۰۸
دی
صفر تا صد پرینت سه بعدی (چاپ سه بعدی)
از روزی که پرینت دوبعدی روی کاغذ برای بیشتر افراد امری عادی به شما می آمد شاید کسی فکر این را نمیکرد که روزی بتوان در فضای خالی و روی هیچ کاغذی, پرینت را به واقعی ترین شکل ممکن یعنی پرینت سه بعدی به معرض ظهور رساند ولی این امر چند سالیست به لطف پرینترهای سه بعدی و در ابعاد مختلف انجام شدنیست هرچند که همچنان به خاطر نو بودن این صنعت در کشور ما و کمبود لوازم مورد نیاز پرینترها, خریدن و در خانه داشتن این دستگاهها برای هر فرد, زیاد مقرون به صرفه نیست, چراکه اکثرا دارای قیمتهای بسیار بالایی هستن و شاید این کار زیاد توجیه اقتصادی نداشته باشد.
قیمت بالای جاپگرهای سه بعدی باعث شد تا مشاغل جدیدی در جهت انجام خدمات چاپ سه بعدی دایر شوند و افراد بسیاری از این راه کسب درامد داشته باشند به طوریکه با داشتن سرمایه کافی و فضای کار مناسب میتوان خدمات چاپ سه بعدی را به راحتی اراِئه داد.
نکته ای که در امر پرینت سه بعدی نمیتوان نادیده گرفت و شاید در نسل قدیم پرینترها یعنی پرینترهای کاغذی زیاد امر مهم و حیاتی نبود, لزوم داشتن فایلهای سازگار با پرینترهای سه بعدی است چراکه این دستگاهها تا همین الان, هر فایلی با هر پسوندی را تشخیص نداده و نیاز دارند تا طراح مدل سه بعدی , اثر خود را با پسوند سازگار با این دستگاهها همچون STL و VRML خروجی بگیرد.
انواع فناوریهای پرینتر سه بعدی :
در اغلب فرایندهای چاپ سه بعدی، مادهٔ اولیه عبارت است از پلاستیک نرم یا پودر فلز. معمولاً پودر در کارتریج‌ها یا بسترهایی جای گرفته است که در مقادیر بسیار اندکی توزیع میشود و توسط نورد یا تیغه‌ای بر روی بستری که آن بخش از مدل در حال ساخته‌شدن است تغذیه میشود. ضخامت این لایه‌ها، که بر هم می‌نشینند، به همان اندازهٔ ذرات پودر مادهٔ اولیه است و می‌تواند تا حد ۲۰ میکرومتر نازک باشد. در چاپگر سه‌بعدی ساخت دانشگاه ام‌آی‌تی (MIT’s 3DP) فرایند لایه‌گذاری توسط دستگاهی شبیه به هدِ یک چاپگر جوهرافشان انجام میشود. بدین صورت که صفی از افشانک‌ها پیونده‌ای را طبق الگویی که برنامهٔ رایانه‌ای تعیین کرده است توزیع می‌کنند، سپس لایهٔ تازه‌ای از پودر مادهٔ اولیه بر روی تمام نقاطی که در حال ساخته‌شدن است پخش میشود و به همین ترتیب فرایند مزبور تکرار میشود. در هر تکرار، بسترِ سازه درست به‌اندازهٔ ضخامت لایهٔ جدید پایین آورده میشود. زمانی‌که فزایند چاپ به پایان رسید، حجم ساخته‌شده بالا می‌آید، از پودرهای اضافه پاک میشود و بعضاً سطح آن در مرحلهٔ پس‌تولید یک پرداخت نهایی می‌طلبد.
چاپگرهای سه‌بعدی اولیه بیشتر به ساختن پیکرنماهایی نسبتاً زمخت از جنس پلاستیک، سرامیک و بعضاً گچ قادر بودند؛ اما با گذشت زمان، چاپگرهای پیشرفته‌تری ساخته شد که به تولید حجم‌هایی از جنس فلز با دقت و دوام بیشتر هم توانا شدند.
استاندارد ISO/ASTM 52900، برای اولین‌بار، در سال ۲۰۱۵ منتشر شد و در آن هفت گونهٔ کلی برای فناوریهای چاپ سه‌بعدی مشخص شده‌است:
۱. الکستروژن ماده (Material Extrusion)
۲. پلیمرازیسیون در ظرف (Vat Polymerization)
۳. جوش بستر پودری (Powder Bed fusion)
۴. ماده‌پرانی (Material Jetting)
۵. پیونده‌پرانی (Binder Jetting)
۶. نشست‌دهی با انرژی مستقیم (Direct Energy Deposition)
۷. ورق‌چینی لایه‌ای (Sheet Lamination)
نحوه عملکرد پرینتر سه بعدی :
اگر به چیدمان دیوار یک بنا یا ساختمان توجه کرده باشید، متوجه خواهید شد که کارگران ابتدا یک لایه آجر می چینند سپس مخلوط سیمانی روی آن می ریزند و بعد یک لایه آجر دیگر روی لایه قبلی قرار می دهند. این روند تا اتمام ساخت دیوار ادامه پیدا میکند.
اساس کار این تکنولوژی هم به همین منوال است. مواد داخل اکسترودر در اثر حرارت ذوب شده و از طریق یک نازلبه صورت لایه لایه برروی میز کار قرار گرفته و بلافاصله سرد می شود. این کار آن قدر تکرار می شود تا فایل مورد نظر ما به صورت جسمی ملموس در آید.
موارد مصرف چاپ سه بعدی :
در بسیاری از زمینه ها, صنوف و صنعتهای حال حاضر دنیا از این تکنولوژی استفاده میشود که در زیر به تعدادی از آنها اشاره میکنیم:
هوافضا:
پرینت سه بعدی در هوافضا، نوآوری سریع و پروازی با اعتمادبه‌نفس را رقم می‌زند. این فناوری به محققان کمک میکند ایده‌های خود را به‌راحتی 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 فناوری چاپ سه‌بعدی این اجازه را به مهندسان هوافضا می‌دهد که در ساخت تجهیزات، دستگاهها و قطعات یدکی هواپیما بتوانند اختراعات خود را به‌سادگی نمونه‌سازی کنند و قالب‌های مختلفی را چاپ کنند و حتی در تعمیر قطعات هواپیمای خود سرعت عمل بیستری داشته باشند. عدم وابستگی به ساخت در قالب‌ها و درنتیجه افزایش توانایی برای تولید قطعات پیچیده بدون محدودیت در هندسه باعث شده که این روش نسبت به روش‌های قدیمی‌تر همچون ریخته‌گری و ماشین‌کاری پیشرفت چشمگیری داشته باشد. از مزایای استفاده از این فناوری ساخت قطعات یکپارچه و مستحکم است، به گونه‌ای که دیگر نیاز به مونتاژ چندین قطعه روی هم نیست. در سال‌های اخیر، شاهد تولید نهایی قطعات موتور فضاپیماها و موشک‌ها توسط چاپگرهای سه‌بعدی هستیم. با توجه به محدودیت‌های موجود در به‌کارگیری روش‌های دیگر ساخت قطعات در فضا شیوهٔ استفاده از چاپ سه بعدی روشی منحصربه‌فرد در ساخت قطعات موردنیاز در فضا است.
معماری:
ساخت سریع جزئیات ساختمان، مدلهای سه بعدی و ماکت‌های بادوام از طراحی‌های مختلف معماری بهتر از هر روش دیگری با پرینت سه بعدی امکان‌پذیر شده است. فناوری چاپ سه بعدی به معماران و شرکت های معماری کمک میکند که به طرز حیرت‌انگیزی ماکتی بادوام و دقیق از مدلهای طراحی‌شده و آرایه‌های مختلف طرح خود داشته باشند.
خودروسازی:
چاپ سه بعدی نمونه طراحی شده قطعات در خودروسازی و بررسی دقیق نمونه، قبل از تولید، از کوچک‌ترین خطایی در تولید جلوگیری میکند و به طراحی دقیق‌تر تجهیزات کمک میکند. مهندسان می‌توانند، با چاپ سه بعدی نمونهٔ قطعات با حجم کم، بررسی‌های لازم را دقیق‌تر انجام دهند و از تولید و اشتباهات مکرر جلوگیری کنند. چاپ سه بعدی موانع نوآوری در تولید را می‌شکند و حرکت در راستای تولید مطئن را سرعت می‌بخشد.
قطعات صنعتی:
تولیدات صنعتی بر پایهٔ طراحی دقیق و حرفه‌ای قطعات استوار است. این امر نیاز به بررسی دقیق نمونه قبل از تولید دارد، که چاپگرهای سه بعدی کمک شایانی در این زمینه به تولیدکنندگان میکند. با استفاده از چاپ سه بعدی، میتوان سفارش‌های سریع قطعات با ساختار پیچیده را با تمام جزئیات بررسی و نواقص را رفع کرد.
تجهیزات نظامی:
تجهیزات نظامی دارای ساختاری پیچیده و قطعاتی ظریف و حساس است، که این امر مدل‌سازی و ماکت‌سازی طرح اولیه را مشکل میکند. با استفاده از چاپگرهای سه بعدی، میتوان هر نوع قطعه‌ای با هر ساختاری را چاپ کرد. در طراحی‌های صنعتی به‌عنوان پیش‌ساز قطعات نیز از چاپگرهای سه بعدی استفاده میشود.
تجهیزات پزشکی:
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 است که چاپگرهای سه بعدی پاسخگوی این نیاز در علم پزشکی‌اند.
هنر:
در سال ۲۰۰۵، مجله‌های دانشگاهی، از احتمال استفاده چاپگرهای سه بعدی در رشته‌های هنری خبر دادند، که توسط Martin John Callanan در دانشگاه معماری Bartlett پیگیری می‌شد. به مرور، چاپگرهای سه بعدی، با توانایی ارائهٔ کالاهای اختصاصی مانند قاب‌های موبایل دلخواه، عروسک، مجسمه و شکلات‌های سه‌بعدی محبوب‌تر شدند.
در پایان تصاویر تعدادی از پرینترهای سه بعدی در ابعاد مختلف را مشاهده خواهید نمود :
