کاربرد پرینتر سه بعدی: ۱۰ کاربرد و مثال های از کاربردهای چاپ سه بعدی 

استفاده از چاپ سه بعدی از ابتدای قرن بیست و یکم به طور چشمگیری افزایش یافته و روش های سنتی ساخت محصولات را متحول کرده است. با چاپگرهای سه بعدی، ماشین هایی که قطعات پیچیده و ظریف را به صورت لایه به لایه می سازند، به نظر می رسد هر چیزی قابل ساخت است، با این محدودیت که تنها به تخیل طراح و قابلیت های مواد چاپی بستگی دارد. چاپ سه بعدی در مقایسه با روش های سنتی ساخت مانند ماشین کاری CNC یا قالب گیری تزریقی، به مهارت و تخصص کمتری و همچنین آمادگی اولیه کمتری برای ساخت قطعات نیاز دارد. کاربرد پرینتر سه بعدی از قطعات پیشرفته هوافضا و ایمپلنت های پزشکی گرفته تا ابزار و تجهیزات و دکوراسیون منزل، به طور آشکار بی پایان است. این مقاله به بررسی ۱۰ کاربرد چاپ سه بعدی، و همچنین توضیح مختصری در مورد راهنمای خرید پرینتر سه بعدی، انواع مختلف چاپ سه بعدی، مزایای چاپ سه بعدی و موضوعات مرتبط خواهد پرداخت.

۱. چاپ سه بعدی در پزشکی

چاپ سه بعدی نحوه ساخت پروتزها را متحول کرده است. با بهبود فرآیندها و تکنیک های چاپ سه بعدی، ساخت پروتزهای سفارشی و متناسب با نیاز هر فرد ساده تر و کارآمدتر می شود. پروتزها به سرعت می توانند در نرم افزار طراحی به کمک رایانه (CAD) مدل سازی و با چاپ سه بعدی ساخته شوند. در صورت یافتن هر گونه خطا یا نقصی در پروتز چاپ شده با سه بعدی، به راحتی می توان آن را در نرم افزار CAD اصلاح کرد و دوباره چاپ کرد. در نتیجه، چاپ سه بعدی پروتز می تواند منجر به نتایج بهتر برای بیماران، راحتی و رضایت بیشتر شود.

۲. قطعات جایگزین

یکی دیگر از کاربرد پرینتر سه بعدی، امکان ساخت آسان قطعات جایگزین است. این امر می تواند برای مصرف کنندگان بسیار مفید باشد زیرا هم نیاز به سفر برای دریافت قطعات و هم زمان انتظار طولانی برای تهیه آنها را کاهش می دهد. چاپ سه بعدی به مصرف کنندگان اجازه می دهد تا حداکثر بهره را از خریدهای خود ببرند و زمان بیشتری را صرف امور مهمتر کنند.

۳. ایمپلنت ها

چاپ سه بعدی ایمپلنت ها امکان ساخت محصولات تخصصی تر برای بیماران را فراهم می کند. زمانی که قطعات با هندسه های پیچیده به سرعت ساخته شوند، نتایج به دست آمده برای بیماران بهبود می یابد. ایمپلنت های دندانی، دریچه های قلب، جایگزین های زانو و ایمپلنت های فک و صورت، همگی نمونه هایی از ایمپلنت هایی هستند که می توانند با چاپ سه بعدی ساخته شوند. به زودی، ممکن است کل اندام ها با چاپ سه بعدی ساخته شوند که این امر می تواند به طور چشمگیری نتایج را برای بیماران در انتظار پیوند بهبود بخشد.

۴. داروسازی

چاپ سه بعدی می تواند داروهایی با اشکال و اندازه های مختلف تولید کند و می تواند برای توزیع فضایی مواد فعال و غیرفعال دارو در بدن مورد استفاده قرار گیرد. این کاربرد پرینتر سه بعدی امکان ایجاد پروفایل های انتشار ویژه برای داروهای چاپی سه بعدی را فراهم می کند که می توان آنها را با نیازهای خاص بیماران تطبیق داد. در حالی که تاکنون تنها یک دارو به نام Spritam® (لویتیراسیتام تولید شده توسط شرکت داروسازی Aprecia) با چاپ سه بعدی ساخته شده است، چاپ سه بعدی ممکن است در آینده امکان ساخت داروهای اضافی به صورت محلی و بر حسب نیاز را فراهم کند.

۵. سازه های اضطراری

بلایای طبیعی مانند توفان، آتش سوزی و گردباد می توانند بسیاری از افراد را برای مدت طولانی بی خانمان کنند. چاپ سه بعدی با ساخت خانه، بیمارستان و سایر سازه ها بسیار سریعتر از روش های سنتی ساخت و ساز می تواند به کاهش سختی های خانواده های آسیب دیده کمک کند.

۶. صنعت هوافضا و سفر به فضا

با تلاش بشر برای گسترش حضور خود در فضا، چاپ سه بعدی می تواند برای ساخت ابزار، تجهیزات و کل سازه ها در فضا و محیط های فرازمینی به صورت آنی مورد استفاده قرار گیرد. در همین حال، در کره زمین، چاپ سه بعدی می تواند برای تولید قطعات پیشرفته هوافضا مانند بدنه هواپیما، محفظه های اویونیک و موارد دیگر استفاده شود. به طور کلی، چاپ سه بعدی می تواند به مقرون به صرفه تر شدن سفر به فضا کمک کند و در نتیجه به ایجاد یک حضور پایدار انسان در فضا کمک کند.

۷. پوشاک سفارشی

از جمله کاربرد پرینتر سه بعدی در پوشاک هستش. صنعت مد به دلیل حجم بالای ضایعات ناشی از لباس های دورریخته شده بدنام است. چاپ سه بعدی با امکان تولید لباس های سفارشی می تواند به کاهش بخشی از این ضایعات کمک کند. با دادن امکان چاپ لباس های خاص با اندازه گیری ها و سلیقه های مد به مصرف کنندگان، آنها می توانند با ضایعات کمتر، لباس های مورد نظر خود را تهیه کنند.

۸. محصولات شخصی با سایز سفارشی

بسیاری از وسایلی که مردم هر روز با آنها سر و کار دارند با در نظر گرفتن تیپ بدنی یا سایز متوسط طراحی می شوند. وسایلی مانند در، صندلی، لباس، کیبورد و میز برای استفاده فردی با اندام متوسط در یک منطقه خاص طراحی شده اند. این امر برای بسیاری از افرادی که خارج از این محدوده “اندام متوسط” قرار می گیرند، دشوار است و می تواند منجر به ناراحتی و ناتوانی شود. چاپ سه بعدی امکان ایجاد محصولات شخصی با سایز سفارشی را فراهم می کند که ارگونومی، راحتی و ایمنی را برای همه بهبود می بخشد.

۹. مواد آموزشی

چاپ سه بعدی می تواند برای ارائه اشیاء ملموس به دانش آموزان برای یادگیری استفاده شود. وسایلی مانند نقشه های توپوگرافی یا نمونه های زیستی برای بهبود یادگیری قابل چاپ سه بعدی هستند. در نتیجه، چاپ سه بعدی می تواند برای برانگیختن خلاقیت، یادگیری بهتر و تقویت همکاری مورد استفاده قرار گیرد.

۱۰. غذا

یکی دیگر از کاربرد پرینتر سه بعدی این که می تواند برای چاپ غذا استفاده شود. امروزه سلول های بنیادی برای تولید گوشت و سبزیجات پرورشی در آزمایشگاه استفاده می شود. در آینده، چاپ سه بعدی می تواند برای تولید مقادیر زیادی میوه، سبزیجات و گوشت مورد استفاده قرار گیرد که این امر می تواند به تغذیه جهان در عین حال کاهش مقدار زمین اختصاص یافته به دامداری و کشاورزی کمک کند.

انواع تکنولوژی چاپ سه بعدی

چاپ سه بعدی از فناوری های مختلفی تشکیل شده است. برخی از این تکنولوژی ها از فوتوپلیمرهای حساس به UV استفاده می کنند، برخی پودرهای فلز یا پلاستیک را ذوب می کنند و برخی دیگر پلاستیک مذاب را اکسترود می کنند. لیست زیر انواع مختلف تکنولوژی های چاپ سه بعدی در بهترین پرینترهای سه بعدی را نشان می دهد:

• مدل سازی رسوب گذاری ذوبی (FDM): FDM تکنولوژی چاپی است که در آن رشته پلاستیکی مذاب توسط نازل گرم شده برای ساخت قطعات اکسترود می شود.
• سنتز لیزری گزینشی (SLS): SLS نوعی چاپ سه بعدی است که از لیزر قدرتمند برای ذوب و اتصال پودرهای پلیمری برای ساخت قطعات استفاده می کند.
• سنتز لیزری مستقیم فلز (DMLS): DMLS نوعی چاپ سه بعدی مشابه SLS است که به جای پودر پلیمری از پودر فلز استفاده می کند.
• استریولیتوگرافی (SLA): SLA تکنولوژی چاپی است که از لامپ UV (فرابنفش) برای ساخت لایه های متوالی از فوتوپلیمرهای قابل سفت شدن با UV در قطعات نهایی استفاده می کند.
• پردازش نور دیجیتال (DLP): DLP تکنولوژی چاپی مشابه SLA است که از نور UV و مجموعه ای از آینه ها برای سفت کردن فوتوپلیمرها و ساخت قطعات استفاده می کند.
• ذوب با پرتو الکترونی (EBM): EBM فرآیندی مشابه SLS و DMLS است، اما به جای لیزر از پرتو الکترونی برای ذوب و اتصال پودرهایی که قطعات را تشکیل می دهند استفاده می کند.
• پلی جت: پلی جت نوعی چاپ سه بعدی مشابه SLA و DLP است، اما با لامپ UV به طور همزمان فوتوپلیمرها را رسوب و سفت می کند.

بخش های اصلی پرینتر سه بعدی

چاپگرهای سه بعدی از صدها قطعه تشکیل شده اند که به طور همزمان برای ساخت قطعات منحصر به فرد و پیچیده کار می کنند. در حالی که ساخت دقیق چاپگرهای سه بعدی بسته به سازنده و نوع چاپگر متفاوت است، همه چاپگرهای سه بعدی دارای ویژگی ها و اجزای مشابهی هستند. لیست زیر اجزای اصلی چاپگرهای سه بعدی را نشان می دهد:

• هد چاپ: هد چاپ حاوی اجزایی است که مواد چاپ سه بعدی را رسوب می دهد. اجزای دقیق بسته به نوع چاپگر سه بعدی متفاوت خواهد بود. برای مثال، یک چاپگر FDM دارای نازل و اکسترودر در هد چاپ خود است در حالی که یک چاپگر SLS دارای سروو موتور و آینه می باشد.
• سینی ساخت: سینی ساخت یا صفحه چاپ قسمتی از چاپگر سه بعدی است که قطعات در آن ساخته می شوند. سینی های ساخت بسته به نوع چاپگر سه بعدی می توانند گرم یا بدون حرارت باشند.
• کنترل حرکت: کنترل حرکت شامل موتورها، تسمه ها، پیچ های راهنما، انتهای مسیر و سایر تجهیزات مکانیکی است که برای حرکت چاپگر سه بعدی ضروری است.
• برد مدار اصلی: برد مدار اصلی حاوی تمام اجزای الکتریکی است که منطق و کنترل چاپگر سه بعدی را تشکیل می دهد. این برد به چاپگر سه بعدی موقعیت، سرعت چاپ، مقدار مواد و سایر تنظیمات مورد نیاز برای اطمینان از یک قطعه دقیق را اعلام می کند.
• منبع تغذیه: منبع تغذیه برای هر وسیله الکتریکی ضروری است. برای دستگاه های بزرگتر و دستگاه هایی که در حین چاپ به دمای بالاتر نیاز دارند، به منابع تغذیه قدرتمندتری نیاز است.

دقت چاپ سه بعدی

چاپ سه بعدی می تواند بسیار دقیق باشد. سطح دقتی که به دست می آید تا حد زیادی به روش چاپ سه بعدی مورد استفاده بستگی دارد. این دقت را می توان با آماده سازی مناسب چاپ بیشتر بهینه کرد. برای مثال، اکثر چاپگرهای سه بعدی برای دستیابی به ابعاد دقیق به نوعی کالیبراسیون نیاز دارند. علاوه بر این، عوامل دیگری مانند دمای سینی ساخت می تواند بر ابعاد قطعه چاپ شده سه بعدی تأثیر بگذارد. همه انواع چاپگرهای سه بعدی می توانند به دقتی معادل +۰.۱ میلی متر برسند، اما این امر به کیفیت ساخت دستگاه، خواص مواد و تنظیمات چاپگر بستگی دارد.

مزایای استفاده از پرینترهای سه بعدی

چاپ سه بعدی مزایای زیادی را در صنایع مختلف از جمله پزشکی، هوافضا، ساخت و ساز و مد ارائه می دهد. برخی از مزایای استفاده از چاپگرهای سه بعدی در زیر لیست شده اند:

کاهش زمان رسیدن به بازار: چاپ سه بعدی به تولیدکنندگان کمک می کند تا با تسریع فرآیند طراحی و تایید، زمان رسیدن به بازار را کاهش دهند.

دسترسی آسان: چاپ سه بعدی، به ویژه گزینه های کم هزینه مانند FDM، به راحتی در دسترس است.

طراحی خلاقانه و سفارشی: چاپ سه بعدی امکان شخصی سازی بی پایان را فراهم می کند و افزودن جزئیات شخصی درخواست شده توسط مشتریان را آسان می کند. از آنجایی که چاپ سه بعدی محدود به محدودیت های سایر فرآیندهای تولید نیست، می توان انواع شکل ها و هندسه ها را ایجاد کرد.

کاهش ضایعات: چاپ سه بعدی ضایعات کمی تولید می کند و فقط از ماده مورد نیاز برای ایجاد یک قطعه استفاده می کند.

چاپ سه بعدی اشیاء جالب: چاپ سه بعدی به علاقه مندان و مصرف کنندگان امکان چاپ اشیاء جالب مانند مجسمه ها و وسایل تزئینی و همچنین ابزار و تجهیزات شخصی سازی شده را می دهد. چندین پایگاه داده چاپ سه بعدی وجود دارد که کاربران می توانند از آنها مدل های سه بعدی را دانلود کرده و در صورت نیاز آنها را چاپ کنند.

خلاصه

این مقاله به ده کاربرد پرینتر سه بعدی اشاره کرد، توضیح داد که هر کدام چه هستند، هر کدام را به طور مفصل شرح داد و مثال هایی ارائه کرد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد کاربردهای چاپ سه بعدی، می توانید به وب سایت مسیر انتخاب سر بزنید.