چاپ سه بعدی با استفاده از مواد پلاستیکی و مزایای آن
حتی اگر شما یکی از طرفداران فناوری روز به شمار نیائید، احتمالا در خصوص چاپ سه بعدی شنیده اید. این روش به فناوری اطلاق می شود که در سال‌های اخیر و در رسانه‌ها، تجارت های بزرگ، شرکت‌های بزرگ و توسط هنرمندان و پزشکان با استقبال بسیار زیادی روبرو شده است. اگرچه بازار محصولات و خدمات چاپ سه بعدی هنوز کوچک میباشد اما به عنوان حوزه ای در نظر گرفته می‌شود که همچنان در حال رشد است. در صورتیکه شما هیچ آشنایی با چاپ سه بعدی ندارید می توانید با مطالعه ی این قسمت در باره ی آن اطلاعات کسب کنید.
در چاپگرهای سه بعدی از تعدادی از پرینترهای جوهر افشان استفاده می شود با این تفاوت که به جای آنکه یک تصویر صاف و مسطح به روی کاغذ چاپ شود معمولا از تعدادی از پلاستیک ها و یا سایر مواد به منظور تولید یک شی و یا ایجاد لایه روی لایه دیگر به صورت سه بعدی استفاده می شود. نرم افزارهای طراحی کامپیوتری و یا اسکنر سه بعدی به چاپگر ها کمک می کنند تا بتوانند به خوبی مواد پلاستیکی را شکل دهند. چاپ سه بعدی به عنوان مثالی از تولید افزوده در نظر گرفته می‌شود که در آن یک محصول به صورت لایه ای ساخته می شود و در این روش تولید زباله کمی به وجود خواهد آمد که در نهایت میزان هزینه‌ها را کاهش خواهد داد و به دوام بالا ی محصول کمک میکند. چاپگر سه بعدی با توجه به نوع ماده پلاستیکی به کاربرد شده می تواند برای تولید انواع وسایل خانگی، ایمپلنت‌های دندانی و پزشکی، بخش های داخل خودرو، کفش‌ها، جواهرات، مواد کاربردی در ساخت و ساز و سازهای موسیقی به کار برده شود و در واقع محصولات تولیدی با استفاده از این روش کاملا نا محدود هستند. علاوه بر آن این چاپگرها می‌توانند کاملا متحرک باشند و در محل های مختلف به منظور ساخت قطعات خانگی و یا ایجاد دستگاههای نجات بخش زندگی به کار برده شود. اگر بخواهیم انواع پلاستیکهای به کار برده شده به منظور چاپ سه بعدی را عنوان کنیم می توانیم اکریلونیتریل بوتادین استایرن، پلی لاکتیک اسید و نایلون را در این دسته قرار دهیم زیرا آنها هنوز هم به عنوان موادی عنوان می‌شوند که ساده‌ترین کاربری را دارند. بازار پلاستیک های به کار برده شده در چاپ سه بعدی امروزه فقط بخش بسیار کمی از کل مواد پلاستیکی را به خود اختصاص می‌دهد و برابر با ۷۰ میلیون دلار در سال ۲۰۱۲ بوده است که در آمریکای شمالی و بخش آسیایی اقیانوس آرام مشاهده شده است. بنابراین امروزه چه کسانی واقعا از چاپگرهای سه بعدی استفاده می کنند؟
چاپ سه بعدی و تولید
این فناوری امروزه در بیشترین حالت توسط انواع کسب و کارها و دولت به کار برده می شود به خصوص دپارتمان دفاع. همچنین این فناوری توانسته است پیشرفت خوبی داشته باشد و در واقع در سال ۲۰۱۲ یک موسسه تولیدی مواد افزودنی علمی و فناوری محور تاسیس شد که توانست تولیدات مواد افزودنی و فناوری های چاپ سه بعدی را افزایش دهد و در نهایت به بهبود تولید و رقابت جهانی در این حوزه کمک کند. تمامی تلاش های صورت گرفته به منظور بهبود اساس تولیدی کشور آمریکا بر مبنای چاپ سه بعدی و تولید مواد افزودنی انجام گرفته است و در آن به دو مورد ویژه اشاره می شود: کاهش هزینه ها و افزایش سرعت تولید تمامی محصولات از موتورهای جت تا انواع عینک ها. این روش انعطاف پذیری بیشتری به وجود آورده و علاوه بر آن نمونه سازی را تسهیل میکند و میزان زباله های تولیدی نیز کمتر خواهد شد و این ها تمام مواردی هستند که یک تولید کننده معمولا به انهاً تمایل دارد. اما آنچه که امروزه به صورت گسترده مورد توجه قرار گرفته است مصارف روش پرینت ۳ بعدی می باشد که در واقع تعداد زیادی از آنها توسط پلاستیک ها ممکن شده اند و در این قسمت به آن ها می پردازیم:
· در حوزه پزشکی از فناوری چاپ سه بعدی به منظور تولید ایمپلنت های شخصی برای استخوان باسن، تاج دندان، محصولات کمک شنوایی، پروتز های بدن و بسیاری از موارد دیگر استفاده کرده است. به عنوان مثال پزشکان از پلی اتر اتر کتون به منظور جایگزینی ۷۵% از جمجمه یک مرد استفاده کردند. متخصصین ابتدا وضعیت سر این بیمار را بررسی و سنجش نمودند و سپس توانستند بخش های جدیدی از استخوان این فرد را با مواد پلاستیکی چاپ نمایند که شامل جزئیات بسیار کمی نیز می باشد تا امکان اتصال به استخوان های اصلی و بهبود رشد سلولی نیز فراهم شود.
· چاپ سه بعدی پلاستیک ها نیز نقش بسیار مهمی در آخرین نسخه ی فیلم جیمز باند با نام skyfall داشته است و به جای آنکه با توجه به نسخه اصلی فیلم یک خودروی لوکس بریتانیایی با نام Aston Martin نابود شود، سازندگان فیلم از مدل های سه بعدی به منظور ساخت خودرویی با اندازه یک سوم با استفاده از پلی متیل متاکریلات پرداختند. از آنجایی که طراحی واقعی این خودرو یکی از الزامات اصلی به شمار می‌آمد آنها خودرو را از مواد پلاستیکی و با استفاده از پرینت سه بعدی ساختند و آنها را در بخش‌های مختلف خودرو جایگزین کردند. در نهایت خودروی تولیدی شباهت بسیار زیادی به نسخه اصلی خود داشت حتی از نمایی نزدیک.
· نیروهای دفاعی ما نیز علاقه بسیار زیادی به چاپ سه بعدی دارند زیرا چاپگرهای سه‌بعدی در بخش‌های حمله به کار برده می شوند تا انواع نمونه های مواد پلاستیکی را آزمایش کنند و بتوانند مواد جدیدی را برای ساخت تجهیزات نوین به کار ببرند که سرعت تولید و حمل و نقل را به میزان زیادی افزایش خواهد داد. طراحان اسلحه نیز از روش چاپ سه بعدی به منظور کاهش هزینه ها و مدت زمان تولید استفاده می کنند و علاوه بر آن امکان ایجاد تغییرات زیادی در طراحی محصولات نهایی به وجود خواهد آمد.
چاپگرهای سه بعدی رومیزی
چاپ سه بعدی در خانه ها بر خلاف حوزه تولیدی به عنوان یک فعالیت هنری و یا سرگرمی درنظر گرفته می‌شود و این در حالی است که این روش می‌تواند صنعت موجود را به طور کلی دگرگون سازد و امکان به کارگیری چاپگر ها ساده تر خواهد شد و قیمت آنها نیز کمتر می‌شود. در سال ۲۰۱۲ فقط ۳۵۰۰۰ چاپگر ارزان قیمت و با حدود قیمتی کمتر از ۵۰۰۰ دلار در جهان فروخته شدند. تحلیلگران تجاری توقع دارند که قیمت این دسته از چاپگرهای سه‌بعدی رومیزی همچنان کاهش پیدا کند و در عین حال میزان آگاهی و سرعت چاپ و کیفیت مواد کاربردی بهبود خواهد یافت و تعداد بیشتری از مشتریان را به خود جذب کرد. همچنین آنها عنوان می‌کنند که مواد پلاستیکی به‌عنوان اولین ماده کاربردی در چاپ های سه بعدی خانگی به کار برده خواهند شد به خصوص رشته های پلاستیکی. تعدادی از پرینترهای رومیزی جدید با استفاده از فرآیندهایی می تواند پلاستیک های قدیمی را به رشته های جدید تولید کنند. بنابراین کسانی که به حوزه چاپ سه بعدی علاقه دارند، می‌توانند مواد مورد نظر خود را نیز بسازند.
مزایای استفاده از پرینت سه بعدی مواد پلاستیکی کدام است؟
چاپ سه بعدی با مواد پلیمری آغاز شد و به کارگیری مواد پلاستیکی در این صنعت همچنان در حال توسعه می باشد و می توان عنوان کرد توسعه آن در مقایسه با تولید افزودنی ها بسیار بیشتر است. اما بهترین مصارف چاپ سه بعدی با استفاده از مواد پلاستیکی کدامند و در واقع چه زمانی میتوان از روش پرینت سه بعدی به جای تولید های سنتی استفاده کرد و یا چه زمانی انتخاب این مواد می‌تواند عاقلانه باشد؟ در این قسمت به مزیت های متفاوت استفاده از پرینت سه بعدی با مواد پلاستیکی می پردازیم:
· تولید قطعات پلاستیکی کم حجم بدون قالب گیری:
اندازه محصول به عنوان یکی از فاکتورهای محدود کننده در قالب گیری تزریقی شناخته می‌شود و هر چقدر این حجم کمتر باشد مدت زمان و هزینه صرف شده برای قالب گیری نامطلوب تر خواهد شد. به عنوان مثال قطعات منعکس کننده نور در گوشی های هوشمند به عنوان محصولاتی کوچک در نظر گرفته می‌شوند که امکان تولید آن با قالب گیری تزریقی ممکن نبوده و در نهایت با هزینه‌های قالبگیری همخوانی ندارد و به جای آن این قطعات با استفاده از نوعی فرآیند پرینت سه بعدی با نام MJF ساخته می‌شوند که امکان تولید مقرون به صرفه محصول در تعداد کم را فراهم می سازند.
· ایجاد تغییرات و یا تکرار طراحی ها با سرعت و کاربری ساده تری صورت می گیرد:
همانطور که در قسمت قبل عنوان شد، یکی از مزیت های بسیار بزرگ چاپ سه بعدی در پلاستیک ها با این مورد عنوان می‌شود که نیازی به قالب نخواهد بود و بنابراین تغییر قسمت های به کار برده شده در طراحی نیز بدون هیچگونه چالشی انجام خواهد گرفت. در این صورت میتوان طراحی ها را آنقدر تکرار کرد تا به نسخه نهایی رسید.
· کاهش مدت زمان تحویل کار:
پرینت سه بعدی فقط به فایل و مواد خام به منظور آغاز نیاز دارد و هیچگونه قالب گیری، برش و سایر موارد مورد نیاز نمی باشند بنابراین تعداد زیادی از تولید کنندگان از این فرآیند برای تولید محصولاتی استفاده می‌کنند که باید با سرعت بیشتری تحویل داده شوند. به عنوان مثال Boyce Tecgnologies از چاپ سه بعدی مواد پلاستیکی برای سیستم های مخابراتی در مدت زمان کوتاهی استفاده کرد و توانست محصولات نهایی را در طی دو هفته تحویل دهد و این مهلتی است که برای انواع قالب گیری ها و یا روش تزریقی اصلاً مناسب نیست.
مترجم: ف.ال احمد
