هر آنچه که باید درباره پرینتر سه بعدی و نحوه عملکرد آن بدانید

هر آنچه که باید درباره پرینتر سه بعدی و نحوه عملکرد آن بدانید

پرینتر سه بعدی یکی از جالب‌ترین اختراعات بشر است که در حوزه‌های بسیاری همچون پزشکی، معماری، هوافضا، خودروسازی و تجهیزات نظامی کاربرد دارد. برای آشنایی با این وسیله همراه ما باشید.

احتمالا تا به امروز نام پرینتر‌ سه بعدی را در روزنامه‌ها و فضاهای مجازی  به دفعات شنیده‌اید. اما تا چه میزان از کارایی، مزایا، معایب و کاربرد آن‌ها مطلع هستید. در این مقاله سعی داریم اطلاعات جامعی در مورد پرینتر سه بعدی و نحوه عملکرد این دستگاه در اختیار شما قرار دهیم. اما نیاز است که پیش از هر مطلبی، بدانیم پرینتر سه بعدی چیست؟

پرینتر سه بعدی چیست؟

اگر بخواهیم تعریفی ساده از پرینتر سه بعدی ارائه دهیم می‌توان گفت پرینتر سه بعدی که به چاپگرهای سه بعدی نیز شناخته می‌شود، دستگاهی است که با استفاده از آن‌ها می‌توان تمامی عکس‌ها چه در گوشی تلفن همراه، چه در تبلت و چه در کامپیوتر شخصی را به صورت سه بعدی و واقعی ساخت.

به طول کلی پرینتر سه بعدی قادر است طرح‌های کامپیوتری را به صورت یک مدل واقعی آن هم با دقت بسیار بالا پرینت ‌کند .

شاید باور این قابلیت توسط یک دستگاه برای عموم کمی سخت باشد، ولی باید به این نکته توجه کرد که در دنیای پیشرفت علم و تکنولوژی امروز، هیچ غیر ممکنی وجود ندارد و انسان‌ها بارها ثابت کرده‌اند می‌توانند غیر ممکن‌ترین‌ها را ممکن کنند.

قالبیت شگفت انگیز پرینتر سه بعدی

اما عملکرد دستگاه پرینتر سه‌ بعدی تا این اندازه‌ هم دور از ذهن نیست که نتوان ساخت آن را غیر ممکن توصیف کرد. درواقع پرینتر سه بعدی با استفاده از ماده‌های کامپوزیتی می‌تواند طراحی‌ها را به صورت سه بعدی چاپ کند.

همچنین با کمک افزونه‌ Objet Connex، چاپ تصاویر با دقت بسیار بالایی انجام شده و نتیجه این امر نیز واقعی‌تر شدن چاپ تصاویر است.

خوشبختانه سرعت پیشرفت این فناوری جالب قابل توجه است تا جایی که امکان چاپ طرح‌های کامپیوتری به صورت اشیا سه بعدی توسط این دستگاه وجود دارد.

برای مثال تصور کنید شما تصویری از یک توپ در کامپیوتر خود ذخیره کرده‌اید. حال بتوانید با کمک پرینتر سه بعدی، این تصویر را به صورت یک توپ سه بعدی تهیه کنید. واقعا شگفت‌انگیز است.

جالب است بدانید که برخی از پرینترهای جدید دارای امکاناتی همچون داشتن بالاترین رزولوشن و پرینت چند ماده‌ای سه بعدی است.

با کمک این امکانات می‌توان کاغذهای دیواری از جنس پلاستیک را با یک طرح سه بعدی چاپ کرد. همچنین با استفاده از طرح‌های سه بعدی امکان چاپ تصاویر آناتومی از بدن واقعی انسان یا حیوان آن هم به صورت شفاف ایجاد شده است و این انقلابی است در علم پزشکی که در درمان بسیاری از بیماری‌ها موثر خواهد بود.

تاریخچه پرینتر سه بعدی

حال که شناخت دقیق‌تری نسبت به پرینتر سه بعدی پیدا کردیم، بد نیست در مورد نحوه اختراع این دستگاه ارزشمند نیز بدانیم.

یک محقق ژاپنی به نام دکتر کودامای، نخستین بار تکنولوژی پرینت سه بعدی را در سال ۱۹۸۰ میلادی به نام خود به ثبت رساند. نمونه‌سازی سریع نامی بود که بر این دستگاه گذاشته شد؛ چرا که می‌توانستند از نمونه اولیه به با هزینه کم ولی سرعت بالا به میزان انبوهی تولید کنند.

در ادامه دانشمندانی همچون چارلز هل، کارل دکارد و اسکات کرامپ به طراحی و ساخت نمونه‌های پیشرفته‌تری از پرینتر سه بعدی پرداختند تا به امروز که شاهد یکی از پیشرفته‌ترین دستگاه‌های تولید بشر هستیم.

کاربرد پرینتر سه‌ بعدی

همانگونه که می‌دانید قابلیت‌های جالب و کاربردی پرینتر سه‌بعدی باعث شده است این دستگاه در حوزه‌های مختلف مورد استفاده قرار گیرد.

همچنین به دلیل سرعت بالای عملکرد پرینتر سه‌بعدی، انجام کارهای شبیه‌سازی و ساخت ماکت قطعات با سرعت قابل توجهی صورت می‌گیرد که نقشی مهم در کاهش هزینه و زمان در صنعت تولید کشورها دارد. دلیل این امر نیز قابلیت و توانایی تولید هر نوع قطعه‌ با هر شکل، زاویه، حجم و سطح است که خود مزیتی قابل توجه و شگفت‌انگیز محسوب می‌شود.

از جمله کاربردهای پرینتر سه بعدی می‌توان به هوافضا، روباتیک، معماری، قطعه‌سازی، طراحی صنعتی، تجهیزات نظامی، تجهیزات پزشکی، چاپ زیستی، هنر و خودروسازی اشاره کرد که در ادامه به بیان شرح مختصری از آن‌ها می‌پردازیم.

هوافضا

یکی از کاربردهای مهم پرنتر سه بعدی در صنعت هوافضا است. دانشمندان این حوزه توانسته‌اند با کمک تکنولوژی سه‌بعدی، ایده‌های متعددی را تصویرسازی کرده و تحقیقات جامع‌تر و موثرتری را در زمینه فضای ماورا جو کره زمین انجام دهند.

درواقع فناوری پرینتر سه‌بعدی بزرگ‌ترین گنج یعنی صرفه‌جویی در زمان را برای دانشمندان به ارمغان آورده است.

خودروسازی

فعالان صنعت خودروسازی، با کمک چاپ سه بعدی توانسته‌اند به چاپ دقیق و بدون خطای مدل طراحی شده آن هم قبل از تولید انبوه بپردازند. این به منزله طراحی و ساخت دقیق‌تر تجهزیات، جلوگیری از تولید تجهیزات مشکل‌دار و معیوب، تولید مدل طراحی شده با حجم کم و امکان تحقیق و بررسی دقیق‌تر و بیشتر روی مدل طراحی شده و پرینت شده خواهد بود.

تجهیزات نظامی

متاسفانه مدلسازی و ماکت‌سازی طرح اولیه به دلیل ساختار پیچیده و در عین حال ظریف و حساس قطعات

قطعات صنعتی در تجهیزات نظامی مشکل و سخت است. اما دانشمندان فعال در این حوزه توانسته‌اند با بهره‌گیری از قابلیت‌های پرینتر سه‌بعدی، هر مدل قطعه را طراحی و چاپ کنند.

درواقع در تجهیزات نظامی بیش از دیگر حوزه‌ها نقش کاربردی پرینتر سه بعدی مشخص می‌شود.

تجهیزات پزشکی

تجهیزات پزشکی از دیگر مواردی است که پرینتر سه‌بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد. محققان و دانشمندان با استفاده از قابلیت‌های پرینتر سه‌بعدی موفق به تولید تجهیزات پزشکی و اندام‌های مصنوعی با کمک طراحی‌های دقیق‌ و بدون نقص شده‌اند.

درواقع برای این امر لازم است قالب‌هایی با ابعاد و مواد محکم و بادوام طراحی شود که پرنتر سه‌بعدی این مهم را برای دانشمندان محقق کرده‌ است.

معماری

در معماری نیز پرینتر سه‌بعدی توانسته است کمک شایانی برای معماران و شرکت‌های معماری باشد. فناوری پرینت سه‌بعدی به صنعت معماری کمک کرده است تا معماران بتوانند ماکت‌های بادوام و بسیار دقیق از مدل‌های طراحی شده را ایجاد کنند.

چاپ زیستی

متاسفانه از رایج‌ترین و مهم‌ترین مشکلاتی که بیماران نیازمند به پیوند اعضا با آن مواجه هستند، پیدا کردن فرد اهدا کننده عضو است. اما خبر خوب برای این عزیزان امکانی است که پرینتر سه‌بعدی برای آن‌ها فراهم کرده است.

پزشکان با استفاده از پرینتر سه‌بعدی توانسته‌اند اندام‌های زنده را با کمک سلول‌های بنیادی و مواد زیستی چاپ کنند.

مهم ترین مزایا و معایب پرینتر سه بعدی

از گذشته تا به امروز روش‌های مختلفی برای تولید مانند ریخته‌گری، پرس، ماشین‌کاری، شکل‌دهی و … وجود داشته است اما با اختراع فناوری پرینتر سه‌بعدی، ادامه تولید به روال گذشته و با کمک روش‌های پیشین، با چالش روبه‌رو شده است. برای درک بهتر این موضوع که آیا استفاده از پرینتر سه‌بعدی درست است یا خیر به بیان برخی از مزایا و معایب آن می‌پردازیم.

از مهم‌ترین مزایای استفاده از پرینتر سه‌بعدی سرعت بالا در تولید، دور‌ریز کم، هزینه پایین و تولید اشکال پیچیده است.

سرعت بالا در تولید

در روش‌هایی مانند ریخته‌گیری، قالب‌سازی و تغییر کل فرایند برای تولید هر محصولی از اصلی‌ترین اقدامات است ولی با استفاده از پرینتر سه‌بعدی دیگر نیازی به این مراحل نیست و کافی است مدلی سه‌بعدی را ساخته و با کمک آن به تولید محصول مورد نظر بپردازید.

دور ریز کم

در روشی مانند ماشین‌کاری مجبور هستیم حجم بزرگی از یک متریال را استفاده کرده و با شکل‌دهی و کار روی آن به شکل مورد نظر برسیم. اما در پرینتر سه‌بعدی برای تولید محصول مورد نظر از ابتدا تنها آنچه که نیاز است را به صورت لایه به لایه روی هم قرار می‌دهند تا محصول نهایی را تولید کنند. این کار در کاهش دور‌ریز مواد بسیار موثر است.

هزینه پایین

بدیهی است که به دلیل دورریز کم‌تر و سرعت بالا در تولید محصول زمانی که از پرینتر سه‌بعدی استفاده می‌شود، هزینه پایین‌تری نیز نیاز خواهد بود.

تولید اشکال پیچیده

با استفاده از فناوری پرینتر سه‌بعدی این امکان برای فعالان در حوزه‌های مختلف فراهم شده است تا به تولید محصولات و حجم‌های پیچیده بپردازند. این در حالی است که در گذشته و با استفاده از روش‌های قبل چنین چیزی امکان‌پذیر نبود.

معایب پرینتر سه بعدی

تولید با تعداد بالا

متاسفانه در کنار مزایای قابل توجه پرینتر سه‌بعدی، تولید محصولات در تعداد بالا هم ملزم به صرف هزینه بالا و هم نیاز به زمان زیادی است. بنابراین تولید با تعداد بالا با کمک پرینتر سه‌بعدی مناسب نیست.

تنوع مواد قابل تولید

درست است که در حوزه‌های مختلف می‌توان از پرینتر سه‌بعدی برای تولید محصولات استفاده کرد، ولی هنوز نمی‌توان بسیاری از مواد را با کمک پرینت سه‌بعدی تولید کرد. مثلا بسیاری از آلیاژهای فلزی را نمی‌توان به دلیل نقطه بالای ذوبشان، به کمک پرینت سه‌بعدی ساخت.

ابعاد محصولات تولیدی

از دیگر مشکلاتی که در تولید محصول با استفاده از پرینتر سه‌بعدی وجود دارد، محدودیت در تولید محصولات با ابعاد مختلف است. این در حالی است که به روش‌های قبلی می‌توان هر محصولی در هر ابعادی را تولید کرد.