استفاده از فناوری چاپگرهای سه بعدی
“بیاندیشید و تجسم کنید و با یک کلیک ایده هایتان را بسازید”
در دنیای امروزه بدون مرز تکنولوژی، ما هر روز شاهد ورود محصولی جدید به بازارهای مصرف هستیم ولی در مورد پرینترهای سه بعدی باید گفته شود که تکنولوژی جدیدی محسوب نمی شوند ولی به دلیل قیمت بالا و کارایی به نسبت پایین خیلی مورد توجه همگان قرار نمیگرفته است. اما امروزه با پیشرفت این محصول، کارایی های آن افزایش و قیمت آنها به نسبت کاهش پیداکرده است.
ارزش واقعی این پرینترها در دو زمینه اقتصاد و نوآوری بررسی میشوند. از لحاظ اقتصادی این نوع پرینترها باعث باز کردن پنجره های جدید اقتصادی بر روی جامعه است و با کمک این نوع پرینترها سرعت و تنوع تولید محصولات و صد البته کیفیت آنها بیشتر میشوند به گونه ای که باعث ایجاد شدن هزاران فرصت شغلی برای جامعه میشود.
فرآیند چاپ سه بعدی:
فرآیند چاپ سه بعدی، فرآیندی است که کاربر را قادر به ساخت طرح موجود در سیستم میکند. در حال حاضر چندین روش و تکنولوژی برای ساخت اجسام سه بعدی وجود دارد که هر کدام دارای مزایا و معایب منحصر به خود هستند ولی با وجود پیشرفت های زیاد در ساخت این ماشین ها همچنان سرعت ایجاد یک شی سه بعدی به علت ساخت لایه به لایه شی، کمی کند است که با تلاش شرکت های سازنده در بازار رقابتی موجود چاپگرهای سه بعدی، قابل بهبود است. لزوم استفاده از این فرآیند در عصر حاضر که عصر سرعت است به خوبی احساس می شود و همچنین این فرآیند علاوه بر صرفه جویی در زمان منجر به صرفه جویی هزینه نیز می شود که برای تولید کنندگان قابل توجه است.
از جمله مزیت های دستگاه سه بعدی این است که هنگام کار کردن نیازی به اتصال به کامپیوتر ندارد و فایل را از طریق SD Memory میسازد و تمامی عملیات توسط پردازشگر دستگاه انجام می شود .همچنین خروجی این دستگاه قابلیت تنظیم کیفیت را هم دارد به طوری که می تواند مدل سه بعدی را با کیفیت بالا ولی با سرعت پایین یا با کیفیت پایین ولی با سرعت بالا بسازد.
نحوه کارکرد چاپگرهای سه بعدی:
در مورد چگونگی کارکرد این دستگاهها و تفاوت اساسی آنها با دستگاههای CNC بایستی گفت که پرینترهای سه بعدی عمدتاً از روش استفاده از مواد مذاب برای ساختن محصول نهایی استفاده میکنند ولی دستگاههای CNC عمدتاً از طریق برش یا جدا کردن بخشی از یک محصول کلی برای رسیدن به محصول نهایی استفاده میکنند.
برای استفاده از یک چاپگر سه بعدی، نخست به طرح شبیه سازی شده محصول مورد نظر نیاز داریم که از چندین راه ،قابل تهیه است:
- استفاده از نرم افزارهای طراحی سه بعدی
- اسکنرهای سه بعدی
- استفاده از طرحهای سه بعدی آماده در فضای اینترنت
انواع فناوری های چاپ سه بعدی:
دسته بندی و شباهت این فناوری ها بسیار زیاد است ولی به طور کلی می توان آنها را در هفت دسته خلاصه کرد؛
- Material extrusion(also known as FDM,PJP,FFF,FFM,MEM)
- Vat photo polymerization (include streolithography and DLP projection)
- Material jetting (include MultiJet Printing, PolyJet)
- Binder jetting (ColorJet Printing and VoxelJet and ExOne Technology)
- Powder bed fusion (include SLS, DMLS, SLM, SHS, EBM and LaserCUSING)
- Sheet lamination (include LOM and SDL)
- Direct Energy deposition
عوامل تاثیرگذار بر کیفیت خروجی پرینتر:
- سرعت لایه گذاری و تعداد بازوهای چاپگر
- ضخامت لایه های ورقه ای
- نوع مواد اولیه مورد استفاده
مواد اولیه در چاپگرهای سه بعدی:
میتوان گفت بیشترین نوع مواد اولیه ای که در پرینتر های سه بعدی استفاده میشود مواد اولیه PLA است و بعد از آن ABS بیشترین کاربرد را دارد که تقریباً میتوان گفت پرینتر های سه بعدی تکنولوژی FDM همه از PLA میتوانند استفاده کنند و فقط تعداد خاصی ABS را پشتیبانی میکنند که از آن تعداد خاص پرینتر های کمی میتوانند کیفیت مطلوبی در چاپ ABS داشته باشند لذا زوج مکمل پرینتر سه بعدی و مواد اولیه مصرفی همیشه باید به دقت انتخاب شود و این دقت نیز میتواند کیفیت چاپ نمونه را تضمین نماید.
کاربردهای چاپ سه بعدی:
- ساخت پیش نمونه (Prototype) و قطعه در حوزه های مختلف
- هوا- فضا (افراد مستقر در پایگاه های فضایی برای امور متنوع خود نیاز به قطعات جدید دارند. امری که با استفاده از پرینتر سه بعدی به راحتی قابل دستیابی است.)
- پزشکی (گوش، کلیه، رگهای خونی، بافتهای پوستی،استخوان و …)
- معماری، ساخت و ساز
- طراحی صنعتی
- خودروسازی، قطعه سازی
- صنایع نظامی
- مد، جواهرات
- صنایع غذایی
- صنایع ریخته گری
- صنعت نفت و گاز
بزرگترین استفاده کنندگان این فناوری:
امروزه کمتر کمپانی بزرگی در دنیا یافت می شود که در حال بهره برداری یا ساخت یک نمونه اختصاصی و یا عمومی این تکنولوژی برای کاربردهای گوناگون نباشد. از شرکت های اصلی که تمرکز بر این فناوری دارند تا شرکت هایی مانند Coca-Cola, GE , Nike, Gillette و حتی شرکت های بزرگ نفتی مانند توتال.
چالش های این فناوری:
- امکان تولید و عرضه تجاری محصولات تقلبی و غیر اصل(حق مالکیت معنوی)
- ساخت ابزارآلات خطرزا
- استفاده از مواد اولیه نامطلوب و غیر استاندارد شیمیایی
سرمایه گذاری دولت ها:
- دولت کشور کره جنوبی برنامه رشدی در قالب یک نقشه راه ده ساله برای فناوری چاپ سه بعدی طراحی کرده که در حال اجر است.
- چین، مرکزی با نام “اتحادیه فناوری چاپ سه بعدی چین” را با هدف ایجاد یک مرکز نوآوری فناوری چاپ سه بعدی برنامه ریزی کرده است و هدفش رسیدن به فناوری های پیشرفته تولید، در رقابت با امریکا است.
- کشور امریکا نقشه راه تولید افزایشی را با تمرکز بر حوزه طراحی، فرآیند مدلسازی و کنترل، مواد، فرآیندها و ماشین آلات، کاربردهای زیست پزشکی و انرژی وتوسعه پایدار با حمایت بنیاد ملی علوم و تحقیقات دریایی تدوین کرده است.
- کشور انگلستان سرمایه ای برای مرکز توسعه فناوری چاپ سه بعدی اختصاص داده است. اهمیت آن حفظ برتری نسبت به امریکا، در تولید و صنایع هوایی می باشد
نتیجه گیری:
همانطور که با هم بررسی کردیم، مدت ها است که عده ی زیادی منتظر پرینتر های سه بعدی بوده اند. این ابزار ها در پول، انرژی و وقت مردم صرفه جویی میکنند و شاید در های جدیدی را بر روی افرادی که هیچ وقت به فکر طراحی یا مهندسی نبوده اند باز کند.
پرینترهای سه بعدی ۱۰۰ دلاری در راه هستند و دیر یا زود زنگ خانه هایمان را به صدا در می آورند. با توجه به چنین اتفاقات و پتانسیل ذهن انسان برای ساخت چیزهای بهتر و جدیدتر، می توانیم گفت که چاپگرهای سه بعدی تحولی عظیم در زندگی روزمره افراد و حتی تعییرات گسترده ای در ساختار کسب و کار جهانی ایجاد خواهد کرد به نحوی که دیگر افراد محصول خریداری نخواهند کرد بلکه در آینده ایده و ذهن خلاق افراد فروخته خواهد شد و افراد با خرید ایده میتوانند بوسیله چاپگرهای سه بعدی خود، محصولات را بسازند.