28-05-2022, 04:20 PM
پرینت سه بعدی یا مجموعه ای از روش های ساخت افزایشی یکی از مهم ترین روش های جدید ساخت و تولید قطعات مختلف به شمار می رود. بسته به طرح و جنس قطعه، پرینت سه بعدی به انواع مختلفی تبدیل شده است و در صنایع و کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. در این پست قصد داریم با ارائه رویکردی جامع به پرینترهای سه بعدی شما را با استفاده از پرینترهای سه بعدی در صنایع مختلف آشنا کنیم.
پرینتر سه بعدی را می توان نمونه ای از چهارمین انقلاب صنعتی دانست که به آن اتوماسیون فعلی تولید سنتی و شیوه های صنعتی با استفاده از فناوری هوشمند می گویند. تبدیل مستقیم طراحی کامپیوتر به محصول نهایی را می توان نمونه بارز ارکان اصلی این انقلاب صنعتی، یعنی ارتباط ماشین-انسان- ماشین- ماشین دانست.
چاپ سه بعدی
ایده تولید نمونه های اولیه در کوتاه ترین زمان (Rapid Prototyping) و با کمترین هزینه با استفاده از روش های پیاده سازی طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) منجر به توسعه اساسی روش های جدید تولید قطعات صنعتی شد که امروزه شناخته شده است. به عنوان تولید، چاپ افزایشی و سه بعدی. . اکنون با گذشت بیش از 35 سال از چاپ سه بعدی، شاهد توسعه روزافزون آن و حرکت به سمت بهینه سازی فرآیندهای تولید هستیم.
با گذشت زمان و توسعه روش های خدمات پرینت سه بعدی ، کاربرد آن نیز توسعه یافته است و امروزه علاوه بر مدل سازی و نمونه سازی، شاهد استفاده روزافزون از پرینت سه بعدی در صنایع و کاربردهای مختلف از جمله صنعت قطعه سازی هستیم. از پلیمرها گرفته تا فلز و ما سرامیک، خودرو، هوافضا، پزشکی، دندانپزشکی، هنر، معماری، تحقیقات علمی و بسیاری از کاربردهای دیگر هستیم.
در ادامه به بررسی کاربرد پرینترهای سه بعدی در صنایع مختلف می پردازیم.کاربرد پرینترهای سه بعدی در نمونه سازی سریع
نمونه سازی سریع اولین دلیل برای در نظر گرفتن صنعت چاپ سه بعدی و توسعه آن برای استفاده های دیگر بود. در واقع، از نظر تاریخی، فناوری سه بعدی برای اولین بار برای ساخت سریع نمونه های اولیه استفاده شد. محققان از فناوری استریولیتوگرافی (SLA) به عنوان اولین فرآیند پرینت سه بعدی برای ساختن نمونه های رزین سه بعدی با هزینه و زمان کم استفاده کردند.
چاپگرهای سه بعدی صنعتی از اوایل دهه 1980 وجود داشته اند و به طور گسترده برای نمونه سازی سریع و تحقیقات مورد استفاده قرار گرفته اند. ابزارهای چاپ سه بعدی مورد استفاده در این زمینه عموماً ماشین‌های بزرگ‌تری هستند که از فلزات پودری، پلیمرها، کاغذ، ماسه یا کارتریج‌های اختصاصی استفاده می‌کنند و برای نمونه‌سازی سریع توسط دانشگاه‌ها و شرکت‌های مختلف استفاده می‌شوند.
نمونه اولیه، نمونه اولیه محصول نهایی است. نمونه سازی سریع (RP) ساخت نمونه های خالی مستقیماً از یک مدل کامپیوتری جامد بدون نیاز به ابزار گران قیمت یا مونتاژ قالب است. برای نمونه سازی عمومی از 4 روش کلی استفاده می شود که عبارتند از: فرآیندهای مبتنی بر فوتوپلیمریزاسیون، فرآیندهای مبتنی بر اکستروژن، فرآیندهای مبتنی بر پودر و فرآیند LOM.
فرآیندهای لایت کیور مورد استفاده برای نمونه های رزین شامل SLA، مدولاسیون فضایی نور، پلی جت و SGC می باشد.
FDM که برای چاپ نمونه پلیمرهای ترموپلاستیک مانند ABS-Acrylonitrile Butadiene Styrene و PC-Polycarbonate و 3D Bioplotting که برای چاپ نمونه پلیمرها، هیدروژل ها، بیوپلیمرها و کامپوزیت ها استفاده می شود، بر اساس روش های زیر است.پرکاربردترین روش پودری، روش SLS، برای چاپ نمونه پلیمرهای ترموپلاستیک، سرامیک و فلزات و کامپوزیت های آنها استفاده می شود.
در روش LOM نیز از ورق هایی از انواع پلیمر، سرامیک و فلز برای چاپ استفاده می شود.
برای اطلاع از هر یک از روش های ذکر شده، به بخش های مختلف وب سایت جاویسا مراجعه کنید.
کاربرد پرینترهای سه بعدی در تحقیقات و آموزش
پرینت سه بعدی با نمونه سازی بدون نیاز به ابزارهای گران قیمت به دانش آموزان امکان می دهد تا به سرعت طرح ها و ایده ها را خلق کنند و با پرینت سه بعدی به جای نمایش با تصاویر و اسلایدها و مشاهده فیزیکی به صورت سه بعدی می توان ایده ها را خلق کرد.
پرینترهای سه بعدی در حال حاضر معمولاً در کلاس‌های درس، آزمایشگاه‌ها و کتابخانه‌های عمومی یافت می‌شوند و دانش‌آموزان می‌توانند از آنها برای اجرای ایده‌ها و نمونه‌های اولیه علمی استفاده کنند. بسیاری از دانشگاه ها همچنین دارای پرینترهای سه بعدی برای استفاده دانشجویان در کلاس درس یا برای پروژه های خود هستند.
استفاده گسترده از فناوری پرینت سه بعدی در کاربردهای مختلف نیز نیاز به آموزش اصول و ابزارهای آن را افزایش می دهد. موسسات و شرکت های خصوصی و دولتی مختلف دوره های آموزشی همراه با گواهینامه در زمینه آموزش پرینت سه بعدی و برنامه های خود را برای مربیان، معلمان یا دانش آموزان ارائه می دهند.
علاوه بر مطالعه اصول طراحی، مهندسی و معماری، به دانش‌آموزان انواع برنامه‌های پرینت سه بعدی آموزش داده می‌شود و می‌توانند از اقلام موزه‌ای مانند فسیل‌ها و آثار تاریخی برای مطالعه در کلاس درس بدون آسیب رساندن به مجموعه‌های ظریف و چاپ کپی کنند.پرینت سه بعدی نقشه های توپوگرافی نیز یک چشم انداز جدید و سه بعدی ایجاد می کند و به محققین این حوزه کمک زیادی به درک آن می کند.
بازسازی و مرمت بناهای تاریخی و مطالعه آنها با فناوری پرینت سه بعدی امکان پذیر خواهد بود و از این طریق می توان از این آثار حفظ و از آسیب و تخریب آنها در حین مطالعات و تحقیقات علمی جلوگیری کرد. در یکی از تحقیقات انجام شده در ایران، برای اولین بار در بازسازی کمیاب اشیاء شیشه ای تاریخی و مرمت آنها، از فناوری چاپ سه بعدی استفاده شد.
پرینت سه بعدی کاربردهای واقعی و بالقوه زیادی در همه زمینه ها خواهد داشت. به عنوان مثال، دانشجویان طراحی گرافیک یا معماری می توانند به راحتی مدل هایی با قطعات کاری پیچیده ایجاد کنند. دانشجویان علوم می توانند قسمت های اندام بدن انسان و سایر نمونه های بیولوژیکی را طراحی، ایجاد و مطالعه کنند یا مدل های سه بعدی از مولکول ها و ترکیبات شیمیایی بسازند.
نمونه ملموس دیگر کاربردها در این زمینه این است که دیرینه شناسان می توانند اسکلت دایناسور را با چاپ استخوان های گم شده از طبیعت تکمیل کنند.
کارکنان مؤسسه اسمیتسونیان اخیراً آزمایش‌های خود را با چاپ استخوان‌های از دست رفته سینه انجام دادند. پرینت سه بعدی به تیم این امکان را می دهد که مدل های خود را بسازند و با استفاده از نرم افزار مدل سازی آنها را به طور کامل و ایمن آزمایش کنند و از مزایای آن می توان به صرفه جویی در زمان و کاهش خطر یکپارچگی اسکلتی واقعی اشاره کرد.
پرینتر سه بعدی را می توان نمونه ای از چهارمین انقلاب صنعتی دانست که به آن اتوماسیون فعلی تولید سنتی و شیوه های صنعتی با استفاده از فناوری هوشمند می گویند. تبدیل مستقیم طراحی کامپیوتر به محصول نهایی را می توان نمونه بارز ارکان اصلی این انقلاب صنعتی، یعنی ارتباط ماشین-انسان- ماشین- ماشین دانست.
چاپ سه بعدی
ایده تولید نمونه های اولیه در کوتاه ترین زمان (Rapid Prototyping) و با کمترین هزینه با استفاده از روش های پیاده سازی طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) منجر به توسعه اساسی روش های جدید تولید قطعات صنعتی شد که امروزه شناخته شده است. به عنوان تولید، چاپ افزایشی و سه بعدی. . اکنون با گذشت بیش از 35 سال از چاپ سه بعدی، شاهد توسعه روزافزون آن و حرکت به سمت بهینه سازی فرآیندهای تولید هستیم.
با گذشت زمان و توسعه روش های خدمات پرینت سه بعدی ، کاربرد آن نیز توسعه یافته است و امروزه علاوه بر مدل سازی و نمونه سازی، شاهد استفاده روزافزون از پرینت سه بعدی در صنایع و کاربردهای مختلف از جمله صنعت قطعه سازی هستیم. از پلیمرها گرفته تا فلز و ما سرامیک، خودرو، هوافضا، پزشکی، دندانپزشکی، هنر، معماری، تحقیقات علمی و بسیاری از کاربردهای دیگر هستیم.
در ادامه به بررسی کاربرد پرینترهای سه بعدی در صنایع مختلف می پردازیم.کاربرد پرینترهای سه بعدی در نمونه سازی سریع
نمونه سازی سریع اولین دلیل برای در نظر گرفتن صنعت چاپ سه بعدی و توسعه آن برای استفاده های دیگر بود. در واقع، از نظر تاریخی، فناوری سه بعدی برای اولین بار برای ساخت سریع نمونه های اولیه استفاده شد. محققان از فناوری استریولیتوگرافی (SLA) به عنوان اولین فرآیند پرینت سه بعدی برای ساختن نمونه های رزین سه بعدی با هزینه و زمان کم استفاده کردند.
چاپگرهای سه بعدی صنعتی از اوایل دهه 1980 وجود داشته اند و به طور گسترده برای نمونه سازی سریع و تحقیقات مورد استفاده قرار گرفته اند. ابزارهای چاپ سه بعدی مورد استفاده در این زمینه عموماً ماشین‌های بزرگ‌تری هستند که از فلزات پودری، پلیمرها، کاغذ، ماسه یا کارتریج‌های اختصاصی استفاده می‌کنند و برای نمونه‌سازی سریع توسط دانشگاه‌ها و شرکت‌های مختلف استفاده می‌شوند.
نمونه اولیه، نمونه اولیه محصول نهایی است. نمونه سازی سریع (RP) ساخت نمونه های خالی مستقیماً از یک مدل کامپیوتری جامد بدون نیاز به ابزار گران قیمت یا مونتاژ قالب است. برای نمونه سازی عمومی از 4 روش کلی استفاده می شود که عبارتند از: فرآیندهای مبتنی بر فوتوپلیمریزاسیون، فرآیندهای مبتنی بر اکستروژن، فرآیندهای مبتنی بر پودر و فرآیند LOM.
فرآیندهای لایت کیور مورد استفاده برای نمونه های رزین شامل SLA، مدولاسیون فضایی نور، پلی جت و SGC می باشد.
FDM که برای چاپ نمونه پلیمرهای ترموپلاستیک مانند ABS-Acrylonitrile Butadiene Styrene و PC-Polycarbonate و 3D Bioplotting که برای چاپ نمونه پلیمرها، هیدروژل ها، بیوپلیمرها و کامپوزیت ها استفاده می شود، بر اساس روش های زیر است.پرکاربردترین روش پودری، روش SLS، برای چاپ نمونه پلیمرهای ترموپلاستیک، سرامیک و فلزات و کامپوزیت های آنها استفاده می شود.
در روش LOM نیز از ورق هایی از انواع پلیمر، سرامیک و فلز برای چاپ استفاده می شود.
برای اطلاع از هر یک از روش های ذکر شده، به بخش های مختلف وب سایت جاویسا مراجعه کنید.
کاربرد پرینترهای سه بعدی در تحقیقات و آموزش
پرینت سه بعدی با نمونه سازی بدون نیاز به ابزارهای گران قیمت به دانش آموزان امکان می دهد تا به سرعت طرح ها و ایده ها را خلق کنند و با پرینت سه بعدی به جای نمایش با تصاویر و اسلایدها و مشاهده فیزیکی به صورت سه بعدی می توان ایده ها را خلق کرد.
پرینترهای سه بعدی در حال حاضر معمولاً در کلاس‌های درس، آزمایشگاه‌ها و کتابخانه‌های عمومی یافت می‌شوند و دانش‌آموزان می‌توانند از آنها برای اجرای ایده‌ها و نمونه‌های اولیه علمی استفاده کنند. بسیاری از دانشگاه ها همچنین دارای پرینترهای سه بعدی برای استفاده دانشجویان در کلاس درس یا برای پروژه های خود هستند.
استفاده گسترده از فناوری پرینت سه بعدی در کاربردهای مختلف نیز نیاز به آموزش اصول و ابزارهای آن را افزایش می دهد. موسسات و شرکت های خصوصی و دولتی مختلف دوره های آموزشی همراه با گواهینامه در زمینه آموزش پرینت سه بعدی و برنامه های خود را برای مربیان، معلمان یا دانش آموزان ارائه می دهند.
علاوه بر مطالعه اصول طراحی، مهندسی و معماری، به دانش‌آموزان انواع برنامه‌های پرینت سه بعدی آموزش داده می‌شود و می‌توانند از اقلام موزه‌ای مانند فسیل‌ها و آثار تاریخی برای مطالعه در کلاس درس بدون آسیب رساندن به مجموعه‌های ظریف و چاپ کپی کنند.پرینت سه بعدی نقشه های توپوگرافی نیز یک چشم انداز جدید و سه بعدی ایجاد می کند و به محققین این حوزه کمک زیادی به درک آن می کند.
بازسازی و مرمت بناهای تاریخی و مطالعه آنها با فناوری پرینت سه بعدی امکان پذیر خواهد بود و از این طریق می توان از این آثار حفظ و از آسیب و تخریب آنها در حین مطالعات و تحقیقات علمی جلوگیری کرد. در یکی از تحقیقات انجام شده در ایران، برای اولین بار در بازسازی کمیاب اشیاء شیشه ای تاریخی و مرمت آنها، از فناوری چاپ سه بعدی استفاده شد.
پرینت سه بعدی کاربردهای واقعی و بالقوه زیادی در همه زمینه ها خواهد داشت. به عنوان مثال، دانشجویان طراحی گرافیک یا معماری می توانند به راحتی مدل هایی با قطعات کاری پیچیده ایجاد کنند. دانشجویان علوم می توانند قسمت های اندام بدن انسان و سایر نمونه های بیولوژیکی را طراحی، ایجاد و مطالعه کنند یا مدل های سه بعدی از مولکول ها و ترکیبات شیمیایی بسازند.
نمونه ملموس دیگر کاربردها در این زمینه این است که دیرینه شناسان می توانند اسکلت دایناسور را با چاپ استخوان های گم شده از طبیعت تکمیل کنند.
کارکنان مؤسسه اسمیتسونیان اخیراً آزمایش‌های خود را با چاپ استخوان‌های از دست رفته سینه انجام دادند. پرینت سه بعدی به تیم این امکان را می دهد که مدل های خود را بسازند و با استفاده از نرم افزار مدل سازی آنها را به طور کامل و ایمن آزمایش کنند و از مزایای آن می توان به صرفه جویی در زمان و کاهش خطر یکپارچگی اسکلتی واقعی اشاره کرد.
