پرینتر سه بعدی چیست ؟

پرینتر سه بعدی دستگاهی است که می تواند قطعات ریز تا قطعات بزرگی مانند قطعات هواپیما را به روش ساخت سه بعدی بسازد .

این دستگاه ها با توجه به کاربردشان ، دارای اندازه های گوناگونی هستند.

این عمل طی فرایند افزودن لایه های متعدد انجام می شود به طوری که برش هایی به صورت افقی روی هم قرار می گیرند تا در نهایت فرم شئ ایجاد شود.

این فرایند باعث می شود تا از ساخت مجسمه و ماکت به روش های قدیمی فاصله بگیریم و روند سریع تر، به صرفه تر و با دور ریز کمتری انجام شود. 

با استفاده از پرینت سه بعدی دیگر نیازی به برش و کنده کاری بر روی مواد اولیه نیست و با صرف کمترین مقدار از مواد اولیه می توان به نتیجه دلخواه رسید.

همچنین دقت و ظرافت در این روش بسیار بالا می باشد.از جمله مثال هایی که در آن ها از صنعت چاپ سه بعدی استفاده شده است می توان به این موارد اشاره کرد: مدل های معماری و ماکت، پروتز های چاپ شده 3D، بازسازی فسیل ها، بازسازی و تعمیر آثار باستانی، بازسازی استخوان ها و قسمت های بدن و …

پرینتر سه بعدی چگونه کار می کند؟

ابتدا باید به وسیله نرم افزار طراحی 3 بعدی در کامپیوتر یک مدل را طراحی کرد و یا توسط اسکنرهای سه بعدی، یک جسم را اسکن کرد تا مدلی که به آن نیاز داریم به دست بیاید.

نمونه سازی سریع

شرکت ها و تولیدی های بزرگ از پرینترهای سه بعدی برای نمونه سازی سریع استفاده می کنند تا نسخه اولیه خود را به صورت فیزیکی داشته باشند و بتوانند تغییرات لازم را بر روی انجام دهند. 

در نظر بگیرید که یک شرکت تولید کننده جارو برقی می خواهد یک نمونه جدید تولید کند .

اگر این پرینتر ها نباشند باید فرایند پیچیده و هزینه بر قالب سازی برای تک تک قطعات انجام شود و در نهایت دستگاه ساخته شده مورد ارزیابی قرارگیرد و نقاط ضعف و قوت آن مشخص شود.

ولی اکنون ، طراح با این دستگاه ، تمام قطعات داخلی و بدنه را می سازد بدون آنکه فرایند قالب سازی برای هر قطعه انجام شود.

ببینید چه تحول بزرگی اتفاق افتاده است !!

این اقدام علاوه بر سرعت بالایی که دارد باعث خواهد شد تا هزینه های تولید اولیه به شدت پایین بیاید و نیازی به ساخت یک محصول کامل برای بررسی نباشد. 

به عنوان مثال دیگر ، شرکت نایک محصولات خود را ابتدا توسط پرینتر سه بعدی می سازد و تحلیل و بررسی های لازم را بر روی آن انجام می دهد تا در نهایت پس از تغییرات و اصلاح کامل آن را به صورت انبوه تولید کند.

ساخت نمونه اولیه خودروهای جدید، به منظور بررسی ظاهر و ساختار آن هم یکی دیگر از موارد استفاده ی پرینترهای سه بعدی در صنعت خودروسازی می باشد.

کاربرد پرینتر سه بعدی در صنعت هواپیما سازی

بوئینگ سالهاست که از این تکنولوژی برای ساخت قطعات هواپیما استفاده می نماید. در سال 2015 تخمین زده شده است که بوئینگ بیش از 20،000 نسخه چاپی سه بعدی را در هواپیماهای خود اجرا کرده است. 

بوئینگ همچنین از چاپ فلز استفاده می کند و صرفه جویی 787 تن از قطعات تیتانیوم چاپ شده، منجر به کاهش هزینه ی 2 تا 3 میلیون دلاری در هر هواپیما شده است. 

ساخت و ساز

آیا می توانید یک خانه را چاپ کنید؟! بله می توانید! 

شرکت هایی هستند که در حال انجام این پروژه هستند و نمونه های اولیه موفقی هم تولید کرده اند. با این اقدام می توان یک خانه را در 24 ساعت چاپ کرد و در واقع ساخت یک خانه تنها یک روز طول خواهد کشید!

در این روش بخش های اصلی و قطعات به صورت جداگانه ساخته می شوند و در نهایت با مونتاژ کردن در کنار هم قرار می گیرند. چنین اقداماتی به سرعت در حال پیشرفت هستند و می توان در آینده شاهد تحولی شگرف در صنعت ساخت و ساز بود اما فعلا راه نسبتا زیادی برای رسیدن به این هدف مانده است.

کاربرد پرینتر 3 بعدی در ساختمان سازی

معماران همواره به ارائه یک نسخه کوچک و اولیه از طرح و نقشه ی خود نیاز دارند. پرنتر سه بعدی می تواند طرح آن ها را خیلی سریع و با هزینه کم بسازد و آن را در معرض نمایش قرار دهد تا دیگر نیازی به مدل و ماکت سازی های طولانی و وقت گیر نباشد!

 محصولات مصرفی

نمونه های اولیه زیادی از محصولات تزئینی و لوازم خانگی ساخته شده با چاپگرهای سه بعدی وجود دارند.لوسترها و چراغ خواب و لامپ های تزئینی نیز توسط این تکنولوژی قابل تولید هستند و می توان فرم های زیبا و متنوعی را توسط پرینت سه بعدی خلق کرد و در بازار به فروش رساند.

ساخت زیورآلات با پرینترهای سه بعدی 

از دیگر صنایعی که پرینتر سه بعدی در آنها نقش مهم و موثری را بازی می کند می توان به صنایع غذایی، پزشکی، دندان سازی و … اشاره کرد.

 انواع چاپ سه بعدی و نحوه چاپ آنها

روش های گوناگونی  برای چاپ سه بعد وجود دارد و تفاوت آن ها در نحوه به هم پیوست لایه ها است. در برخی از روش ها از لیزر برای پیوند دادن لایه ها استفاده می شود و در روشی دیگر از مواد مذاب و نرم به منظور پیوند دادن لایه ها استفاده خواهد شد. 

در ادامه این روش ها و فرایند و عملکردشان را برای شما توضیح داده می شود.

مدل سازی رسوبده  (FDM)

مهم ترین و پر استفاده ترین تکنولوژی در این نوع از فرایند، تکنولوژی مدل سازی رسوبده است که به نام اختصاری FDM شناخته می شود.در این تکنولوژی از مواد پلاستیکی یا فلزی استفاده می شود.

این مواد با گرمایی که دستگاه تولید می کند نرم می شوند سپس از نوک نازل خارج شده و بلافاصله سرد و سفت می شوند. نازل توسط یک نرم افزار و بر اساس مدلی که به پرینتر داده می شود کنترل خواهد شد تا لایه ها و در نهایت فرم کلی مورد نظر را بسازد.

 
Material Jetting

در این روش پرینتر مانند یک پرینتر جوهر افشان عمل می کنند و مواد را به صورت قطره هایی از خود خارج می کند و فرم مورد نظر را می سازد.

تولید رابط مایع  (CLIP)

جدیدترین و سریعترین فرایند که Continuous Liquid Interface Production یا همان تولید رابط مایع نامیده می شود، اختراع توسط یک شرکت به نام کربن است.

در این روش رزین بدون سرب به صورت مایع در می آید و باعث می شود تا هر لایه به لایه ی زیرین خود پیوند بخورد.

استریو لیتوگرافی

رایج ترین تکنولوژی در این فرایندها Stereo lithography است. این تکنولوژی از یک بشکه رزین فتوپلیمر و یک لیزر ماوراء بنفش برای ساخت لایه های شئ استفاده می کند.

برای هر لایه ، پرتو لیزر یک قسمت از الگو را بر روی سطح رزین مایع فرم می دهد. قرار گرفتن در معرض نور لیزر ماوراء بنفش باعث می شود که لایه ی جدید به لایه زیر بپیوندد.

در فیلم زیر با این دستگاه بیشتر آشنا شوید:

پردازش نور دیجیتال

(DLP)    Digital Light Processing یا پردازش نور دیجیتال به روش چاپی اشاره دارد که از پلیمرهای سبک و حساس به نور استفاده می کند. این روش بسیار شبیه به استریولیتوگرافی است و تفاوت اصلی منبع نور است DLP 

 
Binder Jetting

در این روش دو فاز پودر و مایع داریم! ذرات پودر در بستر مایع گسترش یافته اند و ظرف را پر کرده اند.

لایه هایی که برش زده شده اند در این بستر که ترکیبی از مایع و پودر است ساخته می شوند و فاز مایع باعث می شود که این لایه ها به یکدیگر پیوند بخورند.

پس از پایان چاپ، پودر باقی مانده جداسازی و پاک می شود و برای چاپ مدل بعدی مورد استفاده قرار می گیرد.

تولید با رشته ی ذوب شده (FFF)

نحوه کار این تکنولوژی دقیقا مطابق با نام آن است و به وسیله ذوب کردن و فرم دادن رشته های مواد اولیه عمل می کند.

Powder Bed Fusion این فرایند از به کار بردن ذرات پودری پلاستیک یا سرامیک و غیره در یک بستر استفاده می کند که توسط لیزر فرم لایه ها را می سازد و مدل نهایی را به شما تحویل خواهد داد.

ساختن با لیزر انتخابی (SLS)

در این تکنولوژی شما یک ظرف پر از پودر دارید که به عنوان یک بستر در نظر گرفته می شود. لیزر با توجه به فرم لایه هایی که به دستگاه داده اید آن را ها می سازد و پس از ساخته شدن هر لایه، از ضخامت پودر بستر کم می شود و همین روند تا کامل شدن پرینت ادامه خواهد یافت.

ساختن مستقیم مواد توسط لیزر (DMLS)

این تکنولوژی همان SLS است اما به جای پودر پلاستیک از پودر شیشه و سرامیک استفاده می کند. در این روش هم تمام پودری که می ماند جمع آوری می شود و برای ساخت مدل بعدی مورد استفاده قرار خواهد گرفت.