چاپگر سه بعدی تکنولوژی نوین در جهت تبدیل مجازی به حقیقی
از ساخت ابزارآلات ساده‌ی روزمره گرفته، تا تولید اعضای بدن انسان یا استفاده در صنایع فضایی، می‌توان روی چاپگرهای سه بعدی حساب کرد.
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.
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 این است که از دقت بالا و سرعت بیشتر و هدر رفت ماده اولیه خیلی کمتری برخوردار است.
پرینتر های 3D پرینتری بسیار جالب می باشد که با استفاده از نوعی کامپوزیت می توانند تمامی تصویر های مورد نظر شما را به صورت سه بعدی ساخته و تحویل شما دهد.
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 پرینتر سه بعدی از عوامل 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.
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 برد 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.
از جمله مزیت های این دستگاه...
ازجمله مزیت های دستگاه سه بعدی این است که هنگام کار کردن نیازی به اتصال به کامپیوتر ندارد و فایل را از طریق SD Memory می سازد و تمامی عملیات توسط پردازشگر دستگاه انجام می شود .همچنین خروجی این دستگاه قابلیت تنظیم کیفیت را هم دارد به طوری که می تواند مدل سه بعدی را با کیفیت بالا ولی با سرعت پایین یا با کیفیت پایین ولی با سرعت بالا بسازد.
نحوه کار این دستگاه...
طراحی این دستگاه به این گونه است که فایل را از نرم افزارهای سه بعدی دریافت و به صورت لایه گذاری شروع به ساختن مدل سه بعدی می کند یعنی پلاستیکی از جنس ABS به شکل مفتول و به قطر 3 میلی متر را وارد دستگاه می کند و در آنجا با دمایی بالغ بر 300 درجه ذوب می کند و هد دستگاه با دقتی معادل 33 میکرون جا به جا می شود و به صورت لایه گذاری مدل سه بعدی را می سازد. هد این دستگاه قابلیت حرکت در سه جهت X,Y,Z را داراست و این نمونه ساخته شده می تواند جسمی به اندازه و ارتفاع 25*25*25 را بسازد (عدد های ذکر شده بر حسب Cm است).
برای استفاده از یک پرینتر سه بعدی، نخست به طرح شبیه سازی شده محصول مورد نظر نیاز داریم که از دو راه قابل تهیه است: اول استفاده از نرم افزارهای طراحی سه بعدی در کامپیوتر با فرمت STL یا سایر فرمت‌های پشتیبانی شده‌ی دیگر؛ دوم پویش (اسکن) سه بعدی یک جسم حقیقی با استفاده از لیزر یا دوربین‌های مجهز به عمق سنج مانند کینکت مایکروسافت. چاپگرهای جدید، تقریبا توانایی اجرای هر طرحی را دارند. طراحی مدل‌های سه بعدی در کامپیوتر، بسته به پیچیدگی و گستردکی آن میتواند از چند دقیقه تا چند روز به طور بینجامد.
در بحث سخت افزاری، رزولوشن، نوع مواد اولیه قابل مصرف و تعداد بازوهای چاپگر اهمیت دارند. منظور از رزولوشن، ضخامت لایه‌های ورقه‌ای (بر حسب میکرومتر) و همچنین طول و عرض آنها (بر حسب نقطه بر اینچ) است. این مقدار برای مدل‌های ارزان قیمت و معمول، برابر 100 میکرومتر و 250 نقطه بر اینچ است. در مدل‌های میانی، این اعداد تا 16 میکرومتر و 1600 نقطه بر اینچ ارتقا می‌یابند.
کاربردهای پرینتر سه بعدی در صنایع مختلف
1- صنایع فضایی:
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.
2- 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.
3- 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.
4- انیمیشن :
طراحان شخصیت های کارتونی علاقمندند، شخصیت های موردنظر خود را مدلسازی کنند.
5- پزشکی : تولید ایمپلنت و اعضای مصنوعی بدن انسان، از جمله پیشرفت‌هایی در علم پزشکی است که به کمک پرنترهای سه بعدی بدست آمده است. تا به مروز، نمونه‌های موفقی مانند ساخت استخوان لگن خاسره تیتانیومی برای یک بیمار بریتانیایی، فک پایینی (باز هم از جنس تیتانیوم) برای یک فرد هلندی، یک نای پلاستیکی برای بیمار آمریکایی، جمجمه مصنوعی برای زنی 22 ساله، پرینت سه‌بعدی تومورها برای مقابله با سرطان، ساخت فیلتر برای پاک‌سازی خون از سموم و تولید رگ‌های خونی وجود داشته‌اند.
6- مجسمه سازی: ساخت تندیس و مجسمه های شخصیت های برجسته
7-میراث فرهنگی: ساخت نمونه از اثر تاریخی
8- صنایع نظامی
9- خودروسازی
10- کفش
11- آموزشی
۱2- خانگی و ...
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.