تاریخچه پرینتر سه بعدی

پرینتر سه بعدی (۳D Printer) ماشینی است که با استفاده از آن یک مدل طراحی شده در نرم افزارهای سه بعدی (solid works.Auto Cad.Sketchup) و … با هر شکلی به صورت یک شیء جامد سه بعدی تبدیل می شود. فرآیند چاپ سه بعدی در واقع یک فرآیند چسبندگی است و لایه های مختلفی از یک ماده روی هم قرار می گیرند تا اشکال مختلف را ایجاد کنند. چاپ سه بعدی با روش های ماشین کاری CNC که لایه ای از ماده را با فرآیندهای برش و سوراخکاری از خارج می کنند، متفاوت است. تاریخچه پرینترهای سه بعدی را در ایران برادر مطالعه نمایید.

یک چاپگر سه بعدی از تکنولوژی دیجیتال استفاده می کند. اولین چاپگر سه بعدی در سال ۱۹۸۴ توسط چاک هال اختراع شد. از اوایل قرن بیست و یکم به تدریج فروش چاپگرهای سه بعدی افزایش یافت و در نتیجه قیمت این تجهیزات کاهش یافت. آمار منتشر شده نشان می دهد که بازار چاپگرهای سه بعدی در سال ۲۰۱۲ ارزشی بالغ بر ۲٫۲ میلیارد دلار داشته که نسبت به سال ۲۰۱۱، ۲۹ درصد افزای نشان می دهد.

از چاپگرهای سه بعدی برای ساخت پیش نمونه (Prototype) و قطعه در حوزه های مختلف استفاده می شود. از جمله می توان به این زمینه ها اشاره کرد: مهندسی، معماری، ساخت و ساز، طراحی صنعتی، خودروسازی، هوا- فضا، صنایع نظامی، عمران، پزشکی و دندانپزشکی، بیوتکنولوژی، مد، کفش، جواهرات، عینک سازی، سیستم اطلاعات جغرافیایی، غذا و غیره. فرآیند اصلی چاپگر سه بعدی توسط نرم افزارهای CAD یا نرم افزاهای طراحی مدل های انیمشین تامین می شود. این نقشه ها به مقاطع دیجیتالی تبدیل می شوند تا ماشین آن ها را به صورت لایه به لایه چاپ کند. واسط استاندارد میان نرم افزارهای CAD و ماشین چاپ سه بعدی فرمت STL یا Stereolithography hsj. فایل STL شکل یک بخش یا مجموعه را با سطوح مثلثی تقریب می زند.هر چه این سطوح کوچکتر باشند، کیفیت محصول نهایی نیز بهتر خواهد بود.

رزولوشن یا تفکیک پذیری پرینتر سه بعدی که شامل ضخامت لایه ها و رزولوشن X-Y می شود بر اساس dpi (نقطه در واحد اینچ) یا میکرومتر بیان می شود. ضخامت لایه ها معمولا ۱۰۰ میکرومتر است اگرچه برخی چاپگرهای لیزری مانند  Formlabs می توانند لایه هایی با ضخامت ۲۵ میکرون چاپ کنند. رزولوشن X-Y مانند رزولوشن پرینترهای لیزری است. قطر ذرات (نقاط سه بعدی)  ۱۰۰ میکرون است.

برای تولید محصولات پلیمری به صورت انبوه استفاده از روش قالب گیری تزریقی مقرون به صرفه تر است اما برای تولید سریع قطعات کوچک و پیچیده در تعداد کم استفاده از چاپگر سه بعدی اقتصادی تر است. پرینترهایی که قابلیت چاپ فلزات را داشته باشند اغلب گرانقیمت هستند اما در برخی موارد می توان از پرینتر های ارزان تر برای ساخت قالب های مورد استفاده در شکل دهی فلزات استفاده کرد.

اگرچه رزولوشن چاپگرهای سه بعدی برای بسیاری از موارد کافی است اما در برخی موارد نمونه ای با اندازه بزرگتر از ایده آل را چاپ می کنند و تجهیزات دقیق آن را پرداخت می کنند. در این حالت محصول نهایی دقت بیشتری دارد.

روش های مختلفی برای ایجاد لایه های چاپ ماده در فرآیند چاپ سه بعدی استفاده می شوند که برخی از آنان عبارتند از:

– ذوب لیزری انتخابی (Selective Laser Melting یا SML)

– زینتر مستقیم فلز با لیزر (Direct Metal Laser Sintering یا DMSL)

– زینترینگ لیزری انتخابی (Selective Laser Sintering یا SLS)

– مدل سازی با پوشش ذوبی (Fused Deposition Modeling یا FDM)