در مقاله پیش رو قصد دارم تا به مبانی چاپ سه‌بعدی بپردازم. چه در امر چاپ سه‌بعدی فردی تازه‌وارد باشید یا این که قصد دارید با نگاه به این مطلب خلأهای موجود در اطلاعات شما در این زمینه را پر کنید. با این حال اکثر اطلاعات مختلفی را درباره چاپ سه‌بعدی شنیده‌ایم اما در این مقاله قصد داریم تا نگاهی به تاریخچه و واقعیات، چاپ سه‌بعدی، فرآیندهای موردنیاز، مواد و کاربردهای آن داشته باشیم.
امیدواریم این مطلب برای شما به یکی از جامع‌ترین مقالات بدل شود. در این سلسله مطالب که درباره چاپ سه‌بعدی در نشریه سلام دنیا منتشر می‌شود به موارد مهمی پرداخته خواهد شد که در این مقاله، مبانی چاپگرهای سه بعدی بررسی می‌شود. با این حال با هر نوع سطح و علاقه‌ای که دارید می‌توانید از این مقالات استفاده کافی را ببرید.
آماده هستید؟ بیایید شروع کنیم.
چاپ سه‌بعدی را به عنوان یک روش ساخت و تولید نیز می‌شناسند. به طور بالقوه از لحاظ بار مالی، می‌توان گفت در برخی موارد و استفاده‌های صنعتی نیز نسبت به برخی فن‌آوری‌ها هزینه بیشتری را لازم دارد که از اینترنت نیز هزینه بیشتری را می‌طلبد. برخی با این مطلب موافق هستند، اما برخی دیگر با این گزاره مخالفت می‌کنند و چاپ سه‌بعدی را هیجان‌انگیزترین فن‌آوری در حال حاضر می‌دانند. بنابراین سوالاتی در ذهن شما ممکن است شکل بگیرد که چاپ سه بعدی به طور واقع، چیست؟ چه کسانی واقعا از این فن‌آوری استفاده می‌کنند و برای چه کاری؟
دید کلی:
چاپ سه‌بعدی از فن‌آوری و فرآیندهایی را پوشش می‌دهد که باعث ایجاد طیف وسیعی از اشیاء و ابزارهای مختلف می‌گردد، که قادر است از اکثر مواد موجود پشتیبانی کند. اساسا آنچه در این فن‌آوری و فرآیند مشترک است؛ فرآیندی لایه‌ای فزاینده است که در مقابل روش سنتی با استفاده از قالب‌ریزی/ریخته‌گری مزیت بالایی دارد.
کاربردهای چاپ سه‌بعدی روزبه‌روز در حال افزایش هستند. به این دلیل نیز چاپ سه بعدی به طور روزافزون نفوذ بیشتری در بخش‌های صنعت، ساخت و ساز و مصرف‌کننده‌ها دارد که در حال افزایش نیز هست. اکثر تحلیل‌گرها بر این عقیده‌اند که در مورد صنعت چاپ سه‌بعدی باید منتظر ماند و دید که پتانسیل این فن‌آوری چه زمانی شکوفا خواهد شد.
وب‌سایت 3DPI نیز مرجعی جامعی است برای اخبار و تازه‌های این فن‌آوری که در آن خواهید توانست به کاربردها و مواد جدیدی که در حال حاضر به صورت آزمایشی در زمینه چاپ سه‌بعدی استفاده می‌شوند، آشنا شوید. هدف از این مقاله و مقاله‌های دیگر در رابطه با این موضوع، این است که به معرفی اجمالی چاپ سه‌بعدی (مواد، فرآیند، فن‌آوری) تاریخچه و کاربردها بپردازیم.
چاپ سه بعدی چیست؟
فن‌آوری این روزها زندگی اکثر افراد را تغییر داده است، حتی بیشتر از دیگر زمینه‌ها. به نور لامپ فکر کنید یا ماشین بخار، یا به موارد معاصر، اتومبیل‌ها و هواپیماها و همچنین عصر دهکده جهانی و وب جهان گستر. تمامی این فن‌آوری‌ها، زندگی ما را در تمامی امور [ظاهرا] آسان‌تر کرده‌اند و امکانات و راه‌های جدیدی را بر سر راه ما قرار داده‌اند. با این حال اکثر این موارد تا به این شکل گسترده شوند، زمانی را سپری کرده‌اند. در برخی موارد دهه‌ها یا حتی سده‌ها طول کشیده تا یک تکنولوژی به شکوفایی رسیده و ذات حقیقی خود را نشان دهد. به طور گسترده‌ای این ایده وجود دارد که فن‌آوری چاپ سه‌بعدی نیز می‌تواند مانند چنین فن‌آوری‌هایی باشد. امروزه اکثر شبکه‌های تلویزیونی این فن‌آوری را پوشش می‌دهند و به جریان اصلی خبر رسانه‌ها و نشریات مبدل گشته است. آیا همان طور که ادعا می‌شود فن‌آوری چاپ سه‌بعدی خواهد توانست به تولید محصولات به شکل صنعتی، انقلاب در طراحی، جغرافیای سیاسی، اقتصاد، اجتماع، محیط زیست و کاهش پیامدهای امنیتی در زندگی، رنگ و بوی دیگری بخشد؟
اساسی‌ترین اصل پشت چاپ سه‌بعدی را می‌توان «تولید افزاینده» (Additive Manufacturing) نامید. و در واقع به همین دلیل این نکته کلیدی است که روش چاپ سه‌بعدی از روش‌های پیشرفته‌تر استفاده می‌کند تا به ساخت اشیاء بپردازد. به صورتی که با ایجاد لایه‌هایی افزوده شده در ابعاد میلیمتری با دقتی بالا عمل می‌کند که در واقع با اکثر فنون رایج سنتی تفاوت عمده دارد.
محدودیت‌های زیادی در روش سنتی تولید محصولات وجود دارد. که به صورت گسترده‌ای بر اساس کار انسانی (توسط دست) انجام می‌شوند. اگر به ریشه لغت ساخت (Manufacturing) نگاه بی‌اندازیم نیز متوجه اهمیت کار دستی در صنعت و تولید خواهیم شد. با این حال صنعت ساخت و تولید به طور گسترده‌ای تغییر یافته است و اغلب کارهای ماشین کاری، ریخته‌گری، شکل و قالب‌گیری به صورت خودکار انجام می‌شوند. فن‌آوری‌های پیچیده و جدیدی که برای انجام کار نیاز به رایانه، ربات و ماشین دارند. با این حال اکثر این فن‌آوری‌ها به کاهش مواد از بلوکی بزرگ نیاز دارند؛ چه در زمانی که می‌خواهند محصولی بسازند و چه در زمانی که نیاز به ریخته‌گری و قالب‌گیری دارند. این موضوع به یکی از محدودیت‌های بزرگ مراحل تولید تبدیل شده است.
تمامی روش‌های صنعتی تولید سنتی با محدودیت‌های زیادی همراه هستند، مانند ابزار آلات گران قیمتی که با آنان اشاره شد، وسایل و نیاز به اسمبلی موارد پیچیده به علاوه فرآیند تولید کاهنده که هم‌چون ماشین‌کاری که منجر به هدر رفت ۹۰ درصد از بلوک ماده اولیه می‌شود. در مقابل چاپ سه‌بعدی فن‌آوری نوینی است که می‌تواند اشیاء را مستقیم تولید کند؛ با افزودن مواد به صورت لایه‌ای و در روش‌های گوناگون وابسته به فن‌آوری مورد استفاده که منجر به کاهش استفاده از مواد اولیه می‌شود.
به صورت ساده ایده پشت فن‌آوری سه‌بعدی برای کسانی که هنوز قصد دارند، مفهوم جمله گفته شده را درک کنند، این است که سازه‌ای را تصور کنند که به از بلوک‌های مجزای لگو تشکیل شده است. فن‌آوری سه‌بعدی می‌سازد تا فن‌آوری و اختراعاتی که در حالت ایده اولیه یا طراحی هستند به صورتی ارزان و سریع به شکلی مناسب آماده شوند. قطعات مختلف با پیچیدگی‌های خاص نیز می‌توانند برای اهداف مونتاژ و با هزینه‌ای نازل، چاپ شده و مورد استفاده واقع شوند. همچنین فن‌آوری سه بعدی می‌تواند با ایجاد صرفه جویی در مصرف انرژی به بهبود محیط زیست کمک کند یا با استفاده از ۹۰ درصد از مواد اولیه استاندارد به صرفه‌جویی در استفاده از مواد اولیه منجر شود. همچنین قادر به ایجاد محصولات سبک‌تر و قوی‌تر نیز هست.
در سال‌های اخیر تصور بر این بوده است که استفاده از چاپ سه‌بعدی فقط در صنایع صورت می‌گیرد در صورتی که این فن‌آوری می‌تواند توسط شرکت‌ها و کسب‌وکارهای کوچک یا حتی افراد نیز مورد استفاده قرار گیرد. با وجود تلاش شرکت‌های چند ملیتی مختلف در جهت ایجاد چاپگرهای سه‌بعدی کوچک می‌توان چاپگرهایی را در زیر قیمت ۱۰۰۰ دلار یافت که کارایی مورد قبولی را ارائه کنند. این موضوع باعث باز شدن دره‌های فن‌آوری برای مخاطبان بیشتری شده است که در این هنگام، کاربردها و مواد بیشتری نیز در حال ظهور هستند.
آشنایی با مبانی چاپگر سه‌بعدی
