چاپگر سه بعدی چیست و چه کاربردی دارد

مقدمه (کارخانه ­ای کوچک با محصولاتی باور نکردنی)

این روزها همه جا صحبت از تکنولوژی جدید پرینتر سه بعدی است. فناوری پیشرویی که می­تواند صنعت ساخت و تولید را دگرگون کند! بیشتر مهندسان و طراحان در آرزوی دسترسی به این تکنولوژی هستند و از آن به عنوان انقلاب چهارم صنعتی یاد می­کنند. فناوری جذابی که قابلیت ساخت انواع وسایل را فراهم می­کند و در قدم بعدی می­تواند اندام­های بدن را شبیه سازی کند. حتما به نظر شما هم پدیده­ جذابی است. در این مطلب با واقعیت ­های پرینتر سه بعدی، فرصت­ ها و محدودیت­ های آن بیشتر آشنا می­شویم.

پرینتر سه بعدی چیست؟

پرینتر یا چاپگرهای سه بعدی نسل جدیدی از ماشین­ آلات تولیدی هستند که می­توانند وسایل مورد نیاز روزمره را بسازند. این ویژگی آنها را به ابزاری خارق العاده تبدیل می­کند، زیرا می­توان اشیا گوناگون را با مواد اولیه متفاوت به وسیله یک دستگاه تولید کرد!

یک پرینتر سه بعدی تقریباً می تواند هر چیزی را تولید کند. از لیوان­ های سرامیکی گرفته تا اسباب بازی های پلاستیکی، قطعات ماشین آلات فلزی، گلدان­ های سنگی، کیک­ های شکلاتی جذاب فانتزی و حتی (به زودی) اعضای بدن انسان به وسیله این دستگاه قابل تولید هستند. با گسترده شدن این پرینترها، خط تولید کارخانه­ های سنتی با یک چاپگر سه بعدی جایگزین می­شود. درست همان­گونه که چاپگرهای جوهر افشان خانگی جایگزین سیستم­ های چاپ و کلیشه قدیمی شدند.

چرا به این فرایند پرینت می گویند؟

اگر از نزدیک (با ذره بین یا میکروسکوپ) به یک صفحه متن پرینت شده نگاه کنید، خواهید دید که حروف در واقع کمی بالاتر از سطح صفحه قرار گرفته اند. در تئوری، اگر چند هزار بار روی همان صفحه چاپ کنید، در نهایت با روی هم قرار گرفتن لایه­ های جوهر یک مدل سه بعدی جامد از حروف خواهید داشت. همین ایده منجر به ساخت اولین چاپگرهای سه بعدی شد.

پرینتر سه بعدی چگونه کار می کنند؟

چاپگرهای سه بعدی از روش های مشابه چاپگرهای جوهرافشان سنتی استفاده می­کنند، البته به صورت سه بعدی. ترکیبی از نرم افزارهای پیشرفته، مواد پودر مانند و ابزارهای دقیق برای ایجاد یک شی سه بعدی از ابتدا لازم است.

کار با طراحی یک شی 3 بعدی با استفاده از نرم افزارهای طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) شروع می­شود. سپس کافی است یک چاپگر سه بعدی را به کامپیوتر متصل کنید و دکمه print را فشار دهید. حال یک لیوان چای یا قهوه برای خودتان بریزید و روند پرینت کردن دستگاه را تماشا کنید. انگار که برش ­های ظریفی از یک نان روی هم می­نشینند و یک قرص نان کامل می­سازند. این اساس کاری است که یک چاپگر سه بعدی انجام می دهد.

بیشتر بخوانید: اسکنرهای سه بعدی

در فرآیند چاپ سه بعدی، یک جسم طراحی شده به هزاران لایه (برش) ظریف تقسیم می­شود. سپس لایه لایه از پایین به بالا روی هم ساخته می­شود. لایه های کوچک به همدیگر می چسبند و یک جسم کامل را تشکیل می­دهند. فرقی نمی­کند طراحی جسم مورد نظر ساده یا پیچیده باشد. برای نمونه قطعات مختلف یک دوچرخه مانند لولاها، چرخ ها، فرمان، زین، قاب، ترمزها، پدال‌ها و زنجیر قابلیت چاپ سه بعدی را دارند.

مزیت استفاده از چاپگر سه بعدی چیست؟

استفاده از پرینت سه بعدی مزایایی دارد که عبارتند از:

• سرعت تولید بالا
• دسترسی آسان
• کیفیت بالای محصولات
• ابعاد دقیق محصولات
• مناسب برای طراحی و تست محصولات
• بدون محدودیت در طراحی قطعات پیچیده
• بهینه سازی هزینه ­ها
• استفاده از مواد اولیه متفاوت

بیشتر بخوانید: پرینت سه بعدی فلز

پرینترهای سه بعدی چه فرصت­ هایی در اختیار ما می­گذارند؟

آیا تا به حال برایتان پیش آمده که وسیله­ ای را بشکنید و دیگر امکان جایگزین کردن آن برایتان وجود نداشته باشد؟ چاپگر سه بعدی این امکان را به شما می­دهد که به سادگی یک نسخه دیگر از آن را داشته باشید. دنیای جدیدی که می­توانید تقریباً از هر ماده اولیه ­ای خانه بسازید، با دنیایی که امروز در آن زندگی می­کنیم بسیار متفاوت خواهد بود. دنیایی که نیاز به حمل و نقل، انبار و تحویل کالاها ندارید. جایی که هیچ چیز در انبار موجود نیست و زباله، بسته بندی و آلودگی کمتری وجود دارد.

در چنین دنیایی وسایل روزمره مطابق با نیاز شما ساخته می شوند. مبلمانی که متناسب با خانه شما ساخته شده، کفشی که متناسب با پای شما، دستگیره درها متناسب با دست شما و غذاهایی که با فشار دادن یک دکمه مطابق با سلیقه شما چاپ می­شوند. حتی امکان ساخت داروها، استخوان ­ها، اندام­ ها و پوست ساخته شده براساس دی ان ای شما با این روش وجود دارد.

اگر ثروتمند هستید، هم اکنون می‌توانید برخی از این وسایل سفارشی را داشته باشید. اما دسترسی عموم به وسایل ساخته شده با چاپگر سه بعدی در آینده نزدیک ممکن می­شود. اگر به این مبحث جذاب علاقمندید، می­توانید واژه «محصولات پرینت سه بعدی شخصی» را در گوگل جستجو کنید و از تنوع آنها حیرت زده شوید. به خاطر داشته باشید که تصور انجام خرید از سوپرمارکت بر روی آی‌پد تا ۲۰ سال پیش فقط در فیلم­هایی مانند Star Trek وجود داشت و امروز بخشی جدایی ناپذیر از زندگی ما است. پس محصولات پرینت شده سه بعدی نیز به‌ زودی در دسترس همگان قرار خواهند گرفت.

محدودیت های پرینتر سه بعدی چیست؟

اگرچه خرید یک چاپگر سه بعدی بسیار ارزان‎تر از راه اندازی یک خط تولید یا کارخانه است. اما هزینه هر تک محصولی که با این روش تولید می­شود، بسیار بالاتر است. بنابراین محصولات چاپ سه بعدی هنوز امکان رقابت با محصولات تولید انبوه را ندارند.

سخن آخر

اگر طراح یا مهندس تولید هستید، احتمالا به زودی با دستگاه­ های چاپگر سه بعدی روبرو خواهید شد. همانند تمامی فنآوری­ های جدید، تبلیغات صنعتی چندین سال جلوتر از واقعیت مصرف کننده هستند. چاپگر سه بعدی یک تکنولوژی جدید است، بدین معنی که مانند رایانه­ های شخصی یا تلفن­های همراه، اکثر مردم در مورد نیاز به آن تردید دارند تا زمانی که همه به آن نیاز داشته باشند. اما در آینده­ای نه چندان دور این تکنولوژی به بخشی از زندگی روزانه ما بدل می­شود و همه ما متعجب خواهیم شد که چگونه تا آن زمان بدون آنها زندگی می­کردیم.