وسیله ماشینهای شبه CNC روی یک سطح لایه لایه گذاشته می‌شود. DLP در این تکنولوژی حجم تبدیل به لایه‌های از تصاویر گردیده و به رزین تابیده می‌شود تا حجم شکل بگیرد. CLP باریکه ای از نور لیزر به وسیله CNC به رزین تابیده می‌گردد تا حجم شکل بگیرد.

البته فناوری‌های پرینت سه بعدی به این موارد ختم نمی‌شود. بطور کلی انواع روش‌های چاپ سه بعدی را می‌توان به 17 مورد تقسیم‌بندی کرد که علاوه بر فناوری‌های ذکر شده در بالا مهمترین و کاربردی‌ترین آنها SLS , SLM, DMP , CLIP, MJ, BJ, EBMو … را می‌توان نام برد.