پرینتر سه بعدی چیست؟
پرینتر سه بعدی میتواند بدین صورت تعریف شود: “فرآیند ساخت فیزیکی یک شی سه بعدی از یک فایل دیجیتال بوسیله دستگاهی که با استفاده از یک متریال، لایه هایی را در مختصات سه بعدی با دقت در کنار قرار میدهد تا ساخت یک شی تکمیل شود”.
نحوه کار پرینترهای سه بعدی بدین صورت است که فایل سه بعدی بعد از اسلایس شدن و اعمال تنظیمات نحوه پرینت و انتقال آن به دستگاه و بارگذاری مواد مصرفی و یا همان فیلامنت، دستگاه شروع به کار نموده و مدل فیزیکی را بصورت لایه به لایه پرینت نموده و می سازد.یکی از کاربردهای پرینترهای سه بعدی، مدلسازی های اولیه و در پاره ای از موارد ساخت محصول نهایی است.
بطور کلی می توان گفت که مهمترین کاربرد این دستگاه، نمونه سازی اولیه محصول جهت کنترل و ایراد یابی محصول طراحی شده و رفع ایرادهای احتمالی و در نهایت تولید انبوه محصول توسط روشهای تولید دیگر مانند ریخته گری و یا تزریق پلاستیک است.
تاریخچه پرینتر سه بعدی
پرینتر های سه بعدی یکی از فن آوری های رایانه ای بود که با کسب اطلاعات و دانستنیهای روز ، به یکی از انقلاب های بزرگ در دوران مدرن صنعت تبدیل شد. ثبت اختراع و فروش تجاری این فناوری به دهه ۸۰ میلادی برمی گردد.
اولین و ابتدایی ترین نشانه و مفهوم از چاپ سه بعدی در سال ۱۸۶۰ توسط یک عکاس پاریسی به نام فرانس ویلم پدیدار شد. این عکاس فرانسوی از تکنولوژی و فناوری ابتدایی پرینتر های سه بعدی برای ساخت مجسمه از پرتره های سه بعدی به وجود آمده از این تکنولوژی استفاده کرد.
فرانس ویلِم این ابداع خود که از پرینتر سه بعدی گرفته بود را مجسمه سازی مکانیکی نامید! برخی دیگر از منابع حاکی از این است که فناوری پرینتر سه بعدی برای اولین بار در سال ۱۹۸۰ توسط دکتر کودامای ژاپنی ابداع و ثبت شد اما به نتیجه ای نرسید.
سرانجام چارلز چاک هال اولین پرینتر سه بعدی را در سال ۱۹۸۳ ابداع و اختراع کرد. او توانست اولین پروسه پرینت سه بعدی با نام استریولیتوگرافی به نام خود ثبت کند. هال استریولیتوگرافی را روشی مناسب برای مدل کردن اجسام جامد از طریق لایه ریزی و سفت کردن این لایه ها توسط اشعه ماورا بنفش می دانست.
سپس هال اقدام به تاسیس شرکت خود با نام ۳D System کرد که امروزه یکی از بزرگترین و بهترین شرکت های دنیا در زمینه پرینتر های سه بعدی می باشد.
چند مورد از کاربردهای پرینتر سه بعدی
همانطور که از آینده تکنولوژی پیداست، پرینت سه بعدی همه چیز را دگرگون خواهد کرد. در حال حاضر چاپ سهبعدی یا تولید افزودنی (Additive manufacturing) این امکان را برای طراحان، مهندسان، کارخانهها و استارتاپها فراهم کرده است تا به سرعت و با صرف هزینه بسیار پایینتر، نمونه اولیه محصول یا قطعات مورد نیاز را تولید کنند و این تازه شروع راه است. این تکنولوژی در حال حاضر صنعت ساختمان سازی، طراحی خودرو و محصولات را متحول کرده است. کاربردهای این فناوری در آینده میتواند بسیار گستردهتر از این موارد باشد.
هوا و فضا
تولید افزودنی حتی در ساخت موشکهایی که انسان را به سیاره مریخ میفرستد نیز نقش بزرگی دارد. با کاهش هزینههای چاپ سهبعدی میتوان انتظار داشت نمونههای آن در همه جا دید شود. اما در حال حاضر به کارگیری چنین ابزاری بسیار پرهزینه است و برای شرکتهای تولیدی بزرگ به اندازهی کافی سریع نیست. البته ممکن است این روند تا چند دهه دیگر تغییر کند. محققان در روشی جدید و به کمک لیزر توانستند چاپ سه بعدی سازههایی با ابعاد کوچک (در مقیاس نانو) و با سرعتی بسیار بالا را فراهم کنند. چاپ سهبعدی در مسیر درستی قرار گرفته است و در آینده باید منتظر اتفاقهای هیجانانگیزتری در این زمینه باشیم.
معماری
ساخت سریع معماری ساختمان، مدلها و ماکتهای بادوام با چاپ سهبعدی امکان پذیر شده است. فناوری چاپ سهبعدی به معماران کمک میکند که ماکتی دقیق از مدلهای مختلف ایجاد کنند.
تجهیزات پزشکی
تولید تجهیزات پزشکی و طراحیهای دقیق در این زمینه و همچنین تولید اندامهای مصنوعی به قالبهایی با ابعاد و متریال بادوام نیاز دارد. چاپگرهای سهبعدی پاسخگوی این نیاز در علم پزشکیاند. برخی موسسات خصوصی و دانشگاهها توانستهاند به کمک سلولهای بنیادی و چاپ سهبعدی، اندامهای درونی بدن انسان از جمله قلب را تولید کنند. این ویژگی برای پیوند عضو به کار میرود. در آینده غذا و ویتامینهای مورد نیاز را میتوان متناسب با نیازهای بیولوژیکی از طریق چاپ سهبعدی تهیه کرد.
خودروسازی
در صنعت خودرو سازی چاپ سهبعدی از کوچکترین خطاها جلوگیری میکند و به طراحی دقیقتر تجهیزات کمک خواهد کرد. مهندسان میتوانند با چاپ سهبعدی قطعات با کم حجم، بررسیهای لازم را به طور دقیق انجام دهند و از اشتباهات احتمالی جلوگیری کنند. چاپ سهبعدی به رشد نوآوری در تولید کمک میکند و حرکت در راستای تولید مطمئن را سرعت میبخشد. در سال 2014، شرکت کونیگزگ یک ابرخودرو ساخت که قطعات آن با پرینترهای سه بعدی طراحی کرد. این خودرو اوربی نام دارد.
کاربرد پرینتر سه بعدی به طور کلی
بطور کلی می توان گفت که از این دستگاه می توان تقریباً در تمامی صنایع استفاده نمود. برخی از صنایعی که به وفور از آن استفاده می شود عبارتند از:
- هوا و فضا
- معماری و ماکت سازی
- صنایع اتومبیل سازی
- صنعت محصولات تجاری و کالاهای مصرفی
- تجهیزات الکترونیکی
- صنایع نظامی و انتظامی
- پزشکی و دندانپزشکی
- آموزش
- قالب سازی
در نتیجه
پرینتر سه بعدی در گذشته به یکسری از قابلیتها محدود میشد اما با ادغام فناوریهای جدید این چاپگرها از نقش کپی در سریعترین زمان ممکن به پیادهسازی طرحهای پیچیده و تنوع اقلام اولیهای که قابل استفاده در حین تولید قطعات است محبوبیت بسیاری پیدا کردهاند. این ویژگیها پرینتر سه بعدی را به سطحی فراتر از کاربردهای خانگی و زیبایی شناختی برده است.