پرینت سه بعدی چیست ؟

در این آموزش در نظر داریم طی بخش های مختلف فرآیند پرینت سه بعدی را به شما همراهان عزیز معرفی کنیم .

01 – اصول پرینت سه بعدی

بررسی اجمالی

به زبان ساده چاپ یا پرینت سه بعدی فرآیندی برای ساختن یک شی فیزیکی از یک مدل دیجیتالی سه بعدی است که از روی هم گذاشتن لایه به لایه مواد اولیه یک جسم را می سازد.

چاپ سه بعدی به عنوان ساخت افزایشی نیز شناخته می شود که در تضاد با روش های سنتی تولید شامل روش های ساخت کاهشی(cnc) یا فرایندهای قالب گیری / ریخته گری است و این در واقع وجه تمایز آن است زیرا چاپ سه بعدی یک روش ساخت کاملاً متفاوت است که مبتنی بر فناوری پیشرفته است و قطعات را به صورت افزودنی در لایه هایی در مقیاس زیر میلی متر می سازد .

این مقاله قصد دارد شما را با تمام آنچه که در زمینه چاپ سه بعدی است آشنا کند .

02 – فناوری پرینت سه بعدی

نقطه شروع هر فرآیند چاپ سه بعدی ، یک مدل دیجیتالی سه بعدی است که می تواند با استفاده از انواع  نرم افزاری سه بعدی ایجاد شود و در صنعت با اسم 3D CAD شناخته می شود .

برای طراحی مدل های سه بعدی میتوان از نرم افزارهایی همچون solidworks ، 3DS MAX، CATIA  و سایر نرم افزار های مدل سازی سه بعدی استفاده کرد. اگر شی مورد نظر در دسترس باشد می توان آن را به وسیله اسکنرهای سه بعدی به مدل سه بعدی تبدیل کرد و با فرمت های قابل پردازش برای پرینت سه بعدی از قبیبل STL و OBJ  خروجی گرفت.

مراحل چاپ انواع مختلفی از فناوری های چاپ سه بعدی وجود دارد که مواد مختلف را به روش های مختلف برای ایجاد شی نهایی پردازش می کنند. در حال حاضر پلاستیک های کاربردی ، فلزات ، سرامیک ها و شن و ماسه به طور معمول برای نمونه سازی صنعتی و کاربردهای تولیدی مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین تحقیقاتی برای چاپ سه بعدی مواد زیستی و انواع مختلف مواد غذایی در حال انجام است. اگرچه به طور کلی ، در سطح بازار ، مواد بسیار محدودتر هستند.

3d-printing-timeline-header

در حال حاضر پلاستیک تنها ماده پرکاربرد است – معمولاً ABS یا PLA ، اما تعداد بیشتری از گزینه ها از جمله پت (PETG) وجود دارد. همچنین تعداد فزاینده ای از ماشین آلات سطح ابتدایی وجود دارد که برای مواد غذایی از قبیل شکر و شکلات سازگار شده اند.

03 – فرآیند های پرینت سه بعدی

استریولیتوگرافی

استریولیتوگرافی-SL

استریولیتوگرافی (SL) به عنوان اولین فرایند چاپ سه بعدی به طور گسترده ای شناخته می شود. SL  یک فرایند مبتنی بر لیزر است که با رزین های فتوپلیمر کار می کند ، که با لیزر واکنش داده و خمیر می شود و یک ماده جامد را به روش بسیار دقیق برای تولید قطعات بسیار دقیق تشکیل می دهد. این یک فرایند پیچیده است ، اما به زبان ساده ، رزین فتوپلیمر در یک مخزن نگه داشته می شود که یک سکو متحرک درون آن است. یک پرتوی لیزر با توجه به داده های سه بعدی ارائه شده به دستگاه فایل (STL) در محورهای X-Y در سطح سطح رزین هدایت می شود ، بدین وسیله رزین دقیقاً در محلی که لیزر به سطح برخورد می کند سخت می شود. پس از اتمام لایه ، صفحه ساخت مقدار بسیار کمی در محور Z پایین می آید و لایه بعدی توسط لیزر تابیده می شود. این کار تا زمانی ادامه می یابد که کل شی کامل شود و بتوان صفحه ساخت را از داخل مخزن خارج کرد.

به دلیل ماهیت فرآیند SL ، برای برخی از قسمتها ، به ویژه قسمتهایی که دارای برآمدگی یا کاهش زیاد هستند ، به ساپورت(support) نیاز دارد. این ساپورت ها باید به صورت دستی بعد از اتمام کار از قطعه اصلی برداشته شوند.

یک مرحله بعد از چاپ به نام post processing باقی می ماند  . قطعه باید به وسیله ابزار مختلف تمیز و اضافات زرین از سطح کار حذف شود. به طور مثال برای سخت کردن قطعه میتوان آن در معرض نور شدید آفتاب یا مقداری گرمای اجاق گاز قرار داد تا قطعه کاملا خشک و سخت شود.

استریولیتوگرافی به طور کلی به عنوان یکی از دقیق ترین فرایندهای چاپ سه بعدی با پایان سطح عالی پذیرفته شده است. با این وجود عوامل محدود کننده شامل مراحل پس از پردازش مورد نیاز و پایداری مواد در طول زمان است که می تواند انتخاب این روش را دشوار کند.

تکنولوژی DLP

 

پرینت سه بعدی DLP

DLP  یا digital light processing – یک فرایند چاپ سه بعدی است که با فتوپلیمرها کار می کند ، فرایند و مشابه استریولیتوگرافی است. تفاوت عمده در منبع نور DLP است. از منبع نور متعارف تری مانند لامپ قوس الکتریکی ، دارای صفحه نمایش کریستال مایع یا دستگاه آینه تغییر شکل پذیر (DMD) استفاده می کند که به یک سطح عبور داده می شود و در کل سطح دیگهای رزین فتوپلیمر اعمال می شود ، این روش سریعتر از استریولیتوگرافی است.

همچنین مانند استریولیتوگرافی ، DLP قطعات بسیار دقیق و با وضوح عالی تولید می کند ، اما شباهت های آن شامل همان شرایط لازم برای ساختارهای ساپورت و پس از ساخت نیز می شود. با این حال ، یک مزیت DLP نسبت به SL این است که برای تسهیل فرآیند ، فقط یک مخزن رزین کم عمق مورد نیاز است ، که به طور کلی منجر به ضایعات کمتر و هزینه های کمتری برای کار می شود.

Laser Sintering / Laser Melting پخت لیزری / ذوب لیزری

 

Laser Sintering / Laser Melting

پخت لیزری و ذوب لیزری اصطلاحاتی قابل تعویض هستند که به فرآیند چاپ سه بعدی مبتنی بر لیزر که با مواد پودری کار می کند ، اشاره دارند.

لیزر در یک بستر پودری از مواد پودری کاملاً فشرده ، مطابق داده های سه بعدی در دستگاه تغذیه شده  و در محورهای X-Y حرکت می کند. همانطور که لیزر با سطح ماده پودری که پاشیده یا متصل می شود ، ذرات را به یکدیگر متصل می کند و یک ماده جامد تشکیل می دهد. با تکمیل هر لایه ، بستر پودر به تدریج پایین می ورد و غلتک قبل از عبور بعدی لیزر ، پودر را روی سطح بستر صاف می کند تا لایه بعدی تشکیل شود و به لایه قبلی متصل شود.

محفظه ساخت کاملاً مهر و موم شده است زیرا حفظ درجه حرارت دقیق در طی فرایند مخصوص نقطه ذوب مواد پودری مورد نظر ضروری است. پس از اتمام ، کل بستر پودر از دستگاه خارج شده و می توان پودر اضافی را خارج کرد تا قطعات “چاپ شده” باقی بماند. یکی از مزایای اصلی این فرآیند این است که بستر پودر به عنوان یک ساختار ساپورت در فرایند برای برآمدگی ها و زیر برش ها عمل می کند ، و بنابراین اشکال پیچیده ای که به هیچ وجه دیگر قابل تولید نیستند با این فرآیند امکان پذیر است.

با این حال ، در نقطه ضعف ، به دلیل دمای بالای مورد نیاز برای پخت لیزر ، زمان خنک کننده قابل توجه است. علاوه بر این ، تخلخل یک مسئله تاریخی با این فرایند بوده است ، و در حالی که پیشرفت های قابل توجهی در قطعات کاملا متراکم وجود داشته است ، برخی از برنامه ها هنوز برای بهبود ویژگی های مکانیکی نیاز به نفوذ با ماده دیگری دارند.

پخت لیزر می تواند مواد پلاستیکی و فلزی را پردازش کند ، اگرچه پخت فلز به لیزر با قدرت بسیار بالاتر و دماهای بالاتر در فرآیند نیاز دارد. قطعات تولید شده با این فرآیند بسیار قویتر از SL یا DLP هستند ، اگرچه به طور کلی سطح و دقت سطح آن چندان مناسب نیست.

اکستروژن / FDM / FFF

 

پرینت سه بعدی اکستروژن / FDM / FFF

Fused deposition modeling یا پرینت سه بعدی FDM ، روشی برای تولید مواد افزودنی است که در آن لایه های مواد به صورت الگویی با هم ادغام می شوند و یک جسم ایجاد می کنند. این ماده معمولاً از دمای انتقال شیشه خود ذوب می شود و سپس به صورت الگویی در کنار یا بالای اکستروژن قبلی اکسترود می شود و یک شی را لایه به لایه ایجاد می کند.

پپرینت سه بعدی اکستروژن / 2FDM / FFF

به زبان عامیانه ، یک چاپگر FDM 3D معمولی یک رشته پلاستیکی را گرفته و آن را از طریق اکستروژن فشرده می کند ، ذوب می کند و سپس آن را به صورت لایه روی صفحه ساخت قرار می دهد. این لایه ها با هم ادغام و در طول چاپ ایجاد می شوند و در نهایت آنها قسمت نهایی را تشکیل می دهند.

FDM همان (FFF) است ، اما اصطلاح ” Fused deposition modeling ” مخفف شده توسط Stratasys در سال 1991  ثبت علامت تجاری شد و نیاز به نام دوم (FFF) را ایجاد کرد.

انواع مختلفی از مواد می توانند با استفاده از تکنیک های FDM مورد استفاده قرار گیرند ، از جمله متداول ترین پلاستیک ها عبارت اند از PLA, ABS, PETG,FiberCarbon .

FDM به طور گسترده ای به عنوان ساده ترین راه برای دستیابی به چاپ سه بعدی پذیرفته شده است ، FDM ارزان و نسبتاً کارآمد است. چاپگرهای سه بعدی FDM بر بازار چاپ سه بعدی تسلط دارند و تقریباً روش های گران قیمت را غرق کرده اند .

Inkjet

در این روش دو فرآیند چاپ سه بعدی وجود دارد .

Inkjet

جت اتصال دهنده: مواد در حال پرتاب شدن چسبنده هستند ، و به صورت انتخابی به داخل یک بستر پودر از مواد پاشیده می شود تا همزمان یک لایه را برای چاپ قطعه مورد نیاز ، جوش دهند. همانند سایر سیستمهای بستر پودر ، پس ازتکمیل یک لایه ، بستر پودر به تدریج افت می کند و غلتک ، پودر روی سطح بستر را صاف می کند ، قبل از اینکه سر جت دوباره از بستر عبور کند ، به وسیله اتصال دهنده لایه قبلی به لایه جدید ذوب یا به اصطلاح متصل می شود.

از مزایای این فرآیند ، مانند SLS ، نیاز به ساپورت نیست  زیرا بستر پودر خود این قابلیت را فراهم می کند. علاوه بر این ، طیف وسیعی از مواد مختلف می تواند مورد استفاده قرار گیرد ، از جمله سرامیک و غذا. یک مزیت متمایز دیگر این فرآیند ، توانایی افزودن راحت یک پالت رنگی کامل است که می تواند به چسب اضافه شود.

قطعات حاصل از دستگاه به اندازه  دمای فرآیند پخت قوی نیستند و برای اطمینان از دوام به پردازش پس از ساخت نیاز دارند.

Inkjet2

پرتاب مواد: فرآیند چاپ سه بعدی که به موجب آن مواد ساخت (در حالت مایع یا مذاب) به طور انتخابی از طریق چندین هد جت (با هم به طور همزمان ازمخزن مواد خارج می شوند) پرتاب می شوند. با این حال ، مواد تمایل به فتوپلیمرهای مایع دارند که با رسوب هر لایه با عبور نور ماورا بنفش ساخته می شوند.

ماهیت این روش اجازه می دهد تا طیف وسیعی از مواد به طور همزمان استفاده شوند ، به این معنی که می توان یک قطعه واحد را از چند ماده با مشخصات و ویژگی های مختلف تولید کرد. پرتاب مواد یک روش چاپ سه بعدی بسیار دقیق است و قطعات دقیق با سطح بسیار صاف را می توان تولید کرد.

(Selective Deposition Lamination (SDL

SDL

SDL یک فرایند چاپ سه بعدی اختصاصی است که توسط Mcor Technologies   تولید شده است. می توان این فرآیند را با فرآیند ساخت اشیای چند لایه (LOM) که توسط Helisys در دهه 1990 ایجاد شده است ، به دلیل شباهت لایه بندی و شکل دادن کاغذ برای تشکیل قسمت نهایی ، مقایسه کرد. با این حال ، اینجاست که هر شباهتی به پایان می رسد.

فرایند چاپ سه بعدی SDL با استفاده از کاغذ کپی استاندارد قطعات را لایه به لایه می سازد. هر لایه جدید با استفاده از چسب به لایه قبلی ثابت می شود ، که با توجه به داده های سه بعدی ارائه شده به دستگاه به صورت انتخابی اعمال می شود. این بدان معنی است که چگالی بسیار بیشتری از چسب در ناحیه ای که به قطعه تبدیل می شود ، رسوب می کند و چگالی بسیار کمتری از چسب در منطقه اطراف اعمال می شود که به عنوان تکیه گاه عمل می کند ، حذف قسمت های اضافه نسبتا آسان است.

بعد از اینکه یک ورق کاغذ جدید از مکانیزم تغذیه کاغذ به چاپگر سه بعدی وارد شد و در بالای چسب انتخابی روی لایه قبلی قرار گرفت ، صفحه ساخت تا صفحه گرمایی بالا می رود و فشار وارد می شود. این فشار پیوند مثبت بین دو ورق کاغذ را تضمین می کند. سپس صفحه ساخت در حالی که یک تیغه قابل تنظیم کاربید تنگستن  ورق کاغذ را یک بار برش می دهد ، برمی گردد تا لبه های شی را ایجاد کند. وقتی این توالی برش کامل شد ، چاپگر سه بعدی لایه بعدی چسب را روی کاغذ می چسباند و به همین ترتیب ادامه می یابد تا قطعه کامل شود.

پرینت SDL

SDL یکی از معدود مراحل چاپ سه بعدی است که می تواند با استفاده از یک پالت رنگ CYMK ، قطعات چاپی سه بعدی تمام رنگی را تولید کند. و از آنجا که قطعات کاغذی استاندارد هستند و نیازی به پردازش پس از آن ندارند ، کاملاً ایمن و سازگار با محیط زیست هستند. به دلیل ضعف در ساخت هندسه های پیچیده ،در بعضی موارد این نوع چاپ قادر به رقابت با سایر فرآیند های چاپ نیست و اندازه ساخت آن محدود به اندازه کاغذ است.

04 – متریال پرینت سه بعدی

متریال موجود برای چاپ سه بعدی از روزهای ابتدایی این فناوری بسیار پیشرفت کرده است. در حال حاضر طیف گسترده ای از انواع مختلف مواد وجود دارد که در حالت های مختلف (پودر ، رشته ، گلوله ، گرانول ، رزین و غیره) عرضه می شوند.

در حال حاضر مواد خاص به طور کلی برای زمینه های خاص هم ساخته می‌شوند که برنامه‌های اختصاصی را اجرا می‌کنند (به طور مثال بخش دندان‌پزشکی) ، با خواص موادی که به طور دقیق‌تر با برنامه سازگار است.

در این مقاله محبوب ترین انواع مواد عمومی تر و چند ماده برجسته مورد بررسی قرار می گیرد.

پلاستیک ها

نایلون یا پلی آمید معمولاً به صورت پودر با فرآیند پخت یا به صورت رشته با فرآیند FDM استفاده می شود. این یک ماده پلاستیکی

محکم ، انعطاف پذیر و بادوام است و برای چاپ سه بعدی قابل اعتماد است. رنگ آن به طور طبیعی سفید است اما می تواند رنگی هم باشد .این ماده همچنین می تواند (در قالب پودر) با آلومینیوم پودر شده ترکیب شود و یک ماده چاپی سه بعدی دیگر برای پخت – آلومید تولید کند.Plastic

ABS  یکی دیگر از پلاستیک های رایج است که برای چاپ سه بعدی استفاده می شود و به طور گسترده ای در چاپگرهای سطح  FDM به صورت رشته ای استفاده می شود. این یک پلاستیک به خصوص قوی است و در طیف گسترده ای از رنگ ها ارائه می شود .

PLA یک ماده پلاستیکی زیست تخریب پذیر است که به همین دلیل برای چاپ سه بعدی جذاب شده است. می تواند در قالب رزین برای فرایندهای DLP / SL و همچنین به صورت رشته ای برای فرآیند  FDM  مورد استفاده قرار گیرد. این محصول در رنگهای متنوعی از جمله شفاف ارائه می شود که ثابت شده است برای برخی از کاربردهای چاپ سه بعدی گزینه مفیدی است. با این وجود به دوام و انعطاف پذیری ABS نیست.

LayWood  یک ماده مخصوص پرینترهای سه بعدی اکستروژن سطح پایین است. به صورت رشته ای در می آید و ترکیبی از چوب / پلیمر است که به آن WPC نیز گفته می شود.

فلزات

تعداد زیادی از فلزات و کامپوزیت های فلزی برای چاپ سه بعدی درجه صنعتی استفاده می شود. دو مورد از رایج ترین آنها مشتقات آلومینیوم و کبالت است.

Metal

یکی از قوی ترین و در نتیجه متداول ترین فلزات برای چاپ سه بعدی ، فولاد ضد زنگ به صورت پودر برای فرآیندهای پخت و ذوب  EBM است. این ماده به طور طبیعی نقره ای است ، اما می تواند با مواد دیگر پوشانده شود تا جلوه ای از طلا یا برنز داشته باشد.

در چند سال گذشته طلا و نقره به طیف وسیعی از مواد فلزی اضافه شده اند که می توانند بصورت مستقیم و بصورت سه بعدی با کاربردهای آشکار در بخش جواهرات چاپ شوند. این دو، مواد بسیار محکمی هستند

و به صورت پودر پردازش می شوند.

تیتانیوم یکی از قوی ترین مواد فلزی ممکن است و مدتی است برای کاربردهای صنعتی چاپ سه بعدی استفاده می شود. به صورت پودر عرضه می شود و  این ماده هم می تواند برای فرآیند های پخت و ذوب EBM استفاده شود.

سرامیک ها

Ceramics

سرامیک ها گروه نسبتاً جدیدی از مواد هستند که می توانند با موفقیت در سطوح مختلف برای چاپ سه بعدی استفاده شوند. نکته خاصی که باید در مورد این مواد مورد توجه قرار گیرد این است که ، پس از چاپ ، قطعات سرامیکی باید مراحل مشابه سرامیک های ساخته شده با استفاده از روش های سنتی تولید – یعنی پخت و لعابکاری – را طی کنند.

کاغد

کاغذ کپی استاندارد A4 یک ماده چاپ سه بعدی است که توسط فرآیند اختصاصی SDL تهیه شده توسط Mcor Technologies  استفاده می شود.

pepar

این شرکت یک مدل تجاری متفاوت با سایر سازندگان چاپ سه بعدی را اجرا می کند ، که به موجب آن هزینه سرمایه گذاری کمتر از سایر دستگاههای چاپ سه بعدی است و این روش تاکید زیادی برتهیه مواد اولیه آسان و مقرون به صرفه دارد . مدل های چاپ سه بعدی ساخته شده با کاغذ بی خطز ، سازگار با محیط زیست ، به راحتی قابل بازیافت هستند و نیازی به پرداخت سطح بعد از پرینت ندارند.

 

مواد زیستی

تحقیقات بسیاری در مورد پتانسیل چاپ سه بعدی مواد زیستی برای بسیاری از کاربردهای پزشکی (و سایر مواردbio-materials) در حال انجام است. بافت زنده در تعدادی از موسسات پیشرو با هدف توسعه برنامه هایی شامل چاپ اعضای بدن انسان برای پیوند ، و همچنین بافت های خارجی برای جایگزینی اعضای بدن در حال بررسی است. تحقیقات دیگر در این زمینه بر تولید مواد غذایی متمرکز شده است – گوشت نمونه بارز آن است.

مواد غذایی

آزمایشات با اکسترودرها برای چاپ سه بعدی مواد غذایی در طی چند سال گذشته به طور چشمگیری

foodافزایش یافته است. شکلات رایج ترین آنها است.

چاپگرهایی نیز وجود دارند که با شکر کار می کنند و برخی آزمایش ها با ماکارونی و گوشت انجام شده است. با نگاه به آینده ، تحقیقاتی در زمینه استفاده از فناوری چاپ سه بعدی برای تولید وعده های غذایی کاملاً متعادل در حال انجام است.

 

سایر مواد

و سرانجام ، یکی از شرکت های ارائه دهنده مواد منحصر به فرد (انحصاری) Stratasys است که دارای مواد دیجیتالی برای پلت فرم چاپ سه بعدی Objet Connex است. این پیشنهاد به این معنی است که می توان مواد استاندارد چاپ سه بعدی Objet را در طی مراحل چاپ – در غلظت های مختلف و مشخص – ترکیب کرد و مواد جدیدی با خصوصیات مورد نیاز تشکیل داد. از ترکیب مواد اولیه موجود به روش های مختلف می توان حداکثر 140 ماده مختلف دیجیتال را دریافت کرد.

05 – تاثیرات جهانی بر تولید

چاپ سه بعدی در حال حاضر برمبنای تولید محصولات تأثیرگذار است .

یكی از عوامل كلیدی این است كه چاپ سه بعدی این قابلیت را دارد كه تولید را به مصرف كننده نهایی نزدیك كند ، بنابراین محدودیت های موجود در زنجیره تأمین را كاهش می دهد. ارزش سفارشی سازی چاپ سه بعدی و توانایی تولید دسته های کوچک تولیدی بر اساس تقاضا ، راهی مطمئن برای جلب نظر مصرف کنندگان و کاهش یا نفی موجودی کالا و انباشت سهام است – چیزی شبیه به نحوه فعالیت آمازون برای تجارت.

حمل قطعات و محصولات یدکی از یک قسمت دنیا به قسمت دیگر ممکن است منسوخ شود ، زیرا قطعات ممکن است به صورت سه بعدی چاپ شود. این می تواند تأثیر عمده ای در نحوه فعالیت و تعامل مشاغل بزرگ و کوچک ، نظامی و مصرف کننده در مقیاس جهانی در آینده داشته باشد.

هدف نهایی برای بسیاری این است که مصرف کنندگان بتوانند چاپگر سه بعدی خود را در خانه راه اندازی کنند ، به موجب آن طراحی دیجیتال هر محصول برای بارگیری از طریق اینترنت در دسترس است. با مطالب صحیح. در حال حاضر ، بحث هایی پیرامون اینکه آیا هرگز به وقوع می پیوندد وجود دارد .

گسترش چاپ سه بعدی احتمالاً باعث اختراع مجدد تعدادی از محصولات از قبل اختراع شده و البته حتی تعداد بیشتری از محصولات کاملاً جدید خواهد شد. امروزه اشکال و هندسه های غیرممکن را می توان با یک چاپگر سه بعدی ایجاد کرد ، اما سفر تازه آغاز شده است. به اعتقاد بسیاری چاپ سه بعدی پتانسیل بسیار خوبی برای تزریق رشد به نوآوری و تکامل تولیدات محلی را دارد.

اثرات بالقوه بر اقتصاد جهانی

استفاده از فناوری چاپ سه بعدی ، اگر در سطح جهان به تصویب برسد ، تأثیرات بالقوه ای بر اقتصاد جهانی دارد. تغییر تولید و توزیع از مدل فعلی به تولید محلی ، در مدل تولید سفارشی در دنیا می تواند به طور بالقوه عدم تعامل بین کشورهای صادر کننده و وارد کننده را کاهش دهد.

پرینت سه بعدی توانایی ایجاد صنایع جدید و مشاغل کاملاً جدیدی از جمله فعالیتهای مربوط به تولید چاپگرهای سه بعدی را دارد. فرصتی برای خدمات حرفه ای در چاپ سه بعدی وجود دارد ، از انواع جدید طراحان محصول ، اپراتورهای چاپگر ، تأمین کنندگان مواد تا اختلافات حقوقی و حل و فصل مالکیت معنوی .

تأثیر چاپ سه بعدی در جهان در حال توسعه یک شمشیر دو لبه است. یک نمونه از اثرات مثبت ، کاهش هزینه ساخت از طریق بازیافت و سایر مواد محلی است ، اما از دست دادن مشاغل تولیدی می تواند بسیاری از کشورهای در حال توسعه را به شدت تحت تأثیر قرار دهد .

کشورهای توسعه یافته ، شاید بیشترین بهره را از چاپ سه بعدی ببرد ، جایی که جامعه رو به رشد است و یکی از نگرانی های مربوط به تولید ، نیروی کار بوده است.

07 – مزایا و ارزش پرینت سه بعدی

پرینت سه بعدی ، چه در سطح صنعتی ، محلی و چه شخصی ، مزایای زیادی را به همراه دارد که روش های سنتی تولید (یا نمونه سازی) به سادگی نمی توانند.

سفارشی سازی

فرایندهای چاپ سه بعدی امکان شخصی سازی انبوه را فراهم می کنند . ماهیت چاپ سه بعدی به این معنی است که محصولات زیادی می توانند همزمان با توجه به نیازهای کاربران نهایی و بدون هیچ گونه هزینه پردازش اضافی ، تولید شوند.

چاپ سه بعدی ، چه در سطح صنعتی ، محلی و چه شخصی ، مزایای زیادی را به همراه دارد که روش های سنتی تولید (یا نمونه سازی) به سادگی نمی توانند.

پیچیدگی

با ظهور چاپ سه بعدی ، محصولات (طراحی شده در محیط های دیجیتال) که شامل سطوح پیچیده ای هستند و به سادگی امکان تولید فیزیکی آن به هیچ وجه دیگری وجود ندارد ، بسیار زیاد شده است. در حالی که این مزیت توسط طراحان و هنرمندان به جلوه بصری چشمگیری رسیده است ، اما تأثیر قابل توجهی در کاربردهای صنعتی نیز داشته است ، به موجب آن برنامه هایی در حال تولید هستند تا اجزای پیچیده ای را بسازند که اثبات می کنند سبک تر و قویتر از نمونه های قبلی هستند. موارد قابل توجهی در بخش هوافضا در حال ظهور است که این مسائل از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند.

بدون ابزار

برای تولیدات صنعتی ، یکی از پرهزینه ترین ، وقت گیرترین  مراحل کار فرآیند تولید اولیه محصول است. برای کاربردهای با حجم کم تا متوسط ​​، چاپ سه بعدی صنعتی – یا تولید مواد افزودنی – می تواند نیاز به تولید ابزار و در نتیجه هزینه ها ، زمان و کارهای مرتبط با آن را برطرف کند. این یک پیشنهاد بسیار جذاب است که تعداد زیادی از تولیدکنندگان از آن استفاده می کنند. علاوه بر این ، به دلیل مزایای پیچیدگی گفته شده در بالا ، محصولات و اجزای سازنده را می توان به طور خاصی طراحی کرد تا از الزامات مونتاژ با هندسه پیچیده و یا هزینه های مرتبط با فرآیندهای مونتاژ جلوگیری کند.

پایدار / سازگار با محیط زیست

چاپ سه بعدی همچنین به عنوان یک فناوری به صرفه در حال ظهور است که می تواند از نظر فرآیند تولید ، با استفاده از حداکثر 90٪ از مواد اولیه ، و در نتیجه ایجاد ضایعات کمتر ، دارای کارایی محیطی باشد.

علاوه بر این ، پرینت سه بعدی نویدبخش خوبی در رابطه با تحقق یک مدل ساخت محلی است ، که به موجب آن محصولات در صورت نیاز در مکان مورد نیاز تولید می شوند  و باعث از بین بردن موجودی های عظیم و تدارکات ناپایدار برای حمل و نقل حجم زیادی از محصولات به سراسر جهان می شود.

07 – کاربردهای پرینت سه بعدی

ریشه های چاپ سه بعدی در “نمونه سازی سریع” بر اساس اصول نمونه سازی صنعتی به عنوان وسیله ای برای سرعت بخشیدن به اولین مراحل تولید محصول با یک روش سریع و ساده برای تولید نمونه های اولیه است . چاپ سه بعدی در ابتدای کل فرآیند تولید محصول باعث صرفه جویی در وقت و هزینه می شود و اطمینان قبل از تولید را تضمین می‌کند.

نمونه سازی هنوز احتمالاً بزرگترین کاربرد چاپ سه بعدی است که حتی گاهی اوقات نادیده گرفته می شود. بهبود فرآیندها و متریال ، از زمان ظهور چاپ سه بعدی برای نمونه سازی هنوز هم ادامه دارد.

به طور مشابه برای عملیات تولید نهایی ، پیشرفت ها برای تسهیل جذب همچنان ادامه دارد.

از نظر بازارهای  صنعتی که از پرینت سه بعدی صنعتی در همه این برنامه های طیف وسیع سود می برند ، موارد زیر یک شکست اساسی است:

پزشکی و دندانپزشکی

بخش پزشکی به عنوان بخشی که اولین چاپ سه بعدی را به خود اختصاص داده است شناخته می شود ، اما این بخش به دلیل توانایی شخصی سازی و توانایی بهبود زندگی مردم با پیشرفت فرآیندها و مواد ، دارای پتانسیل زیادی برای رشد است. برای اینکه چاپ سه بعدی بتواند از استاندارد های درجه پزشکی برخواردار باشند هنوز هم روش ها و مواد تولید شده در حال گسترش است.

فناوری های چاپ سه بعدی برای برنامه های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند از حمله ساخت نمونه های اولیه برای حمایت از تولید محصول جدید برای صنایع پزشکی و دندانپزشکی . از این فناوری ها برای ساخت الگوهای ریخته گری پایین دست تاج دندان و ساخت ابزارهایی که پلاستیک در آن خلا ایجاد می کند یا برای ساخت ردیف دندان استفاده می شود. . این فناوری همچنین به طور مستقیم برای تولید کالاهای موجود مانند کاشت مفصل ران و زانو و محصولات اختصاصی بیمار مانند سمعک ، کفی های ارتز کفش ، پروتزهای شخصی و کاشت های یکبار مصرف برای بیماران مبتلا به بیماری مورد استفاده قرار می گیرد. مانند آرتروز ، پوکی استخوان و سرطان ، همراه با قربانیان تصادف و ضربه. راهنماهای جراحی چاپ سه بعدی برای عمل های خاص نیز یک برنامه در حال ظهور است که به جراحان در کار خود و بیماران در بهبود کمک می کند. همچنین فناوری برای چاپ سه بعدی پوست ، استخوان ، بافت ، داروها و حتی اندام های انسانی در حال توسعه است. با این حال ، این فن آوری ها دهه ها با تجاری سازی فاصله دارند.

 

هوافضا

همانند بخش پزشکی ، بخش هوافضا نیز در ابتدای شکل گیری فن آوری های چاپ سه بعدی برای تولید و نمونه سازی محصولات به کار گرفته شد. این شرکت ها ، به طور معمول با همکاری موسسات دانشگاهی و تحقیقاتی کار می کنند ، از نظر شرایط بسیار سخت عمل می کنند و یا مرزهای فن آوری های کاربردهای تولیدی را تحت فشار قرار می دهند.

به دلیل ماهیت حیاتی توسعه هواپیما ، تحقیق و توسعه طاقت فرسا و سنگین است ، استانداردها بسیار مهم هستند و سیستم های چاپ سه بعدی درجه صنعتی  در این زمینه نیز گام بر می دارند. فرآیند و توسعه مواد تعدادی از ایده های اصلی را برای بخش هوافضا ایجاد کرده است – و برخی از قطعات غیر بحرانی را به وسیله پرینتر ها سه بعدی می سازند.

شرکت هایی که از فناوری چاپ سه بعدی استفاده می کنند GE / Morris Technologies ، Airbus / EADS ، Rolls-Royce ، BAE Systems و Boeing هستند. در حالی که اکثر این شرکت ها از نظر کاری نسبت به پرینت سه بعدی در فاز تحقیق و توسعه رویکرد واقع بینانه ای دارند.

 

خودرو


یکی دیگر از ابتدایی ترین فن آوری های Prototying سریع – اولین تجسم چاپ سه بعدی – بخش خودرو بود. بسیاری از شرکت های اتومبیل سازی – به ویژه خودرو های فرمول ۱ – سیر مشابه شرکت های هوا فضا را دنبال کرده اند و از فن آوری های نمونه سازی اولیه استفاده می کنند ، اما فرایندهای تولید آنها را توسعه داده و سازگار کنید تا از مزایای مواد بهبود یافته و نتایج نهایی برای قطعات خودرو استفاده شود.

اکنون بسیاری از شرکت های خودروسازی به جای داشتن موجودی های بزرگ ، به دنبال پتانسیل پرینت سه بعدی هستند که می توانند عملکردهای پس از فروش را از نظر تولید قطعات یدکی / جایگزین ، بر اساس تقاضا انجام دهند.

 

جواهرات


به طور سنتی ، فرآیند طراحی و ساخت جواهرات همیشه به دانش و مهارت بالایی نیاز داشته است و شامل رشته های خاصی است از جمله ساخت قالب ، ریخته گری ، آبکاری  ، جلا ، تراشکاری نقره / طلا ، تراش سنگ ، حکاکی و پرداخت می باشد. هر یک از این رشته ها طی سالیان متمادی تکامل یافته است و هر یک از آنها برای تولید جواهرات به دانش فنی نیاز دارد.

ریخته گری داخلی – ریشه های آن را می توان بیش از 4000 سال پیش جستجو کرد.

پتانسیل زیادی وجود دارد که نشان می دهد چاپ سه بعدی می تواند به توسعه بیشتر این صنعت کمک کند . با آزادی در طراحی جدید که توسط نرم افزار های طراحی امکان پذیر است و یا از طریق بهبود یا حذف بسیاری از مراحل سنتی تولید جواهرات .

 

هنر / طراحی / مجسمه سازی

هنرمندان و مجسمه سازان به کمک پرینت سه بعدی طرح ها و مدل هایی را که تا کنون به دلیل پیچیدگی غیر قابل ساخت بوده اند را ساخته اند. هنرمندان بی شماری وجود دارند که اکنون با کار با مدل سازی سه بعدی، اسکن سه بعدی و فناوری چاپ سه بعدی در دنیا مشهور هستند.

  • Joshua Harker
  • Dizingof
  • Jessica Rosenkrantz at Nervous System
  • Pia Hinze
  • Nick Ervinck
  • Lionel Dean
  • And many others.
  • و خیلی های دیگر.

رشته اسکن سه بعدی همراه با چاپ سه بعدی همچنین ابعاد جدیدی را به دنیای هنر وارد می کند ، با این حال ، از این رو هنرمندان و دانشجویان اکنون یک روش اثبات شده در مورد بازتولید کار استادان گذشته و ایجاد نمونه های دقیق از آثار باستانی (و جدیدتر) دارند. مجسمه هایی برای مطالعه دقیق – آثار هنری که در غیر این صورت هرگز نمی توانستند شخصاً با آنها تعامل داشته باشند. کارهای Cosmo Wenman در این زمینه بسیار روشنگر است.

 

معماری


مدتهاست که مدلهای معماری کاربرد اصلی فرآیندهای چاپ سه بعدی برای تولید مدلهای نمایشی دقیق از چشم انداز یک معمار بوده اند. چاپ سه بعدی یک روش نسبتاً سریع ، آسان و مقرون به صرفه برای تولید مدلهای دقیق مستقیم از 3D CAD ، BIM یا سایر داده های دیجیتالی را که معماران استفاده می کنند ، ارائه می دهد. بسیاری از شرکت های موفق معماری ، امروزه معمولاً از چاپ سه بعدی (داخلی یا خدماتی) به عنوان بخشی مهم از روند کار خود برای افزایش نوآوری و بهبود ارتباطات استفاده می کنند.

اخیراً برخی از معماران به دنبال چاپ سه بعدی به عنوان یک روش ساخت مستقیم هستند. تحقیقات در تعدادی از سازمانهای این جبهه در حال انجام است ، از جمله دانشگاه Loughborough ، Contour Crafting و Universe Architecture.

 

دنیای مد


از آنجا که فرایندهای چاپ سه بعدی از نظر وضوح و مواد انعطاف پذیرتر بهبود یافته اند ،در صنعت مد مورد توجه قرار گرفته است.

پوشیدنی های چاپ سه بعدی شده که شامل کفش ، تکه های سر ، کلاه و کیف همه به بازارهای جهانی راه یافته اند. و حتی برخی از طراحان مد با بصیرت بیشتر ، توانایی های این فناوری را برای لباس بانوان نشان داده اند – لباس ها ، شنل ، لباس های تمام قد و حتی برخی از افرادبا لباس زیر پرینت سه بعدی شده در مکان های مختلف مد در سراسر جهان برای اولین بار ظاهر شده اند.

Iris van Herpen  به عنوان پیشگام برجسته در این زمینه مورد توجه ویژه ای قرار دارد .

 

غذا


غذا یکی از برنامه های در حال ظهور (و / یا مواد چاپ سه بعدی) است که مردم را بسیار هیجان زده می کند و این توانایی را دارد که این فن آوری را به جریان اصلی بیندازد. همه ما همیشه نیاز به غذا خوردن داریم! چاپ سه بعدی به عنوان روشی جدید در تهیه و ارائه غذا در حال ظهور است.

اقدامات اولیه در زمینه چاپ سه بعدی مواد غذایی با شکلات و شکر صورت گرفت و این پیشرفتها با ورود پرینترهای سه بعدی خاص به بازار به سرعت ادامه یافت.

برخی آزمایشات اولیه دیگر با غذا از جمله چاپ سه بعدی “گوشت” در حال انجام است و اخیراً ماکارونی یکی دیگر از گروه های غذایی است که برای چاپ سه بعدی مواد غذایی در حال گسترش است.

چاپ سه بعدی در آینده نیز به عنوان یک روش آماده سازی کامل مواد غذایی و راهی برای متعادل سازی مواد مغذی به روشی جامع و سالم در نظر گرفته شده است.

 

09 – واژه نامه

 

3DP 3D Printing

ABS Acrylonitrile Butadiene Styrene

AM Additive Manufacturing

CAD / CAM Computer-aided design / Computer-aided manufacturing

CAE Computer-aided engineering

DLP Digital Light Processing

DMD Direct Metal Deposition

DMLS Direct Metal Laser Sintering

EBM Electron Beam Melting

EVA Ethylene Vinyl Acetate

FDM Fused Deposition Modelling (Trademark of Stratasys)

FFF Freeform Fabrication

LENS Laser Engineering Net-Shaping (Trademark of SNL, licensed to Optomec)

LS Laser Sintering

PLA Polylactic Acid

RE Reverse Engineering

RM Rapid Manufacturing

RP Rapid Prototyping

RT Rapid Tooling

SL Stereolithography

SLA Stereolithography Apparatus (Registered Trademark of 3D Systems)

SLM Selective Laser Melting

SLS Selective Laser Sintering (Registered Trademark of 3D Systems)

STL / .stl Stereo Lithograpic

دیدگاهتان را بنویسید