به صفحه اجتماعی ما در اینستاگرام بپیوندید
قدمت چاپگرهای سه بعدی در جهان کمتر از بیست سال است. این چاپگرها در صنایع مختلف کاربرد دارند وماشین های هوشمند به عنوان یک شرکت دانش بنیان اولین خط تولید چاپگرهای سه بعدی در ایران را راه اندازی کرده است و با توجه به نیاز صنایع و مصرف کنندگان محصولات خود را روانه بازار می کند.
چاپگر سه بعدی یکیاز فناوری های نو ظهور است و این قابلیت را ایجاد می کند که هر گونه جسم سه بعدی را با هر نوع پیچیدگی تولید کند و برای این کار لازم است تنها شکل مورد نظر در یکی از نرم افزارهای سه بعدی ساز طراحی و بعد آن را با متریال های مختلف چاپ کرد.
تمامیسازندگان و تولیدکنندگان صنعتی برای تست محصولات خود، نیاز به پیش تولید آن به منظور تکمیل و برطرف نمودن نقص های احتمالی دارند. امروزه چاپ سه بعدی این امکان را فراهم کرده که در کوتاه هترین زمان، کم ترین هزینه و صرف نظراز پیچیدگی های نمونه، پیش تولید را انجام دهند. برای این کار فرآیندهای مختلفی از چاپ سه بعدی وجود دارد که هر کدام از آنها در صنایع مختلف استفاده می شود و برای چاپ نمونه به وسیله هر کدام از این فرایندها نیازمند مدل سه بعدی نمونه، توسط نرم افزارهای سه بعدی سازی مانند CAD و یا اسکنرهای سه بعدی هستیم.
اساسکار این چاپگرها این است که فایل سه بعدی توسط نرم افزارها به لایه های
مجزا تفکیک شده و توسط پرینتر قابل خواندن می شود سپس چاپگر به طراحی و
ساخت لایه ها پرداخته و در نهایت نمونه مورد نظر ساخته می شود. فن آوری هایمتفاوتی از چاپ سه بعدی هستند که هر کدام با مواد اولیه مخصوص عملیات چاپ را انجام می دهند. این
مواد می توانند از جنس پلاستیک، فلز، سرامیک و... باشند. درحال حاضر
بیشترین کاربرد بازار جهنی از مواد پلاستکی است که معمولاً ABS و PLA مناسب ترین آنها هستند.
تفاوت تمامی پرینترهای سه بعدی در تکنولوژی و مواد مصرفی آنها است که آنها را از هم متمایز می کند. به عنوان مثال برخی پرینتر سه بعدی
بر پایه پودر (نایلون، پلاستیک، سرامیک و فلز) که با استفاده از یک منبع
حرارت نوری (لیزر) ذوب شده و سپس جامد می شوند و شکل نمونه مورد نظر را می
گیرند عمل چاپ را انجام می دهند. در برخی دیگر رزین های پلیمری با استفاده
از لیزر لایه به لایه سفت و سخت شده و شکل جامد به خود می گیرند. جهش
قطرات ریز از مواد به سطح پلت فرم نیز که بیانگر تکنولوژی جوهر افشان در
چاپ دو بعدی هستند، در چاپ سه بعدی به عنوان تکنولوژی جهش چسب شناخته می
شوند. رایج ترین این تکنولوژی ها، روش FDM است که در آن مواد اولیه از جنس پلاستیک ABS و یا PLA به صورت رشته ای از طریق نازل دستگاه عبور کرده و پس از گرم
شدن عمل لایه سازی را انجام می دهد از آنجا که چاپ سه بعدی امکان ساخت
مستقیم و دقیق قطعات را فراهم می کند می توان با این تکنولوژی اشیء پیچیده و
با قابلیت های بسیار بالا را بدون نیاز به مونتاژ و در کمترین زمان تولید
کرد. با
این حال یکی از مهمترین نکات اساسی تولیدی موفق با این دستگاه، طراحی
بسیار دقیق نمونه ها می باشد و غیر از این عملیات مهم، آماده سازی فایل و
همچنین تبدیل آن می تواند پیچیده و زمان بر باشد به ویژه برای قطعاتی که در
طول فرآیند ساخت بسیار پیچیده هستند. با این حال بروز رسانی مستمر نرم
افزار و ارتقاء آن می تواند به کاهش زمان و طول این روند کمک به سزایی کند.
علاوه بر این پس از پایان کار چاپ بیشتر قطعات نیاز به پردازش دارند، این
مرحله که شامل سنباده زدن، صیقل دادن، رنگ و یا دیگر نکات تکمیلی کار است،
نیازمند زمان و مهارت بالایی است. و به طور خلاصه می توان گفت این
تکنولوژیهم اکنون اینکار تنها با استفاده از متریال های معدودی قابل اجراست
اما کار بر روی تولید با انواع متریال مختلف همچون فلزات، مواد خوراکی،
مواد بیولوژیک و سایر اقلام نیز در مرحله تحقیق و توسعه است و در آینده ای
نزدیک تحول بزرگی در فرآیند تولید ایجاد خواهد کرد.چاپگر سه بعدی چگونه کار می کند؟
ادامه مطلب ...
فرآیند پرینت سه بعدی 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. دراین قسمت با یک نمای کلی، اجزای مختلف یک پرینتر سه بعدی معمول را معرفی میکنیم.
۱- نرمافزار طراحی CAD فایل خروجی را با فرمت قابل پرینت سه بعدی به کاربر میدهد. فایل خروجی به صورت یک شبکه خطوط است که یک حجم سه بعدی را محصور میکند.
۲- نرمافزار چاپگر سه بعدی 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.
خلق اولین اثر هنری سه بعدی در فضا
اولین اثر هنری که در خارج از کره زمین خلق شده در ایستگاه فضایی بینالمللی و با استفاده از
چاپگرهای سه بعدی تولید شد. در ایستگاه فضایی نوعی چاپگر سه بعدی وجود دارد که بدون نیاز به
نیروی جاذبه کار میکند و فضانوردان به کمک آن تجهیزات و لوازم مورد نظرشان را تولید میکنند و
دیگر نیازی به انتظار کشیدن برای ارسال بعضی تجهیزات از زمین وجود ندارد. چندی پیش ناسا در
اقدامی جالب اعلام کرد با استفاده از این برنامه قصد دارد در طرح موسوم به «ستاره خنده» اولین اثر
هنری را که در خارج از کره زمین تولید شده است در فضا رها کند. سرآغاز این اقدام، این بود که افراد
میتوانند با استفاده از اپلیکیشن «خنده» از قهقهه و خندیدنهایشان صدابرداری کرده و امواج خنده آنها
به صورت طرح سهبعدی نمایش داده شود. تاکنون بیش از 100 هزار نفر طرحهای ستاره خنده خود را
ارسال کردهاند. ناسا خنده فردی به نام ناتیا جین استانکو را که شهروند آمریکا است به عنوان خنده برتر
انتخاب کرده و طرح چاپ شده سهبعدی خنده وی در فضا تولید و منتشر شده است.
چاپ سه بعدی یا روند تولید افزودنی، روند ساخت اجسام جامد سه بعدی از یک فایل دیجیتالی است. در این فناوری ایجاد یک شیء سه بعدی با استفاده از روندهای افزودنی انجام می شود. در یک روند افزودنی یک شیء با قرار دادن پی در پی لایه هایی از مواد درست می شود. قرار دادن لایه ها تا زمانی که کل شیء ایجاد شود ادامه می یابد. هرکدام از این لایه ها در واقع یک مقطع نازک افقی از جسم نهایی هستند.
چاپ سه بعدی چگونه انجام می شود
چاپ سه بعدی با انجام طراحی از شی که می خواهیم درست کنیم شروع می شود. این طراحی در یک فایل CAD انجام می شود. طراحی در یک فایل CAD به این معنا است که طراحی با کمک سیستم های رایانه ای انجام می شود و از سیستم های رایانه ای برای کمک به ایجاد،
اصلاح، تجزیه و تحلیل و یا بهینه سازی یک طرح استفاده می شود.) کار طراحی
با استفاده از سیستم های رایانه ای به دو صورت انجام می شود.
- استفاده از برنامه مدل سازی سه بعدی که برای ایجاد یک شیء کاملاً جدید ایجاد می شود.
2- با استفاده از یک اسکنر سه بعدی برای کپی کردن شیئی که وجود دارد. اسکنر کمک می کند یک کپی دیجیتال سه بعدی از یک شیء گرفته شود و این کپی در داخل یک برنامه مدل سازی قرار داده می شود.
سپس نرم افزار، مدل نهایی را به صدها یا هزاران لایه افقی تقسیم می کند. هنگامی که این فایل آماده شد در چاپگر سه بعدی آپلود می شود و چاپگر شیء را لایه به لایه ایجاد می کند. چاپگر سه بعدیهر قطعه را می خواند و لایه ها را با هم ترکیب می کند تا شیء سه بعدی موردنظر ایجاد شود. البته هیچ نشانه ای از لایه بندی، قابل مشاهده نخواهد بود.
ادامه مطلب ...اما چاپگر سه بعدی برخلاف فیلمهای علمی تخیلی، واقعی هستند و شور و هیجان متفاوتی را ایجاد میکنند. یک پرینتر سه بعدی از تصاویر رایانهای برای ساخت – یا چاپ- اشیای سه بعدی استفاده میکند. افراد میتوانند همه چیز از اسباب بازی و جواهر گرفته تا غذای مخصوص اردک، کلیه انسان و حتی اسلحه – اینکه قابلیت استفاده داشته باشند مورد تردید است- را بسازند. چاپ سه بعدی از سال 1983 هنگامی که چالز هال، استریو لیتوگرافی را، پروسهای که اشیا را لایه لایه میسازد، ابداع کرد، مطرح بوده است. این تکنولوژی توسط صنایع به کار گرفته شد تا با سرعت نمونههای آزمایشی، قطعات نایاب و طرحهای خاصرا بسازند. کسب و کارهای متفاوت قادر بودند از طریق ساخت مدلهای مورد نظر خود به جای دادن سفارش ساخت به دیگران پول خود را ذخیره کنند، مهم نبودکه چقدر ساختن آنها پیچیده باشد. در سالهای اخیر چاپگرهای سهبعدی خانگی ظاهر شدند. کار با آنها راحت است، ارزانترند و از مواد غیرسمی استفاده میکنند.
این پدیده جدید میتواند یک کارخانه خانگی را در دسترس هر مصرف کننده ای قرار دهد. این چاپگرهای سه بعدی نظر بسیاری را به خود جلب کرده است، بازار مناسب اما اینکه چاپگرهای سه بعدیروز بهروز بیشتر جا میافتند به این معنی نیست که همه بخواهند یکی داشته
باشند. استاد دانشگاه وارتون، دیوید رابرتسون باور ندارد که این چاپگرها
بتواند نظر عموم مردم را به خود جلب کنند. رابرتسون که نوآوری و توسعه
تولید را تدریس میکند دو چاپگر سه بعدی میک
بوت دارد که قیمت هر کدام چند هزار دلار است. این چاپگرها وی را قادر
میسازند که چیزهایی مانند روبات اسباب بازی برای پسرش و حباب چراغ برقی
کهشکسته است را بسازد. اما وی میداند که چاپگر سهبعدی بیشتر برای انجام
کارهای خاص ساخته شده است تا برای ساختن چیزهای معمولی و پیش پا افتاده.
رابرتسون چاپگر سه بعدی خانگی را
با چاپ خانگی عکس مقایسه میکند. هرچند چاپگرهای مخصوص عکس برای
مصرفکنندگان ارزان و قابل دسترس هستند، اما بیشتر افراد از این چاپگرها
ندارند و چاپ عکسهای خود را به جایی سفارش میدهند تا با کیفیت بالا، به
راحتی و بدون صرف هزینه زیاد انجام شود. این مصرفکنندگان به جای خرید
کاغذگرانقیمت چاپ عکس و جوهر کارتریج به نفع خود کار کرده و از این طریق
پول
خود را ذخیره میکنند. رابرتسون معتقد است که بازار چاپگر سه بعدی مشابه چاپگرهای عکس است. در حالی که برخی افراد دوست دارند چاپگرهای
خودشان را داشته باشند، بیشتر افراد ترجیح میدهند کارشان را به دست خدمات
چاپ سه بعدی بسپارند؛ زیرا این روش آسانتر و شاید هم ارزانتر باشد.
همچنین محدودیتهایی هم برای چاپگرهای خانگی وجود دارد.
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.
اینپروتز 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.
برایاین کار محققان نخست مدلی سه بعدی از گوش بیمار بوجود میآورند. آنها برای این نمونه گوش کودکی سالم را اسکن کردند، اما به صورت تئوری میتواننددر صورتی که microtia تنها به یک گوش آسیب رسانده باشد، گوش سالم بیمار رااسکن کرده و قرینه کنند تا به مدلی دقیقا شبیه گوش سالم دست یابند. در مرحله بعدی آنها از یک چاپگر سه بعدی 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 ایالاتمتحده ژله خوراکی تولید میکند و به نامی مصطلح برای تمام فرآوردههای خوراکی ژلاتینی تبدیل شده است.
پساز 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.
باگذراندن 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 تاسلولهای غضروفی در محیطی طبیعیتر به رشد و تکثیر خود ادامه داده و جایگزین کولاژن شوند.
تاکنون 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. ادامه مطلب ...
چاپگر سه بعدی Focusکه توسط شرکت هلندی 3D By Flow طراحی و ساخته شده است، میتواند از چند ماده استفاده کند؛ ضمن اینکه میتوان آن را به صورت یک کیف قابل حمل تا کرد. البته نمیتوان گفت چرا کسی باید به چاپگرهای سه بعدیقابل حمل نیاز داشته باشد، اما این چیزی از ارزشهای این اختراع کم نمیکند! ما پیش از این نیز اَشکال کوچکی از این ماشینها را دیده ایم، ولی Focus اولین چاپگری است که اختصاصاً بر مبنای قابل حمل بودن طراحی شده است.
البتهاین تنها ویژگی خاص این چاپگر نیست! فارغ از تا شدنی بودن این چاپگر، تواناییهای آن بسیار بیشتر از چاپگرهایی با فیلامنتهای ذوب شونده است؛ چرا که این چاگر با استفاده از ماردون تعویضشدنی خود میتواند گسترهای از مواد مختلف را برای چاپ استفاده کند. اضافه بر این، این چاپگر میتوانداز موادی همچون نایلون، برنز، سرامیکها یا حتی موادی خوراکی همچون شکلاتیا پنیر خامهای علاوه بر پلاستیکهای گرمانرم معمول همچون ABS یا PLA برای چاپ استفاده کند.
هنوزتحتتأثیر قرار نگرفته اید؟ خب پس بهتر است به ویژگی بعدی که عدم نیاز Focus به راه اندازی پیچیده یا تنظیم مجدد است توجه کنید. در واقع شما میتوانید هر زمانی که دلتان خواست چاپگر را در آورده، ماردون مخصوص را درونش قرار داده، مادهی اولیه را بریزید و محصول خود را با فشردن چند دکمه ساده تحویل بگیرید.
بهترینبخش ماجرا هم اینجاست که میتوان این چاپگر همه کاره و همه جایی را در کمپین Kickstarter با قیمت پیش فروش 2253 دلار و البته در صورت موفق شدن کمپین خریداری کرد که محصول نهایی نیز نهایتاً تا آخر سال به دست خریداران خواهد رسید.
این تیم این محصول را دانههای آنتی بیوتیک میخواند. این ایمپلنتها معمولا به وسیلهی سیمان استخوانی ساخته میشوند که جراح آنها را در حین عمل به کمک دستان خود شکل میدهد، یکی از مشکلات این ایمپلنتها این است که به طورخود بخودی در بدن متلاشی نمی شوند و برای خارج کردن آنها به جراحی دیگری نیاز است.
با توسعهی میلههای مخصوص دارورسانی برای چاپگرهای سه بعدی این گروه توانست با استفاده از یک چاپگر سه بعدی معمولی دانههای آنتی بیوتیک جدید و بهبود یافتهای را تولید کند. استفادهاز این میلههای جدید برای چاپ به این معنا است که میتوان آنها را به راحتی با استفاده از داروهای شیمی درمانی یا آنتی بیوتیکها پر کرد و جهت اهداف درمانی استفاده کرد. پلاستیک به کار رفته در آن نیز پس از مدتی خودبخود در بدن تخریب و جذب میشود و نیاز به جراحیهای بعدی را از بین میبرد.
هماکنون قرار دادن افزودنیهای دیگر در پلاستیکها نیاز به امکانات صنعتی وسیع و پیشرفتهای دارد تا بتوان از پخش مناسب افزودنی در ماده مطمئن شد. اما با استفاده از روش ابداعی تیم دکتر دیوید میلز میتوان در ابعادی در حدیک میز از پخش مناسب و مطلوب افزودنیها در پلاستیک به شیوهی دلخواه محققان مطمئن شد که در نوع خود اولین در جهان به شمار میآید.
علاوهبر این، دانههای چاپ شده به طور نسبی توخالی هستند که این فضای بیشتری رابرای بارگذاری بیشتر دارو به روشی کنترل شده در اختیار پزشکان قرار میدهدضمن اینکه به دلیل هدفمند بودن رسانش دارو در این دانهها، از آسیبهای وارده به سایر اعضای بدن همچون کلیه یا کبد نیز جلوگیری میشود.
بهگفتهی این تیم این فناوری میتواند روشی جدید و بهینه برای مبارزه با بیماریهای در اختیار بیمارستانها و مراکز درمانی قرار دهد. یکی از بزرگترین مزایای این فناوری این است که میتوان آن را با استفاده از چاپگر سه بعدی معمولی در هر کجای جهان مورد استفاده قرار داد.