سفارش تبلیغ
صبا ویژن
حسد چون کم بود ، تن درست و بى غم بود . [نهج البلاغه]
لوگوی وبلاگ
 

آمار و اطلاعات

بازدید امروز :0
بازدید دیروز :4
کل بازدید :2083
تعداد کل یاداشته ها : 1
99/4/12
4:7 ع
مشخصات مدیروبلاگ
 
معصومه جلیلوند[0]

خبر مایه
عناوین یادداشتهای وبلاگ
چاپ سه بعدی عناوین یادداشتها[1]

 

 

چاپ سه بعدی چیست؟ و چگونه آینده را تحت تاثیر قرار خواهد داد: معرفی فعال ترین شرکت های این حوزه

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abstract

Three Dimensional Printing is a process for the manufacture of tooling and functional prototype parts directly from computer models. Three Dimensional Printing functions by the deposition of powdered material in layers and the selective binding of the powder by "ink-jet" printing of a binder material. Following the sequential application of layers, the unbound power is removed, resulting in a complex three-dimensional part. The process may be applied to the production of metal, ceramic, and metal-ceramic composite parts. An experiment employing continuous-jet ink-jet printing technology has produced a three-dimensional ceramic part constructed of 50 layers, each 0.005 in. thick. The powder is alumina and the binder is colloidal silica. The minimum feature size is 0.017 in., and features intended to be 0.5000 in. apart average 0.4997 in. apart in the green state and 0.5012 in. apart in the cured state, with standard deviations of 0.0005 in. and 0.0018 in., respectively. Future research will be directed toward the direct fabrication of cores and shells for metal casting, and toward the fabrication of porous ceramic preforms for metal-ceramic composite parts.

 

چکیده : 

چاپ سه بعدی روندی است جهت ساخت برای تجهیز بخش های نمونه اولیه که بطور مستقیما از مدل های کامپیوتری ایجاد می شود . چاپ سه بعدی توسط پودر ماده در لایه های انتخابی از پودر "جوهر افشان" ماده بندی و چاپ می شود .

در مجموع بخش های چاپ سه بعدی ممکن است عملی منجر به ساخت فلز ، سرامیک و بخش های مرکب فلز - سرامیک شود . جوهر افشان های چاپ تکنولوژی تولید شده اند که سرامیک سه بعدی از 50 لایه می سازند و با ضخامت هر کدام 005/0 . پودر آلومینا و چسب سیلیس کلوئیدی در آن استفاده می شود . حداقل ویژگی این چاپگرها در سایز 017/0 است و و یزگی های درنظر گرفته شده به 5000/0 می رسد . بطور متوسط از هم جدا در سایز 4997/0 هستند ، از هم جدا در green state 5012/0 هستند ، از هم جدا در cured state با انحراف از استاندارد در 0005/0 و به ترتیب در 0018/0 می باشند . پژوهش های آینده به سمت ساخت مستقیم ریخته گری فلز و ساخت پریفرم های ساخته شده سرامیک متخلخل برای قطعات کامپوزیت فلز و سرامیک می رود .

 

 

 

 

 

چاپ سه بعدی D printing) 3)یا روند تولید افزودنی، روند ساخت اجسام جامد سه بعدی از یک فایل دیجیتالی است. در این فناوری ایجاد یک شیء سه بعدی با استفاده از روندهای افزودنی انجام می شود. در یک روند افزودنی یک شیء با قرار دادن پی در پی لایه هایی از مواد درست می شود. قرار دادن لایه ها تا زمانی که کل شیء ایجاد شود ادامه می یابد. هر کدام از این لایه ها درواقع یک مقطع نازک افقی از جسم نهایی هستند. 

چاپ سه بعدی چگونه انجام می شود؟ 


چاپ سه بعدی با انجام طراحی از شیئی که می خواهیم درست کنیم شروع می شود. این طراحی در یک فایل CAD انجام می شود. طراحی در یک فایل CAD به این معنا است که طراحی با کمک سیستم های رایانه ای انجام می شود و از سیستم های رایانه ای برای کمک به ایجاد، اصلاح، تجزیه و تحلیل و یا بهینه سازی یک طرح استفاده می شود.) کار طراحی با استفاده از سیستم های رایانه ای به دو صورت انجام می شود. 

1-استفاده از برنامه مدل سازی سه بعدی که برای ایجاد یک شیء کاملاً جدید ایجاد می شود.

2-با استفاده از یکاسکنر سه بعدی برای کپی کردن شیئی که وجود دارد. اسکنر کمک می کند یک کپی دیجیتال سه بعدی از یک شیء گرفته شود و این کپی در داخل یک برنامه مدل سازی قرار داده می شود.

سپس نرم افزار، مدل نهایی را به صدها یا هزاران لایه افقی تقسیم می کند. هنگامی که این فایل آماده شد در چاپگر سه بعدی آپلود می شود و چاپگر شیء را لایه به لایه ایجاد می کند. چاپگر سه بعدی هر قطعه را (یا تصویر دوبعدی را) می خواند و لایه ها را با هم ترکیب می کند تا شیء سه بعدی مورد نظر ایجاد شود. البته هیچ نشانه ای از لایه بندی، قابل مشاهده نخواهد بود.

همه چاپگرهای سه بعدی از یک فناوری مشابه برای ایجاد اشیا استفاده نمی کنند. راه های مختلفی برای انجام این کار وجود دارد و همه آنها از سال 2012 قابل استفاده اند. تفاوت عمده این فناوری ها در روش ساخت لایه هایی است که به منظور ایجاد شیء نهایی مورد استفاده قرار می گیرند. در برخی از روش ها مواد ذوب شدنی یا نرم شدنی برای تولید لایه ها مورد استفاده قرار می گیرند. پخت انتخابی لیزر (SLS) و مدل سازی رسوب جوش خورده (FDM)رایج ترین فناوری های مورد استفاده در این روش چاپ کردنند. روش دیگر چاپ، ذخیره کردن مواد مایع است که با فناوری های مختلف انجام می شود. 

در روش پخت لیزر انتخابی با استفاده از لیزر با قدرت بالا، ذرات کوچکی از جنس پلاستیک، فلز، پودر سرامیک یا شیشه ترکیب می شوند تا یک توده که شکل سه بعدی مورد نظر را داشته باشد درست شود. لایه های جدید از جنس موادی که ذکر شد روی هم قرار می گرند و این روند تکرار می شود تا زمانی که جسم کامل شود.

در روش مدل سازی بارسوب جوش خورده رشته های پلاستیکی و یا سیم های فلزی و سیم پیچ مورد استفاده قرار می گیرد. به این وسیله مواد ذوب می شوند و هم در جهات افقی و هم در جهات عمودی حرکت می کنند. این کار با استفاده از سازوکار کنترل عددی انجام می شود که با یک بسته نرم افزار تولید و با کمک رایانه به طور مستقیم کنترل می شود.

شیء تولیده شده از مواد ذوب شده ای که لایه ها را تشکیل می دهند بلافاصله بعد از خروج از دهانکی سرد می شود.

در یک فناوری دیگر ((Stereolithography (SLA) نیز از یک مایع برای تولید یک بخش جامد استفاده می شود. در این فناوری از اشعه ماورای بنفش مایع و لیزر فرابنفش برای ساخت لایه های جسم استفاده می شود.

ظرف چند سال گذشته چاپ سه بعدی شناخته تر شده است. در حالی که این فناوری چندین دهه است که وجود دارد. به خصوص برخی از تولید کنندگان مانند شرکت نایک مدت ها است از این نوع چاپگر در فرایند طراحی به منظور ایجاد نمونه های اولیه برای تولید استفاده می کنند. استفاده از چاپگر سه بعدی برای این اهداف نمونه سازی سریع نامیده می شود. 

علاوه بر نمونه سازی سریع، چاپ سه بعدی برای تولید سریع نیز مورد استفاده قرار می گیرد. ساخت سریع، یک روش جدید ساخت است که در آن شرکت ها با استفاده از چاپگرهای سه بعدی در زمانی کوتاه سفارشی را تولید می کنند. با این روش صرفه جویی زیادی در هزینه ها صورت می گیرد.

علاوه بر تولید در بعد صنعتی با استفاده از چاپگرهای صنعتی رویکردی نیز به سمت چابگرهای شخصی سه بعدی به وجود آمده.

چاپگر سه بعدی قادر است از چند رنگ و چندین نوع ماده استفاده کند و محصولی را به وجود آورد. در نهایت کار این چاپگرها بهبود خواهد یافت و کار به نقطه ای خواهد رسید که محصولاتی کاربردی تولید خواهند شد.  این فناوری مزیت های زیادی دارد از جمله پایین آمدن میزان مصرف انرژی، کاهش ضایعات، سفارشی سازی، در دسترس بودن محصول و ... . در نهایت چاپ سه بعدی نحوه تولید را تغییر خواهد داد.

 

اکوسیستم در حال رشد

همه روزه، به لطف سخت افزار های آزاد DIY clubs، ورکشاپ هایی مانند Hacker Spacesو Maker Spacesو رویداد هایی مانند Maker Fairesکه در شهر های مختلف دنیا در حال برگزاری است، افراد بیشتری به تکنولوژی چاپ سه بعدی دسترسی پیدا می کنند. از بهترین نمونه های بین المللی می توان به Wevolverدر لندن و آمستردام، FabLabs، و یکی از آخرین های آن ها یعنی 3D Hubs که دسترسی راحت تر مردم به چاپگر های سه بعدی را فراهم می کند، اشاره کرد.

دسترسی راحت به اپلیکیشن های حرفه ای مدل سازی طراحی سه بعدی مانند D Design 123موجود برای مک، ویندوز، آیفون، آیپد و وب ، امکان استفاده از چاپ سه بعدی برای مردم نقاط مختلف دنیا آسان می کند.

همه روزه بازار های فروش و سرویس های بیشتری در این حوزه توسط کارآفرینان و در بازار های پر سود در حال راه اندازی هستند. به عنوان مثال، Shapeways و Maker6 در ایالات متحده از محبوبیت برخوردارند و iMaterialise در اروپا (بلژیک). 

برخی از مهره های کلیدی در این صنعت، به سمت راه اندازی سرویس های مربوط به مشتریان نیز روی آورده اند؛ مانند فروشگاه چاپ سه بعدی آمازونیا فروشگاه UPSدر ایالات متحده. 

 

مصالحی بهتر

امروزه، حدود 40تولید کننده بزرگ، به ساخت پرینتر های سه بعدی می پردازند که بیشتر در کسب و کار ها استفاده می شوند. حدود 200 استارتاپ نیز چاپگر هایی برای استفاده شخصی و با قیمت حدودی چند صد دلار توسعه می دهند.

مصالح قابل چاپ همه روزه در حال افزایش هستند؛ از انواع مختلف واکس و پلاستیک، سرامیک، تا فلزاتی مانند استیل، برنج، برنز، نقره، طلا و پلاتین.

 

حوزه های جذاب صنعت چاپ سه بعدی

رباتیک 

در ژانویه 2012، مدل و مجسمه ساز فرانسوی، Gael Langevin، از ربات انسان نمایی با نام InMoov که امکان چاپ سه بعدی به وسیله آن وجود داشت، پرده برداشت.

مانند دیگر چاپگر های سه بعدی که امکان چاپ محدوده های با ابعاد 12 سانتی متری دارند، این دستگاه نوین به عنوان پلتفرم توسعه ای برای دانشگاه ها، آزمایشگاه ها، افراد علاقه مند و از همه مهم تر تمام سازندگان مناسب است.

اوایل امسال، اینتل از ربات ویژه خود با نام Jimmy پرده برداشت که در حال طراحی برای مشتریان است. کمپانی مذکور، جیمی را رباتی برای تحقیقات توصیف می کند، اما نسخه ساده تری از آن نیز با قیمت 1600دلار به فروش خواهد رسید.

نکته مهم این ماجرا این است که شما باید جیمی خود را به صورت سه بعدی چاپ کنید! نقشه های مورد نیاز برای این کار به صورت رایگان موجود خواهند بود، اما برای ساخت آن نیاز کیتی از اینتل نیز خواهید داشت؛ کیتی شامل قسمت هایی که قابل چاپ نیستند می شود، مانند موتور ها و پردازنده ادیسون اینتل. این کمپانی امیدوار است که بتواند قیمت ربات مذکور را تا 1000 دلار کاهش دهد. 

 

 

معماری 

Contour Crafting نام یک تکنولوژی ساخت لایه ای، توسعه داده شده توسط دکتر بهرخ خوشنویس از دانشگاه کالیفرنیای جنوبی است. این تکنولوژی دارای پتانسیل بالایی برای ساخت و ساز خودکار مراحل ساختار کلی و اجزاء است.

با استفاده از این فرآیند، یک یا چند خانه، می توانند با طراحی های متفاوت، و شامل زیرساخت های برق، لوله کشی و تهویه هوا، تنها با یک اجرا ساخته شوند.

اوایل امسال، یک کمپانی چینی به نام WinSun، از یک تکنولوژی چاپ سه بعدی پرده برداشت که قادر بود ساخت 10 خانه تک واحدی را در تنها یک روز به اتمام برساند؛ یک روش مقرون به صرفه تر، سریع تر و جایگزینی امن برای روش های مرسوم ساخت ساز.

تعدادی خانه در شهر شانگهای، توسط چهار پرینتر سه بعدی غول پیکر، با ابعادی 10 در 6.6 متری ساخته شده اند. این دستگاه های نوین، ترکیبی از سیمان و مواد زائد ساخت و ساز را برای ساخت لایه به لایه ی دیوار ها به کار می گیرند. چنین ساختاری ضرری برای محیط زیست ندارد و بسیار مقرون به صرفه است.

شرکت D-Shape در بریتانیا، در حال کار بر روی تکنولوژی "معماری آزادانه" است. با استفاده از این تکنولوژی، کمپانی مذکور قادر است هر چیزی، در صورتی که بتواند توسط مکعبی با ابعاد 6 متری احاطه شود، را به صورت سه بعدی چاپ کند؛ از استفاده های آن می توان به ساخت ایستگاه های اتوبوس، نیمکت پارک ها، کیوسک ها، سنگ های رنگی پیاده رو ها، استخر های کوچک، مبلمان، وسایل بازی کودکان و مواردی از این دست اشاره کرد.

به تازگی، شرکت Emerging Objects دریافته است استفاده از چاپ سه بعدی تنها به اجزای خارجی ساختمان ها محدود نمی شود. در واقع، تمرکز کمپانی مذکور ساخت داخلی و طراحی ساختمان ها قرار دارد.

این کمپانی اجزاء مورد استفاده در فرآیند ساخت و طراحی را با استفاده از مواد قابل تعویض و خلاقانه، همچون پلمیر سیمان و پلیمر نمک یا به گفته خودشان Saltygloo، استفاده می کند. 

 

طراحی 

Studio Eric Klarenbeek در آمستردام در کشف راه های جدید برای چاپ سه بعدی موجودات زنده ای همچون میسیلیوم -ساختار نخ مانند قارچ- با ترکیب مواد خام برای ساخت محصولاتی همچون صندلی میلیسیوم است.

اریک کلرنبیک در یکی از مصاحبه هایش گفت: ما اولین شرکتی در دنیا هستیم که کار چاپ سه بعدی میلیسیوم های زنده را به وسیله منابع طبیعی موجود انجام می دهد. این مواد، پس از رشد کامل، تبدیل سازه ای مقاوم و قابل جایگزینی می شوند. ترکیب آن ها با پرینت سه بعدی، موجب به وجود آمدن آزادی فوق العاده ای در طراحی می شود. 

 

فشن و مد 

تعداد زیادی از طرحان مد، همه روزه در حال تجربه ساخت موارد جدیدی از جمله کلاه، لباس، کفش و جواهرات با استفاده از تکنولوژی چاپ سه بعدی هستند.

یک استودیوی طراحی در بوستون به نام Nervous System، دست به انتشار مجموعه های جواهرات به همراه اپلیکیشنی مخصوص برای پرینتر های سه بعدی زده است.

سیلویا ویدنبچ، طراح اهل لندن، نیز با استفاده از این تکنولوژی و ترکیب هنر صنعتگران قدیمی و مهارت های امروزی گردنبند هایی تولید می کند.

Nike Vapor HyperAgility Cleat ، تعریف جدیدی از نوآوری و چابکی ورزشکاران ارائه داده است. جهت کمک بیشتر به ورزشکاران، این شرکت دست به تولید کفش های ویژه با استفاده از تکنولوژی مذکور زده است.

پرینتر سه بعدی Mink، به کاربران اجازه می دهد پس از انتخاب رنگ مورد علاقه شان، آن را در قالب سایه چشم، برق لب و دیگر مواد آرایشی چاپ کنند. هدف اصلی این کمپانی، جوانان بین 13 الی 21 سال است که عادت به استفاده از برند خاصی ندارند. 

 

خودرو 

استفاده از تکنولوژی چاپ سه بعدی در آخرین فیلم جیمز باند، نشانه ای بر پتانسیل قوی این تکنولوژی برای استفاده در صنعت خودرو است.

شرکت های فعال در عرصه خودرو، از این تکنولوژی بیشتر جهت آزمایش و تحقیق درباره طرح های مفهومی خود استفاده می کنند. اریک ملدال، با همراهی BMW، خودروی Maasaica را معرفی کردند، و طراح اهل لندن، نیر سیگل، ایده خودرویی که جلوی چشم خریدار خودش را مونتاژ می کند را به Audi ارائه داده است.

مرسدس، اعلام کرده است که جهت کاهش فشار مفاصل، در مدل های نهایی S-Class سال 2018، از عناصر سه بعدی نیز بهره خواهد برد.

در آینده ای دور از انتظار، شاید بتوانیم پس از چاپ خودروی شخصی مان، و دانلود سیستم عامل خودروی بدون راننده گوگل، دل به جاده بزنیم. 

 

سرگرمی 

اوایل امسال، استودیوی مارول با همکاری 3DplusMe پرینتر خارق العاده خود را برای بازدیدکنندگان کنفرانس کمیک در سن دیگو به نمایش گذاشت. این پرینتر پس از اسکن صورت افراد، آن را در قالب یکی از ابرقهرمان های کمپانی مذکور چاپ می کرد.

با توجه به اینکه این کار یک راه عالی برای تعامل با مشتریان است، قطعا شاهد گسترش استفاده از آن خواهیم بود. 

 

هنر 

با یک جستجوی ساده، به دریایی از آثار هنری و مجسمه های ساخته شده با تکنولوژی چاپ سه بعدی دسترسی خواهید داشت. در این مقاله، درباره یک پروژه چاپ سه بعدی که موزه ون گوک به همراه Fujifilm در بلژیک در حال انجام آن بوده اند، صحبت خواهیم کرد.

حاصل این همکاری، Relievo نام دارد؛ یک ماکت سه بعدی از شاهکار های ون گوک. برای انجام این بازسازی هنری، تمام آثار اصلی با اندازه،‌ رنگ، نورپردازی و بافت دوباره ساخته شده اند. 

به عنوان مثال، نسخه ی بازسازی شده ی تابلوی "گل آفتابگردان"، به خوبی جهت و تکنیک استفاده از قلم این نقاش و 32 سایه ی زرد رنگ را به تصویر می کشد؛ این تابلو با قیمت 34000 دلار به فروش می رسد. 

 

غذا 

یکی از هیجان انگیز ترین استفاده های این تکنولوژی، چاپ غذاست. سال گذشته، شاهد معرفی پرینترهای سه بعدی مخصوص غذای بسیاری، مانند Foodini یا Candy بودیم. با تغییر شکل، رنگ و مزه، 3D Systemsجهت ساخت کیک های متفاوت، دست به توسعه ی Sugar Labs زد. Choc Edgeنیز همین کار را در عرصه شکلات ها انجام داد.

شرکت ایتالیایی سازنده پاستا، Barilla نیز تصمیم دارد تمام رستوران های خود را به پرینتر های سه بعدی مجهز کند. در این صورت،‌ مشتریان می توانند پاستای اختصاصی خود را تنها در چند دقیقه دریافت کنند. به این منظور، کمپانی مذکور در حال همکاری با TNO Eindhovenدر هلند است.

هرچند اتفاق های بزرگ تری در راه است. معرفی علم و فناوری در آشپزخانه، ممکن است باعث روی دادن انقلاب هایی در زمینه نحوه خوردن و آماده سازی غذا در آینده شود.

استارتاپ Dovetailedا ز دانشگاه کمبریج، از پرینتر سه بعدی میوه خود که با تکنیکی به نام "تشخیص" کار می کنید، پرده برداشت. با ترکیب قطرات مایع و طعم های مختلف در قالب شکلی مشخص، امکان ساخت میوه ها تنها در چند ثانیه به وسیله آن فراهم خواهد شد. 

این تکنولوژی، آشپز ها و افراد علاقه مند به تجربه های خلاقانه در این زمینه را نشانه گرفته است. با تکنولوژی مذکور، امکان ساخت میوه های ارگانیک و تازه، بدون هیچگونه دانش خاصی وجود خواهد داشت. 

 

سلامتی 

یکی از مشخص ترین استفاده های چاپ سه بعدی، در حوزه سلامت و جهت استخوان و جایگزینی غضروف و مواردی از این قبیل است. طی سال های اخیر، شاهد پیشرفت زیادی در این زمینه بوده ایم و امروز نیز بیمارستان های زیادی این خدمات را به بیماران ارائه می دهند.

اوایل امسال، جراحان مغز و اعصاب دانشگاه پزشکی در اوترخت موفق به ساخت یک جمجه ی کامل با بهره بردن از این تکنولوژی کارامد شدند.

لارنس بوناسر، دانشیار مهندسی پزشکی، و همکارانش با کمک پزشکان دانشگاه ویل کرنل دست به ساخت گوشی مصنوعی با استفاده از چاپ سه بعدی و قالب های قابل تزریق زدند. برخی از دانشمندان دانشگاه پرینستون نیز، به ساخت گوشی مصنوعیکه توانایی شنیدن فرکانس های خارج از محدوده ی شنوایی انسان را دارد اقدام کردند.

Organovo ادعا می کند تا اواخر امسال، به کبد ساخته شده با این تکنولوژی دست خواهد یافت. محققان نیز از مدتی قبل در حال چاپ ده ها نوع سلول بیولوژیکی مختلف هستند. زمانی که روش چاپ شبکه های عروقی کامل شود، نوآوری در این زمینه افزایش چشم گیری خواهد یافت. پس از پایان این دهه، عرصه پزشکی کاملا با چیزی که الان می شناسیم متفاوت خواهد بود.

دانشمندان و پزشکان موسسه ی پرشکی احیا کننده در ویک فارست، برای اولین بار موفق به ساخت ارگان هایی در آزمایشگاه شدند که با موفقیت به بدن انسان انتقال می یابند. هم اکنون،‌ این تیم در حال کار بر روی 30 نوع جایگزینی متفاوت بافت و ارگان هاست.

اگر بخواهیم خوشبین باشیم، این صنعت با نقطه ای که بتواند جان انسان ها را نجات دهد، تنها چهار سال فاصله دارد. 

 

 

 

آینده ی چاپ سه بعدی 

طبق گزارش اخیر گارتنر، این صنعت در حال پیشرفت پی در پی است؛ هر چند برخی تکنولوژی هنوز از تثبیت مکان خود 5 الی 10 سال فاصله دارند.

در همین حال، شاهد ورود مواد بهتر و گوناگون به همراه پرینتر هایی با سرعت بیشتر و قیمتی کم تر به بازار خواهیم بود. چاپ سه بعدی و ابزار های مربوط به آن جای خود را دانشگاه ها باز خواهند کرد. و احتمالا همزمان با آماده شدن بازار های فروش، شاهد ورود شرکت های بزرگی همچون اپل، گوگل یا آمازون به این عرصه خواهیم بود.

و پس از آن، نوبت به تکنولوژی 4 بعدی می رسد: می توانید با تماشای ویدیوی زیر اطلاعات بیشتری در این باره کسب کنید. این تکنولوژی به ما اجازه خواهد داد که به خلق اشیایی بپردازیم که خودشان ساخته شده یا تغییر شکل می دهند.

 

 

منابع :

1)  Three Dimensional Printing: Rapid Tooling and Prototypes Directly from a CAD Model , E. Sachs, M. Cima, P. Williams, D. Brancazio and J. Cornie 

 

2) 2) www. 3dprinting.com                                                                                                     

 

3)      www.thenextweb.com  (How 3D printing will impact our future: A rundown of companies to keep your eyes on چاپ سه بعدی چگونه آینده را تحت تاثیر قرار خواهد داد: معرفی فعال ترین شرکت های این حوزه )ترجمه پویان رمضان پور

 

 

 

 

 


94/3/5::: 6:3 ع
نظر()