پرینتر سه‌ بعدی چیست

پرینترهای سه بعدی 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 دقت بالا و سرعت بیشتر و هدر رفت ماده اولیه خیلی کمتر است.

البتهدر مورد کاربردهای این‌گونه پرینترها باید عرض شود که آن‌ها هم‌اکنون در بسیاری از صنایع در حال خدمت‌رسانی هستند ولی مقیاس کار آن صنایع بسیار کوچک است، از پرینتر سه بعدی بهدلیل کنترل و طرز کار سخت آن‌ها معمولاً برای ساختن نمونه‌های اولیه محصولات مورداستفاده قرار می‌دهند و در خط تولید کارخانه‌ها کمتر مورداستفاده قرار می‌گیرند.

امروزهبا فعال شدن شرکت‌های تکنولوژی در این زمینه ما شاهد ساخته‌شدن مدل‌های خانگی این نوع پرینترها هستیم که البته هنوز جای خود را به آن صورتی که باید بین مصرف‌کنندگان خانگی باز نکرده است.

حالشما لحظه‌ای پیش خود فکر کنید که در صورت داشتن چنین محصولاتی قادر به انجام چه‌کارهایی می‌شدید! دیگر شما بجای خریدهای اینترنتی برخی از کالاها می‌توانید محصول موردنظر خود را با تغییرات و اصلاحات دلخواه خود در اتاق شخصیتان تولید کنید و از آن لذت ببرید.

پرینترهای سه بعدی چگونه کار می‌کنند

در مورد چگونگی کارکرد این دستگاه‌ها و تفاوت اساسی آن‌ها با دستگاه‌های CNC (دستگاه‌های کنترل عددی) نیز بایستی گفت که پرینتر سه بعدیعمدتاً از روش استفاده از مواد مذاب برای ساختن محصول نهایی استفاده می‌کنند ولی دستگاه‌های CNC عمدتاً از طریق برش یا جدا کردن بخشی از یک محصول کلی برای رسیدن به محصول نهایی استفاده می‌کنند.

 

آینده پرینتر سه بعدی

پرینتر سه بعدی: آینده بشر یا موجی گذرا

 اولین بار که با نحوه ی کار یک پرینتر سه بعدی آشنا شدید چه تصوری از آن داشتید؟ آیا فکر می کردید که " به نظر وسیله ی جالبی می رسد"؟ یا تصور می کردید "هر چیزی را می توان با این وسیله ساخت !؟"

 آیا چاپگرهای سه بعدی واقعا" ابزار کارآمدی هستند

 چه چیزی باعث می شود برخی ازتکنولوژی ها آنقدر فراگیر شوند در حالی که برخی دیگر را تنها می توان در کتاب تاریخ تکنولوژی یافت فاکتور های زیادی بر این قضیه تاثیر گذارند. برخیاز این فاکتور ها قابل اندازه گیری هم نیستند، مانند شانس و یا میزان محبوبیت در جامعه.تعدادی از تکنولوژی ها تنها به این دلیل منسوخ شدند که اززمان خود جلوتر بودند. اگر بستر لازم برای یک تکنولوژی وجود نداشته باشد، آنچنان پس زده می شود که با وجود کاربردی بودن، هیچ گاه به عرصه باز نمی گردد.

نمونه سازی توسط پرینتر سه بعدی

مهمترین کاربرد تکنولوژی پرینت سه بعدی نمونه سازی سریع  یا ( Rapid prototyping )  است.فلسفه ی ساخت نمونه ی اولیه این است که ایده هایمان را به واقعیت تبدیل کنیم، آنها را ببینیم و مورد آزمایش قرار دهیم سپس طرح اولیه را اصلاح نموده و دوباره نمونه بسازیم. این چرخه ی تولید یک محصول است و تا زمان رسیدن نتیجه مطلوب ادامه دارد. طراحان، خلاقان، مخترعین، هنرمندان و مهندسان همه از این شیوه یتولید استفاده می کنند.

در گذشته، طرح های اولیه را روی کاغذ آماده کرده، ماده ای را برای تولید نمونه اولیه انتخاب می کردند، چوب، فلز، پلاستیک و ... سپس زمان زیادی صرف ساخت این نمونه می گردید. پس از تست های مختلف، طرح دوباره بر روی کاغذ بر می گشت. در نهایت بعد از 3 یا4 بار ساخت نمونه اولیه، طراحان به نتیجه نسبتا" مطلوب می رسیدند. این پروسه چیزی در حدود یک سال طول می کشید. تنها چیزی که از دست می رفت زمان بود. به نظر شما ارزش زمان چه قدر است 

آینده پرینتر سه بعدی پرینترهای سه بعدی پرینت سه بعدی

ساخت موتور جت با پرینتر سه بعدی

شرکت جنرال الکتریک یکی از شرکت های پیشگام دنیا در بسیاری از زمینه ها از جمله موتور های جت است. با ورود پرینترهای سه بعدی به عرصه تولید در صنعت شرکت های بزرگی مثل جنرال الکتریک نیز از این مسابقه عقب نمانده اند. این شرکت برای نشان دادن قدرت مهندسینش دست به تولید موتور جت کوچکی زده است که خودش آن را موتور جت کوله ای نامیده است. این موتور کوچک توانست با سرعت  33000 دور بر دقیقه دوران کند که واقعا فوقالعاده است!

 اینموتور جت توسط تعدادی تکنیسین،متخصص ماشین های صنعتی و مهندس مکانیک که درقسمت هوایی جنرال الکتریک کار می کنند ساخته شده است. این گروه از شرکت جنرال الکتریک در بخشی که مربوط به توسعه فناوری تولید افزودنی است فعالیت می کنند.

تمام قسمت های این موتور جت توسط پرینتر سه بعدی ساخته شده است.

دراین پروژه تمام جزئیات یک موتور واقعی پیاده نشده است ولی آن ها در عوض موتوری را طراحی کردند که می توان از آن در هواپیما های کنترلی استفاده کرد. همچنین طراحی قطعات این موتور مناسب برای تولید با پرینتر سه بعدی طراحی شده اند.این موتور در حدود 20 سانتی متر طول دارد.

با اتمام کار و سرهم کردن آن این موتور برروی یک پایه تست قرار گرفت و به خوبی کار کرد.

 برخلاف روش های تولید معمولی که قطعات را با کم کردن ماده از یک قطعه بزرگترمی سازند، در روش تولیدی sls اشعه لیزر لایه لایه پودر فلز را به مرور ذوبکرده و به هم میچسباند تا قطعه از پایین به بالا تشکیل شود. این روش پیشرفته به این معنی است که برای قطعات پیچیده هدر رفت ماده کمتری ایجاد میشود و قطعات هم با دقت بیشتری تولید می شوند.

این گروه قبل از این موفقیت هم کارهای جالبی انجام داده بودند و یک نازل سوخت را به روش افزودنی تولید کرده بودند.

این گروه در مورد مزیت استفاده از پرینتر سه بعدی گفتند:

1. سرعت ساخت بسیار افزایش پیدا کرد و نیازی به ساخت ابزار وجود نداشت
2. به همین دلیل توانستیم مستقیم از ایده هامان به مرحله ساخت بریم
3. با این روش میتوان هندسه هایی را ایجاد کرد که قبلا امکان آن وجود نداشت

ساختمان پرینت شده سه بعدی دنیا

نخستین ساختمان پرینت شده سه بعدی دنیا

نخستین دفتر کار پرینت شده دنیا این هفته در دبی آغاز به کار کرد. این سازه یک طبقه که 250 متر مربع مساحت داردظرف تنها 17 روز با استفاده از یک پرینتر سه بعدی عظیم الجثه به ارتفاع 6 متر با استفاده از  ترکیب بتون، پلاستیک تقویت شده با فیبر و سنگ گچ تقویت شده با فایبر گلس ساخته شده است.

پرینتر مورد استفاده برای این منظور آنقدر بزرگ بود که بشود از آن برای ساخت یک بنای دو طبقه استفاده نمود (36 متر طول در 12 متر عرض) با این همه، کار نظارت بر فرایند ساخت آن صرفا از طریق یک نیروی انسانی پایش می شد و نیاز به نفرات بیشتری برای این منظور نبود.

تیم تهیه کننده این سازه البته متشکل از هجده نفر بود که به جز این یک نفر، مابقی افراد نصاب، تکنیسین برق و مهندس الکترونیک بودند که پروسه ساخت بنا را با بودجه ای در حدود 140 هزار دلار (مجموعا برای ساخت و هزینه نیروی کار) به اتمام رساندند.

این قیمت طبق اعلام کارشناسان  امر نیمی از مبلغ مورد نیاز برای ساخت بنای مشابه به آن با همین مقیاس است که به شیوه سنتی ساخته شود. در هر حال قرار شده که از این سازه به عنوان دفتر موقت بنیاد آینده دبی استفاده شود و سال آینده نیز موزه آینده دبی در آن آغاز به کار میکند.

مجددا باید اشاره کنیم که این نخستین ساختمان پرینت شده در دنیاست که طبق اعلام محمد القرقاوی وزیر کابینه امارات متحده عربی دفاتری عملیاتی را برای حضور نیروهای کاری در خود جای داده است.

طبق اعلام آقای قرقاوی، دبی در نظر دارد تا سال 2030 میلادی 25 درصد از کل ساختمان های امارات را با استفاده از پرینترهای سه بعدی تهیه نمایند.

ساخت رگ‌های خونی با پرینتر سه‌ بعدی

محققان آمریکایی با استفاده از چاپ سه بعدی موفق به ساخت رگ‌های خونی زنده شدند تا نوآوری جدیدی در این عرصه رقم بخورد. با استفاده از پرینتر سه بعدی می‌توان از عکس‌های ذخیره شده در رایانه، نمونه سه‌بعدی واقعی ساخت. تکنولوژی استفاده شده در چاپگر سه بعدی این امکان را به مصرف‌کنندگان می‌دهد تا از ماده‌های کامپوزیتی در طراحی‌های خود برای چاپ سه‌بعدی بهره ببرند. چاپگرهای سه بعدی می‌توانند طرح‌های رایانه را به صورت یک نمونه واقعی و با دقت بسیار بالا چاپ کنند. پرینترهای سه بعدی فناوری‌های جدیدی هستند که با سرعت زیاد در حال پیشرفت بوده و می‌توانند طرح‌های رایانه ای را به صورت اشیای سه‌بعدی چاپ کنند.

محققان آمریکایی آزمایشگاه LLNL با استفاده از چاپ سه‌ بعدی توانستند عروق خونی زنده و کاربردی را به صورت سه‌بعدی و همانند نمونه واقعی تولید کنند. بیو پرینترهای سه بعدی همانند پرینتر سه بعدی هستند و عملکردی شبیه به آنها دارند، اما محققان مواد مصرفی در چاپگرهای سه‌بعدیمعمولی را با «بیوجوهرها» (موادی که با بدن انسان سازگاری دارند) جایگزین کردند. محققان آزمایشگاه LLNL به سرپرستی مونیکا مویا برای ایجاد رگ‌های خونی چاپ شده سه‌بعدی، این مواد خاص را با سلول‌های زنده ترکیب کردند. مونیکا مویا درباره این پروژه می‌گوید: «این روش برای فعال کردن رگ‌های خونی کوچک یا مویرگ‌های انسانی طراحی شده‌اند تا خود به خود توسعه پیدا کنند.» در رابطه با چگونگی این فرآیند باید گفت که در ابتدا، لوله‌ها در خارج از سلول‌ها چاپ می‌شوند تا مواد مورد نیاز را به اطراف محیط چاپ شده تحویل دهند. در پایان، مویرگ‌ها می‌توانند به لوله‌های چاپ شده متصل شوند ومواد را به سلول‌ها تحویل دهند، همان کاری که در بدن انجام می‌شود. MonicaMoya سرپرست این پروژه می‌گوید: «این رگ‌های خونی را نمی‌توان پیوند زد؛ اما چنین رگ‌های خونی برای مطالعات سم شناسی یا آزمایشگاهی مفید هستند. ما امیدواریم با استفاده از توسعه این رگ‌های خونی بتوانیم به نمونه‌های بافت مصنوعی یا حتی پیوند زدن آنها به بدن انسان‌ها دست پیدا کنیم.»

نگاهی به پرینتر سه بعدی

تصور شما از پرینتر سه بعدی چیست فکر می کنید که یک تکنولوژی جدید است که به تازگی معرفی شده و در حال تسخیر دنیاست بهتر است به شما بگویم که پرینتر سه بعدی در حدود 30 سال است که اختراع شده ولی این تکنولوژی تا به امروز به صورت مداوم در حال تکامل بوده است. به خصوص در طی سالیان اخیر رشد چشمگیری در زمینه تکنولوژی های پرینت سه بعدی و موادی که استفاده می شود اتفاق افتاده است.

خیلی ها  به پرینتر سه بعدی فقط به عنوان یک تکنولوژی ساخت دیگر نگاه می کنند.اما اگر یک سری به اخبار پرینتر سه بعدی در آن طرف مرزهایمان زده باشید می بینید که پرینتر سه بعدیبیشتر از این که در دانشکده های مهندسی تدریس شود در دانشکده های کارافرینی و بیزینس تدریس می شود. برای مثال در دانشگاه ایلینویز آمریکا کهیکی از مطرح ترین دانشگاه های جهان به شمار می آید، یک آزمایشگاه بزرگ پرینتر سه بعدی در دانشکده بیزینس این دانشگاه ساخته شده است.

 ولی حتما سوال می کنید که اصلا پرینتر سه بعدی چه ربطی به دانشکده اقتصاد و بیزینس دارد

ایننمودار یک از بهترین نمودار هایی ست که با آن ملاقات کرده ام.محور عمودی نشان دهنده تیراژ تولید شده برای یک نوع محصول است. یعنی هر قدر به سمت بالای محور حرکت کنیم حجم تولید به ازای یک نوع محصول زیاد تر خواهد شد. یعنی برای مثال یک کارخانه خودروسازی، تیراژ بیشتری از یک مدل ماشین را تولید خواهد کرد. محور افقی نشان دهنده تنوع محصول است. هر قدر به سمت راستمحور افقی حرکت کنیم تنوع محصول بیشتر خواهد شد مثلا یک کارخانه خودروسازیبجای 20 مدل 100 مدل خودرو را تولید خواهد کرد.

روینمودار میتوانید الگوی تولید از حدود 200 سال پیش تا به امروز را مشاهده کنید. در حدود سال های 1850 تا 1900 که انقلاب صنعتی شروع شده بود تیراژ تولید زیاد ولی در عوض به دلیل محدودیت منابع تنوع محصولات کم شد. در این دوران هنوز صنعت چندان ماشینی نشده بود. از حدود سال های 1900 با پیشرفته شدن ماشین ها و راه اندازی خطوط تولید، حجم تولید بسیار افزایش پیدا کرد. با پیدایش خط تولید در کارخانه ها تنوع محصولات باز هم کمتر شد چون خطوط تولید اولیه انعطاف پذیری کافی را نداشتند و نمی توانستند محصولاتی با تنوعبالا تولید کنند ولی به مرور با پیشرفت خطوط تولید این تنوع بیشتر افزایش یافت.

 

ساخت موتور فراری با پرینتر سه بعدی

فراری بسیار جدی در حال کار بر روی موتورهای فرمول یک خود است تا بتواند در فصل پیش و رو به اهداف خود در این مسابقات دست پیدا کند.

به نظر می رسد که این کمپانی از اوایل سال ۲۰۱۶ به شدت در حال کار بر روی فناوری های موتورهای فرمول یک است و البته تمامی آزمایش های خود را در سکوت رسانه ای به پیش برده است.

در این مدت کمپانی فراری بیش از ۶۰۰ پروژه پیشرفته را انجام داده است که سرانجام قرار است نتیجه ی آنها در خودرویی که در ۲۴ فوریه در پیست فیورانورونمایی می شود به نمایش گذاشته شود.

این احتمال وجود دارد که خودرویی که رونمایی شود دارای یک موتور آزمایشی باشد و در هنگام تولید، عملکرد آن حتی افزایش نیز پیدا کند. به گفته ی مسئول فنی فراری این موتور با موتورهایی که در سال ۲۰۱۶ مورد استفاده بودنداشتراکات بسیار کمی دارد و بیشترین تمرکز مهندسین در این موتور بر روی محفظه ی احتراق بوده تا بتوانند فشار ناشی از احتراق را نسبت به قبل افزایشدهند.

برای دستیابی به این منظور فراری اقدام به بهره گیری از فناوری پاشش سوخت اختصاصی این کمپانی با نام توربولنت جت اگنیشن سیستم کرده است که این فناوری در سال های اخیر مورد استفاده فراری بوده است.

پرینترهای سه بعدی قیمت پرینتر سه بعدی پرینتر سه بعدی چیست

ساخت چرخدنده با پرینتر سه بعدی

پرینتر سه بعدی باتوانایی ایجاد تنوع بسیار زیاد در تولید قطعات توانسته است جایگزین و یا رقیب خیلی از روش های معمول تولید شود. یک دسته از قطعاتی که به معنای کلمهتنوع نامحدودی دارند چرخدنده ها هستند. چرخدنده ها دارای تنوع بسیار زیادیاز نظر اندازه، مدول چرخدنده، تعداد دندانه و همچنین دارای انواع مختلفی مثل چرخدنده ساده، چرخدنده مارپیچ، چرخدنده حلزونی، چرخدنده داخلی و چرخدنده حلزونی هستند. در اینجا به بررسی روش ها و مشکلاتی که در تولید چرخدنده با پرینتر سه بعدی وجود دارد می پردازیم.

1.چرا با پرینتر سه بعدی چرخدنده تولید کنیم؟

ازچرخدنده ها در مواردی استفاده می شود که قصد انتقال قدرت با سرعت های دورانی مختلف را داریم. حال با توجه به این که مقدار قدرت انتقالی چقدر باشد و این که جهت انتقال قدرت چقدر تغییر می کند نوع چرخدنده باید انتخاب شود. بسیاری از اوقات این موقعیت پیش می آید که چرخدنده ای که مد نظر طراح است در بازار موجود نیست و از طرفی قدرت انتقالی هم چندان زیاد نیست اینجاست که طراح می تواند به هر شکل که بخواهد چرخدنده خود را با پرینتر سه بعدی تولید کند.

در تولید چرخدنده با پرینتر سه بعدی حتی این امکان وجود دارد که طراح یک نوع چرخدنده را ابداع کند و عملکرد آن را به عینه مشاهده کند.

با پرینتر سه بعدی می توان عملکرد مکانیزم طراحی شده را در اندازه کوچک تر مشاهده کرد و اشکالات آن را برطرف کرد.

از دیگر کاربرد های پرینتر سه بعدی در این صنعت می توان به توانایی تولید چرخدنده هایی با اندازه کوچک اشاره کرد که زیاد در دسترس کاربران نیستند.

نمونه سازی قطعات پرینتر سه بعدی پرینترهای سه بعدی

پرینترهای سه بعدی

پرینترهای سه بعدی

آیا تا به حال شده که با دیدن یکی از ابزارهایی که به کمک فناوری خلق شده‌اند و ما هر روز از آن‌ها استفاده می‌کنیم، از خودتان بپرسید که اصلا این فناوری چطور طراحی و ساخته شده است؟ در این قسمت از این سری مقالات به پرینترهای سه بعدی می‌پردازیم.

حتی بهترین هنرمندان خبره در هنر پرینتر سه بعدی همیشه تلاش در این دارند که اشیاء سه بعدی را که خلق می‌کنند هر چه بیشتر به واقعیت طبیعی جسم مورد نظرشان نزدیک باشد. در بیشتر موارد در مقوله‌های هنری این مساله چندان هم مهم نیست، اما اگر صحبت از تجارت و تولید و توسعه محصولات جدید پیش بیاید آن‌وقت دیگر مدلی را که شما از تولید جدید به مشتریان نشان می‌دهید باید کاملا مطابق با تمام ویژگی‌هایی باشد که برای آن محصول خاص تعریف کرده‌اید.

 

برای یک مسئول روابط عمومی در یک شرکت در هنگام معرفی محصول جدید هیچ چیزی بهتر از یک ماکت کوچک کاملا منطبق با ویژگی‌های تعریف شده آن نمی‌تواند کار ساز باشد. اما تا مدتی پیش در این امر مشکلات زیادی وجود داشت. نخست آن‌که درست کردن مدل‌های سه بعدی نزدیک به واقعیت زمان زیادی را می‌گرفت. علاوه بر این‌ این نوع ماکت‌ها بسیار هزینه‌ بر بودند. اما تکنولوژی هم در این مورد به کمک تجارت آمد و با انواع پرینترهای سه بعدی این مشکلات حل شد.

فناوری پرینتر سه بعدی

استفاده از تکنولوژی پرینتر سه‌ بعدی شاید در آینده دور دیگر مجبور به خرید کالا از فروشگاه نباشید و بتوانید هر آنچه را نیاز دارید، بسازید. اما به راستی این تکنولوژی تا چه اندازه می‌تواند خود را با واقعیت الگوهای طبیعی وفق دهد؟
ظرف سال های اخیر، چاپگر سه بعدی و نمونه سازی سریع جایگاه مهمی در زندگی انسان پیدا کرده است .
انتظار  عموم از این تکنیک جدید ساخت هر چه بیشتر وسایل معمول پزشکی، اسلحه های دست ساز و حتی تهیه یک پیتزای خوراکی است. پرینترهای سه بعدی می توانند با استفاده از طرح های کامپیوتری، نمونه های سه بعدی واقعی اجسام را بسازند. اما امروزه انتظار دانشمندان از این تکنولوژی انتظار دیگری است .
هماهنگی تکنولوژی با الگوهای طبیعی

 
ژانین بنیوس، یک بیولوژیست متخصص در رشته بیومیمتیک است. اساس علم بیومیمتیک طراحی سیستم های مدرن با استفاده از الگوهای طبیعی بیولوژیکی است. طراحی هواپیماها براساس فرم بدن پرندگان، ساخت زیردریایی ها با استفاده از الگوی زیر آب رفتن حیوانات آبزی و در نهایت طراحی رادارها با استفاده از سیستم فوق پیشرفته خفاش ها، نمونه هایی از کاربرد این علم در دنیای رو به پیشرفت امروز است. دکتر بنیوس در زمینه علم بیومیمتیک تاکنون گام های مثبت و موثری برداشته است.

وی که موفق به کسب جوایز ارزنده ای نظیر جایزه اصول اخلاقی زیست محیطی ریچل کارسون شده، در زمینه استفاده از پرینتر سه بعدی می گوید: «این نوآوری در عین فرصت می تواند خطرناک هم باشد.» این متخصص در عین حال امیدوار است این فناوری بتواند از پروسه های طبیعی بخوبی الگوبرداری کند. فناوری پرینترهای سه بعدی در حال حاظر در ابتدای مسیر توسعه قرار دارد ، اما در آینده ای نزدیک صرف نظر از هزینه ، شاهد توسعه روز افزون پرینتر سه بعدی خواهیم بود .