چاپ سه بعدی (3D Printing) یک تکنولوژی نوآورانه است و این امکان را فراهم می کند تا یک مدل دیجیتالی را به صورت یک جسم فیزیکی ایجاد کنید. به عبارت دیگر چاپ سه بعدی فرآیندی است که در طی آن طرح های سه بعدی به یک جسم واقعی تبدیل می شود.
تکنولوژی های متعددی برای چاپ سه بعدی وجود دارد اما تمامی آن ها از یک اصل واحد پیروی می کنند به این صورت که مدل دیجیتال با اضافه شدن مواد به صورت لایه به لایه تبدیل به یک جسم فیزیکی سه بعدی می شود.
تاریخچه
اگرچه چاپ سه بعدی به عنوان یک مفهوم جدید آینده نگر در نظر گرفته می شود، اما سابقه و عمری سی ساله دارد. نخستین بار چاک هال در سال 1983 اولین دستگاه چاپ سه بعدی را با نام ((stereolithography)) اختراع کرد. وی در ثبت اختراع خود استریولیتوگرافی را به عنوان یک دستگاه برای ساخت اشیاء جامد با استفاده از لایه های نازک از مواد فلورسنت تعریف کرد.
وی پس از ثبت سه شرکت در این حوزه متوجه شد که تکنیکش فقط به مایعات محدود نمی شود و هر ماده ای که قادر به خرد شدن باشد را در بر می گیرد. این موضوع پایه و اساسی شد برای ایجاد نسل جدید از چاپگر های سه بعدی که امروزه نیز مورد استفاده قرار گرفته است.
مزایا و معایب
با وجود این که تکنولوژی چاپ سه بعدی به سرعت در حال رشد و توسعه است و مزایای متعددی را در ذات خود دارد، اما در بعضی از جنبه ها از فرآیند های تولید سنتی عقب مانده است. برای درک بهتر به بررسی مزایا و معایب می پردازیم:
مزایا:
- ایجاد اشکال و قطعات پیچیده
- بدون نیاز به ابزار و روش
- سرعت بالا در انجام فرآیند
- ضایعات کمتر
معایب:
- هزینه بالا در تولیدات حجیم و متعدد
- محدودیت انتخاب در نوع مواد و رنگ
- برخورداری از قدرت و استحکام کم
- نبود دقت کافی
کاربرد ها
چاپ سه بعدی برای افراد و صنعت های متعددی مفید است به عنوان مثال:
- تولید کنندگان ماشین
- پزشک ها
- دندان پزشک ها
- تولید کنندگان هواپیما
- صنعت هوافضا
- معماران و طراحان داخلی
- دانش آموزان
- مهندسین
- پهباد ها
نحوه کار تکنولوژی های متفاوت در چاپ سه بعدی
تمام تکنولوژی های چاپ سه بعدی طرح های دیجیتالی را به جسم های فیزیکی تبدیل می کنند اما هر کدام روش خاص خود را برای کار دارند. در ادامه به بررسی دو مورد از مهم ترین آن ها خواهیم پرداخت:
- مدل سازی رسوبنده ((Fused Deposition Modeling (FDM):
فرآیند چاپ در FDM با یک دسته مواد جامد به نام رشته آغاز می شود. رشته ها توسط یک رول متصل به دستگاه به سمت یک نازل گرم جهت ذوب شدن هدایت می شوند و آماده شکل گیری طبق برنامه از پیش تعیین شده هستند.
- لیزر انتخابی ((Selective Laser Sintering (SLA):
این تکنولوژی از لیزر برای لایه بندی کردن مواد جامد پودر شده استفاده می کند. این عملیات در این چاپگر با استفاده از دو پیستون صورت می گیرد، یکی برای هدایت پودر های مابع شده و دیگری برای لایه سازی.
متریال و مواد مجاز مورد استفاده در چاپ سه بعدی
انتخاب مواد مناسب چاپ سه بعدی در پروژه بسیار حائز اهمیت است. این که چه موادی برای شما مناسب است، بستگی به مورد خاص استفاده شما دارد. اما متداول ترین مواد مورد استفاده عبارت اند از:
- نایلون
- پلاستیک
- رزین
آشکارترین استفاده چاپ سه بعدی در صنعت IOT، ساخت محفظه است. دستگاه های IOT الکترونیکی هستند بنابراین حتما به محفظه مناسب نیاز دارند. اجزای دستگاه ها ممکن است در روند تولید اندازه شان تغییر کند، اگر محفظه آن ها با قالب های تزریقی آماده شده باشد به راحتی نمی توان آن را اطلاح کرد اما به لطف چاپ سه بعدی می توان بدون هزینه ای اضافه تغییرات لازم را اعمال نمود.