کاربرد پرینتر سه بعدی در جهان

برخی از کاربردهای
پرینتر سه بعدی در جهان

خلاصه

رشدها و بهبودهای این فرآیند و مواد، از زمان ظهور چاپ سه بعدی برای نمونه سازی، شاهد فرآیندهایی بوده است که برای کاربردهایی اتخاذ شده که بعدا به زنجیره ی فرایند تولید محصول شکسته میشود. کاربردهای ابزارسازی و ریخته گری با بهره گیری از مزایای استفاده از فرآیندهای مختلف تولید شدند. همچنین،

پزشکی

یکی از مهمترین کاربرد پرینتر سه بعدی در بخش پزشکی به عنوان یکی از بخشهایی شناخته شده است که جزو اولین ها در استفاده از چاپ سه بعدی به شمار میروند، همچنین این بخش با توجه به قابلیت های سفارشی سازی و شخصی سازی فنآوری ها و توانایی بهبود زندگی افراد به عنوان بخشی با پتانسیل عظیم برای رشد در نظر گرفته میشود زیرا فرآیندها بهبود مییابند و مواد ایجاد میشوند که این امر با استانداردهای پزشکی سازگار است.

فنآوری های چاپ سه بعدی برای تعداد زیادی از کاربردهای مختلف استفاده میشوند. علاوه بر ساخت نمونه های اولیه برای پشتیبانی از ساخت محصول جدید در صنایع پزشکی و دندانپزشکی، از این فنآوری در موارد ذکر شده هم استفاده میشود:

ایجاد الگوهای ریخته گری فلز در ساخت روکش های دندان و در ساخت ابزاری که روی آن پلاستیک به شکل خلاء برای سیمهای ارتودنسی دندان بکار برده میشود.

همچنین از این فنآوری بطور مستقیم به منظور تولید ایمپلنت های مفصل ران و زانو، و محصولات قراردادی ویژه ی بیمار، مانند سمعک، کف ارتوتیک برای کفش، پروتز شخصی سازی و ایمپلنت های یکباره برای بیماران مبتلا به بیماریهایی مانند آرتروز، پوکی استخوان و سرطان، و همچنین مجروحان حوادث و تروما استفاده میشود.

دستورالعملهای جراحی چاپ شده بصورت سه بعدی برای عملیات خاص نیز یک کاربرد در حال ظهور هستند که به جراحان در کارشان و به بیماران در بهبودشان کمک میکنند. این فنآوری همچنین برای چاپ سه بعدی از پوست، استخوان، بافت، داروها و حتی اعضای بدن انسان ایجاد میشوند. با این حال فاصله زیادی با تجاری سازی این فنآوری ها وجود دارد.

جواهرات

تیم پرینتر سه بعدی 98 یکی از زیمینه هایی که به طور تخصصی کار میکند بخش طلا و جواهر الات است
از دیگر کاربرد پرینتر سه بطور متعارف، فرایند طراحی و ساخت جواهر همواره نیازمند سطح بالایی از تخصص و دانش مربوط به رشتههای خاص شامل ساخت، قالبسازی، ریختهگری، آبکاری، طلاکوبی، فلزکاری نقره ای/طلا، برش سنگ، حکاکی و پرداخت هست. هر یک از این رشتهها در طول سالیان تکامل یافته و هر یک زمانیکه در تولید جواهرات استفاده میشود نیازمند دانش فنی هستند. فقط یک مثال عبارتست از ریختهگری دقیق است – که اصل آن ممکن است به بیش از 4000 سال پیش برگردد.برای بخش جواهرات، ثابت شده است که چاپ 3 بعدی به طرز بخصوصی مختدر هم گسسته است. توجه – و بکار بردن- زیادی براساس این امر وجود دارد که چاپ 3 بعدی چگونه میتواند به رشد بیشتر این صنعت کمک کند. از آزادیهای طراحی جدید که توسط 3D CAD و چاپ 3 بعدی، از طریق بهبود فرآیندهای متداول برای تولید طلا و جواهر کلا در راستای تولید چاپی 3 بعدی فعال شده است بسیاری از مراحل متداول کنار گذاشته شده و چاپ 3 بعدی تاثیر فوقالعادهای در این بخش داشته و هنوز هم دارد.

نمونه کار طلا و جواهر

هوافضا

همانند بخش پزشکی، بخش هوافضا هم جزو اولین ها در استفاده از فنآوری های چاپ سه بعدی در اولین اشکال خود برای تولید محصول و نمونه سازی بود. این شرکتها که بطور معمول با موسسات علمی و پژوهشی کار میکنند پا را فراتر از مرزهای فنآوری برای کاربردهای تولیدی گذاشته اند.کاربران مهم این عرصه عبارتند از GE / Morris Technologies، ایرباس/ EADS، رولز رویس، سیستمهای BAE و بوئینگ. در حالیکه بسیاری از این شرکت ها از رویکردی واقع بینانه بر حسب چیزی که هم اکنون با فنآوری ها انجام میدهند بهره میبرند، و بیشتر آن تحقیق و توسعه است، برخی از آنها در مورد آینده کاملا سر سخت هستند.

مجسمه سازی

هنرمندان و مجسمه سازان با چاپ 3 بعدی با هزاران روش مختلف به منظور کشف فرم و عملکرد در مسیرهای غیر ممکن قبلی کار میکنند. چه این که صرفا به یافتن بیان اصلی جدید پرداخت یا از استادان قدیمی یاد گرفت این بخش بسیار فعالی است که بطور فزایندهای شیوه های جدید کار با چاپ 3 بعدی و معرفی نتایج به جهان را در پی دارد.

هنرمندان متعددی وجود دارند که در حال حاضر با کار ویژه و با مدلسازی 3 بعدی، اسکن 3 بعدی و فنآوریهای چاپ 3 بعدی نامی برای خود دست و پا کرده اند.

ترتیب اسکن 3 بعدی همراه با چاپ 3 بعدی نیز بعد جدیدی را در دنیای هنر به ارمغان میآورد، با اینحال، هنرمندان و دانشجویان در آن در حال حاضر روش ثابتی از بازتولید آثار اساتید قبلی و ایجاد کپی های دقیق از مجسمه های باستان (و بسیار جدید) برای مطالعه دقیق دارند – آثار هنری که در غیر این صورت هرگز قادر به تعامل با فرد نمیشد.

معماری

مدلهای معماری به مدت طولانی کاربرد اصلی فرآیندهای چاپ 3 بعدی، برای تولید مدلهای دقیق نمایش دیدگاه یک معمار است. چاپ 3 بعدی روش نسبتا سریع، آسان و از نظر اقتصادی روشی ممکن برای تولید مدلهای دقیق بطور مستقیم از 3D CAD، BIM و یا دیگر اطلاعات دیجیتالی است که معماران استفاده میکنند. بسیاری از شرکتهای معماری موفق در حال حاضر معمولا از چاپ 3 بعدی (در خانه یا بصورت خدمات) به عنوان بخش مهمی از گردش کار خود برای افزایش نوآوری و بهبود ارتباط استفاده میکنند. بتازگی، برخی از معماران تصویری به دنبال چاپ 3 بعدی به عنوان یک روش ساخت و ساز مستقیم استفاده میکنند. پژوهش در تعدادی از سازمانها در این زمینه، به ویژه دانشگاه Loughborough، Contour Crafting و معماری جهان انجام شده است.

غذا :

اگر چه صنعت مواد غذا خیلی دیرتر به جرگه ی استفاده کنندگان از چاپ 3 بعدی وارد شد، این صنعت کاربردی در حال ظهور (و یا مادهی چاپ سه بعدی) است که افراد را بسیار هیجان زده کرده و حقیقتا پتانسیلی برای وارد کردن فنآوری به جریان اصلی دارد. روی هم رفته، همه ما همیشه نیاز به غذا خوردن داریم! چاپ 3 بعدی به عنوان روشی جدید برای تهیه و ارائهی مواد غذایی در حال ظهور است.

پیشتازها در چاپ 3 بعدی مواد غذایی با شکلات و شکر بود، و این پیشرفتها بیدرنگ با استفاده از پرینترهای 3 بعدی خاصی ادامه دارد که بازار را در دست گرفته اند. برخی دیگر از آزمایشهای اولیه با مواد غذایی از جمله چاپ 3 بعدی «گوشت» در سطح پروتئینهای سلولی بوده است. اخیرا ماکارونی یکی دیگر از گروه های غذایی بوده است که برای مواد غذایی چاپ 3 بعدی مورد تحقیق قرار گرفته است.توجه به چاپ 3 بعدی آتی نیز به عنوان یک روش آماده سازی کامل مواد غذایی و روشی برای متعادلسازی مواد مغذی موجود به روشی جامع و سالم در نظر گرفته میشوند.
یکی از سایت های که از چاپ سه بعدی برای شیرینی پزی استفاده میکنند :
http://biscookie.ir

صنایع نظامی و دفاعی :

صنایع نظامی دقیق و دارای قطعات پیچیده اند. معمولا هزینه هم خیلی مهم نیست. این ویژگی ها پرینتر سه بعدی را به یکی از دستگاه های اصلی مجموعه های تحقیقات و تولیدات نظامی تبدیل کرده است.

صنعت دفاعی در هر کشوری به دلیل استراتژیک بودن و حساسیت های خاص امنیتی همواره در مرز علم حرکت می کند و نیاز به استفاده از تحقیق و توسعه در این صنایع به شدت جدی است. همین طور در ایران نیز صنایع دفاعی به دلیل طبیعتی که دارند، بیشتر از صنایع دیگر با تحقیق و توسعه همراه بوده اند. هر جایی که نیاز به تحقیق و توسعه باشد، نیاز به نمونه سازی و تولید محصولات جدید و تست بر روی آن ها نیز وجود دارد. از این روی، فناوری پرینت سه بعدی کاربرد فراوانی در صنعت دفاعی دارد. در ایران نیز اولین کسانی که با فناوری پرینت سه بعدی آشنا شدند، مرتبط با صنایع دفاعی و نظامی بوده اند.

انیمیشن :

طراحان شخصیت های کارتونی علاقمندند، شخصیت های موردنظر خود را مدلسازی کنند. اینکار بارها و بارها انجام میشود تا شخصیت موردنظرشان ساخته شود.

خودرو :

در صنعت خودرو به دلیل رقابتی که وجود دارد نیاز است تا خودروسازان هر روز به دنبال معرفی محصولات جدید به بازار باشند تا از رقبای خود عقب نمانند. به همین دلیل نیاز به تحقیق و توسعه و نمونه سازی در صنعت خودرو به شدت وجود دارد. از بدو ورود خدمات پرینت سه بعدی به صنعت خودروسازی، یکی از اصلی ترین کاربرد های این فناوری در نمونه سازی برای تولید قطعات جدید در خودروسازی ها بوده است. برای نمونه میتوانید مقاله پرینت سه بعدی و شخصی سازی خودرو در شرکت BMW را مطالعه کنید.

نمونه بارز این کاربرد، شرکت BMW می باشد که خود سرمایه گذار اولین نمونه دستگاه پرینتر سه بعدی SLS در آلمان بوده است که توسط شرکت EOS توسعه پیدا کرده است. این گفته خود موسس و مدیر عامل شرکت EOS آلمان، بزرگترین تولید کننده دستگاه های پرینتر سه بعدی SLS در دنیا است که در مصاحبه خود بیان داشته است. همچنین در ایران نیز اگر بنگریم خواهیم دید که شرکت ایران خودرو از اولین استفاده کننده های فناوری خدمات پرینت سه بعدی در ایران بوده است.

نمونه کارها

پرینت سه بعدی کالاهای مصرفی :

بیشترین کاربرد خدمات پرینت سه بعدی امروز در تولید کالاهای مصرفی است. کالاهای مصرفی شامل بسته بندی ها، لوازم منزل و آشپزخانه، لوازم بهداشتی، لوازم شخصی، لوازم اداری و پوشاکی مانند کفش می باشند. در همه این صنایع تولیدی امروزه از فناوری پرینت سه بعدی برای تولید قطعات نهایی و نمونه سازی استفاده می شود. مثلا در ایران شرکت پارس خزر بیش از ۱۰ سال است که خود به دستگاه پرینتر سه بعدی SLS مجهز بوده و برای تولید قطعات جدید لوازم منزل از این فناوری استفاده می کند. یا مثال دیگر آن، شرکت نایک است که سری جدیدی از کفش های ورزشی را با استفاده از پرینتر سه بعدی تولید کرده است. این کفش ها امروزه در بازار کشور خودمان نیز موجود هستند.

پرینت سه بعدی در مراکز آموزشی و دانشگاه ها :

از دیگر کاربرد پرینتر سه بعدی میتوان به جنبه های صنعتی فناوری پرینت سه بعدی رو به رشد است و هر روز با فناوری های جدیدی از آن آشنا می شویم، در عرصه پژوهشی و دانشگاهی نیز کار بر روی این فناوری رایج است. مقالات زیادی در این زمینه منتشر می شود و ژورنال ها و کنفرانس های معتبری به صورت خاص بر روی این فناوری متمرکز شده اند. مراکز خاصی در دانشگاه ها هستند که بر اساس فناوری پرینت سه بعدی شکل گرفته اند. در ایران نیز امروز برخی از این مراکز در حال شکل گیری هستند که دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده مهندسی پزشکی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و برخی مراکز دیگر از جمله آنها هستند. کاربرد دیگر خدمات پرینت سه بعدی در دانشگاه ها استفاده از آن برای تحقیق و توسعه و ساخت محصولات جدید به صورت نمونه می باشد.

مهندسی معکوس :

مهندسی معکوس فرآیندی است که برای تولید دوباره قطعات و دستگاه هایی که وجود دارند، انجام می شود. در مهندسی معکوس هدف این است که نمونه یک قطعه و یا دستگاه ساخته شود، بدون نیاز به اینکه فرآیند طراحی مهندسی صورت گیرد. مهندسی معکوس می تواند از ساده ترین روش ها مانند اندازه گیری ابعادی قطعه با استفاده از خط کش و کولیس تا روش های پیچیده ای مانند اسکن سه بعدی قطعه به وسیله لیزر، انجام شود. وقتی از کاربرد پرینت سه بعدی در مهندسی معکوس نام می بریم منظور، تبدیل قطعه موجود به فایل کامپیوتری CAD و سپس، ساخت دوباره آن به وسیله پرینتر سه بعدی ، می باشد.

البته علاوه بر کاربرد های فوق کاربرد های دیگری مانند جواهر سازی، قالب سازی و ریخته گری نیز وجود دارد.

طراحی و مد :

چاپ سه بعدی توسط طراحان مد وارد دنیای لباس شده است و محصولات مختلفی مانند کفش و لباس ها توسط چاپگر سه بعدی تولید شده اند. در تولید تجاری، نایک از چاپگر سه بعدی به منظور ساخت نمونه اولیه و ساخت کفش فوتبال ۲۰۱۲ Vapor Laser Talon برای بازیکنان فوتبال آمریکایی استفاده کرده است. New Balance کفش های سه بعدی شخصی سازی شده برای ورزشکاران تولید کرده است.

تولید عینک :

از دیگر کاربرد های چاپگر سه بعدی مربوط به صنعت عینک سازی و ساخت عینک های سفارشی می باشد. چاپگر سه بعدی برای شرکت هایی که در زمینه مد فعالیت می کنند بسیار ارزشمند است، به ویژه اگر آن را تبدیل به ابزار چاپ توسط خود شخص برای خریداران کند. با این که چنین تغییراتی به این زودی اتفاق نخواهد افتاد اما وقوع آن حتمی بوده و تغییرات چشمگیری در طرز تفکر ما بوجود خواهد آورد.

اسلحه سازی :

تاثیر چاپگر سه بعدی در ساخت سلاح های گرم شامل دو بعد است: روش های تولید جدید برای شرکت های تأسیس شده و امکانات جدید برای ساخت اسلحه های گرم توسط خود شخص. در سال ۲۰۱۲، گروه Defense Distributed آمریکا اعلام کرد که قصد دارد یک اسلحه گرم پرینت سه بعدی شده پلاستیکی را طراحی کند که هر کس بتواند با یک چاپگر سه بعدی آن را دانلود و تولید کند. پس از بیان این طرح این سوال مطرح شد که چاپ سه بعدی و ماشینکاری CNC ممکن است بر اثربخشی کنترل تفنگ تاثیر گذار باشد.

چاپگر سه بعدی و میراث فرهنگی
در چندین سال گذشته، چاپگر سه بعدی در زمینه میراث فرهنگی برای اهداف نگهداری، ترمیم و انتشار به شدت مورد استفاده قرار گرفته است. بسیاری از موزه های اروپایی و آمریکای شمالی چاپگرهای سه بعدی خریداری کرده اند و آثار گمشده خود را به این روش بازسازی می کنند. موزه هنرهای متروپولیتن و موزه بریتانیا از چاپگرهای خود برای ایجاد سوغاتی هایی که در مغازه های موزه موجود است استفاده می کنند. موزه های دیگر، مانند موزه ملی تاریخ نظامی و موزه تاریخی وارنا، بیشتر از طریق پلت فرم آنلاین مدل های دیجیتالی مصنوعات خود که با استفاده از اسکنر سه بعدی Artec اسکن شده اند را در اختیار کسانی که می توانند در خانه با استفاده از چاپگر سه بعدی آنها را چاپ کنند، قرار می دهند