چاپگر سه بعدی چیست؟ همان‌طور که از نام آن بر می‌آید، چاپگر سه بعدی (پرینتر سه بعدی)، دستگاهی است که می‌تواند اشیا سه بعدی را از مواد مختلف بسازد. این چاپگرها شباهت کمی با چاپگرهای عکس و اسناد که فقط می‌توانند در دو بعد چاپ کنند، دارند. امروزه این چاپگرها به جریان اصلی زندگی راه یافته‌‌اند. به نحوی که می‌توان پرینترهای سه بعدی را به همراه لوازم جانبی و هر آن چیزی که برای انجام آن مورد نیاز است، از فروشگاه‌های آنلاین تهیه نمود. اگرچه تا به امروز تصور بر این بود که این پرینترها محدود به مراکز صنعتی، نیمه صنعتی، پزشکی و مراقبت‌‌های بهداشتی، دندانسازی و … هستند. اما زین پس به طور فزاینده‌ای شاهد ورود این تکنولوژی به مدارس، میزهای کار، اتاق استراحت، آشپزخانه و … خواهیم بود.
چه کسی پرینت سه بعدی را اختراع کرد؟
اولین چاپگر سه بعدی که از تکنیک استریولیتوگرافی استفاده می‌کرد توسط چارلز دبلیو هال در اواسط دهه ۱۹۸۰ ساخته شد. این چاپگرها در ابتدای ورودشان بسیار گران‌قیمت بودند اما در سال‌های اخیر، شاهد ظهور این چاپگرهای استریولیتوگرافی حرفه‌ای رومیزی با قیمتی بسیار مقرون به صرفه بودیم.
در پاسخ به این پرسش که چاپگر سه بعدی چیست و پرینت سه بعدی چگونه کار می‌کند در یک تعریف ساده و ابتدایی می‌توان گفت، پرینت سه بعدی یک فرآیند تولید است که در آن مواد لایه به لایه برای تشکیل یک جسم سه بعدی روی هم قرار می‌گیرند. (یک روش ساخت افزایشی که در آن مواد از ابتدا ساخته می‌شوند، برخلاف ساخت کاهشی که در آن جسم از برش، آسیاب یا ماشین‌کاری بوجود می‌آید).
اما آیا چاپ سه بعدی را می‌توان واقعا چاپ در نظر گرفت؟! بله، اما نه آنطور که به صورت سنتی تعریف می‌شود. چاپ به روش سنتی بر تولید نشریات، روزنامه، اسناد و عکس با اعمال فشار متمرکز است. این تعریف با طرز کار پرینترهای سه بعدی مطابقت ندارد. در چاپ سه بعدی مواد به صورت لایه‌ای چاپ می‌شوند اما هر لایه آنقدر نازک است، که ارتفاع قابل توجهی ندارد. پرینترها با قرار دادن این لایه‌ها روی هم ارتفاع را افزایش می‌دهند تا در نهایت شی سه بعدی ساخته شود.
چاپگرهای سه بعدی چگونه کار می‌کنند؟
مانند هر شیوه‌ی تولید دیگری، استفاده از چاپگرهای سه بعدی مستلزم طی مراحل زیر است:
طراحی؛ اولین مرحله در فرآیند چاپ سه بعدی
وقتی می‌خواهید شی را به صورت سه بعدی پرینت کنید، به یک فایل طراحی دیجیتالی نیاز دارید که هندسه‌ی سه بعدی شی را رمزگذاری می‌کند. بنابراین طراحی اولین مرحله‌ی مهم در فرآیند پرینت سه بعدی است. اما چگونه می‌توان فایل‌های طراحی سه بعدی ایجاد کرد؟ آیا برای انجام این کار باید در طراحی مهارت داشت؟ چه نرم‌افزاری برای طراحی مناسب است؟
تقریبا همه پرینترهای سه بعدی فایل‌های با فرمت STL را می‌پذیرند. این فایل‌‌ها را می‌توان توسط اکثر نرم‌افزارهای CAD تولید کرد. از اتوکد گرفته تا نرم‌افزارهای منبع‌باز Blender و Google SketchUp، پایگاه فایل‌های شی سه بعدی هستند که می‌توان آن‌ها را دانلود و چاپ کرد.
برش؛ دومین مرحله در فرآیند چاپ سه بعدی
هنگامی که یک فایل طراحی در اختیار دارید، گام بعدی این است که طرح را در یک نرم‌افزار برش اختصاصی به‌نام Slicer باز کنید. وظیفه‌ی Slicer پردازش طرح سه بعدی و ایجاد فایلی حاوی دستورالعمل برای چاپگر سه بعدی است. برای کنترل جنبه‌های مختلف فرآیند چاپ، می‌توان تنظیمات اسلایسر را تغییر داد.
چاپ؛ سومین مرحله در فرآیند پرینت سه بعدی
ساده‌ترین مرحله مرحله‌ی چاپ است. چاپگر سه بعدی را به کامپیوتر خود وصل کنید و با فشردن دکمه‌ی Print شاهد اتفاقات جادویی باشید. مانند چاپگرهای سنتی، چاپگرهای سه بعدی از فناوری‌های مختلفی برای چاپ استفاده می‌کنند. هر کدام از این فناوری‌ها، به مواد مختلفی هم نیاز دارند.
انواع روش‌های پرینت سه بعدی
FDM یا FFF یکی از انواع زیرتکنولوژی‌های پرینت سه بعدی است. طی این فرآیند ABS، PLA یا ترموپلاستیک‌های دیگر ذوب می‌شود و از طریق یک نازل اکستروژن به صورت لایه‌ای رسوب می‌کنند.
فناوری دیگر، استریولیتوگرافی یا SLA است که در آن یک اشعه‌ی لیزر ماورابنفش به رزین فوتوپلیمر تابیده می‌شود، رزین تحت تاثیر تابش منجمد شده و جسم نهایی را ایجاد می‌کند.
DLP زیرتکنولوژی دیگری است که در آن یک پلیمر مایع در معرض نور یک پروژکتور پردازش دیجیتال قرار می‌گیرد. این‌کار لایه به لایه پلیمر را سخت می‌کند تا زمانی که جسم نهایی ساخته شود.
SLS از یک لیزر پرقدرت برای همجوشی ذرات پلاستیک، فلز، سرامیک یا شیشه استفاده می‌کند.
EBM از یک پرتو الکترونی برای ذوب پودر فلز استفاده می‌کند و لایه لایه آن را روی هم قرار می‌دهد.
جوهرافشان از دیگر فناوری‌های مورد استفاده در چاپگرهای سه بعدی است.
مواد مورد نیاز برای چاپ سه بعدی
بسته به تکنولوژی بکار رفته، چاپگرهای سه بعدی می‌توانند از مواد مختلفی از جمله فلزات (فولاد ضدزنگ، آلومینیوم و تیتانیوم)، پلاستیک و پلیمر (کامپوزیت‌هایی که پلاستیک را با فلزات، چوب و مواد دیگر ترکیب می‌کند)، سرامیک، گچ شیشه، و حتی مواد غذایی مانند شکلات و … برای پرینت سه بعدی استفاده کنند. البته گزینه‌‌های بیشتری از آنچه فکر می‌کنید وجود دارد. با این حال توجه داشته باشید که وقتی فیلامنت‌های چوبی یا فلزی می‌خرید، این فیلامنت ۱۰۰ درصد فلز یا چوب نیست. اساسا دست بر فیلامنت پلاستیکی گذاشتید که با ذرات فلز یا چوب پوشش داده شده است.
اگر علاقه‌مند به دانستن بیشتر در مورد انواع فیلامنت‌های پرینت سه بعدی هستید نگاهی به راهنمای زیر بیندازید.
»»» راهنمای حرفه‌ای خرید فیلامنت پرینتر سه بعدی
چرا استفاده از پرینترهای سه بعدی تا این حد فراگیر شده است؟
چاپ سه بعدی نسبت به روش‌های سنتی ساخت مزایای زیادی دارد. با پرینت سه بعدی، طراحان این توانایی را خواهند داشت که مفاهیم را به سرعت به مدل یا نمونه‌‌های اولیه سه بعدی تبدیل کنند و تغییرات را سریعا در طرح‌های پیشنهادی خود اعمال کنند.
در این صورت این فرصت به تولیدکنندگان داده می‌شود تا محصولات خود را براساس تقاضا تولید کنند، نه در مقیاس وسیع.
به این ترتیب مدیریت موجودی بهتر صورت می‌گیرد و نیازی به فضای نگهداری و انبار نخواهد بود. از نقطه نظر علمی پرینت سه بعدی می‌تواند در هزینه و مواد تا حدود بسیار زیادی صرفه‌جویی به عمل آورد.
از پرینترهای سه بعدی برای ساخت چه اقلامی استفاده می‌شود؟
علاوه بر نمونه‌سازی اولیه، برای ساخت محصول نهایی هم می‌توان از چاپگر سه بعدی استفاده کرد. از اقلام ساخته شده با چاپگرهای سه بعدی می‌توان به کفش، مبلمان، ساخت جواهرات، ابزار، سه پایه، اقلام هدیه، اسبا‌ب‌بازی و … اشاره کرد. صنایع خودروسازی و هوانوردی از پرینترهای سه بعدی برای ساخت قطعات استفاده می‌کنند. هنرمندان مجسمه می‌سازند، معماران مدل‌هایی از پروژه‌های خود می‌سازند و باستان‌شناسان برای بازسازی آثار باستانی از این فناوری استفاده می‌کنند.
پزشکان و تکنسین‌های پزشکی می‌توانند از پرینت سه بعدی برای ساخت پروتز، سمعک، دندان مصنوعی و پیوند استخوان استفاده می‌کنند. چاپگرهای سه بعدی در حال توسعه می‌توانند لایه‌‌هایی از سلول‌ها برای ایجاد اندام‌های مصنوعی مانند کلیه و رگ‌های خونی تولید کنند. تهیه‌ی غذا راه دیگری برای استفاده از پرینترهای سه بعدی است.
✅ پرسش‌های متداول پیرامون چاپگر سه بعدی ✅
✅ آیا می‌توان از چاپگرهای سه بعدی برای تولید انبوه استفاده کرد؟
✔ در حالیکه پیشرفت‌های زیادی در حوزه‌ی چاپ سه بعدی صورت گرفته است اما همچنان تلاش‌هایی در راستای تکنیک‌هایی برای تولید با حجم بالا در حال انجام است. تکنیک‌هایی مانند قالب‌گیری تزریقی، امکان تولید انبوه و سریع قطعات را فراهم می‌کند.
✅ پرینت سه بعدی به زبان ساده چیست؟
✔ چاپ سه بعدی که به عنوان ساخت افزودنی نیز شناخته می‌شود، روشی برای ایجاد یک شی سه بعدی لایه لایه با استفاده از یک فایل CAD است.
✅ از پرینت سه بعدی در چه صنایعی استفاده می‌شود؟
✔ در صنعت جواهرات برای ساخت قالب، صنعت خودروسازی برای ساخت قطعات خودرو، صنعت هوافضا، صنعت پزشکی، ساخت و ساز و موارد دیگر از پرینت سه بعدی استفاده می‌شود.
✅ انواع فناوری‌های پرینت سه بعدی را نام ببرید؟
✔ SLA، SLS، FDM، DLP، EBM از انواع فناوری‌های مورد استفاده در پرینت سه بعدی هستند.
✅ از چه موادی در پرینت سه بعدی استفاده می‌شود؟
✔ فلزات (فولاد ضدزنگ، آلومینیوم و تیتانیوم)، پلاستیک و پلیمر (کامپوزیت‌هایی که پلاستیک را با فلزات، چوب و مواد دیگر ترکیب می‌کند)، سرامیک، گچ شیشه، و حتی مواد غذایی مانند شکلات و … از مواد مورد استفاده در پرینت سه بعدی است.