فناوری چاپ سه بعدی و روند توسعه آن
در سال‌های اخیر، استفاده از فناوری پرینت سه بعدی در طراحی محصولات صنعتی، به‌ویژه در زمینه تولید مدل‌های محصول دیجیتال، به یک روند و موضوع داغ تبدیل شده است. بلوغ تدریجی و کاربرد تجهیزات پرینت سه بعدی رومیزی باعث ارتقاء بازار جهانی چاپ سه بعدی شده است. یک گزارش تحقیقاتی توسط Global Industry Analysis Inc پیش بینی می کند که بازار جهانی چاپ سه بعدی در سال 2018 به 2.99 میلیارد دلار خواهد رسید.
I. فناوری چاپ سه بعدی و چاپگرهای سه بعدی
فناوری پرینت سه بعدی و پرینت سه بعدی دو مفهوم کاملا متفاوت هستند. پرینت سه بعدی به این صورت است که تصویر را به دو تصویر قرمز و آبی در زوایای مختلف جدا می کند و سپس دو عکس را با توجه به فاصله اختلاف منظر مشخص شده روی هم چاپ می کند و با عینک مخصوص تماشا می کند تا یک جلوه بصری سه بعدی ایجاد شود یا بعد از اینکه عکس ها قرار گرفتند. فناوری چاپ ویژه پردازش شده که مستقیماً روی یک صفحه عدسی مخصوص چاپ می شود تا جلوه بصری سه بعدی را ارائه دهد. فناوری چاپ سه بعدی به استفاده از فناوری چاپ جوهر افشان سه بعدی، از طریق ترکیب پردازش لایه ای و شکل دهی برهم نهفته، برای افزایش لایه به لایه مواد برای تولید یک موجودیت سه بعدی، برای دستیابی به همان شی واقعی سه بعدی مانند سایر مدل های سه بعدی اشاره دارد. فناوری های ساخت مانند شکل دهی لیزری. تکنولوژی ساخت دیجیتال
1. چاپگر سه بعدی مبتنی بر فناوری چاپ سه بعدی
چاپگر سه بعدی مبتنی بر فناوری چاپ سه بعدی ابتدا مقدار مشخصی پودر مواد خام را از بشکه ذخیره سازی می فرستد، پودر توسط غلتک روی سکوی پردازش به لایه نازکی فشار داده می شود و سپس سر چاپ یک چسب مخصوص را در آن ناحیه می پاشد. تشکیل شود. در این زمان، پودری که با بایندر برخورد می کند، به سرعت جامد می شود و می چسبد، در حالی که پودری که با بایندر برخورد نمی کند، شل می ماند. پس از پاشش هر لایه، پلت فرم پردازش به طور خودکار کمی افت می کند و طبق نتایج برش کامپیوتری به گردش خود ادامه می دهد تا اینکه شی واقعی کامل شود. پس از اتمام، به سادگی لایه بیرونی شل پودر را پاک کنید تا جسم سه بعدی مورد نظر را به دست آورید.
2. چاپگر سه بعدی مبتنی بر فناوری ساخت رسوب ذوب شده
اصل کار چاپگر سه بعدی مبتنی بر فناوری ساخت رسوب ذوب شده این است که داده های فیزیکی تولید شده توسط CAD را به نرم افزار کنترل چاپگر سه بعدی وارد کند و سپس آن را برای تولید مسیر متحرک مواد پشتیبانی و نازل حرارتی پردازش کند. سپس تحت کنترل کامپیوتر، نازل حرارتی با توجه به اطلاعات مشخصات مقطعی جسم روی صفحه چاپ حرکت می کند. در همان زمان، مواد رشته ای ترموپلاستیک توسط مکانیسم تامین رشته به نازل حرارتی فرستاده می شود و حرارت داده می شود و به حالت نیمه مایع در نازل ذوب می شود و سپس اکسترود می شود. خارج شده و روی سکوی کار مربوطه اسپری کنید. پس از خنک شدن سریع مواد ترموپلاستیک اسپری شده، یک صفحه کانتور با ضخامت حدود 0.1 میلی متر بر روی سکو تشکیل می شود. تشکیل یک بخش پرینت سه بعدی این فرآیند عملیات به طور مداوم چرخه می شود و ارتفاع میز حمل به طور مداوم کاهش می یابد و لایه های روکش بخش های چاپ سه بعدی یک پشته چند لایه را تشکیل می دهند و در نهایت اجسام سه بعدی مورد نیاز به دست می آیند.
II. الزامات کاربردی فناوری چاپ سه بعدی
در حال حاضر فناوری چاپ سه بعدی از مواد مختلفی پشتیبانی می کند و می تواند به طور گسترده در زمینه های مختلف مانند جواهرات، کفش، طراحی صنعتی، معماری، خودرو، هوافضا، دندانپزشکی، پزشکی و حتی مواد غذایی مورد استفاده قرار گیرد. مواد مورد استفاده رزین، نایلون، گچ، ABS، پلی کربنات (PC) یا مواد غذایی، بسته به نیاز مورد استفاده است. فناوری نمونه سازی سریع پرینترهای سه بعدی آن را در بازار منحصر به فرد کرده و پتانسیل بالایی در کاربردهای تولید دارد. کاربردهای داغ به شرح زیر خلاصه می شود.
1. کاربرد صنعتی
را"دوچرخه هوا"اولین دوچرخه چاپی جهان است که توسط شرکت دفاع هوایی و هوافضای اروپا در بریستول، انگلستان، با استفاده از چاپگرهای سه بعدی و فناوری چاپ سه بعدی تولید شده است. این دوچرخه از نایلون استفاده می کند که به استحکام فولاد و آلومینیوم است و 65 درصد سبک تر از فلز است. جالبتر این است که"دوچرخه هوا"اعم از چرخ، زنجیر یا بلبرینگ، در یک زمان چاپ می‌شود، بدون اینکه فرآیند مونتاژ اصلی تولید قطعات و سپس مونتاژ قطعات با هم انجام شود. پس از اتمام چاپ، دوچرخه می تواند آزادانه حرکت کند. فرآیند ساخت دوچرخه به سادگی چاپ خطوط ناپیوسته در یک چاپ مسطح است، یک چاپگر سه بعدی که قادر به چاپ اشیایی است که از نظر فضایی از یکدیگر جدا شده اند.
2. کاربردهای پزشکی
در پزشکی، ترکیب پلیمرهای دو فوتونی و مواد زیست عملکردی با پرینت سه بعدی به مویرگ‌ها تبدیل می‌شود که نه تنها خاصیت ارتجاعی و سازگاری خوبی با انسان دارد، بلکه می‌تواند برای جایگزینی رگ‌های خونی نکروزه، ترکیب با اندام‌های مصنوعی و تا حدی جایگزین شود. داروها حیوانات آزمایشی در حال توسعه. در نمایشگاه بیوتکنیکال آلمان در اکتبر 2011، مویرگ های مصنوعی چاپ شده توسط چاپگرهای سه بعدی توجه شرکت کنندگان را به خود جلب کرد. این مویرگ های مصنوعی در پزشکی بالینی کاربرد دارند.
3. برنامه زندگی روزمره
"چاپگر سه بعدی مواد غذایی"یک تجهیزات تولید مواد غذایی است که توسط دانشگاه کورنل در نیویورک توسعه یافته است. این"چاپگر سه بعدی مواد غذایی"از یک اصل کار مشابه با پرینترهای کامپیوتری روزانه استفاده می کند. مواد و مواد از قبل در ظرف (کارتریج) قرار می گیرد. فقط دستور مورد نیاز را وارد کنید، و غذا می تواند باشد"چاپ شده"از طریق نرم افزار پشتیبانی کننده CAD."بیا بیرون. برای بسیاری از سرآشپزها، این ظروف جدید آشپزی به این معنی است که می توانند غذاهای جدید بسازند، غذاهای شخصی تر بسازند و ارزش افزوده بالاتری از غذا به دست آورند. با استفاده از a"چاپگر سه بعدی مواد غذایی"تهیه غذا می تواند ارتباط مواد خام به محصولات نهایی را تا حد زیادی کاهش دهد و در نتیجه از اثرات نامطلوب مانند آلودگی و نگهداری در پردازش، حمل و نقل و بسته بندی مواد غذایی جلوگیری کند. از آنجایی که مواد و مواد لازم برای پخت و پز باید در ظرف چاپگر قرار داده شوند، مواد غذایی باید در حالت مایع یا حالت دیگری باشند که بتوان"چاپ شده".
4. برنامه های کاربردی فناوری اطلاعات
اخیراً گروهی از محققان دیزنی از فناوری چاپ سه بعدی برای چاپ یک صفحه نمایش LCD و انواع حسگرها بر روی یک پلاستیک بسیار شفاف با اثری مشابه پلکسی گلاس با هزینه کم استفاده کردند و به پیشرفت جدیدی در کاربردهای فناوری اطلاعات دست یافتند. با استفاده از لوله های نور پرینت سه بعدی، می توان مهره های شطرنج با تکنولوژی بالا ایجاد کرد که موقعیت فعلی آنها را شناسایی و نمایش می دهد.
اگرچه این صفحه نمایش تک رنگ در مقایسه با نمایشگرهای رنگارنگی که در زندگی روزمره دیده می شود، ناچیز است، اما مزایای آن هزینه کم و فرآیند ساخت ساده فناوری چاپ سه بعدی است. علاوه بر نمایشگر، انواع حسگرها را می توان با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی چاپ کرد. این حسگرها می‌توانند لمس، ارتعاش و سایر محرک‌ها را از طریق نور مادون قرمز تشخیص دهند و نتایج را تولید کنند. فناوری پرینت سه بعدی مطمئناً کاربردهای فناوری اطلاعات بیشتری را برای زندگی هوشمند و شهر هوشمند ایجاد خواهد کرد.
III. روند توسعه فناوری چاپ سه بعدی
در سال‌های اخیر، فناوری پرینت سه‌بعدی به توسعه خود ادامه داده است و کاهش قابل‌توجه در هزینه، آن را از فضای تخصصی تحقیق و توسعه وارد بازار اصلی کرده است. استفاده از مدل ها، هدایا، سوغاتی ها و حتی صنایع دستی ساخته شده با پرینت سه بعدی توجه و سرمایه گذاری اجتماعی را به شدت به خود جلب کرده است. توسعه سرعت گرفته است و بازار شروع به نشان دادن جهش مضاعف در کمیت و کیفیت کرده است. پیش بینی می شود که محصولات نهایی پرینت سه بعدی 50 درصد از کل تولید محصول در سال 2020 را تشکیل دهند.
در دسامبر 2012، سو بو معاون وزیر وزارت صنعت و فناوری اطلاعات علناً اعلام کرد که صنعتی کردن چاپ سه بعدی را ترویج می کند، نقشه راه و استراتژی های توسعه میان مدت و بلندمدت را تدوین می کند و هدایت سیاست های مالی و مالیاتی را افزایش می دهد. بر اساس"اخبار اوراق بهادار شانگهای"گزارش، برنامه راهبردی فعلی مرتبط با پرینت سه بعدی در حال تحقیق و تدوین است و انتظار می رود پس از دو جلسه اعلام شود. در عین حال، دولت محلی رهبری را بر عهده گرفته است. اولین پارک صنعتی چاپ سه بعدی کشور من در منطقه فناوری پیشرفته دریاچه شرق ووهان واقع خواهد شد. در حال حاضر، کمیسیون توسعه و اصلاحات شهرداری ووهان و سایر ادارات در حال انجام تحقیقات کامل در مورد صنعت چاپ سه بعدی هستند و برنامه ریزی برای تهیه طرح و ارائه پشتیبانی و کشت دارند. Dongguan همچنین توسعه چاپ سه بعدی را در گزارش کار دولت محلی امسال نوشته است. شی یوشنگ، مدیر مرکز تولید سریع دانشگاه علم و فناوری Huazhong، اولین تحقیق و توسعه فناوری چاپ سه بعدی در چین،"چاپ"دکمه. . اکنون برخی از شرکت های ریخته گری شروع به توسعه چاپگرهای سه بعدی تف جوشی لیزری انتخابی و کاربردهای آنها کرده اند و تلاش می کنند زمان تولید ریخته گری پیچیده را از 3 ماه به 10 روز کوتاه کنند. سازنده موتور چرخه توسعه هسته شنی برای سرسیلندر یک موتور دیزلی بزرگ شش سیلندر را از پنج ماه گذشته به یک هفته از طریق فناوری چاپ سه بعدی کوتاه کرده است. شی یوشنگ گفت:"بزرگترین مزیت فناوری چاپ سه بعدی این است که می تواند تخیل طراحان را گسترش دهد. تا زمانی که بتوان چیزها را به صورت گرافیک سه بعدی روی رایانه طراحی کرد، خواه لباس هایی با اشکال مختلف، صنایع دستی نفیس، یا ماشین های شخصی سازی شده باشد، تا زمانی که پس از حل مشکل مادی، می توان به چاپ سه بعدی دست یافت.
با پیشرفت مداوم فناوری پرینت سه بعدی، بهبود مواد جدید، بهبود مستمر سرعت و اندازه پرینت سه بعدی، بهینه سازی مستمر فناوری آن، گسترش مستمر زمینه های کاربردی به ویژه پتانسیل های موجود در زمینه هنرهای گرافیکی. ، مدل مفهومی سه بعدی برای انتقال بهتر ایده یا راه حل سازنده، یک تصویر می تواند بهتر از توصیف صدها یا حتی هزاران کلمه باشد. حرفه ای ها قویاً معتقدند که پرینت سه بعدی شخصی یا سفارشی می تواند فوراً یک مدل سه بعدی خیالی را در مقابل چشمان شما قرار دهد، می تواند به سرعت محصولات را بهبود بخشد، نرخ رشد از تصورات فراتر خواهد رفت و آینده برنامه های کاربردی مختلف در جامعه را تغییر خواهد داد.
فناوری چاپ سه بعدی خطوط تولید سنتی را حذف می کند، چرخه تولید را کوتاه می کند، ضایعات تولید را تا حد زیادی کاهش می دهد و مقدار مواد خام مورد نیاز را به کسری از اصل کاهش می دهد. پرینت سه بعدی نه تنها در هزینه ها صرفه جویی می کند و دقت تولید را بهبود می بخشد، بلکه کاستی های تولید سنتی را نیز جبران می کند و به سرعت در بازار غیرنظامی افزایش می یابد و در نتیجه عصر جدیدی از تولید را باز می کند و فرصت ها و امیدهای جدیدی را برای صنعت چاپ به ارمغان می آورد. .
