چاپ سه بعدی چیست؟

آیا تمایل دارید ماهیت فیزیکی طرح سه بعدی تان را در دنیای واقعی مشاهده کنید؟
چاپ سه بعدی راهی است که به شما امکان می دهد طرح های دیجیتال را به اشیاء فیزیکی تبدیل نمایید.

در این مقاله، نگاهی به چیستی پرینت یا چاپ سه بعدی، روش های انجام آن، مزایا و کاربردهایش در صنایع مختلف خواهیم انداخت.

چاپ سه بعدی چیست و چگونه انجام می شود؟

چاپ سه بعدی که به عنوان تولید افزودنی نیز شناخته می شود، فرآیند ساخت یک شی فیزیکی از یک مدل دیجیتال سه بعدی است.
فرآیند انجام پرینت سه بعدی بر اساس یک طرح دیجیتالی ایجاد شده با استفاده از نرم‌افزارهای طراحی مانند CAD و … آغاز می گردد.
سپس بر مبنای این طرح و با قرار دادن لایه‌های نازک متوالی از موادی مانند پلاستیک، فلز، رزین یا حتی بیومواد توسط دستگاه چاپگر سه بعدی، یک شی ایجاد می‌ شود.

به بیان ساده تر، فرآیند چاپ سه بعدی با برش مدل دیجیتال سه بعدی به لایه های نازک متعدد صورت می پذیرد. سپس چاپگر سه بعدی این دستورالعمل ها را دنبال می کند، دقیقاً لایه به لایه مواد را رسوب می دهد و به تدریج جسم فیزیکی را می سازد.
این فناوری در طیف وسیعی از صنایع از جمله هوافضا، پزشکی، خودروسازی، مد، معماری و غیره کاربرد پیدا کرده است.

انواع مواد مورد استفاده در پرینت سه بعدی

موادی که در پرینت سه بعدی به عنوان مواد تشکیل دهنده شی فیزیکی مورد استفاده قرار می گیرند، در زیر لیست شده اند:

• پلاستیک (PLA، ABS، PETG، نایلون)
• فلزات (فولاد ضد زنگ، تیتانیوم، آلومینیوم، مس)
• رزین (انواع رزین های استاندارد، انعطاف پذیر، سخت، ریخته گری)
• سرامیک (ظروف چینی، سنگی، سفالی)
• خمیر چوب با پلیمر اتصال دهنده (بامبو، توس، افرا، گیلاس)
• کامپوزیت ها (فیبر کربن، فایبرگلاس)
• مواد بر پایه کاغذ (مقوا و کاغذ)
• مواد بر پایه مواد غذایی (شکلات، خمیر، شکر)
• و …

مزایای چاپ سه بعدی در صنایع مختلف

در مقایسه با چاپ سنتی، چاپ سه بعدی مزایایی را فراهم می کند که موجب می شود صنایع مختلف این فناوری نوظهور را در پیشبرد اهداف خود بکار گیرند.
از جمله این مزایا می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نمونه سازی سریع
• سفارشی سازی
• قابلیت تولید اشیاء با هندسه پیچیده
• کاهش ضایعات مواد
• مقرون به صرفه بودن

انواع متداول فن آوری های چاپ سه بعدی

ساخت فیلامنت ذوب شده (FFF)

FFF یکی از رایج ترین روش های چاپ سه بعدی است. این کار با ذوب یک رشته ترموپلاستیک و رسوب لایه به لایه آن از طریق یک نازل گرم شده روی یک بستر کار می کند. با سرد شدن هر لایه، ماده جامد می شود و به تدریج جسم را می سازد.
FFF به دلیل سادگی، مقرون به صرفه بودن و تطبیق پذیری اش در حوزه چاپ سه بعدی، محبوب شده است.

استریولیتوگرافی (SLA)

SLA از رزین فوتوپلیمر مایع استفاده می کند و از لیزر UV برای جامد کردن لایه به لایه رزین بهره گیری می نماید و جسم را از پایین به بالا می سازد.
لیزر UV شکل هر لایه را بر روی سطح رزین مایع ترسیم کرده و آن را جامد می نماید. SLA با تولید پرینت‌های با وضوح بالا و با جزئیات دقیق شناخته شده است.
این ویژگی ها آن را برای کاربردهایی که نیاز به دقت دارند، مانند نمونه‌های اولیه دندانپزشکی و پزشکی مناسب می‌سازد.

زینترینگ لیزری انتخابی (SLS)

SLS به عنوان یکی از تکنیک های چاپ سه بعدی، از یک لیزر پرقدرت برای ذوب مواد، معمولاً نایلون یا سایر پلیمرها، به یک ساختار جامد استفاده می کند.
SLS انعطاف‌پذیری طراحی را ارائه می‌کند و می‌تواند هندسه‌های پیچیده و نمونه‌های اولیه کاربردی با استحکام قوی تولید نماید.
این قابلیت ها، آن را به گزینه ای محبوب در صنایع هوافضا و خودروسازی تبدیل نموده است.

چاپ پلی جت

فناوری PolyJet مشابه چاپ جوهر افشان عمل می کند اما با لایه هایی از فوتوپلیمر مایع که توسط نور UV پخته شده است.
قطرات ریز فوتوپلیمر مایع فوراً توسط اشعه ماوراء بنفش خشک می شوند.
چاپگرهای پلی جت می توانند قطعات چند رنگی و چند ماده ای را با دقت بالا و جزئیات دقیق تولید کنند.
این روش اغلب در صنایعی که به مدل های با وضوح بالا نیاز دارند، مانند طراحی محصول و نمونه سازی معماری استفاده می شود.

کاربردهای چاپ سه بعدی در حوزه های مختلف

آموزش و‌ پژوهش

چاپ سه بعدی به ابزاری ارزشمند تبدیل شده است که به دانشجویان و محققان اجازه می دهد مفاهیم را در قالب نمونه های فیزیکی تجسم کنند و نمونه های اولیه برای آزمایش نظریه ها در زمینه های مختلف را ایجاد نمایند.

هوا فضا و دفاع

اجزای سبک وزن و در عین حال بادوام، رگ حیات صنعت هوافضا و صنایع دفاعی هستند.
قطعاتی مانند پره های توربین، نازل های سوخت، براکت ها و حتی کل موتورهای موشک را می توان به صورت سه بعدی پرینت کرد.
این منجر به کاهش وزن قطعات، بهبود بهره وری سوخت و امکان نمونه سازی سریع برای آزمایش طرح های مختلف می شود.

خودروسازی

در صنعت خودرو، پرینت سه بعدی برای نمونه سازی سریع و ایجاد نمونه های اولیه کاربردی برای آزمایش و اعتبارسنجی قبل از تولید انبوه استفاده می شود. علاوه بر این، برای ساخت قطعاتی مانند اجزای موتور، عناصر داخلی، ابزارهای سفارشی و حتی کل بدنه خودرو استفاده می گردد.
این فناوری امکان تکرار سریع‌تر طراحی و تولید قطعات پیچیده را فراهم می‌کند و کارایی کلی در فرآیند تولید خودرو را افزایش می‌دهد.

کاربرد های بیشتر چاپ سه بعدی

پزشکی و دندانپزشکی

پرینت سه بعدی با ایجاد امکان تولید ایمپلنت، پروتز و ابزار جراحی، زمینه های پزشکی و دندانپزشکی را متحول کرده است.
در دندانپزشکی، از آن برای ایجاد تاج، بریج و مدل های دندانی متناسب با نیازهای بیمار استفاده می شود.

در پزشکی، از پرینت سه بعدی برای ایجاد مدل‌های آناتومیک برای برنامه‌ریزی جراحی، اندام‌های مصنوعی، ایمپلنت‌های ارتوپدی سفارشی و حتی چاپ زیستی بافت‌ها و اندام‌ها برای اهداف پیوند و تحقیقات استفاده می‌گردد.

کالاهای مصرفی

چاپ سه بعدی که توسط شرکت های پیشرو در صنایعی مانند لوازم الکترونیکی و پوشاک ورزشی پذیرفته و بکارگیری شده، فرآیندهای تولید را با دسترسی به چاپگرهای سه بعدی صنعتی سرعت بخشیده است.

این قابلیت به طراحان و مهندسان این امکان را می دهد تا کاوش ها و بررسی های بیشتری را در پتانسیل عظیم این روش برای بهبود فرآیندها و خطوط تولید صورت دهند.
مزایای آن شامل تسریع در توسعه محصول از طریق نمونه سازی سریع، تسریع زمان ورود محصولات به بازار و امکان سفارشی سازی انبوه و ارائه کارآمد و متناسب با ترجیحات مصرف کننده است.

سخن پایانی

چاپ سه بعدی به طیف وسیعی از تکنیک ها و فناوری ها اشاره دارد که به شما امکان می دهند مدل های دیجیتال سه بعدی را به اشیاء فیزیکی تبدیل کنید.
پرینت سه بعدی دارای پتانسیل ناشناخته گسترده ای برای تغییر شکل زندگی روزمره ما با ارائه نوآوری، سفارشی سازی، پایداری و کارایی در صنایع مختلف می باشد.
قطعا آینده دنیا با چاپ سه بعدی دستخوش تحول چشمگیرتری خواهد شد.