همه چیز در مورد تکنولوژی چاپ سه‌بعدی

چاپگرهای سه‌بعدی وسیله‌هایی هستند که با استفاده از آن‌ها می‌توانید از عکس‌هایی که در کامپیوتر خود دارید نمونه سه‌بعدی واقعی بسازید. تکنولوژی استفاده شده در پرینترهای سه‌بعدی جدید این امکان را به استفاده‌کنندگان می‌دهد که از مواد کامپوزیتی در طراحی خود برای چاپ بصورت سه‌بعدی استفاده کنند. پرینتر سه‌بعدی می تواند طرح های کامپیوتری شما را به صورت یک نمونه واقعی با دقت بسیار بالا پرینت کند. پرینترهای سه‌بعدی فناوری است که با سرعت زیاد در حال پیشرفت است و می تواند طرح های کامپیوتری را بصورت اشیا سه‌بعدی چاپ کند.

امروزه چاپ سه‌بعدی نه تنها به عنوان یک سرگرمی در میان کاربران عادی مورد توجه قرار گرفته، بلکه مشاغلی همچون پزشکی و مدل سازی صنعتی هم به آن روی خوش نشان داده اند. به نظر می رسد در آینده بیشترین کاربران پرینترهای سه‌بعدی از جهان سوم باشند، زیرا کمیابی برخی منابع و ابزارها، جا را برای تولید انها با چنین پرینترهایی باز می کند.

رپرپ اولین دستگاه های چاپ سه‌بعدی خانگی را ارائه داده است.

در چاپگرهای سه‌بعدی خانگی، برای تولید محصولات از ذوب پلاستیک بهره می برند. چاپگرهای سه‌بعدی صنعتی با قابلیت پرینت با استفاده از فلزات، رزین های مایع، خمیر سرامیک و حتی مواد خوراکی ساخته شده اند.

کمتر از یک دهه از تولید پرینتر لیزری و از دور خارج شدن پرینتر سوزنی می گذرد و می توان گفت طی این مدت کیفیت خیره کننده پرینترهای لیزری همه کاربران را راضی نگه داشته است ولی هیچ کس حدس نمی زد که در کمتر از 10 سال پرینترهای به بازار خواهند آمد که قابل مقایسه با پرینترهای لیزری نیستند. از این به بعد هر چیزی که تصورش را می کنید و در رایانه خود طرح سه‌بعدی آن را ایجاد می کنید، می توانید در عرض چند دقیقه در محیط خارج آن را داشته باشید.

پرینترهای سه بعدی به عنوان تولیدکنندگان ذره ای یا لایه ای نیز شناخته میشوند، زیرا اساس کار آنها بدین گونه است که محصول موردنظر ما را بهصورت لایه به لایه بر روی یکدیگر میسازد تا درنهایت به محصول درخواستی برسد، البته بزرگترین ویژگی این محصول نسبت به روشهای سنتی دقت بالا و سرعت بیشتر و هدر رفت ماده اولیه خیلی کمتر است.

البته در مورد کاربردهای اینگونه پرینترها باید عرض شود که آنها هماکنون در بسیاری از صنایع در حال خدمترسانی هستند ولی مقیاس کار آن صنایع بسیار کوچک است، از پرینترهای سه‌بعدی به دلیل کنترل و طرز کار سخت آنها معمولاً برای ساختن نمونه های اولیه محصولات مورداستفاده قرار می دهند و در خط تولید کارخانه ها کمتر مورد استفاده قرار می گیرند.

امروزه با فعال شدن شرکتهای تکنولوژی در این زمینه ما شاهد ساخته شدن مدلهای خانگی این نوع پرینترها هستیم که االبته هنوز جای خود را به آن صورتی که باید بین مصرفکنندگان خانگی باز نکرده است.

حال شما لحظه ای پیش خود فکر کنید که در صورت داشتن چنین محصولاتی قادر به انجام چه کارهایی می شدید، دیگر به جای خریدهای اینترنتی برخی از کالاها می توانید محصول موردنظر خود را با تغییرات و اصلاحات دلخواه خود در اتاق شخصیتان تولید کنید و از آن لذت ببرید.

معرفی چاپگرهای سه‌بعدی:

چاپگرها که چندی است در میان زندگی و تکنولوژی روز های افراد آمده است و کاربرد بسیار زیادی در زندگی افراد دارد یک وسیله برای چاپ اطلاعات و تصویر بر روی کاغذ می باشد که گاهی به صورت رنگی و لیزری و گاهی به صورت سوزنی و قدیمی تر می باشد.

اما پرینترهای سه‌بعدی پرینتری بسیار جالب می باشد که با استفاده از نوعی کامپوزیت می توانند تمامی تصویر های مورد نظر شما را به صورت سه‌بعدی ساخته و تحویل شما دهد.

این پرینترها که این روزها نیز بسیار بازار داغی دارند و قیمت بسیار بالایی نیز دارند همگان را متعجب کرده است. در نمایشگاه CES 2014 امسال نیز چندین نوع از این پرینترها به مردم معرفی شد که از مواد مختلف برای کار کردن استفاده کرده و همچنین امکان ساخت و پرینت با سرعت بالاتر و تعداد بیشتر می‌باشد.

این پرینترها در حالات اولیه بیشتر برای ساخت ماکت‌ها و وسایل موردنظر افراد استفاده می‌شود که می‌توانند با وضوح بالا به کمک کاربران بیایند و طرح‌های پیشرفته‌تر از این نوع پرینترها می‌توانند با استفاده از مواد مختلف استفاده شده وسایل را به‌صورت واقعی‌تر ساخته و دقیقاً مشابه نمونه مورد نظر شوند که این دستگاه‌ها نیز همچنان در گام‌های اول طراحی بوده و تنها چند نمونه از آن‌ها تولید شده است.

دستگاه‌های پرینت سه‌بعدی چند سالی است که به‌صورت تجاری در کشورهای مختلف صنعتی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در ساخت ماکت‌ها امروزه برای تهیه قطعات دقیق و پیچیده از روش پرینت سه‌بعدی استفاده می‌شود که باعث افزایش سرعت و دقت ساخت قطعات شده است.

برای ساخت قطعات ماکت به روش پرینت سه‌بعدی نیاز به تهیه فایل سه‌بعدی از قطعه موردنظر می‌باشد. دستگاه این فایل را دریافت و اقدام به ایجاد آن به‌صورت لایه گذاری مرحله‌ای می‌کند.

پرینتر سه‌بعدی در واقع پرینتری است که علاوه بر ایجاد طرح در طول و عرض می‌تواند به صورت عمودی نیز پرینت کند. در نظر بگیرید که برای مثال جوهر پرینتر یک‌صدم میلی‌متر قطر دارد و شما می‌خواهید یک قطعه مکعبی همچون حبه قند را به‌صورت سه‌بعدی تهیه کنید. پرینتر شروع به پرینت یک مربع حدوداً یک در یک سانتیمتر به ضخامت یک‌صدم میلی‌متر می‌نماید.

پس از اتمام این مرحله نازل‌های دستگاه که جوهر را پخش می‌کنند کمی بالاتر رفته و مجدداً یک‌لایه دیگر روی لایه قبلی ایجاد می‌کنند. این عمل آن‌قدر تکرار می‌شود که شما یک مکعب سه‌بعدی به دست بیاورید. تنها تفاوت دستگاه‌های پرینت سه‌بعدی این است که می‌توانند از موادی همچون انواع پلاستیک و رزین‌ها برای ساخت قطعات استفاده کنند و البته ضخامت لایه‌های ایجادشده نیز بیشتر از یک‌صدم میلی‌متر و در واقع چیزی در حدود یک‌دهم میلی‌متر است که ضخامت ایده الی به‌حساب می‌آید.

سرعت لایه گذاری، ضخامت لایه‌ها و همچنین متریال مورد استفاده در پرینت سه‌بعدی از عوامل مهم در کیفیت و دقت قطعه نهایی به دست آمده است. قطعات تهیه شده در این روش معمولاً دارای ظاهر سطحی مناسبی نیستند و جهت ارائه باید کمی پرداخت شوند.

در مورد چگونگی کارکرد این دستگاه‌ها و تفاوت اساسی آن‌ها با دستگاه‌های CNC (دستگاه‌های کنترل عددی( نیز بایستی گفت که پرینترهای سه‌بعدی 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.

البته در مورد کنترل هر دو دستگاه بایستی آموزش‌های لازم را دیده باشید وگرنه این دستگاه‌ها به‌راحتی قابل‌استفاده نیستند. حال‌آنکه پرینترهای سه‌بعدی با توجه به مواد ورودی‌شان نحوه کارکردشان فرق دارد به‌گونه‌ای که این پرینترها با پلاستیک و یا نایلون و یا فلز و یا دیگر مواد قابل سیلان کار می‌کنند که البته همه این‌ها بستگی به نوع درخواست ما از محصول نهایی دارد.

پرینترهای سه‌بعدی بعد از ذوب کردن مواد اولیه به‌صورت لایه به لایه شروع به تزریق مواد اولیه به پلتفرم می‌کنند که این لایه‌ها به یکدیگر محکم می‌شوند و بعد از زمان کوتاهی محصول نهایی ما آماده استفاده می‌شود.

ارزش چاپگرهای سه‌بعدی:

ارزش واقعی این پرینترها در دو زمینه اقتصاد و نوآوری بررسی می‌شوند، از نقطه‌نظر اقتصادی این نوع پرینترها باعث باز کردن پنجره‌های جدید اقتصادی بر روی جامعه است و با کمک این نوع پرینترها سرعت و تنوع تولید محصولات و صدالبته کیفیت آن‌ها بیشتر می‌شوند به‌گونه‌ای که باعث ایجاد شدن هزاران فرصت شغلی برای جامعه می‌شود.

حال شما فرض کنید که در منزل خود یک دستگاه دارید که می‌تواند رؤیاها و تفکرات شما رو از دنیای خیال و تصور و مجازی به دنیای واقعی بیاورد و نمود تفکرات خود را به چشم ببینید! که در آن صورت بدون شک نوعی انقلاب در نوآوری و تولید محصول به وجود می‌آید زیرا از آن پس هزینه تبدیل کردن ایده به واقعیت بسیار پایین می‌آید. مثلاً بدون آنکه برای خرید کفش به بازار بروید می‌توانید نقشه سه‌بعدی مناسب با اندازه خود را در اینترنت یافته و آن را با قیمتی پایین‌تر خریداری کنید؛ سپس اقدام به پرینت و استفاده کنید!

  کاربرد چاپگرهای سه‌بعدی

امروزه مدل‌سازی سه‌بعدی در رشته‌های گوناگونی همچون قطعه‌سازی، معماری، طراحی صنعتی، روباتیک، صنایع هوافضا و…رایج است. این مدل‌سازی‌ها تا پیش از این به شکل تصاویر دوبعدی روی صفحه‌های نمایشگر یا روی کاغذ ارائه می‌شدند تا افراد با دیدن آن‌ها درکی ازآنچه طراحان در ذهنشان دارند به دست آورند.

کاربردهای پرینتر سه‌بعدی در صنایع مختلف

متأسفانه؛ اکثر تکنولوژی‌های جدید از صنایع نظامی متولد می‌شوند. فناوری پرینتر سه‌بعدی هم از این قاعده مستثنا نیست و در ساخت قطعات نظامی ظهور کرده است.

اما پس از مدتی، کاربردهای این تکنولوژی در صنایع دیگر مطرح شده است. این کاربردها که معمولاً در مواردی ست که پیچیدگی قطعه زیاد است و یا به نمونه اولیه جهت مدل‌سازی نیاز است.

1- صنایع نظامی

صنایع نظامی دقیق و دارای قطعات پیچیده‌اند. معمولاً هزینه هم خیلی مهم نیست. این ویژگی‌های پرینتر سه‌بعدی را به یکی از دستگاه‌های اصلی مجموعه‌های تحقیقات و تولیدات نظامی تبدیل کرده است.

2- صنایع فضایی

ساخت قطعات دقیق در ابعاد کوچک یکی از ملزومات صنایع فضایی ست؛ اما کاربرد منحصربه‌فرد پرینتر سه‌بعدی در فضاست. جایی که امکان ساخت قطعات با تکنیک‌های دیگر ساخت و تولید میسر نیست.

افراد مستقر در پایگاه‌های فضایی برای امور تعمیراتی و آزمایشات خود نیاز به قطعات جدید دارند. امری که با استفاده از پرینتر سه‌بعدی به‌راحتی قابل‌دستیابی ست.

موضوع جالب دیگری در تحقیقات واحد R&D ماشین‌سازی IRAN3D به دست آمده است. شرکت‌های بزرگ فضایی دنیا قصد دارند مقر خود در ماه را با استفاده از پرینتر سه‌بعدی بسازند. این پروژه عظیم توسط تیم تحقیقاتی ناسا در حال انجام ست و یکی از مدیران اصلی پروژه ایرانی هستند.

دانشمندی که باعث افتخار همه ما هستند و همکاری خوبی با تیم “ایران تری دی” داشته‌اند که جای قدردانی دارد.

3- طلا و جواهر:

پرینتر سه‌بعدی در صنعت طلا و جواهر کاربردهای ویژه‌ای دارد. مدل‌سازی دقیق و ظریف با قابلیت ریخته‌گری طلا، از مهم‌ترین بخش‌های این صنعت است. دقت و کیفیت سطح، اهمیت به سزایی در صنعت طلا و جواهر دارد.

در سالهای اخیر، شاهد ورود مدل‌های پیچیده و زیبای طلا و جواهر به کشور بوده‌ایم. هنرمندان و صنعتگران طلا و جواهر کشور، در بسیاری از موارد در رقابت ضعیف شده بودند؛ اما هم اکنون با استفاده از دستگاه پرینتر سه‌بعدی ایرانی، صنعت طلای کشور پیشرفت سریع خود را از سر گرفته است.

 -4 معماری:

طراحان سازه‌ها علاقه‌مندند، ماکت ساختمان موردنظر خود را به‌صورت واقعی ببینند. این منظور با استفاده از پرینتر سه‌بعدی امکان‌پذیر است. طراحان غرفه‌های نمایشگاهی، طراحان داخلی و سازندگان مجتمع‌های مسکونی و تجاری، مزیت ویژه‌ای با استفاده از پرینتر سه‌بعدی خواهند داشت. البته دقت دستگاه‌های پرینتر سه‌بعدی iran3d برای این منظور 0.1 میلی‌متر است و هزینه و قیمت کمی دارند.

5- انیمیشن:

طراحان شخصیت‌های کارتونی علاقه‌مندند، شخصیت‌های موردنظر خود را مدل‌سازی کنند. این کار بارها و بارها انجام می‌شود تا شخصیت موردنظرشان ساخته شود. برای طراحان شخصیت‌های کارتونی دستگاه پرینتر سه‌بعدی iran3d-fdm/250 توصیه می‌گردد.

6- خودرو:

صنایع خودروسازی نیاز به مدل‌سازی پیچیده دارد. قطعات سه‌بعدی طراحی شده و باید بارها و بارها نمونه‌سازی گردد.

7- پزشکی:

قطعات بدن از جمله استخوان‌ها برای هر انسان متفاوت است. توسط دستگاه پرینتر سه‌بعدی، اسکلت بدن متناسب با هر عضو طراحی شده و مدل‌سازی می‌گردد. این کاربرد پرینتر سه‌بعدی نیاز به دقت بالایی دارد.

8- کفش:

در صنعت کفش، طراحی اهمیت ویژه‌ای دارد. طراحان کفش بارها و بارها یک نمونه را تست می‌کنند تا نهایتاً مدل مطلوب را انتخاب و تولید انبوه نمایند.

9- آموزشی:

دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی نیاز مبرمی به دستگاه‌های پرینتر سه‌بعدی دارند.

10- خانگی:

پیش‌بینی می‌شود پرینتر سه‌بعدی مانند پرینترهای دوبعدی جای خود را در همه مشاغل باز کنند.همه مشاغلی که نیاز به قطعه دارند لازم است ابتدا یک نمونه تستی تولید نمایند و سپس تولید انبوه را آغاز کنند.

آینده نزدیک با کاهش قیمت پرینتر سه‌بعدی، مصارف خانگی این تکنولوژی آغاز می‌گردد.

طرز کار چاپگرهای سه‌بعدی:

فرآیند پرینت سه‌بعدی خودکار است و بنابراین هر فرد مبتدی می‌تواند با آن کار کند. بااین‌حال بسیاری از اتفاقات هنگام پرینت رخ می‌دهند که کاربر از آن بی‌اطلاع است. در این قسمت با یک نمای کلی، اجزای مختلف یک پرینتر سه‌بعدی معمول را معرفی می‌کنیم.

1- نرم‌افزار طراحی CAD فایل خروجی را با فرمت قابل پرینت سه‌بعدی به کاربر می‌دهد. فایل خروجی به‌صورت یک شبکه خطوط است که یک حجم سه‌بعدی را محصور می‌کند.

2-نرم‌افزار پرینتر سه‌بعدی فایل سه‌بعدی خروجی را به صدها لایه دیجیتالی تبدیل می‌کند که هر یک از این لایه‌ها بعداً توسط پرینتر به‌عنوان خروجی پرینت می‌شوند.

3-هر لایه روی لایه دیگر پرینت می‌شود تا مدل نهایی به دنیای واقعی وارد شود.

ادامه دارد...

اجزای داخلی چاپگرهای سه‌بعدی:

1- فیلتر هوای خودکار: این فیلتر تضمین می‌کند که کلیه ورودی‌ها  )پودر (داخل سلول‌های دستگاه باقی بمانند.

2- پلت چسبان کارتریج: ذرات پودر را به وضعیت جامد تبدیل می‌کند.

 -3 اتاق تولید: منطقه‌ای است که بخش‌های مختلف مدل در آن ساخته می‌شوند.

4- کارتریج: محل قرارگیری هدهای پرینت است.

5- کمپرسور: هوای فشرده را برای تکمیل قطعه‌های مختلف تولید می‌کند.

6- فیلتر باقیمانده‌ها: از ورود دیگر جامدات به مرحله بعد جلوگیری می‌کند تا ساخت بعدی بهتر صورت گیرد.

7- جعبه الکترونیک: یک بورد رایانه‌ای است که کلیه عملیات پرینتر را کنترل می‌کند.

8- گانتری: یک نوار افقی که در سرتاسر لایه‌های ساخت به جلو و عقب می‌رود.

9- هاپر: شامل پودری است که مدل از آن ایجاد می‌شود.

10- مخزن: چسباننده را از کارتریج جمع‌آوری می‌کند و منابع چسباننده را زیر گانتری قرار می‌دهد.

11- ایستگاه خدمات: به‌طور خودکار هدهای پرینتر را در مواقع موردنیاز پاک می‌کند.

12- دریچه‌های خلاء: مغز سیستم پودر ریزی، جمع‌آوری پودر از محفظه ساخت و سرریز را مدیریت می‌کند.

چرخه چاپ:

چرخه یک پرینت سه‌بعدی دارای مراحل زیر است:

- فرآیند آماده‌سازی: زمانی که روی دکمه 3D Print کلیک می‌کنید پرینتر اول یک روال پیش ساخت را ایجاد می‌کند. بدین ترتیب هوای داخل دستگاه برای ایجاد محیط عملیاتی مناسب پرینت گرم می‌شود. به‌طور هم‌زمان اتاق تولید با لایه‌ای از پودر پر می‌شود. در این مرحله ممکن است هم‌ترازی هد پرینتر برای خواندن الگو توسط یک چشم الکترونیک نیز انجام شود.

- فرآیند پرینت: هنگامی‌که روال پیش ساخت به اتمام رسید، پرینتر بلافاصله شروع به پرینت لایه‌های ایجادشده در نرم‌افزار خود می‌کند. دستگاه، پودر را از بخش‌ها به اتاق تولید می‌راند. کارتریج در سراسر لایه اولیه حرکت می‌کند و با چسباننده موجود اولین الگوی ارسالی توسط نرم‌افزار را ایجاد می‌کند. چسباننده ذرات پودر را به جامد تبدیل کرده و بقیه را برای بازیافت نگه می‌دارد. در این مرحله پیستون زیرین اتاق تولید بستر پودرها را کاهش می‌دهد تا برای لایه بعدی آماده شوند. این چرخه تا زمانی که مدل کامل شود ادامه خواهد یافت.

- بازیابی و حذف پودر اضافی: زمانی که کار به پایان می‌رسد، مدل برای بهینه‌سازی آماده خواهد شد. دستگاه به‌طور خودکار اکثر پودرهای اطراف مدل را با فشار خلاء و لرزش‌های مکرر به انتهای اتاق تولید می‌فرستد. این پودر اضافی از طریق سیستم برای استفاده مجدد پس از فیلتر شدن به بخش هاپر منتقل می‌شود. در مرحله بعدی در دستگاه باز شده و مدل به اتاق حذف پودر منتقل می‌شود. اینجاست که کاربر می‌تواند با استفاده از اسپری هوای فشرده باقیمانده پودر را از مدل نهایی حذف کند.

زمانی که کاربر دکمه D Print3 را کلیک کند فضای داخلی گرم می‌شود و در صورت نیاز هد به‌جای مخصوص خود می‌رود. کار پرینت با ایجاد لایه‌ای از پودر شروع می‌شود. کارتریج در سراسر لایه اولیه حرکت می‌کند و با چسباننده موجود اولین الگوی ارسالی توسط نرم‌افزار را ایجاد می‌کند.

مرحله پیستون زیرین اتاق تولید بستر پودرها را کاهش می‌دهد تا برای لایه بعدی آماده شوند. چرخه تا زمانی که مدل کامل شود ادامه پیدا می‌کند. پودر اضافی از طریق سیستم برای استفاده مجدد پس از فیلتر شدن به بخش هاپر منتقل می‌شود.

هنگامی‌که کلیه آثار پودر برداشته شد، می‌توان آن‌ها را برای بهبود مدل نیز مورداستفاده قرار داد. فرآیند بهبود را در این نوع پرینترها معمولاً Infiltration (نفوذ) نام‌گذاری می‌کنند. فرآیند نفوذ به‌طور معمول حفره‌های میکروسکوپی در مدل را پر می‌کند و علاوه بر اشباع مکانیکی سطح رنگ را نیز بهبود می‌بخشد. چسباننده پودر را به جامد تبدیل می‌کند، حفره‌ها شروع به پر شدن می‌کنند، طرح بهینه‌تر به دست می‌آید.

مشکلات چاپگرهای سه‌بعدی:

در حال حاضر مشکلی که به نظر در آینده دردسرساز خواهد شد مشکلات به وجود آمده ناشی از ساختن محصولاتی تقلبی توسط این پرینترها و فروختن آن‌ها در بازار است. زیرا در صورت همه‌گیر شدن این پرینترها دیگر ساختن محصولاتی دقیقاً شبیه محصولات ارجینال کار سختی نخواهد بود و ما شاهد هجوم محصولات تقلبی به بازار می‌شویم که نتیجه آن خسارت وارد شدن به شرکت‌های بزرگ است و در صورت ورشکسته شدن آن شرکت‌ها علاوه بر ضررهای اقتصادی آن شاهد بیکاری حجم عظیمی از کارگران خواهیم بود. حتی اخیراً کار پرینترهای سه‌بعدی به جعل آثار نقاشی ونگوگ کشیده شده است!

البته تمام مشکلات گفته‌شده یک‌طرف و امکان استفاده از مواد اولیه خطرناک برای سلامتی بدن انسان در محصولات تولیدی تقلبی نیز در طرف دیگر قرار دارد، مثلاً تصور کنید که یک عینک ازنظر شما مرغوب می‌خرید ولی درواقع آن عینک یک کپی آن عینک توسط پرینترهای سه‌بعدی باشد که بجای استفاده از مواد اولیه استاندارد در آن از مواد مضر و خطرناک استفاده‌شده باشد، نتیجه فاجعه‌بار خواهد شد لذا به چنین دلایلی هنوز شرکت‌های بزرگ تمایلی برای همه‌گیر شدن این نوع تکنولوژی ندارند. ولی خواه ناخواه دنیا به سمت همه‌گیر شدن آن تکنولوژی پیش می‌رود لذا برای کنترل مشکلات گفته‌شده دولت‌ها بایستی قوانینی را در آن زمینه تنظیم کنند تا مشکلات به حداقل خود برسد.

در حال حاضر برای آشنایی با انواع مختلف پرینترهای سه‌بعدی موجود در بازار اطلاعات زیادی بر روی سایت‌های مختلف وجود دارد ولی در مورد نحوه کار کردن با آن‌ها اطلاعات چندانی در دسترس نیست ولی اگر به کمک نیاز داشتید دانشگاه ماساچوست می‌تواند کمک شایانی به شما در هر زمینه‌ای مربوط به این نوع پرینترها انجام بدهد!

وضعیت چاپگرهای سه‌بعدی در بازار:

چاپگرهای سه‌بعدی در چشم به هم زدنی جای خود را در میان سایر فناوری‌ها باز خواهند کرد و مانند پرینترهای معمولی در خانه‌ها نیز استفاده خواهند شد. اکنون که بازار این محصول در دنیا چندان رقابتی نیست فرصت خوبی است که نمونه ساخته شده توسط پژوهشگر ایرانی بتواند جای مناسب خود را در بازار جهانی پیدا کند.

ارزان‌ترین پرینتر سه‌بعدی دنیا

مدت‌ها است که چاپ سه‌بعدی تبدیل به موضوعی جذاب برای بسیاری از کاربران و شرکت‌ها شده و هر از گاهی شاهد معرفی نوع تازه‌ای از پرینترهای سه‌بعدی هستیم؛ اما یکی دیگر از مشکلات پیش روی این تکنولوژی نوپا، هزینه بالای خرید پرینترهای 3D است. به گونه‌ای که هم‌اکنون ارزان‌ترین مدل بازار با نام MakerBot Replicator بیش از 2000 دلار قیمت دارد و برخی از انواع این پرینترها تا 15 هزار دلار هم قیمت‌گذاری می‌شوند.

حالا مدیر اجرایی پیشین MakerBot شرکتی با نام Solidoodle راه‌اندازی نموده و اولین پرینتر سه‌بعدی خود را که تنها 499 دلار قیمت دارد، معرفی کرده است. این پرینتر کارهای معمول دیگر پرینترهای سه‌بعدی را به‌خوبی انجام داده و به شما امکان چاپ اشیائی با حداکثر اندازه 15 در 15 در 15 سانتی‌متر را می‌دهد.

برخی از محصولات چاپگرهای سه‌بعدی:

ساخت 10 خانه در عرض یک روز با چاپگرهای سه‌بعدی

ساخت خانه در یک روز و یا یک هفته برای بسیاری از افراد مانند یک رویا تلقی می‌شود، اما یک شرکت چینی توانسته است با استفاده از فناوری پیشرفته چاپگرهای سه‌بعدی در عرض 24 ساعت 10 خانه بسازد.

نگاه به این خانه‌های کوچک شاید در ابتدا ساده به نظر آید، اما نشان‌دهنده یک دستاورد قابل‌توجه در صنعت ساخت‌وساز است. یک شرکت چینی موفق به ارتقا قابلیت‌های چاپگر سه‌بعدی خود شده است و می‌تواند با استفاده از این چاپگر غول‌پیکر روزانه 10 خانه بسازد، مواد مصرفی در این خانه‌ها غالباً از مواد بازیافتی هستند و هزینه تقریبی هر یک از این خانه حدود 5 هزار دلار است. این فناوری می‌تواند در رفع بحران مسکن کشورهای پرجمعیت مفید و مؤثر باشد.

استفاده از پرینترهای سه‌بعدی به‌تازگی در کشور چین رایج شده است و در این کشور سازه‌ها و آسمان‌خراش‌های عظیمی با استفاده از این چاپگرها به وجود آمده است. مزیت اصلی این چاپگر علاوه بر افزایش سرعت ساخت، کاهش هزینه‌های ساخت و افزایش بهره‌وری است.

استفاده از چاپگرهای سه‌بعدی و مواد بازیافتی می‌تواند گزینه‌ی مناسب برای ساخت‌وساز در حومه و خارج شهرها باشد تا افراد بتوانند با هزینه‌ای کم صاحب‌خانه شوند. همچنین چاپگرها علاوه بر ساخت خانه از مواد بازیافتی می‌توانند از سیمان، شیشه و هر الگوی دیگر ساخت نیز استفاده کنند. در ضمن در ساخت این خانه‌ها از چاپ مورب نیز استفاده شده است، این روش چاپ برای عایق‌بندی خانه‌ها کاربرد دارد.

ادامه دارد...

چاپگرهای سه‌بعدی و چاپ اندام مصنوعی

عکس زیر یکی از گوش‌های پروتزی است که توسط محققین دانشگاه کورنل از سلول‌های غضروفی زنده ساخته شده است. پزشکان و مهندسین دانشگاه کورنل کاربرد تازه‌ای از این فناوری چاپ سه‌بعدی را به دنیا نشان دادند.

تولید یک گوش مصنوعی تقریباً مشابه گوش طبیعی که از سلول‌های زنده و با کمک فناوری چاپ سه‌بعدی تولید شده است. محصول آن‌ها که مشخصات و شیوه تولید آن در مقاله‌ای در PLOS ONE منتشرشده، به‌منظور کمک به کودکانی طراحی شده است که به‌واسطه نقایص مادرزادی مانند microtia گوش خارجی آن‌ها رشد کافی نداشته است.

این پروتز محصول فرآیندی چند مرحله‌ای است و می‌تواند جایگزین مواد مصنوعی قدیمی شود که بافتی شبیه استایروفوم دارند. همچنین می‌تواند به‌عنوان روشی کم دردسرتر جایگزین سیستم برداشت غضروف از قفسه سینه بیمار شود.

برای این کار محققان نخست مدلی سه‌بعدی از گوش بیمار به وجود می‌آورند. آن‌ها برای این نمونه گوش کودکی سالم را اسکن کردند، اما به‌صورت تئوری می‌توانند درصورتی‌که microtia تنها به یک گوش آسیب رسانده باشد، گوش سالم بیمار را اسکن کرده و قرینه کنند تا به مدلی دقیقاً شبیه گوش سالم دست یابند. در مرحله بعدی آن‌ها از یک پرینتر سه‌بعدی برای ساخت قالبی با شکل دقیق گوش استفاده می‌کنند.

سپس آن‌ها قالب را با ژل کلاژن با چگالی بالا پر کردند. بنا بر ادعای این محققین، این ژل استحکامی مشابه Jell-O دارد. Jell-O برندی است که در ایالات‌متحده ژله خوراکی تولید می‌کند و به نامی مصطلح برای تمام فرآورده‌های خوراکی ژلاتینی تبدیل شده است.

پس از اتمام مراحل چاپ، محققان سلول‌های غضروفی را به داخل ماتریس کلاژنی تزریق می‌کنند. برای این نمونه آن‌ها از نمونه‌های غضروفی گاو استفاده کردند، اما پیش‌بینی می‌شود که بعدتر در عمل بتوان از سلول‌های غضروفی ناحیه‌ای از بدن خود بیمار برای این کار بهره برد.

با گذراندن یکی دو روز در یک ظرف پتری مملو از مواد مغذی، سلول‌های غضروفی شروع به تکثیر کرده و به‌تدریج جایگزین کلاژن می‌شوند. پس‌ازآن گوش می‌تواند با عمل جراحی به بدن انسان پیوند زده‌شده و با پوست پوشیده شود تا سلول‌های غضروفی در محیطی طبیعی‌تر به رشد و تکثیر خود ادامه داده و جایگزین کلاژن شوند.

تاکنون تیم محققان تنها توانسته‌اند گوش مصنوعی را روی پشت موش‌های آزمایشگاهی و زیر پوست آن‌ها کار بگذارند. پس از سه ماه اتصال به بدن موش‌ها، سلول‌های غضروفی جایگزین کل بافت کلاژن شده و کل قالب گوش را پر کرده‌اند. در عین حال این پروتز فرم و شکل اولیه خود را حفظ کرده است.

پزشکان و مهندسین دانشگاه کورنل کاربرد تازه‌ای از این فناوری چاپ سه‌بعدی را به دنیا نشان دادند. تولید یک گوش مصنوعی تقریباً مشابه گوش طبیعی که از سلول‌های زنده و با کمک فناوری چاپ سه‌بعدی تولید شده است.

در گزارش منتشر شده از این تحقیق، جیسون اسپکتور (Jason Spector) یکی از محققین پروژه گفته است که استفاده از سلول‌های خود بیمار می‌تواند احتمال پس زدن عضو پیوندی توسط بدن بیمار را به‌شدت کاهش دهد. لاورنس بوناسار (Lawrence Bonassar) یکی دیگر از محققین پروژه اشاره کرده است که علاوه بر نقایص مادرزادی، این پروتز می‌تواند برای کسانی که گوش خارجی خود را در اثر سرطان یا حوادث از دست می‌دهند نیز مفید باشد. این پروتز زمانی که برای یک کودك مبتلا به microtia مورداستفاده قرار گیرد، همراه با رشد سر در طول زمان رشد نمی‌کند. به همین دلیل محققین پیشنهاد می‌کنند که کار گذاشتن این پروتز در سنین 5 تا 6 سالگی انجام شود، یعنی زمانی که گوش‌ها به‌طور طبیعی تا 80 درصد اندازه‌شان در بزرگ‌سالی رشد کرده‌اند.

بزرگ‌ترین مزیت این فناوری جدید نسبت به شیوه‌های موجود این حقیقت است که شیوه تولید در این روش قابل سفارشی شدن است. به همین دلیل می‌توان انتظار داشت که در آینده بتوان گوش‌هایی با ظاهر نسبتاً طبیعی را در بازه‌های زمانی کوتاه برای هر بیمار تولید کرد. در واقع محققین از زمان ارائه این تحقیق، فرآیندها را بهبود داده‌اند که این بهبودها شامل تلاش برای ابداع روشی بوده است که در آن مستقیماً از کلاژن به عنوان جوهر پرینتر سه‌بعدی برای چاپ گوش استفاده شود و نیازی به قالب پلاستیکی نباشد.

البته هنوز این کار با مشکلاتی نیز روبرو است. در حال حاضر محققین ابزاری برای تکثیر یا برداشت سلول‌های غضروفی کافی از بدن بیماران خردسال در اختیار ندارند تا بتوانند به کمک آن‌ها گوش را تولید کنند. درست به همین دلیل است که در این تحقیق از سلول‌های غضروفی گاو استفاده شده است. به‌علاوه برای تائید بی‌خطر بودن این پیوند برای انسان به آزمایش‌های بیشتری نیاز است. گروه محققین اعلام کرده‌اند که در حال تلاش برای حل این مشکلات هستند.

چاپگر سه‌بعدی ایرانی!

این رویا در دنیای امروز چندان هم رویا نیست و با فناوری‌هایی مانند چاپگرهای سه‌بعدی کم‌کم شکل واقعیت به خود گرفته است. هرچند که هنوز طراحی و ساخت چاپگرهای سه‌بعدی در دنیا در گام‌های نخستین است اما یک طراح جوان ایرانی موفق شده است یک نمونه از آن را طراحی کند.

حمید علیخانی 33 ساله، 12 سال است که انیمیشن می‌سازد و در طول این سال‌ها بارها و بارها به این اندیشیده است که کاش از شخصیت‌ها و فضاهای انیمیشنی خود یک نمونه واقعی نیز داشته باشد و بتواند طرح‌های سه‌بعدی خود را از محیط رایانه به فضای واقعی بیاورد.

او توانسته است این رویای خود را تحقق ببخشد و یک چاپگر سه‌بعدی طراحی کند که نه تنها تمامی شخصیت‌های انیمیشن های او بلکه هر طرح دیگر سه‌بعدی را نیز در دنیای واقعی می‌سازد.

علیخانی که برای ساخت این چاپگر مطالعات زیادی انجام داده است در گفت‌وگوی خود با خبرنگار علمی ایسنا درباره آن توضیح داد: در دنیا چند روش برای ساخت چاپگرهای سه‌بعدی پیشنهاد شده است که هزینه‌های بالایی دارد؛ اما من به دنبال ساخت چاپگری بودم که در عین کارایی بالا و سادگی، هزینه کمی داشته باشد.

ویژگی‌های چاپگر سه‌بعدی ایرانی

این دستگاه طرح‌ها را از نرم‌افزارهای سه‌بعدی دریافت می‌کند و آن‌ها را با اندازه‌های دقیق و با دقت 34 میکرون با پلاستیکی از جنس ABS می‌سازد. وی درباره دیگر ویژگی‌های این چاپگر گفت: اطلاعات رایانه از طریق SD Memory به این چاپگر منتقل می‌شود. این دستگاه در تمام طول مدت چاپ نیازی به ارتباط با رایانه ندارد و تمامی پردازش‌ها را به‌صورت مستقل انجام می‌دهد.

ماده مصرفی در این چاپگر پلاستیکی به قطر سه میلی‌متر است که ابتدا در مخزن دستگاه ذوب می‌شود و سپس به‌صورت لایه‌ای برای ساخت ماکت به کار گرفته می‌شود.

به گفته این طراح جوان، چاپگر ساخته‌شده می‌تواند دمای ذوب پلاستیک را تنظیم و کنترل کند و با لایه گذاری آن، ماکت موردنظر را بسازد. دقت 34 میکرونی این دستگاه برای پلاستیکی که از آن برای ساخت استفاده می‌کند کمی زیاد است؛ به این معنی که این دستگاه توان چاپ با کیفیت بالا را دارد اما پلاستیک ABS گاهی پاسخگوی ساخت ماکت با چنین کیفیتی نیست.

البته به دلیل اینکه ماکت به‌صورت لایه به لایه ساخته می‌شود ممکن است سرعت ساخت کمی طولانی به نظر برسد. به‌طور متوسط این دستک‌ها برای هر ماکت 10 ×10 دو هزار لایه را بر روی یکدیگر قرار می‌دهد.

کاربردهای چاپگرهای سه‌بعدی ایرانی

این دستگاه برای ساخت قطعاتی که تنها به یک عدد از آن‌ها نیاز است و ساخت قالب برای آن‌ها مقرون‌به‌صرفه نیست، بسیار کارایی دارد. چاپگر سه‌بعدی می‌تواند در رشته‌های مختلف ازجمله رباتیک برای ساخت نمونه قطعات با اندازه‌ها و شکل‌های مختلف، ساخت ماکت برای طراحی‌های معماری، ساخت سازه‌های مولکولی و تجهیزات آزمایشگاهی در شیمی، ساخت کاراکترها و فضاهای انیمیشن و مجسمه‌سازی کاربرد داشته باشد.

علیخانی دراین‌باره گفت: این دستگاه برای کارهایی که در آن‌ها Ctrl+z وجود ندارد بسیار کاراست.

منظور او از چنین کارهایی، فعالیت‌هایی مانند مجسمه‌سازی است که اولین اشتباه در ساخت شاید آخرین اشتباه باشد...!