مقاله در مورد چاپگرهای سه بعدی

چاپگرهای سه بعدی وسیله هایی هستند که با استفاده از آنها می توانید از عکسهایی که در کامپیوتر خود دارید نمونه سه بعدی واقعی بسازید. تکنولوژی استفاده شده در پرینترهای سه بعدی جدید این امکان را به استفاده کنندگان می دهد که از ماده های کامپوزیتی در طراحی های خود برای چاپ بصورت سه بعدی استفاده کنند. پرینتر سه بعدی می تواند طرح های کامپیوتری شما را به صورت یک نمونه واقعی با دقت بسیار بالا پرینت کند. پرینترهای سه بعدی فناوری است که با سرعت زیاد در حال پیشرفت است و می تواند طرح های کامپیوتری را بصورت اشیا سه بعدی چاپ کند.
امروزه چاپ سه بعدی 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 سه بعدی 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 سه بعدی خانگی را ارائه داده است.
در چاپگرهای سه بعدی خانگی، برای تولید محصولات از ذوب پلاستیک بهره می برند. چاپگرهای سه بعدی 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 پرینترهای لیزری و از دور خارج شدن پرینترها 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 ۱۰ 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 سه بعدی آن را ایجاد می کنید، می توانید در عرض چند دقیقه در محیط خارج آن را داشته باشید.
پرینترهای سه‌بعدی به عنوان تولیدکنندگان ذره‌ای یا لایه‌ای 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 نمونه‌های اولیه محصولات مورداستفاده قرار می‌دهند و در خط تولید کارخانه‌ها کمتر مورداستفاده قرار می‌گیرند.
امروزه با فعال شدن شرکت‌های تکنولوژی در این زمینه ما شاهد ساخته‌شدن مدل‌های خانگی این نوع پرینترها هستیم که البته هنوز جای خود را به آن صورتی که باید بین مصرف‌کنندگان خانگی باز نکرده است.
حال شما لحظه‌ای پیش خود فکر کنید که در صورت داشتن چنین محصولاتی قادر به انجام چه‌کارهایی می‌شدید! دیگر شما بجای خریدهای اینترنتی برخی از کالاها می‌توانید محصول موردنظر خود را با تغییرات و اصلاحات دلخواه خود در اتاق شخصیتان تولید کنید و از آن لذت ببرید.
معرفی چاپگرهای سه بعدی:
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 پرینتر های ۳D پرینتری بسیار جالب می باشد که با استفاده از نوهی کامپوزیت می توانند تمامی تصویر های مورد نظر شما را به صورت سه بعدی ساخته و تحویل شما دهد.
این پرینتر ها که این روز ها 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 پرینتر ها 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 می باشد.
این پرینتر ها در حالات اولیه بیشتر برای ساخت ماکت ها و وسایل مورد نظر افراد استفاده می شود که می توانند با وضوح بالا به کمک کاربران بیایند و طرح های پیشرفته تر از این نوع پرینتر ها می توانند با استفاده از مواد مختلف استفاده شده وسایل را به صورت واقعی تر ساخته و دقیقا مشابه نمونه مورد نظر شوند که این دستگاه ها نیز همچنان در گام های اول طراحی بوده و تنها چند نمونه از آن ها تولید شده است.
دستگاه های پرینت سه بعدی چند سالی است که به صورت تجاری در کشورهای مختلف صنعتی مورد استفاده قرار گرفته اند.در ساخت ماکت ها امروزه برای تهیه قطعات دقیق و پیچیده از روش پرینت سه بعدی استفاده می شود که باعث افزایش سرعت و دقت ساخت قطعات شده است.
برای ساخت قطعات ماکت به روش پرینت سه بعدی نیاز به تهیه فایل سه بعدی از قطعه مورد نظر می باشد.دستگاه این فایل را دریافت و اقدام به ایجاد آن به صورت لایه گذاری مرحله ای میکند.
پرینتر سه بعدی 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 یک صدم ملیمتر قطر دارد و شما میخواهید یک قطعه مکعبی همچون حبه قند را به صورت سه بعدی تهیه کنید.پرینتر شروع به پرینت یک مربع حدودا یک در یک سانتیمتر به ضخامت یک صدم میلیمتر مینماید.
پس از اتمام این مرحله نازل های دستگاه که جوهر را پخش میکنند کمی بالاتر رفته و مجددا یک لایه دیگر روی لایه قبلی ایجاد میکنند.این عمل آنقدر تکرار میشود که شما یک مکعب سه بعدی بدست بیاورید.تنها تفاوت دستگاه های پرینت سه بعدی این است که میتوانند از موادی همچون انواع پلاستیک و رزین ها برای ساخت قطعات استفاده کنند و البته ضخامت لایه های ایجاد شده نیز بیشتر از یک صدم میلیمتر و در واقع چیزی در حدود یک دهم میلیمتر است که ضخامت ایده الی به حساب می آید.
سرعت لایه گذاری ، ضخامت لایه ها و همچنین متریال مورد استفاده در پرینت سه بعدی از عوال مهم در کیفیت و دقت قطعه نهایی بدست آمده است.قطعات تهیه شده در این روش معمولا 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 سه بعدی:
ارزش واقعی این پرینترها در دو زمینه اقتصاد و نوآوری بررسی می‌شوند، ازنقطه‌نظر 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 ازآن‌پس 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 سه بعدی:
امروزه مدلسازی سه بعدی در رشته های گوناگونی همچون قطعه سازی، معماری، طراحی صنعتی، روباتیک، صنایع هوافضا و…رایج است. این مدلسازیها تا پیش از این به شکل تصاویر دو بعدی روی صفحه های نمایشگر یا روی کاغذ ارائه می شدند تا افراد با دیدن آنها درکی از آنچه طراحان در ذهنشان دارند بدست آورند.
کاربردهای پرینتر سه بعدی در صنایع مختلف
متاسفانه؛ اکثر تکنولوژی های جدید از صنایع نظامی متولد میشوند. فناوری پرینتر سه بعدی هم از این قائده مستثنی 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 معمولا در مواردی ست که پیچیدگی قطعه زیاد است و یا به نمونه اولیه جهت مدلسازی نیاز است.
۱- صنایع نظامی :
صنایع نظامی دقیق و دارای قطعات پیچیده اند. معمولا هزینه هم خیلی مهم نیست. این ویژگی ها پرینتر سه بعدی را به یکی از دستگاه های اصلی مجموعه های تحقیقات و تولیدات نظامی تبدیل کرده است.
۲- صنایع فضایی :
ساخت قطعات دقیق در ابعاد کوچک یکی از ملزومات صنایع فضایی ست.
اما کاربرد منحصربه فرد پرینتر سه بعدی در فضاست. جایی که امکان ساخت قطعات با تکنیک های دیگر ساخت و تولید میسر نیست.
افراد مستقر در پایگاه های فضایی برای امور تعمیراتی و آزمایشات خود نیاز به قطعات جدید دارند. امری که با استفاده از پرینتر سه بعدی به راحتی قابل دستیابی ست.
موضوع جالب دیگری در تحقیقات واحد R&D ماشین سازی IRAN3D به دست آمده است. شرکت های بزرگ فضایی دنیا قصد دارند مقر خود در ماه را با استفاده از پرینتر سه بعدی 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” داشته اند که جای قدردانی دارد.
۳- طلا و جواهر :
پرینتر سه بعدی در صنعت طلا و جواهر کاربردهای ویژه ای دارد. مدلسازی دقیق و ظریف با قابلیت ریخته گری طلا، از مهمترین بخش های 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 بوده ایم. هنرمندان و صنعتگران طلا و جواهر کشور، در بسیاری از موارد در رقابت ضعیف شده بودند. اما هم اکنون با استفاده از دستگاه پرینتر سه بعدی ایرانی ، صنعت طلای کشور پیشرفت سریع خود را از سر گرفته است.
مقاله تخصصی درباره کاربردهای پرینتر سه بعدی در صنعت طلا و جواهر در همین سایت موجود است.
۴- معماری :
طراحان سازه ها علاقمندند، ماکت ساختمان موردنظر خود را به صورت واقعی ببینند. این منظور با استفاده از پرینتر سه بعدی امکان پذیر است.
طراحان غرفه های نمایشگاهی، طراحان داخلی و سازندگان مجتمع های مسکونی و تجاری، مزیت ویژه ای با استفاده از پرینتر سه بعدی خواهند داشت.
البته دقت دستگاه های پرینتر سه بعدی iran3d برای این منظور ۰٫۱ میلیمتر است و هزینه و قیمت کمی دارند.
۵- انیمیشن :
طراحان شخصیت های کارتونی علاقمندند، شخصیت های موردنظر خود را مدلسازی کنند. اینکار بارها و بارها انجام میشود تا شخصیت موردنظرشان ساخته شود.
برای طراحان شخصیت های کارتونی دستگاه پرینتر سه بعدی iran3d-fdm/250 توصیه میگردد.
۶- خودرو :
صنایع خودروسازی نیاز به مدل سازی پیچیده دارد. قطعات سه بعدی طراحی شده و باید بارها و بارها نمونه سازی گردد.
۷- پزشکی :
قطعات بدن از جمله استخوان ها برای هر انسان متفاوت است. توسط دستگاه پرینتر سه بعدی ، اسکلت بدن متناسب با هر عضو طراحی شده و مدلسازی میگردد. این کاربرد پرینتر سه بعدی نیاز به دقت بالایی دارد.
۸- کفش :
در صنعت کفش، طراحی اهمیت ویژه ای دارد. طراحان کفش بارها و بارها یک نمونه را تست میکنند تا نهایتا مدل مطلوب را انتخاب و تولید انبوه نمایند.
۹- آموزشی :
دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی نیاز مبرمی به دستگاه های پرینتر سه بعدی دارند.
ماشین سازی iran3d آمادگی کامل جهت همکاری با این سازمان ها دارد.
۱۰- خانگی :
پیش بینی میشود پرینتر سه بعدی 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 سه بعدی، مصارف خانگی این تکنولوژی آغاز میگردد.
ماشین سازی iran3d بستر لازم برای پیشگامی در این حوزه را داراست و در خط مقدم تکنولوژی پرینتر سه بعدی گام برمیدارد.
طرز کار چاپگرهای سه بعدی:
فرآیند پرینت سه‌بعدی خودکار است و بنابراین هر فرد مبتدی می‌تواند با آن کار کند. با این حال 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.
۱- نرم‌افزار طراحی CAD فایل خروجی را با فرمت قابل پرینت سه‌بعدی به کاربر می‌دهد. فایل خروجی به صورت یک شبکه خطوط است که یک حجم سه‌بعدی را محصور می‌کند.
۲- نرم‌افزار پرینتر سه‌بعدی فایل سه‌بعدی خروجی را به صدها لایه دیجیتالی تبدیل می‌کند که هر یک از این لایه‌ها بعدا توسط پرینتر به عنوان خروجی پرینت می‌شوند.
۳- هرلایه روی لایه دیگر پرینت می‌شود تا مدل نهایی به دنیای واقعی وارد شود.
اجزای داخلی چاپگرهای سه‌بعدی:
۱- فیلتر هوای خودکار: این فیلتر تضمین می‌کند که کلیه ورودی‌ها (پودر) داخل سلول‌های دستگاه باقی بمانند.
۲- پلت چسبان کارتریج: ذرات پودر را به وضعیت جامد تبدیل می‌کند.
۳- اتاق تولید: منطقه‌ای است که بخش‌های مختلف مدل در آن ساخته می‌شوند.
۴- کارتریج: محل قرارگیری هدهای پرینت است.
۵- کمپرسور: هوای فشرده را برای تکمیل قطعه‌های مختلف تولید می‌کند.
۶- فیلتر باقی‌مانده‌ها: از ورود دیگر جامدات به مرحله بعد جلوگیری می‌کند تا ساخت بعدی بهتر صورت گیرد.
۷- جعبه الکترونیک: یک بورد رایانه‌ای است که کلیه عملیات پرینتر را کنترل می‌کند.
۸- گانتری: یک نوار افقی که در سرتاسر لایه‌های ساخت به جلو و عقب می‌رود.
۹- هاپر: شامل پودری است که مدل از آن ایجاد می‌شود.
۱۰- مخزن: چسباننده را از کارتریج جمع‌آوری می‌کند و منابع چسباننده را زیر گانتری قرار می‌دهد.
۱۱- ایستگاه خدمات: به طور خودکار هدهای پرینتر را در مواقع مورد نیاز پاک می‌کند.
۱۲- دریچه‌های خلاء: مغز سیستم پودرریزی، 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 ۳D Print کلیک می‌کنید پرینتر اول یک روال پیش‌ساخت را ایجاد می‌کند. بدین ترتیب هوای داخل دستگاه برای ایجاد محیط عملیاتی مناسب پرینت گرم می‌شود. به طور 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: هنگامی که روال پیش‌ساخت به اتمام رسید، پرینتر بلافاصله شروع به پرینت لایه‌های ایجادشده در نرم‌افزار خود می‌کند. دستگاه، پودر را از بخش هابه 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 به طور 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 ۳D Print را کلیک کند فضای داخلی گرم می‌شود و در صورت نیاز هد به جای 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.
هنگامی که کلیه آثار پودر برداشته شد، می‌توان آنها را برای بهبود مدل نیز مورد استفاده قرار داد. فرآیند بهبود را در این نوع پرینترها معمولا Infiltration (نفوذ) نامگذاری می‌کنند. فرآیند نفوذ به طور 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 سه بعدی:
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 اریجینال 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 ون‌گوک کشیده شده است!
البته تمام مشکلات گفته‌ شده 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 سه بعدی در بازار:
چاپگرهای سه بعدی در چشم به هم زدنی جای خود را در میان سایر فناوری‌ها باز خواهند کرد و مانند پرینترهای معمولی در خانه ها 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.
البته یک شرکت چینی چاپگرهای سه بعدی شبیه به این چاپگر ایرانی را تولید می‌کند که اندازه آن کوچکتر است و قیمت بالایی نیز دارد؛ هر چند که در این بازار رقابتی این شرکت چینی نیز به گفته علیخانی تنها هزینه تکنولوژی خود را دریافت می‌کند و نه قطعات دستگاه را.
علیخانی از ابتدا قصد داشت که چاپگری با توانایی بالا و با قیمتی مناسب بسازد و در گام بعدی می‌خواهد پس از تجاری سازی آنها، خدمات پس از فروش خوبی نیز برای چاپگر تعریف کند.
ارزان ترین پرینتر سه بعدی دنیا
مدت ها است که چاپ سه بعدی تبدیل به موضوعی جذاب برای بسیاری از کاربران و شرکت ها شده و هر از گاهی شاهد معرفی نوع تازه ای از پرینترهای سه بعدی هستیم. اما یکی دیگر از مشکلات پیش روی این تکنولوژی نوپا، هزینه بالای خرید پرینترهای ۳D است. به گونه ای که هم اکنون ارزان ترین مدل بازار با نام MakerBot Replicator بیش از ۲۰۰۰ دلار قیمت دارد و برخی از انواع این پرینترها تا ۱۵ هزار دلار هم قیمت گذاری می شوند.
حالا مدیر اجرایی پیشین MakerBot، شرکتی با نام Solidoodle راه اندازی نموده و اولین پرینتر سه بعدی خود را که تنها ۴۹۹ دلار قیمت دارد، معرفی کرده است. این پرینتر کارهای معمول دیگر پرینترهای سه بعدی را به خوبی انجام داده و به شما امکان چاپ اشیائی با حداکثر اندازه ۱۵ در ۱۵ در ۱۵ سانتی متر را می دهد. از هم اکنون می توانید با مراجعه به سایت Solidoodle یکی از این پرینترهای جالب و ارزان قیمت را پیش خرید کنید.
برخی از محصولات چاپگرهای سه بعدی:
ساخت ۱۰ خانه در عرض یک روز با چاپگرهای سه بعدی
ساخت خانه در یک روز و یا یک هفته برای بسیاری از افراد مانند یک رویا تلقی می شود، اما یک شرکت چینی توانسته است با استفاده از فناوری پیشرفته چاپگرهای سه بعدی در عرض ۲۴ ساعت ۱۰ خانه بسازد. نگاه به این خانه های کوچک شاید در ابتدا ساده به نظر آید، اما نشان دهنده یک دستاورد قابل توجه در صنعت ساخت و ساز است. یک شرکت چینی موفق به ارتقا قابلیت های چاپگر سه بعدی خود شده است و می تواند با استفاده از این چاپگر غول پیکر روزانه ۱۰ خانه بسازد، مواد مصرفی در این خانه ها قالبا از مواد بازیافتی هستند و هزینه تقریبی هر یک از این خانه حدود ۵ هزار دلار است. این فناوری می تواند در رفع بحران مسکن کشورهای پر جمعیت مفید و موثر باشد.
استفاده از پرینترهای سه بعدی به تازگی در کشور چین رایج شده است و در این کشور سازه ها و آسمان خراش های عظیمی با استفاده از این چاپگرها به وجود آمده است. مزیت اصلی این چاپگر علاوه بر افزایش سرعت ساخت، کاهش هزینه های ساخت و افزایش بهره وری است.
استفاده از چاپگرهای سه بعدی و مواد بازیافتی می تواند گزینه ی مناسب برای ساخت و ساز در حومه و خارج شهرها باشد تا افراد بتوانند با هزینه ای کم صاحب خانه شوند. همچنین چاپگرها علاوه بر ساخت خانه از مواد بازیافتی می توانند از سیمان، شیشه و هر الگوی دیگر ساخت نیز استفاده کنند. در ضمن در ساخت این خانه ها از چاپ مورب نیز استفاده شده است، این روش چاپ برای عایق بندی خانه ها کاربرد دارد.
چاپگر های سه‌بعدی و چاپ اندام مصنوعی
عکس بالا یکی از گوش‌های پروتزی‌ست که توسط محققین دانشگاه کورنل از سلول‌های غضروفی زنده ساخته شده است. اما پزشکان و مهندسین دانشگاه کورنل در ۲۰ فوریه کاربرد تازه‌ای از این فناوری چاپ سه‌بعدی را به دنیا نشان دادند.
تولید یک گوش مصنوعی تقریبا مشابه گوش طبیعی که از سلول‌های زنده و با کمک فناور چاپ سه بعدی تولید شده است. محصول آن‌ها که مشخصات و شیوه تولید آن در مقاله‌ای در PLOS ONE منتشر شده، به منظور کمک به کودکانی طراحی شده است که به واسطه 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 به عنوان روشی کم دردسرتر جایگزین سیستم برداشت غضروف از قفسه سینه بیمار شود.
برای این کار محققان نخست مدلی سه‌بعدی از گوش بیمار بوجود می‌آورند. آن‌ها برای این نمونه گوش کودکی سالم را اسکن کردند، اما به صورت تئوری می‌توانند در صورتی که microtia تنها به یک گوش آسیب رسانده باشد، گوش سالم بیمار را اسکن کرده و قرینه کنند تا به مدلی دقیقا 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 کولاژن با چگالی بالا پر کردند. بنا بر ادعای این محققین، این ژل استحکامی مشابه Jell-O دارد. Jell-O برندی است که در ایالات متحده 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 کولاژنی 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 به تدریج جایگزین کولاژن می‌شوند. پس از آن گوش می‌تواند با عمل جراحی به بدن انسان پیوند زده شده و با پوست پوشیده شود تا سلول‌های غضروفی در محیطی طبیعی‌تر به رشد و تکثیر خود ادامه داده و جایگزین کولاژن شوند.
تا کنون 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 کولاژن 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 در ۲۰ فوریه کاربرد تازه‌ای از این فناوری چاپ سه‌بعدی را به دنیا نشان دادند. تولید یک گوش مصنوعی تقریبا مشابه گوش طبیعی که از سلول‌های زنده و با کمک فناور چاپ سه بعدی 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 به شدت 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 کودک مبتلا به microtia مورد استفاده قرار گیرد، همراه با رشد سر در طول زمان رشد نمی‌کند. به همین دلیل محققین پیشنهاد می‌کنند که کارگذاشتن این پروتز در سنین ۵ تا ۶ سالگی انجام شود، یعنی زمانی که گوش‌ها به طور طبیعی تا ۸۰ 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 نسبتا طبیعی را در بازه‌های زمانی کوتاه برای هر بیمار تولید کرد. در واقع محققین از زمان ارایه این تحقیق، فرآیندها را بهبود داده‌اند که این بهبودها شامل تلاش برای ابداع روشی بوده است که در آن مستقیما از کولاژن 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. به علاوه برای تایید بی خطر بودن این پیوند برای انسان به آزمایش‌های بیشتری نیاز است. گروه محققین اعلام کرده‌اند که در حال تلاش برای حل این مشکلات هستند و امید دارند که چنین پروتزی را تا سال ۲۰۱۶ به بدن انسان پیوند بزنند.
چاپگر سه بعدی ایرانی!
این رویا در دنیای امروز چندان هم رویا نیست و با فناوری‌هایی مانند چاپگرهای سه بعدی کم‌کم شکل واقعیت به خود گرفته است. هر چند که هنوز طراحی و ساخت چاپگرهای سه بعدی در دنیا در گام‌های نخستین است اما یک طراح جوان ایرانی موفق شده است یک نمونه از آن را طراحی کند.
حمید علیخانی ۳۳ ساله، ۱۲ 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 سه بعدی خود را از محیط رایانه به فضای واقعی بیاورد.
او توانسته است این رویای خود را تحقق ببخشد و یک چاپگر سه بعدی طراحی کند که نه تنها تمامی شخصیت های انیمیشن‌های او بلکه هر طرح دیگر سه بعدی 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 سه بعدی پیشنهاد شده است که هزینه‌های بالایی دارد. اما من به دنبال ساخت چاپگری بودم که در عین کارایی بالا و سادگی، هزینه پایینی داشته باشد.
ویژگی‌های چاپگر سه بعدی ایرانی
به گفته علیخانی این دستگاه طرح‌ها را از نرم افزارهای سه بعدی دریافت می‌کند و آنها را با اندازه‌های دقیق و با دقت ۳۴ 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 به صورت مستقل انجام می‌دهد.
ماده مصرفی در این چاپگر پلاستیکی به قطر سه میلیمتر است که ابتدا درمخزن دستگاه ذوب می‌شود و سپس به صورت لایه‌یی برای ساخت ماکت به کار گرفته می‌شود.
به گفته این طراح جوان، چاپگر ساخته شده می‌تواند دمای ذوب پلاستیک را تنظیم و کنترل کند و با لایه‌گذاری آن، ماکت مورد نظر را بسازد. دقت ۳۴ 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 به صورت لایه به لایه ساخته می‌شود ممکن است سرعت ساخت کمی طولانی به نظر برسد. به طور متوسط این دستگها برای هر ماکت ۱۰×۱۰ دو هزار لایه را بر روی یکدیگر قرار می‌دهد.
کاربردهای چاپگرهای سه بعدی ایرانی
علیخانی درباره کاربردهای چاپگرهای سه بعدی نیز توضیح داد: این دستگاه برای ساخت قطعاتی که تنها به یک عدد از آنها نیاز است و ساخت قالب برای آنها مقرون به صرفه نیست، بسیار کارآیی دارد.
چاپگر سه بعدی می‌تواند در رشته‌های مختلف از جمله رباتیک – برای ساخت نمونه قطعات با اندازه‌ها و شکل‌های مختلف، ساخت ماکت برای طراحی های معماری، ساخت سازه های مولکولی و تجهیزات آزمایشگاهی در شیمی، ساخت کاراکترها و فضاهای انیمیشن و مجسمه‌سازی کاربرد داشته باشد.