تاریخچه پرینترهای سه بعدی

پرینتر سه بعدی تحولی در واژه ساخت

چاپگرهای سه بعدی یکی از مدرن ترین فناوری های عصر حاضر به حساب می آیند ، این دستگاه های تولیدی جذاب  قابلیت چاپ مدل نرم افزاری را ایجاد می کند که می تواند هر گونه مدل سه بعدی را با هر نوع پیچیدگی تولید کند .برای این کار لازم است تنها مدل طراحی شده در یکی از نرم افزارهای سه بعدی ساز طراحی و سپس مدل با تعیین متریال های مختلف به مرحله چاپ برسد . اولین پرینتر سه بعدی در سال 1987 توسط چاک هال بنیانگذار سیستم های سه بعدی طراحی و ساخته شد. این پرینتر ها اولین بار به صورت عمده برای نمونه سازی سریع (Rapid Prototyping) مورد استفاده قرار گرفتند و امروزه بیشتر به طور مستقیم برای چاپ قطعات محصولات و بالا بردن سرعت چرخه تولید مورد استفاده قرار می گیرد. با پیشرفت روزانه تکنولوژی پرینترهای سه بعدی شاید در آینده ای نزدیک شاهد منسوخ شدن بسیاری از فرآیندهای تولیدی باشیم .

تصویر زیر چاک هال مخترع پرینتر سه بعدی است

چاک هال مخترع پرینتر سه بعدی

اولین پرینتر سه بعدی

برای اولین بار فن آوری سه بعدی در اواخر دهه 1980 میلادی ظهور کرد،که در آن زمان نمونه سازی سریع (PR) نامیده شد.این فرآیند تولیدی به عنوان یک روش سریع در تولید و مقرون به صرفه تر برای ایجاد نمونه های اولیه برای توسعه تولید محصولات مورد استفاده قرار می گرفت .این تکنولوژی مدرن تولیدی برای اولین بار توسط دکتر کودما (Kodoma) در سال 1980 مورد استفاده قرار گرفت .با این حال شروع انقلاب پرینتر سه بعدی و تحول تکنولوژی را می توان به سال 1987 ارجاع داد که در آن زمان با استفاده از دستگاه پرینتر SLA پرینت سه بعدی انجام میشد.این اختراع توسط چارلز چاک هال بنیانگذار سیستم های 3d دردهه 80 انجام شد . این پرینتر ها اولین بار به صورت عمده برای نمونه سازی سریع مورد استفاده قرار گرفتند و امروزه مسیری برای چاپ سریع قطعات محصولات و بالا بردن سرعت چرخه فرآیند را طی می کند . امروزه این چاپگرها در انواع کوچک تری برای استفاده های شخصی نیز مفید هستند. چاپگرهای سه بعدی با فرآیند تولید افزایشی فرایندی است که در آن مواد به صورت لایه به لایه از مدل های سه بعدی به نمونه مورد نظر تبدیل می شود.
اولین پرینتر سه بعدی
روش کاملا با روش سنتی در تضاد است، در روش سنتی فرایند تولید کاهشی را داریم به این صورت که این فرآیند از حذف یک قطعه بزرگ از مواد انتخابی تشکیل می شود. و اصطلاح چاپ سه بعدی برای این منظور به کار می رود که کاملا مترادف و سازگار با تولید افزایشی بوده و چون در این روش اشکال پیچیده هستند و ساختار آنها را نمی توان به راحتی با استفاده از ماشینکاری سنتی طراحی کرد، از این روش استفاده می شود بدین منظور می توان نتیجه گرفت که فرآیند تولید افزایشی روند تولید مدل های پیچیده را تسهیل می بخشد . به طور کلی هفت فناوری تولید افزایشی اولیه وجود دارد که هر کدام از آنها با مواد اولیه مختلفی از جمله پلاستیک یا فلز ساخته می شود.ایده این روش در محافل دانشگاهی از سال 1950 مورد بحث و بررسی قرار گرفت. اما زمانی صنعت چاپ سه بعدی به طور رسمی متولد شد که هال که یکی از بنیانگذاران سیستم های سه بعدی است فرایندهای استرولیتوگرافی را در سال 1988 به ثبت رسانده بود سیستم چاپ سه بعدی SLA که در آن زمان اولین سیستم ساخت افزایشی تجاری در دسترس در کل جهان بود را  معرفی کرد . هال با بهره گیری از نرم افزار CAD طرح سه بعدی نمونه خود را طراحی کرده و با فرمت STL ذخیره و به چاپ رسانید.با گذشت زمان چندین فناوری تولید افزایشی جدید توسعه یافت که در همه فناوری ها مواد اولیه مختلفی مورد استفاده قرار گرفت، همچنین پروفیل هایی با هزینه های مختلف برای استفاده در صنایع مختلف به وجود آمد (به عنوان مثال پودر همجوشی تخت) برای اولین بار در سال 1992 به وجود آمد در حالی که ریخته گری یعنی همان تولید پوسته چسب (جهش به سمت چسب) یک سال بعد از آن روی کار آمد. در این سال با استفاده از مواد فرایند جهشی نقطه عطفی در صنعت سیستم های سه بعدی به وجود آمد. در این سال بازار جهانی تولید افزایشی برای محصولات و خدمات تولید به 400 میلیون دلار رسید.

کاربرد اولین پرینتر های سه بعدی

اولین پرینترهای سه بعدی به منظور نمونه سازی سریع و تسهیل در فرایند طراحی محصول صنایع سنگین و  قالب که در آن قطعات تولید شده با استفاده از پرینتر سه بعدی ساخته می شود مورد استفاده قرار گرفتند . در حال حاضر این صنعت در بخش تولید مستقیم به خصوص در چاپ قطعات فلزی در حال رشد است و با شکوفایی کامل این فرآیند روش های سنتی تولید منسوخ خواهد شد. چندین شرکت اروپایی مانند EOS آلمان، Arcsm سوئد، Renishaw انگلیس با توجه به تخصص خود در زمینه پودر همجوشی به سود آوری مناسبی رسیدند .

 پرینتر های سه بعدی در شرایط کنونی

امروزه بخش عظیمی از  تکنولوژی سه بعدی در بخش بهداشت و درمان کاربرد دارد. نمونه های پرکاربرد از این نوع چاپ تولید قطعاتی مانند سمعک، براکت ارتودنسی، تاج دندان، جایگزاری مفاصل ران است .

پرینتر سه بعدی در پزشکی

 

در صنعت هوا فضا نیز چاپ سه بعدی پرکاربرد بوده و  می تواند مقدار وزن هواپیما را کاهش دهد، راندمان موتور را بالاتر برده و به بیان ساده تر جایگزین مرقون به صرفه تری برای عملیات ماشین کاری  باشد. به طور مثال بوئینگ بیش از 200 بخش مختلف از ده هواپیمای خود را با استفاده از پرینتر سه بعدی تولید کرده است. شرکتهای بوئینگ، ایرباس، رولز و جنرال الکتریک استقبال قابل توجهی از این فناوری داشته اند اما این تکنولوژی هنوز در مقیاس های بزرگ کاملا تصویب نشده است و همچنان نیاز به پیشرفت بیشتری دارد.

کاربرد پرینت سه بعدی در هوا و فضا

صنعت خودرو سازی بدون شک در رقابت شدیدی با صنعت هوافضا می باشد و شرکتهایی که خدمات پرینت فلزات مبتنی بر پرینت سه بعدی  مانند همچوشی پودر تخت هستند ، دارای موقعیتی خاص برای عرضه کالای خود در بخش های هوایی و خودرو هستند. بسیاری از صنایع دیگر نیز هستند که از چاپ سه بعدی استفاده می کنند .

 

این سیستم ها می توانند از 5.000 تا 1 میلیون دلار هزینه بر باشند که این هزینه ها نسبت به دهه گذشته حدود یک چهارم کاهش پیدا کرده اند. و گارتنر معتقد است که پرینتر های سه بعدی در سال 2016 با قیمت 2.000 دلار در دسترس خواهد بود به بیان دیگر پرینترهای سه بعدی به دنبال راه یابی به منازل هستند . بازار استفاده از پرینترهای سه بعدی شخصی سریعترین بخش استفاده از این پرینترهاست که نمودار این امر را به وضوح نشان می دهد. با توجه به آمارهای گرفته شده توسط wohlers و همکاران بین سالهای 2007 تا 2011 فروش پرینتر های سه بعدی شخصی از 66 واحد به 23265 واحد رسیده است. چند کیت چاپگر سه بعدی در حال حاضر با قیمتهای مختلفی از 500 دلار تا 5.000 دلار در دسترس است.
درباره هومن لادن

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *