پرینتر های سه بعدی یکی از عناصر تشکیل دهنده ی انقلاب صنعتی چهارم هستند.صنعت چهار که مرحله ی پیوند فناوری های سایبری و فناوری های فیزیکی است، در حال درگون کردن چهره ی دنیا می باشد. در این مقاله از نقش پرینتر های سه بعدی در این انقلاب صنعتی می گوییم.
پرینتر سه بعدی چیست؟
پرینتر های سه بعدی به دستگاه های ساخت قطعات سه بعدی از طرح های دیجیتالی گفته می شوند. پرینتر های سه بعدی که بر اساس فناوری ساخت افزایشی کار می کنند، یک قطعه سه بعدی را با ساختن لایه های دو بعدی بر روی یکدیگر می سازند. امروزه مواد مختلفی نظیر پلمیر ها، سرامیک ها، فلزات، کامپوزیت ها و حتی چوب نیز چاپ سه بعدی می شود.(مقاله مرتبط با چاپ سه بعدی چوب را در اینجا بخوانید.)
پرینتر های سه بعدی با استفاده از مکانیزم های مختلف، لایه های دو بعدی را بر اساس الگوی کامپیوتری بر روی لایه های قبلی ایجاد می کنند تا در نهایت به یک قطعه سه بعدی برسد.
مزایای پرینتر های سه بعدی در صنعت چهار
پرینتر های سه بعدی در دهه هشتاد میلادی برای اولین بار معرفی شدند و در طی دهه های بعدی توسعه یافتند. امروزه صنایع بسیاری از این فناوری و دستگاه ها در تولید بهره می برند. در این بخش مهمترین مزایای آن ها را مورد بررسی قرار می دهیم.
نمونه های اولیه باکیفیت
امروزه ساخت نمونه های اولیه از هر ایده با استفاده از پرینتر های سه بعدی به راحتی امکان پذیر است. بدون استفاده از پرینتر های سه بعدی شما نیاز به استفاده از روش های گرانقیمت برای تولید نمونه های اولیه خود بوده اید. چاپگر های سه بعدی این کار را به بالاترین کیفیت و مشابه با نمونه اصلی برای شما ایجاد می کنند. نمونه سازی اولیه سریع با پرینتر های سه بعدی به راحتی امکان بررسی و تست نمونه های خلاقانه و جدید را میسر می کند.
سرعت چاپ
در حالی که شاید در نگاه اول سرعت چاپ پرینتر های سه بعدی پایین به نظر آید، اما برای نمونه ساختن اینگونه نیست. برای ساخت یک نمونه، شما تنها کافیست طرح همان نمونه را به پرینتر متصل کنید تا نمونه اولیه در چند ساعت ساخته شود. اما استفاده از روش های دیگر نیازمند صرف مراحل مختلفی برای رسیدن از طرح دیجیتال تا یک قطعه نهایی است.
تاثیرات زیست محیطی پرینتر های سه بعدی
پرینتر های سه بعدی در میان روش های ساخت و تولیدی قرار می گیرند که میزان ضایعات آن ها بسیار کم است. علی الخصوص در مقابل روش های ساخت کاهشی. همچنین از سوی دیگر امروزه برخی از چاپگر های سه بعدی از مواد بازیافتی نیز استفاده می کنند.
هزینه و قیمت گذاری
همچنان پرینتر های سه بعدی جز روش های گرانقیمت ساخت و تولید به حساب می آیند. اما هنگامی که در مورد تولید نمونه های اولیه صحبت می شود این روش بسیار اقتصادی محسوب می گردد. شرکت های بسیاری امروزه با بهینه کردن فعالیت های خود قیمت هارا تا حد بسیار خوبی کاهش داده اند. تصور می شود که روز به روز و با سرمایه گذاری های بیشتر در این زمینه و تولید و معرفی نمونه های بیشتر و مدرن تری از این پرینتر ها قیمت چاپگرهای سه بعدی و هزینه خدمات آن ها کاهش یابد.
مواد قابل چاپ
امروزه گستره ی مواد زیادی قابلیت چاپ توسط پرینتر های سه بعدی را دارند و روز به روز نیز به تعداد آن ها افزوده می شود. هر ماده با توجه به ویژگی هایی که دارد، نیازمند روش و شرایطی بهینه برای چاپ می باشد تا با کیفیت ترین قطعات از آن ها ساخته شود. امروزه پژوهشگران بسیاری در حال تحقیق در این حوزه ها می باشند.
نکته مهم دیگر توسعه خواص مواد با استفاده از این روش می باشد. خواص مواد در روش های متفاوت تولید تغییر می کنند. ساخت افزایشی در برخی روش های خود( علی الخصوص چاپ سه بعدی فلزات) می تواند برخی خواص مواد نظیر استحکام، سختی و انعطاف پذیری را نیز تقویت کند.
پیشرفت روزافزون تکنولوژی ها
در صنعت چهار، سرعت تغییرات تکنولوژی بسیار سریع تر از امروز خواهد بود و روز به روز نسخه های متفاوت تری از تجهیزات معرفی و وارد بازار خواهد شد. آنچه که در نسل چهارم صنعت اهمیت دارد، دقت به فاکتور زمان و سرعت در تغییرات می باشد. از آنجایی که انقلاب صنعتی چهارم یک انقلاب سایبری- فیزیکی می باشد. نقش پرینتر های سه بعدی در آن ها بسیار ویژه خواهد بود. تا نسخه های فیزیکی با همان سرعت تغییرات نسخه های دیجیتالی تهیه شوند.
کاربرد های صنعتی پرینتر های سه بعدی.
پرینتر های سه بعدی امروزه در حال پیداکردن جایگاه خود در صنایع مختلف هستند. حوزه های مختلفی نیز از توانایی های چاپگرهای سه بعدی در خود استفاده می کنند. در ادامه برخی از این حوزه هارا معرفی می کنیم.
پزشکی و دندان پزشکی
ایمپلنت های داخلی و پروتز ها از جمله مهمترین کاربرد های پرینتر های سه بعدی در حوزه پزشکی و دندان پزشکی می باشند. ساخت استخوان فک توسط محققان و مهندسین داخل کشور نیز گامی مهم در این زمینه حساب می شود که با استفاده از این فناوری به وقوع پیوسته است. در دوران همه گیری کرونا نیز چاپگر های سه بعدی نقش های بسیاری هم در تولید قطعات مصرفی و هم پیشبرد پژوهش های این حوزه ایفا کرده اند.
خودرو
صنعت خودرو یکی از مهمترین صنایعی است که تغییر در آن، به سرعت چهره ی جهان را تغییر می دهد. صنعت خودرو یکی از حوزه های پرکاربرد برای پرینتر های سه بعدی می باشد. ساخت قطعات یدکی اختصاصی، ساخت نمونه های اولیه و همچنین ساخت قطعات پیچیده می تواند نقش قابل توجهی در صنعت خودرو داشته باشد.
هوافضا و صنایع دفاعی
هوافضا و صنایع دفاعی از صنایعی هستند که با توجه به اهمیت و میزان هزینه های آن ها، چاپگر سه بعدی در آن ها بسیار تاثیر گذار هستند. در حالی که شاید در برخی صنایع استفاده از پرینتر های سه بعدی به سبب تیراژ بالای تولید توجیه اقتصادی نداشته باشد. اما در این صنایع با توجه به هزینه های گزاف، تیراژ کم و همچنین اهمیت استراتژیک بالا، استفاده از چاپگرهای سه بعدی بسیار مطرح است.
ساخت قسمت هایی از موتور های موشک های شرکت اسپیس ایکس نشان دهنده کاربرد بسیار مهم پرینترهای سه بعدی در این صنعت است.
چاپ سه بعدی با وجود آنکه تنها یک روش برای ساخت قطعات به حساب می آید اما اهمیت بسیار بالایی دارد. در این مقاله تنها به برخی از این موارد پرداخته شد. هر روز کاربرد های بیشتری از پرینتر های سه بعدی یافت می شود. با توجه به سن کم این تکنولوژی باید منتظر کاربرد های بیشتر آن در سال های آینده باشیم.
