پرینتر های سه بعدی

تکنولوژی پرینتر های سه بعدی جزو صنایعی است که توانست یک شوک بزرگ به دنیای تکنولوژی وارد کند. این صنعت با ایکه بسیار جوان است و در ابتدای راه قرار دارد ، پیشرفت های زیادی کرده است و توانسته در دیگر صنایع به خوبی جای خود را باز کند. برای پرینت سه بعدی تکنیک های متنوعی وجود دارد که البته تمام آنها به صورت رایج در بازار وجود ندارند. از حدود 25 تکنیک پرینت سه بعدی نزدیک به ده تای آنها تجاری شده اند و در صنعت به کار بسته شده اند. این تکنولوژی در کنار تکنولوژی اسکن سه بعدی توانسته کمک های بسیاری در زمینه مهندسی معکوس بکند.
در این تکنولوژی مجموعه ای از فرایند ها وجود دارد که طی آنها مواد به صورت کنترل شده ای به یکدیگر پیوند داده می شوند. به طور معمول این فرایند به صورت لایه ای صورت می گیرد. در واقع یک شی سه بعدی در سطح دو بعدی ساخته می شود. در این فرایند وجود کامپیوتر برای ارسال اطلاعات و کنترل مراحل کاملا الزامی است، زیرا پایه و اساس آن بر طراحی به کمک رایانه است.
اگر بخواهیم به طور مختصر به تاریخچه چاپ سه بعدی اشاره کنیم باید بگوییم که برای اولین بار این فناوری در سال 1980 میلادی توسط دکتر کودامای ژاپنی معرفی شد. اولین نامی که به این فناوری داده اند نمونه ساز فوری بوده است. چرا که برای ساخت سریع و کم هزینه نمونه اولیه برای یک تولید انبوه طراحی شده بود.

مراحل چاپ سه بعدی چیست؟
با توجه به تفاوت در تکنیک های پرینت سه بعدی مراحل نیز متفاوت است اما تعدادی از مراحل اصلی در تمام آنها مشترک است.

1. طراحی و ساخت فایل سه بعدی
برای شروع باید در ابتدا یک مدل سه بعدی را توسط کامپیوتر طراحی کرد. این طراحی به کمک نرم افزار های خاص طراحی سه بعدی یا به طور مختصر CAD صورت می پذیرد. علاوه بر طراحی از پایه می توان از تکنیک اسکن سه بعدی و مهندسی معکوس در برخی موارد استفاده کرد.

2. ساخت فایل STL برای تشخیص چاپگر
همانطور که انتظار می رود چاپگر امکان شناسایی تمام فرمت ها را ندارد و برای اینکه چاپگر بتواند فایل دریافتی را بخوند و اجرا کند باید با یک فرمت خاص اطلاعات ارسال شود. این فرمت ها با پسوند های STL, 3DP, OBJ وجود دارند که در بین آنها STL از محبوبیت و کاربرد بیشتری برخوردار است. این فرمت برای معرفی مدل ساخته شده به چاپگر از چند وجهی ها یا مثلث ها استفاده می کند. پس از تبدیل فرمت مدل در یک برنامه به نام slicer قرار می دهیم که عمل لایه گذاری را انجام می دهد. در واقع این برنامه مدل را به زبان برنامه نویسی دستکاه های سی ان سی و پرینتر های سه بعدی یعنی زبان G-code تبدیل می کند.

3. چاپ مدل
در این مرحله هر دستگاه با توجه به ساز و کار مخصوص خود و تکنیک به کار برد شده شروع به چاپ محصول می کند.

4. جدا کردن قطعه چاپ شده نهایی
در دستگاه های به روز تر جدا کردن قطعه نهایی کاری راحت و بدون دردسر است اما در بیشتر دستگاه های صنعتی این مرحله یک مرحله دقیق و فنی است که باید با دقت عمل انجام شود تا به محصول نهایی آسیبی وارد نشود.

5. پس پردازش
این مرحله نیز در تکنیک های مختلف و با توچه به ماده اولیه به کار رفته تفاوت هایی وجود دارد. در یکی از شناخته شده ترین روش ها در مرحله پس پردازش قطعه نهایی در معرض اشعه فرابنفش قرار میگیرد تا به عمل آید.

چاپگر های سه بعدی نسبت به فناوری های قدیمی تر که به تولید یک محصول سه بعدی منجر می شدند دارای مزیت هایی هستند. این تکنولوژی به گونه ای است که مرحله به مرحله پیش می رود. برخلاف ریخته گری که قالب گیری و ساخت محصول به صورت تک مرحله ای رخ می دهد و یا در برش کاری که ساخت قطعه با برش دادن به یک قطعه مکعبی ایجاد می شود و یک فرایند کاهشی است.
این مزیت ها به طور خلاصه عبارت اند از:
عدم نیاز به تجهیزات گران قیمت مثل وسایل برش
امکان ساخت قطعات سفارشی با هندسه نا متعارف در مدت کم
کاهش ضایعات

اما باید توجه داشت که این روش دارای معایبی نیز می باشد:
سرعت تولید پایین
عدم امکان تولید انبوه در زمان کم
استحکام، دقت و عدم جلای محصول
محدودیت در نسبت ترکیب مواد و پردازش آنها
محدودیت در اندازه محصول با توجه به اندازه چاپگر

البته با توجه به نوپا بودن این روش و سرمایه گذاری هایی که روی آن می شود انتظار می رود در آینده نه چندان دور بسیاری از این معایب برطرف شود.

چاپ سه ‌بعدی معمولاً برای ساخت پیش‌ نمونه ‌های پلاستیکی یا فلزی در فرایند طراحی اجزائی جدید از یک محصول بزرگ ‌تر به کار می رود. با این‌ وجود، می‌ تواند در ساخت یک محصول کامل برای ارائه به مشتریان نیز به‌ کار آید. آنچه با چاپگر های سه ‌بعدی ساخته می ‌شوند دامنهٔ وسیعی دارد: از پیکره‌ های کوچک پلاستیکی گرفته، تا بافت قالب ‌ها، قطعات استیل ماشین ‌آلات، و ایمپلنت ‌های تیتانیوم که در جراحی استفاده می ‌شوند.