پورتال جامع صبا

فرمت فایل: پاورپوینت + (فایل ورد 18 صفحه ای توضیحات بیشتر برای کنفرانس و سمینار)

تعداد صفحات: 32

قابلیت ویرایش: دارد

به همراه فونت های مورد نیاز

پرینترهای سه بعدی

از ساخت ابزارآلات ساده‌ی روزمره گرفته، تا تولید اعضای بدن انسان یا استفاده در صنایع فضایی‌، می‌توان روی چاپگرهای سه بعدی حساب کرد. اما آیا می‌دانید این فناوری نسبتا نوظهور، دقیقا چطور کار می‌کند؟ از کجا آمده و قرار است تا به کجا پیش رود؟

تاریخچه

همه چیز به سال 1980 میلادی برمی‌گردد. زمانی که برای نخستین بار، اولین مواد و تجهیزات مناسب برای چاپ سه بعدی مهیا شد. واضح است که آن موقع، هیچ چیز به سادگی امروز نبود و علاوه بر قیمت بسیار بالای قطعات و مواد اولیه، تخصص بسیار زیادی برای مدل‌سازی و تولید یک شئ ساده مورد نیاز بود. در آن زمان، آقای چاک هالک از «صنایع سامانه‌های سه بعدی»، موفق به ساخت نوعی ماشین (که آن روزها به ماشین‌های تولید افزایشی یا AM شهرت داشتند) شد که از فرایند جدیدی به نام اِستریولیتوگرافی بهره می‌بُرد. در این روش، با تاباندن لیزرهای فرابنفش (UV) به مواد فوتوپولیمر (نوعی درشت مولکول که در اثر تابش نور یا پرتوهای فرابنفش، تغییر ماهیت می‌دهد)، موجب تغییر شکل آن‌ها و به وجود آوردن اشکال هندسی پیچیده می‌شدند. به این صورت که لایه‌هایی از مواد جامد، یکی پس از دیگری بر روی هم قرار می‌گرفتند و یک مقطع عرضی مشخص را به وجود می‌آوردند. بر اثر تابش لیزر، مواد به سرعت برش خورده، ذوب شده و لایه‌ها به یکدیگر اتصال می‌یافتند. با ادامه‌ی کار، محصول نهایی به دست می‌آمد. او همچنین فرمت STL را به عنوان فرمت مرجع نرم افزارهای کامپیوتری طراحی مخصوص چاپگرهای سه‌بعدی معرفی کرد.

در دهه 90 میلادی، شرکت Stratasys ، روش‌هایی چون برش یا ذوب مواد [اغلب پلاستیکی] را ابداع نمود. 5 سال بعد، کمپانی Z Corporation، تولید افزایشی را بر اساس یک نام تجاری پیشنهاد شده از سوی موسسه فناوری ماساچوست، چاپ سه بعدی (3D Printing یا 3DP) نامید.

در روشی دیگر، از بسپارهای حساس به نور مانند رزین، برای ریخته گری مستقیم یا غیر مستقیم محصول نهایی استفاده می‌شود. به این صورت که چاپگر سه بعدی، مانند چاپگرهای جوهر افشان، رزین را بر روی یک بستر پودری از مواد پلیمری می‌پاشد. در این روش دقت چاپ، به 10 میکرون هم می‌رسد. با استفاده رزین‌های قابل ریخته‌گری، می‌توان کارهای بسیار ظریفی را، حتی به صورت تو خالی تولید نمود. در صنایع ساخت مجسمه و اشیا تزئینی، از رزین‌های سرامیکی برای قالب گیری استفاده می‌شود، زیرا این نوع مواد محکم‌تر هستند و به صورت مستقیم قابل ریخته‌گری نیستند.

در مصارف گوناگون، از طیف وسیعی از مواد اولیه استفاده می‌شود که از میان پرکاربردترین آن‌ها می‌توان به برخی فلزات مانند تیتانیوم، رزین، خمیر سرامیک، انواع مواد ترموپلاستیک، پلاستیک و نایلون اشاره کرد.

کاربردها

در سال 1980، در پرینترهای سه بعدی در مصارفی چون ساخت برخی محصولات یا قطعات جانبی کوچک، شهودی‌سازی داده‌ها و ساخت سریع نمونه‌های آزمایشی صنعتی استفاده می‌شد. امروزه اما کاربرد این فناوری تا ده‌ها کیلومتر فراتر از سطح زمین هم پیش رفته، و علاوه بر آن، نقش چاپگرهای سه بعدی در معماری، ساخت‌و‌ساز خانه، طراحی صنعتی، ساخت خودرو، اسباب بازی، وسایل نقلیه، صنایع هوا و فضا، کاربردهای نظامی، مهندسی، پزشکی و ساخت دارو، بیوتکنولوژی، فشن و مُد، تولید کفش، جواهرات زینتی، عینک و صنایع غذایی پررنگ و قابل لمس است.

در همین هفته‌های اخیر بود که خبر رسید محققان با استفاده از چاپ سه بعدی، موفق به ساخت موادی شده‌اند که در عین چگالی بسیار بسیار کم، می‌توانند تا 1600 برابر وزن خود حمل کنند.

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.

1- صنایع نظامی :

صنایع نظامی دقیق و دارای قطعات پیچیده اند. معمولا هزینه هم خیلی مهم نیست. این ویژگی ها پرینتر سه بعدی را به یكی از دستگاه های اصلی مجموعه های تحقیقات و تولیدات نظامی تبدیل كرده است.

2- صنایع فضایی :

ساخت قطعات دقیق در ابعاد كوچك یكی از ملزومات صنایع فضایی ست.

اما كاربرد منحصربه فرد پرینتر سه بعدی در فضاست. جایی كه امكان ساخت قطعات با تكنیك های دیگر ساخت و تولید میسر نیست.

افراد مستقر در پایگاه های فضایی برای امور تعمیراتی و آزمایشات خود نیاز به قطعات جدید دارند. امری كه 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. شركت 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 یكی از مدیران اصلی پروژه ایرانی هستند.

3- طلا و جواهر :

پرینتر سه بعدی در صنعت طلا و جواهر كاربردهای ویژه ای دارد. مدلسازی دقیق و ظریف با قابلیت ریخته گری طلا، از مهمترین بخش های این صنعت است.

دقت و كیفیت سطح ، اهمیت به سزایی در صنعت طلا و جواهر دارد.

در سالهای اخیر، شاهد ورود مدلهای پیچیده و زیبای طلا و جواهر به كشور بوده ایم. هنرمندان و صنعتگران طلا و جواهر كشور، در بسیاری از موارد در رقابت ضعیف شده بودند. اما هم اكنون با استفاده از دستگاه پرینتر سه بعدی ایرانی ، صنعت طلای كشور پیشرفت سریع خود را از سر گرفته است.

4- معماری :

طراحان سازه ها علاقمندند، ماكت ساختمان موردنظر خود را به صورت واقعی ببینند. این منظور با استفاده از پرینتر سه بعدی امكان پذیر است.

طراحان غرفه های نمایشگاهی، طراحان داخلی و سازندگان مجتمع های مسكونی و تجاری، مزیت ویژه ای با استفاده از پرینتر سه بعدی خواهند داشت.

5- انیمیشن :

طراحان شخصیت های کارتونی علاقمندند، شخصیت های موردنظر خود را مدلسازی کنند. اینکار بارها و بارها انجام میشود تا شخصیت موردنظرشان ساخته شود.

6- خودرو :

صنایع خودروسازی نیاز به مدل سازی پیچیده دارد. قطعات سه بعدی طراحی شده و باید بارها و بارها نمونه سازی گردد.

7- پزشكی :

قطعات بدن از جمله استخوان ها برای هر انسان متفاوت است. توسط دستگاه پرینتر سه بعدی ، اسکلت بدن متناسب با هر عضو طراحی شده و مدلسازی میگردد. این کاربرد پرینتر سه بعدی نیاز به دقت بالایی دارد.

8- كفش :

در صنعت کفش، طراحی اهمیت ویژه ای دارد. طراحان کفش بارها و بارها یک نمونه را تست میکنند تا نهایتا مدل مطلوب را انتخاب و تولید انبوه نمایند.

9- آموزشی :

دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی نیاز مبرمی به دستگاه های پرینتر سه بعدی دارند.

10- خانگی :

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.

آینده نزدیک با کاهش قیمت پرینتر سه بعدی، مصارف خانگی این تکنولوژی آغاز میگردد.

پرینتر های سه بعدی چگونه کار می کنند؟

ساعت ها گشتن در بازار برای پیدا کردن کالای مورد علاقه که شکل, اندازه, رنگ و دیگر فاکتورهای آن با سلیقه شخصی ما مطابق باشند گاها برای خانم ها هم بسیار سخت بوده و تصور اینکه در خانه و بدونه خستگی از گشت و گذار, کالای مورد نیاز خود را از یک دستگاه جادویی بیرون دهیم شاید آرزوی بسیاری از ما باشد.

اما تمام این حرف ها برای گذشته بود و امروز به لطف پرینتر های سه بعدی طراحی و ساخت قطعات پیچیده چندگانه و شاید با قسمت های متحرک, بسیار ساده و سریع شده و در آینده نه چندان دور هم برای مصارف خانگی مقرون به صرفه خواهد شد.

محصولات افزودنی Additive manufacturing یا به طور مخفف AM به مجموعه ای از محصولات گفته می شود که توسط تکنولوژی پرینتر های سه بعدی تولید شده باشند. معنی واژه AM در واقع ایجاد یک شی به وسیله اضافه کردن ماده به آن به صورت لایه به لایه می باشد. این واژه به وسیله موسسه بین المللی ASTM برای استفاده در این فن آوری به وجود آمد اما در طول تاریخ, این فناوری با نام های زیادی مانند چاپ چند بعدی, لایه بندی سه بعدی و پرینت سه بعدی نام برده شد. در میان این نام ها پرینت سه بعدی به خاطر شباهت بسیار زیادش به نوع فرآیند این فناوری بیشتر مورد استقبال قرار گرفته است.

شما می توانید برخی از اصول اولیه تکنولوژی AM را در غار های ماقبل تاریخ, جایی که قطرات آب حاوی مواد معدنی بعد از هزاران سال بر روی هم چکیده و طاقدیس ها را به وجود آورده مشاهده کنید با این تفاوت که پرینتر های سه بعدی بر خلاف طاقدیس های هزاران ساله در عرض مدت کوتاهی و با طرح و برنامه قبلی از رایانه, اشیاء مورد نظر ما را به وجود می آورند. در واقع رایانهر, به وسیله نرم افزار مخصوص به طور دقیق جای هر لایه را مشخص کرده تا نهایتا به طرح مورد نظر ختم شود.

محصولات افزودنی و پرینت سه بعدی به طور چشمگیری در حال رشد است. فن آوری جدیدی که به عنوان آغازی برای ساخت سریع نمونه های اولیه از محصولات پزشکی, دندان پزشکی, هوا فضا و یا صنایع خودرو به کار می رود. پرینتر های سه بعدی همچنین عبوری هم بر دنیای اسباب بازی, مبلمان, هنر و مد داشته اند...