مقدمه

پرینت سه بعدی یک فناوری جدید و بسیار کارآمد جهت ساخت قطعات است. روش های مختلفی برای پرینت سه بعدی وجود دارد اما وجه مشترک تمامی آن ها اتصال مواد به صورت لایه ای بر روی لایه قبل است. بر خلاف ماشینکاری که با حذف ماده فرم نهایی قطعه به دست می آید.

تاریخچه پرینت سه بعدی به سال 1981 برمی­گردد، دکتر هایدو کداما درخواست ثبت اختراع یک دستگاه نمونه سازی سریع داد. که در آن از پخت رزین به کمک لیزر به صورت لایه لایه ثبت شده بود. اما متاسفانه به دلیل مشکل بودجه نتوانست پیش از مهلت یک ساله طرح را به پایان برساند.

تکولوژی پرینت سه بعدی

تکولوژی پرینت سه بعدی یکی از تکنولوژی های پیشرفته عصر کنونی می باشد. که در حال حاضر در سرتاسر جهان در حال توسعه و پیشرفت می باشد. و از این روش در صنایع بسیار متنوعی استفاده می شود. که از جمله ی این صنایع می توان به صنعت نمونه سازی سریع که برای ساخت نمونه ی اولیه یک محصول با سرعت بالا و هزینه ی بسیار کم استفاده می شود اشاره کرد. که در حال حاضر در تمامی صنایع  مورد استفاده قرار می گیرد البته این صنعت روز به روز در حال پیشرفت می باشد. و امروزه کمپانی های بزرگ دنیا مانند تویوتا برای نمونه سازی سریع موتور خود و بررسی عملکرد آن از پرینت سه بعدی استفاده می کنند.

سایر کاربرد های پرینت سه بعدی رو می تونید در بخش کاربرد های پرینت سه بعدی مشاهده کنید.

پرینتر های سه بعدی دستگاه هایی هستند که از لایه چینی قطعات روی هم محصول نهایی رو تولید می کنند و به همین خاطر دارای یکسری معایب و مزایا هستند که در ادامه آن ها را بررسی می کنیم.

پیشنهاد می‌کنیم پروژه مجموعه همیارتیم طراحی قطعات صنعتی با استفاده از پرینتر سه بعدی  را مطالعه نمایید.

کاربرد پرینتر های سه بعدی در جهان

پرینتر سه بعدی یک صنعت نو ظهور است که در حال حاضر به سرعت پیشرفت می کند. و جای خود رو در صنایع مختلفی باز کرده که در این قسمت در مورد چند کاربرد آن صحبت می کنیم.

اولین کاربرد این صنعت که در حال حاضر در تمام جهان به شدت مورد استفاده می شود ساخت نمونه اولیه قطعات پلاستیکی هست. که قبل از تهیه ی قالب این قطعات این قطعه ها توسط پرینتر ساخته می شوند تا اگر ایرادی در آن ها وجود دارد رفع شده و بعد از آن قالب مورد نظر برای تولید انبوه ساخته شود. همچنین در مواردی که تیراژ تولید پایین می باشد و ساخت قالب توجیه اقتصادی ندارد استفاده از پرینتر سه بعدی بسیار به صرفه می باشد.

مزیت استفاده از پرینتر سه بعدی

مزیت دیگر این روش سریع بودن پروسه تولید می باشد اگر قرار باشد که یک قطعه با استفاده از روش تزریق پلاستیک تولید شود ابتدا باید قالب قطعه مورد نظر ساخته شود که این امر در صنعت حداقل نیاز به یک ماه زمان و هزینه ی بسیار زیادی می باشد اما اگر قرار باشد تا یک قطعه با استفاده از پرینتر سه بعدی ساخته شود این کار به سرعت انجام می شود و فقط نیاز به چند ساعت زمان برای ساخت می باشد.

پریت فلزات

کاربرد دیگر این صنعت که می تواند انقلاب عظیمی در جهان ایجاد کند پرینت فلزات می باشد که در حال حاضر کشور های زیادی در این زمینه کار می کنند و قطعاتی نیز با استفاده از این روش ساخته شده است اما هزینه ی این روش بسیار بالا است زیرا در این روش از تکنولوژی لیزر استفاده می شود و ساخت دستگاه های این روش نیز نسبت به پرینت قطعات پلاستیکی گران تر می باشد. با این حال چندین شرکت در ایران در حال تحقیق و توسعه در زمینه پرینت فلزات می باشند واصول کلی این روش مشابه متالوژی پودر بوده و ابتدا باید پودر فلزات در محفظه دستگاه قرار داده شده و بعد از آن با تابش اشعه لیزر قسمت های مورد نظر به جامد تبدیل شده و شکل قطعه کلی ایجاد می شود.

همچنین در ایران نیز افرادی روی پرینت فیبر کربن یا موادی از این قبیل در صنعت هوا فضا کار می کنند و اگر پرینت فیبر کربن به مدل نهایی برسد پیشرفت بسیار زیادی در این صنعت ایجاد می شود چون عموما تیراژ قطعات ساخته شده در این صنعت کم می باشد.

صنعت جواهر سازی

و صنعت جواهر سازی نیز نسبت به این تکنولوژی علاقه ی خاصی را نشان داده و طرفدارانی را برای خود جذب کرده است. در حال حاضر در این صنعت برای ساخت قالب های رزینی طلا وجواهرات از پرینتر سه بعدی استفاده می شود و هزینه ی تولید قالب های رزینی این صنعت بسیار کاهش پیدا کرده و به همین خاطر حاشیه سود جواهر سازی بالاتر رفته است همچنین اگر پرینت فلزات پیشرفت کند می توان با استفاده از این تکنولوژی بدون نیاز به قالب قطعه ی نهایی را با سرعت بیشتری ساخت.

ساخت سازه های بزرگ

کاربرد بعدی استفاده از پرینتر در ساخت اجسام بزرگ مانند خانه می باشد که می تواند با استفاده از یک پرینتر بزرگ یک خانه ی قابل سکونت در عرض چند ساعت ایجاد کند بدین صورت که مصالح مورد استفاده در ایجاد خانه مانند بتن رو به صورت لایه لایه روی هم قرار می دهد تا شکل کلی خانه به وجود آمده و بعد از آن سایر عملیات ساخت خانه انجام می شود قبلا گفته شد که استفاده از پرینتر ها سرعت ساخت را بسیار افزایش می دهد  در این مورد نیز سرعت ساخت نسبت به روش های سنتی ساخت خانه بسیار افزایش پیدا می کند البته این روش در حال حاضر دارای نواقص بسیار زیادی هست که متخصصان جهان در حال تحقیق روی آن ها هستند.

صننعت خوراکی

   کاربرد دیگر این صنعت استفاده از پرینتر در صنعت خوراکی هست به عنوان مثال رستوران های پیشگام دنیا در اروپا و چین بعضی از غذا ها مانند پیتزا پنکیک و سوشی را به صورت سفارشی و طبق سلیقه ی هر شخص به صورت لایه لایه و در حضور هر شخص ایجاد می کنند که استقبال بسیار زیادی از آن توسط مشتریان شده است.

صنعت پزشکی

کاربرد دیگر این صنعت عموما در مواردی هست که تیراژ تولید بسیار پایین باشد وایجاد قطعه از روش های معمول مانند ایجاد قالب یا جیگ و فیکسچر و… دارای هزینه ی زیادی باشد. در این موارد می شود که به راحتی و با هزینه ی بسیار پایین از پریتنر ها استفاده کرد. که از جمله ی آن می توان به صنعت پزشکی، پوشاک و تولید سفارشی اشاره کرد. به عنوان مثال در صنعت پزشکی از این صنعت استفاده های زیادی شده است. مثلا حیوانی که پای خود را در صانحه ای از دست داده یک پای جدید با استفاده از این روش برای آن طراحی شده و جایگزین شده وعملکرد بسیار خوبی هم داشته است. یا عقابی که بینی خود رو در صانحه ای از دست داده با استفاده از این روش صاحب بینی جدیدی شده است.

صنعت مد و پوشاک

یا در صنعت پوشاک در حال حاضر البسه ی جدیدی که دیقا منطبق بر بدن هر انسان هستند توسط این روش ساخته می شوند. و از لحاظ ارگونومی عملکرد بسیار قابل قبولی دارند. یا اینکه برای یک فیلم خاص مانند بتمن تمامی البسه و تجهیزات خاص توسط پرینتر سه بعدی ساخته می شود. یا یک سری از مجسمه های بسیار ظریف و گران قیمت را می شود با استفاده از این روش با دقت بالایی ساخت.

چالش های پیش روی صنعت پرینتر های سه بعدی

خب قبلا هم گفتیم که پرینتر سه بعدی یک صنعت نوظهور است. و به همین خاطر پیشگامان صنعت دنیا با نگاهی ویژه به این صنعت دنبال کاربرد های بسیار متنوعی هستند. به عنوان مثال شرکت ناسا قصد دارد که حیات روی سایر سیاره ها رو توسط پرینتر سه بعدی فراهم کند. بدین صورت که پرینتر ها رو به سیاره های دیگر ارسال کند. و این پرینتر ها تمامی ملزومات مورد نیاز برای بشر در سیاره ی جدید رو فراهم کنند. و قصد دارد به جای ارسال غذا یک پرینتر رو که نقش آشپز را  ایفا می کند ارسال کند.

چالش بعدی که پیش روست ساخت پرینتر های خود سازنده است. یعنی پرینتر هایی که توانایی ایجاد خود را دارند. و می توانند بعضی از قسمت ها ی خود را مانند میز کار و ریل های حرکتی را ایجاد کنند. که می تواند پیشرفت بسیاری را در این صنعت ایجاد کنند. چون یکی از محدودیت های این صنعت محدود بودن اندازه ی محیط کاری دستگاه بوده. که بدین صورت این محدودیت برطرف می شود.

چالش بعدی این صنعت زمان زیاد تولید یا تیراژ پایین ساخت توسط این روش است.

محدودیت های پرینت سه بعدی

خب تا حدودی با پرینتر ها آشنا شدیم و مزایا و معایب آن ها را بررسی کردیم. در این قسمت می خواهیم در مورد محدودیت های آن صحبت کنیم. پرینتر ها یک صنعت نو ظهور هستند و مسلما محدودیت های زیادی دارند. اگر این محدودیت ها رفع شوند، می توانند در صنعت  جای خود را به خوبی باز کنند. که در این جا در مورد چند تا از این محدودیت ها صحبت می کنیم.

محدودیت اول پرینت سه بعدی

اولین محدودیت صنعت پرینتر سه بعدی اندازه ی دستگاه هست که به عنوان بزرگترین عیب آن شناخته می شود. و عموما شما قادر به ساخت قطعات بزرگتر از اندازه ی میز دستگاه نیستین. و به همین خاطر قادر به تولید همه ی قطعات نخواهید بود. البته راهکارهایی برای این مورد مطرح شده اما هنوز راهکار جامعی ارائه نشده است.

به عنوان مثال از پرینتر هایی استفاده شده که طول دستگاه قابل تغییر است. و می توان طول دستگاه را در جهت X دو برار کرد. اما دقت دستگاه و کالیبراسیون این دستگاه هنوز مشکل دارد. یا اینکه از دستگاه های خیلی بزرگ استفاده کردند. اما مسلما هر چقدر که اندازه ی دستگاه بزرگتر شود هزینه های ساخت و نگهداری آن افزایش پیدا می کند. و این موضوع می تواند به عنوان یک موضوع خوب برای پایان نامه مطرح شود.

محدودیت دوم پرینت سه بعدی

محدودیت دیگری که این دستگاه ها دارند که قبلا هم در مورد آن ها صحبت کردیم زمان ساخت قطعه هست. چون در پرینتر ها ساخت قطعات به صورت لایه لایه انجام می شود. به همین خاطر ساخت قطعات بسیار زمانبر می شود و هزینه ی برق زیادی را به همراه خواهد شد. البته کار بر روی این موضوع نیز در قسمت بعدی مطرح می شود.

محدودیت سوم پرینت سه بعدی

و آخرین محدودیت پرینتر سه بعدی نیز استفاده از چند مواد در ساخت یک قطعه هست. شما با این روش فقط قادر به ساخت قطعاتی با یک جنس هستید. این دستگاه فقط متریال نازل خود را به حالت خمیری تبدیل کرده و پرینت می کنند. و هر دستگاه فقط قادر به استفاده از یک متریال در ساخت قطعات می باشد. چون عموما خواص حرارتی قطعات متفاوت می باشد که محدودیت بزرگی محسوب می شود. البته شما می توانید از متریال با رنگ های مختلف استفاده کنید. اما استفاده از متریال مختلف مانند فلز پلاستیک یا سایر آلیاژ ها امکان پذیر نیست.

البته محدودیت های دیگری نیز در رابطه با پرینتر ها وجود دارد. که موضوع بحث ما نیست واز آن ها صرف نظر می کنیم.

اخبار و مقالات ما را در سایت و صفحه اینستاگرام دنبال کنید.