پرینتر سه بعدی چیست؟

چاپ سه‌بعدی؛ انقلابی که رویاهای شما را به ماده تبدیل می‌کند

تصور کنید هر چیزی که در ذهن دارید، از یک قطعه صنعتی پیچیده تا یک تندیس دکوراتیو، تنها با فشار یک دکمه به واقعیت تبدیل شود. چاپ سه‌بعدی (3D Printing) یا تولید افزایشی، فرآیندی است که در آن لایه‌های نازک از مواد (پلاستیک، رزین، فلز و…) روی هم قرار می‌گیرند تا یک شیء سه‌بعدی دقیق ساخته شود. این تکنولوژی مرزهای بین تخیل و تولید را از بین برده است.

“جالب است بدانید که این تکنولوژی برخلاف تصور عموم، جدید نیست! اولین بار در سال ۱۹۸۷ توسط چاک هال ابداع شد و از آن زمان تاکنون مسیر طولانی را برای رسیدن به میز کار شما طی کرده است.

پرینتر سه‌بعدی دقیقاً چگونه کار می‌کند؟

برخلاف روش‌های سنتی تراشکاری که از یک قطعه بزرگ شروع به برداشتن لایه‌ها می‌کنند، پرینتر سه‌بعدی از «صفر» شروع می‌کند. فرآیند به این صورت است:

1. طراحی مدل دیجیتال: ابتدا قطعه در نرم‌افزارهای سه‌بعدی (مثل SolidWorks یا Rhino) طراحی می‌شود.
2. لایه لایه کردن (Slicing): مدل به هزاران لایه افقی بسیار نازک تقسیم می‌شود.
3. ساخت فیزیکی: نازل دستگاه با دقت میکرونی، مواد را لایه به لایه روی هم می‌چیند تا قطعه نهایی شکل بگیرد.

فناوری چاپگر سه بعدی به چهار دسته کلی (بر اساس متریال مصرفی) تقسیم بندی میشود:

• پرینتر متریال فیلامنت (ترموپلاستیک) FDM: fused deposition modeling یا FFF: fused filament fabrication: متریال مرسوم ترموپلاستیک است که فیلامنت نامیده میشود و از طریق ذوب آن، لایه های یک جسم روی هم گذاشته میشود تا در شی تکمیل گردد.
• پرینتر متریال رزین (مایع حساس به نور) با سه نوع تابنده شامل LCD: Liquid Crystal Display DLP: digital light processing یا SLA : laser- stereolithography: که انواع رزینها را با استفاده از تابش نور یا لیزر به جسم تبدیل میکند.
• پرینترهای متریال فلزی که دو نوع کلی متریال فلزی را استفاده می کنند:
•  
  – نوع پلتفرم صنعتی و متریال پودر فلز که با تابش لیزر و دیگر روشها پرداخت میشود:
• SLM (ذوب انتخابی لیزر)
• EBM (ذوب الکترونی فلز)
• DED (رسوب مستقیم انرژی)
• Cold Spray (پاشش سرد فلز)
• WAAM (قوس سیمی)

چرا باید از چاپ سه‌بعدی استفاده کنیم؟ (مزایای اصلی)

• آزادی کامل در طراحی: ساخت پیچیده‌ترین هندسه‌هایی که با قالب‌سازی سنتی غیرممکن است.
• سرعت بالا در نمونه‌سازی: به جای هفته‌ها انتظار، قطعه خود را در چند ساعت لمس کنید.
• کاهش هزینه‌ها: حذف هزینه‌های سنگین ساخت قالب برای تعداد محدود یا تک‌نسخه.
• بدون ضایعات: در این روش فقط به اندازه حجم قطعه مواد مصرف می‌شود، نه بیشتر!

شهرت پرینتر سه بعدی در بین مردم

از همان دهه 80 که ساخت پرینتر های سه بعدی شروع شد تا سل 2000 کم کم مردم با این دستگاهها آشنا شدند. خیلی از افراد در صنایع خود برای ساخت انواع اشیا و وسایل از این دستگاهها استفاده میکردند.

حتما در فیلم های سینمایی دیده اید که یک سری شخصیت های خیالی وجود دارند که به صورت انیمیشن نیستند . این نوع گریم ها و صورت ها توسط افراد ایده پرداز طراحی میشوند و بعد با پرینتر سه بعدی ساخته میشوند.

به همین دلیل است که خیلی بازیگرها با گریم ها و صورت هایی با ماسک ها و نقاب های متفاوت مانند یک ادم فرازمینی و یا یک اثر متفاوت دیده میشوند مانند موجوداتی که در فیلم های چند قسمتی پیچ اشتباه وجود دارند.

اما در اوایل قرن 21 ساخت یکی از اعضای بدن با پرینتر سه بعدی سر و صدای زیادی را به پا کرد. به طوری که انگار یک تخیل علمی به واقعیت پیوست.

بعد از این اتفاق کم کم شروع کردند به تولید انواع مختلفی از وسایل با پرینتر سه بعدی اما تا آنروز هنوز ایین دستگاه ها را در خانه نمیشد استفاده کرد.

تا اینکه در سال 2005 مهندس مکانیک امریکایی به نام دکتر آدریان بویر طرحی را اجرا کرد تا دستگاه های پرینتر های سه بعدی را به درون خانه ها و کارگاه ها بیاورد تا هر دستگاه بتواند بخشی از کار را خودش انجام دهد این ابداع که بعد ها به نام رپرپ (reprap) نامیده شد.

در سال 2008 دستگاه رپرپ ساخته شد و باعث شد توجه قشر زیادی به آن جلب شود. همین پیشرفت های مرحله به مرحله این دستگاه باعث شد تا روز به روز فناوری های چشمگیری را به وجود آورد.

ویدئوی عملکرد چاپگر سه بعدی متریال رزینی