پرینتر ۳ بعدی، کاربرد و هر آنچه درباره پرینتر ۳ بعدی باید بدانیم.

پرینتر ۳ بعدی، کاربرد و هر آنچه درباره پرینتر ۳ بعدی باید بدانیم.

چاپ سه بعدی یک شکل از فن آوری تولید لایه ای (افزودنی) است که در آن شی سه بعدی با لایه بندی متوالی لایه هایی از مواد ایجاد می شود. پرینتر ۳ بعدی معمولا برای استفاده از فن آوری های ساخت
افزودنی (لایه ای) سریعتر ، مقرون به صرفه تر و ساده تر هستند . پرینتر سه بعدی محصول توسعه دهندگان، توانایی چاپقطعات و مجموعه های ایجاد شده از مواد مختلف با خواص مکانیکی و فیزیکی متفاوت
در فرایند ساخت تک ساخته را ارائه می دهد. فن آوری های پیشرفته چاپ سه بعدی مدل هایی که می توانند به عنوان محصول نمونه های اولیه به کار برود را، به دست می دهد

تاریخچه چاپ

1. اختراع چاپ خشک (زیراکس) Electrophotography توسط (چستر کارلسون) در سال ۱۹۳۸
2. ساخت چاپگر لیزری اصلی به نام EARS که مهندس « گری استارک ودر » با اقتباس از تکنولوژی دستگاه کپی زیراکس و اضافه کردن پرتو لیزر به آن اولین چاپگر لیزری را در سال ۱۹۷۷ ایجاد کرد.
3. اختراع چاپگر جوهر افشان در سال ۱۹۷۶ و انتشار آن به عنوان یک وسیله خانگی در سال ۱۹۸۸
4. ساخت اولین ماشین استریولیتوگرافی (حکاکی روی سنگ) تجاری در سال ۱۹۸۶
5. شروع به ساخت چاپگر سه بعدی اولیه در سال ۲۰۰۳

پرینتر ۳ بعدی

از سال ۲۰۰۳ رشد بزرگی در فروش پرینتر سه بعدی وجود داشته است. علاوه بر این، قیمت پرینتر سه بعدی کاهش پیدا کرده است. این تکنولوژی جدید همچنین در زمینه های جواهرات، کفش، طراحی صنعتی، معماری، مهندسی و ساخت و ساز، خودرو، هوافضا، صنایع دندانپزشکی و پزشکی، آموزش و پرورش، سیستم های اطلاعاتی، جغرافیایی، مهندسی عمران و بسیاری دیگر استفاده های زیادی پیدا کرده است.
تولید اشیا جامد حتی یک شی کاملا پیچیده با پرینتر سه بعدی رفته رفته آسان تر و ارزان تر می شود.

چرا پرینتر سه بعدی ؟

چند روز قبل از رفتن به سال نو شما تصمیم می گیرید که یک جفت ترینر بخرید. پروسه معمولی این چنین خواهد بود: زیر و کردن مغازه ها، انتخاب یک طرح و تلاش بر روی آن جفت تا مطمئن شویم آنها راحت هستند. به جای آن انجام این کارها را تصور کنید: طراحی کفش ها در اندازه درست و واقعی در طرح و رنگی که شما می خواهید بر روی کامپیوتر یا دانلود کردن یک طرح از وبسایت و تغییر دادن و سفارشی کردن
آن؛ سپس فشار دادن دکمه پرینت و چاپ و رفتن برای خوردن ناهار در زمانی که دستگاهی روی میز شما آنها را برای شما میسازد. در برگشتتان کفش های ترینر شما آماده هستند و البته آنها
هنوز کامل نیستند. بنابراین یک بار دیگر پروسه را بر روی کامپیوتر تکرار می کنی و لنگه دوم را پرینت می کنی؛ عالیه تمام شد.

در اصطلاح عمومی صنعت برای “ساخت افزودنی” استفاده می شود؛ اما گسترده ترین استفاده آن برای ابزارهایی است که پرینتر سه بعدی نامیده می شوند. بعضی از این چاپگرها در حال کوچک شدن تا اندازه ای که به عنوان یک ابزار رومیزی مناسب باشند، هستند. آنها راهشان را نه تنها در محیط کار و کارخانه ها بلکه در بین ادارات، طراحان، معماران و محققان باز می کنند و مورد استقبال موسسان شرکت کسانی که از
آنها برای اختراع تجارت های کاملا جدید استفاده می کنند، واقع می شوند. بسته به اندازه شی، مواد تشکیل دهنده شی و سطح جزئیات مورد نیاز در فرآیند، چاپ کردن حدود یک ساعت برای یک شی ساده که در کف دست جای می گیرد و حدود یک روز برای محصولات بزرگتر و پیچیده تر طول می کشد. آخرین ماشین های ساخته شده می توانند اشیایی با دقت کمتر از ۰٫۱ میلی متر تولید کنند.

مواد پرینتر ۳ بعدی و روش کار

تعداد زیادی از فناوری های رقیب در انجام چاپ سه بعدی وجود دارند. تفاوت اصلی آنها در راهی که برای ایجاد لایه ها و قطعات ساخته می شوند، یافت می شود. برخی از روش ها از ذوب یا نرم شدن مواد برای تولید لایه ها استفاده می کنند، به عنوان مثال رسوب لیزر انتخابی (SLS) و مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM) در حالی که سایر روش ها مواد مایع که با فن آوری های مختلف بهبود داده می شوند را بر روی هم
قرار می دهند. در مورد ساخت شی چند لایه، لایه های نازک به اشکالی برش داده می شوند و به هم متصل می شوند.

چاپ سه بعدی مدل های روباتیک (جنبشی)

مدل به عنوان مجموعه ای از قطعات با ترکیب حرکتی و هندسی ساخته شده، است. علاوه بر خروج این مدل به عنوان نقشه، و تبدیل به تصاویر و انیمیشن ها سه بعدی، آن ممکن است برای چاپ به عنوان یک فایل  در فرمت STL به نمونه ساز سریع فرستاده شود. این فایل سطوح جسم را شبیه به یک موزاییک کاری مثلثی شرح می دهد.

انواع روش های چاپ سه بعدی

چندین فناوری نمونه سازی سریع، از جمله تولید شی لایه به لایه (LOM)، پخت با لیزر انتخابی (SLS)، حکاکی سنگی (SLA) و مدل سازی با رسوب مواد مذاب (FDM) وجود دارد.

فرآیند رسوب مواد مذاب

مدل سازی رسوب ذوب شده، یک تکنولوژی توسعه یافته توسط شرکت Stratasys  (یک ابزار پشتیبان در این زمینه) هست که در نمونه سازی سریع سنتی استفاده می شود.

فرآیند FDM شامل پیچاندن یک رشته تار از مواد پلاستیکی ارتجاعی از یک قرقره و تغذیه آن از طریق حرکت دهانه جدا، گرم کردن مواد برای ذوب آن و رسوب آن در یک الگو مطلوب بر طبقه ایجاد شده، است. لایه ها پی در پی به رسوبات ترموپلاستیک ذوب شده بر روی لایه های زیرین در نواحی مانند برآمدگی ها اضافه می شوند. به منظور ایجاد عملکرد مکانیسم، یک پشتیبان از مواد محلول آزاد در شکاف بین قطعات متحرک
قرار داده می شود. پشتیبان های فیزیکی می توانند بعداً اضافه و حذف شوند یا مواد محلول در آب می تواند رسوب کنند و سپس شسته شوند

یکی از روش سه بعدی چاپ شامل یک سیستم چاپ جوهر افشان است. پرینتر مدلی از یک لایه را در یک زمان با گسترش یک لایه از پودر ( گچ، یا صمغ ) ایجاد می کند و چاپ جوهر افشان یک اهرم در سطح مقطع از بخش را حرکت می دهد. این فرآیند تکرار می شود تا هر لایه چاپ شود. این فن آوری تنها فناوری است که اجازه چاپ از نمونه های کامل رنگی را می دهد. این روش همچنین اجازه وجود ناهمواری (برآمدگی ها) را نیز می دهد.

کاربرد پرینتر ۳ بعدی در تاریخ

استفاده از فن آوری های اسکن سه بعدی اجازه می دهد المثنی شی واقعی بدون استفاده از تکنیک های قالب گیری که در بسیاری از موارد می تواند گران تر، سخت تر یا خطرناک تر باشد، انجام شود. به خصوص در خصوص مصنوعات میراث فرهنگی با ارزش و ظریف که در آن تماس

کاربرد پرینتر ۳ بعدی در علم پزشکی

تکنولوژی چاپ سه بعدی در حال حاضر توسط شرکت های بیوتکنولوژی و دانشگاه ها برای استفاده احتمالی در برنامه های کاربردی مهندسی بافت که در آن اندامها و قسمتهای بدن با استفاده از تکنیک های جوهر افشان ساخته شده مطالعه می شود. لایه هایی از سلول های زنده بر روی محیط ژل مانندی ته نشین می شوند و به آرامی به شکل سازه های سه بعدی ساخته می شوند. چند اصطلاح دیگر در اشاره به این زمینه تحقیقاتی، چاپ عضو، چاپ زیستی و مهندسی بافت به وسیله ی کامپیوتر، هستند. چاپ سه بعدی می تواند جایگزینی برای مفصل ران (لگن) شخص که به طور دائم در جای خود است تولید کند.

ترکیبی از تصویربرداری سه بعدی و تکنیک های سریع نمونه سازی در جراحی فک و صورت برای تولید پروتز سفارشی جمجمه ای و برای برنامه ریزی قبل از عمل استفاده می شود. روش ارائه شده با هدف ایجاد یک مدل ایده آل سبب:

• کاهش خطر آسیب موضعی بافتی از
• واکنش گرمازا پخت
• کاهش زمان حین عمل
• جلوگیری از بازسازی نامتقارن با استفاده
• از تکنیک مهندسی معکوس

کاربرد پرینتر ۳ بعدی در سایر علوم

شیمی

• ایجاد سازه های مولکولی.
• ساخت تجهیزات آزمایشی مورد نظر.

رباتیک

• ایجاد قطعات با هر اندازه و شکل مورد
• ایجاد بردهای مورد نیاز در ساخت رباط

ریاضیات

• طراحی اشکال هندسی.
• ایجاد شی سه بعدی از نمودارهای فضای سه بعدی.

مصارف خانگی

• چاپ وسایل مورد نیاز
• ساخت قطعات گمشده یا شکسته سایر وسایل

کاربرد خانگی دیگری که در حال آمدن است، امکان ایجاد غذا با نمونه های خاصی از چاپگرهای سه بعدی است. تصویری از این پرینتر را در تصویر زیر مشاهده می کنید.

در نهایت ما با استفاده از پرینتر سه بعدی قادر خواهیم بود تا هر چیزی را با تغییر دادن ظاهر آن بسازیم، ایجاد یک قاب جدید برای گوشی، یا انجام کارهای مفیدتر مثل درست کردن یک قسمت شکسته از یک اسباب بازی و یا حتی ایجاد خود پرینتر سه بعدی

نتیجه گیری

با وجود پیشرفت های زیاد در تکنولوژی چاپ سه بعدی و روش های موجود همچنان امید به ساخت روشی کارآمدتر برای پوشاندن عیوب سایر روش ها و در برداشتن تمامی مزایای آنها، وجود دارد. در روش رسوب مواد مذاب شاهد امکانات سفارشی سازی کمتری هستیم ولی در عوض ساده بودن پروسه ایجاد و کم هزینه بودن ساخت شی و بالاتر بودن سرعت از مزایای این روش است. در روش ساخت لایه به لایه یا پراکندن پودر پلیمر و چاپ با اشعه لیزر امکان ساخت شی به صورت حرکتی و با رنگ و ویژگی مورد نظر از جمله مزیت ها است ولی در مقابل کمتر بودن سرعت و پیچیدگی پروسه از معایب این روش هاست.