چاپ سه‌بعدی فرآیندی است که در آن، اشیای فیزیکی از مدل‌های دیجیتال ساخته می‌شوند. این فناوری برخلاف روش‌های سنتی که معمولاً شامل بریدن یا حذف مواد اضافی بود، براساس افزودن لایه‌لایه مواد عمل می‌کند؛ بنابراین با استفاده از چاپ سه‌بعدی، تولید قطعات پیچیده و دقیق امکان‌پذیر است.
زایای چاپ سه‌بعدی
هرچقدر تولید یک وسیله یا قطعه با پیشرفته‌ترین دستگاه‌ها امکان‌پذیر باشد اما هزینه‌های تولید نمی‌تواند نادیده گرفته شود.
با استفاده از چاپ سه‌بعدی، هزینه تولید و ساخت نمونه‌های اولیه به‌طور چشمگیری کاهش می‌یابد. دستگاهی که قطعه‌ای را تولید می‌کند باید در شمارگان بالا قطعه را تولید کند تا مقرون‌به‌صرفه باشد اما در چاپ سه‌بعدی می‌توان با هزینه‌ای کمتر تنها یک قطعه را تولید کرد. بالابودن تیراژ البته در چاپ سه‌بعدی هم باعث کاهش هزینه می‌شود، چراکه حداقل نیاز برای چاپ قطعه موردنظر، «طراحی» است.
یکی از ویژگی‌های دیگر این فناوری، امکان تولید سریع قطعات و نمونه‌هاست. تأسیس خط تولید یک قطعه یا ابزار، نیازمند زمان و هزینه است که چاپ سه‌بعدی می‌تواند این زمان را کاهش دهد.
انعطاف‌پذیری در طراحی، دیگر مزیت فناوری پرینت سه‌بعدی قطعات موردنیاز است. طراحی‌های پیچیده که در روش‌های تولید سنتی دشوار بودند، با چاپ سه‌بعدی به‌راحتی امکان‌پذیرند.
کاهش ضایعات با استفاده دقیق از مواد، در این فرآیند هم ازلحاظ زیست‌محیطی اهمیت دارد و هم ازلحاظ هزینه تولید.
اما شاید جذاب‌ترین مزیت، به‌ویژه برای مبتدی «شخصی‌سازی» نمونه تولیدی باشد. امکان تولید قطعات و محصولات به‌صورت سفارشی و شخصی‌سازی‌شده، مزیت قابل‌توجه این فناوری است.
انواع چاپ سه‌بعدی
چاپ سه‌بعدی روش‌های مختلفی دارد که هرکدام برای کاربردهای خاصی طراحی شده‌اند.
فرآیند استریولیتوگرافی SLA) Stereolithography)یکی از قدیمی‌ترین و دقیق‌ترین روش‌های پرینت سه‌بعدی است که قدمت آن به اوایل دهه ۱۹۸۰ برمی‌گردد. این روش که ازسوی فردی به اسم «چاک‌هال» ثبت اختراع شده است با استفاده از لیزر، مقداری نور را به‌صورت متمرکز (نقطه‌ای) تولید می‌کند که باعث پلیمریزاسیون مونومرهای رزین در یک نقطه مشخص می‌شود (براساس مختصات سه‌بعدی مدل). با رفت‌وآمد مداوم لیزر روی ظرف رزین، یک لایه از پرینت، مطابق با طراحی از پیش تعیین‌شده شکل می‌گیرد.
مدل‌سازی رسوب ذوب‌شده Fused Deposition Modeling
(FDM) پرکاربردترین روش چاپ سه‌بعدی است که از رشته‌های ترموپلاستیک برای تولید قطعات استفاده می‌کند. این روش، رایج‌ترین نوع چاپ سه‌بعدی است که در آن، یک فیلامنت پلاستیکی ذوب می‌شود و به‌صورت لایه‌به‌لایه روی هم قرار می‌گیرد.
تف‌جوشی لیزری انتخابی Selective Laser Sintering
(SLS) هم با استفاده از لیزر، برای ذوب و ترکیب ذرات پودری، یک نمونه را چاپ می‌کند.
همچنین چاپ فلزی Direct Metal Laser Sintering
(DMLS ) و SLM) Selective Laser Melting) برای تولید قطعات فلزی با دقت بالا مناسب است.
یکی از مهم‌ترین روش‌ها، چاپ سه‌بعدی زیستی است که در پزشکی برای ساخت بافت‌های زیستی و اندام‌های مصنوعی کاربرد دارد.
مواد مورد استفاده در چاپ سه‌بعدی
مواد مورداستفاده در چاپ سه‌بعدی بر اساس نوع فناوری و کاربرد متفاوت هستند؛ بنابراین، بسته به نیاز کاربر، می‌توان از مواد مختلف استفاده کرد؛ برای مثال، برای تولید بعضی قطعات پلاستیکی می‌توان از موادی چون PLA، ABS و PETG استفاده کرد.
این در حالی است که بعضی قطعات دیگر لزوماً باید فلزی باشند؛ بنابراین موادی چون آلومینیوم، استیل، تیتانیوم و بعضی آلیاژهای خاص در چاپ این قطعات اهمیت پیدا می‌کنند.
رزین یکی از مواد اولیه بسیار پرکاربرد در چاپ سه‌بعدی است. این ماده شگفت‌انگیز امکان چاپ دقیق و با جزئیات زیاد را فراهم می‌کند.
در پزشکی مثل تولید بعضی از بافت‌های بدن از مواد زیستی استفاده می‌شود. مواد زیستی یا بیومواد در چاپ سه‌بعدی پزشکی، موادی هستند که برای تولید بافت‌های زیستی، اندام‌های مصنوعی و کاربردهای پزشکی استفاده می‌شوند. این مواد باید سازگار با بدن انسان بوده و توانایی پشتیبانی از رشد سلولی یا عملکرد زیستی موردنیاز را داشته باشند.
همچنین از مواد سرامیکی و شیشه‌ای برای کاربردهای خاص صنعتی و هنری در چاپگرهای سه‌بعدی استفاده می‌شود.
فناوری چاپ سه‌بعدی در ایران
ایران در سال‌های اخیر توجه ویژه‌ای به فناوری چاپ سه‌بعدی داشته و توانسته است پیشرفت‌هایی در این زمینه رقم بزند. احتمالا ما به‌خاطر تحریم‌های ظالمانه تحمیل شده، به فناوری‌های نوین نیاز بیشتری داریم تا بتوانیم محدودیت‌ها را دور بزنیم. فناوری چاپ سه‌بعدی در اوایل دهه ۱۳۸۰ وارد کشور شد و از آن زمان پیشرفت‌های قابل‌ملاحظه‌ای داشته است اما مهم‌ترین ابزار برای این فناوری، توانایی تولید چاپگرهای مناسب برای هر حوزه است.
شرکت‌های دانش‌بنیان داخلی اکنون توانسته‌اند چاپگرهای سه‌بعدی با تکنولوژی‌های مختلف، به‌ویژه از نوع FDM و SLAرا توسعه دهند که از نظر کیفیت و قیمت قابل رقابت با مشابه‌های خارجی است. ایران در زمینه چاپ سه‌بعدی به‌عنوان یکی از کشورهای پیشرو در منطقه شناخته می‌شود و توانسته در حوزه‌های تجهیزات پزشکی و نمونه‌سازی سریع، به موفقیت‌هایی دست یابد. با این حال، در مقایسه با کشورهای اروپایی و آمریکایی، ژاپن، چین و کره جنوبی در مرحله توسعه زیرساخت‌ها قرار داریم.
چاپ سه‌بعدی در دوران کرونا
در دوران شیوع ویروس کرونا، چاپ سه‌بعدی به ایران کمک کرد تا تجهیزات پزشکی ضروری را به‌سرعت تولید کند. تولید ماسک‌های محافظ صورت و چاپ قطعات دستگاه‌های تنفس مصنوعی و تجهیزات مراقبتی، بخشی از نمونه‌های چاپ‌شده به‌وسیله چاپگرهای سه‌بعدی ایرانی است.
کاربرد در صنایع هوافضا
صنایع حساسی چون هوافضا و دفاعی همیشه تحت تحریم‌های غرب بوده است. بااین‌حال، ساخت ماهواره‌های متعدد و متنوع، پهپادها و موشک‌های پیشرفته و فناوری‌های پرتاب هرگز دچار وقفه نشده است. از چاپ سه‌بعدی می‌توان در تولید قطعات پیچیده استفاده کرد. این فناوری امکان ساخت قطعاتی با وزن سبک، دقت بالا و استحکام مناسب را فراهم کرده است؛ برای‌مثال با چاپ سه‌بعدی تولید قطعات موتورهای جت و توربین امکان‌پذیر می‌شود. این در حالی است که ادعا می‌شود که ساخت نمونه‌های اولیه و قطعات پیچیده در حوزه صنایع موشکی هم با این فناوری قابل‌دستیابی است.
صنایع ساختمانی و هنر
صنایع ساختمانی ایران هم از این فناوری بی‌بهره نبوده است. چاپ سه‌بعدی در معماری ایران، به‌ویژه در طراحی و ساخت نمونه‌های اولیه بزرگ‌مقیاس و قطعات دکوراتیو، تحول‌آفرین بوده است. یکی از کارهایی که در ایران انجام شده، ساخت قطعات بتنی با چاپ سه‌بعدی و استفاده از آن‌ها در پروژه‌های ساختمانی است.
ایران در حوزه چاپ سه‌بعدی برای ساخت خانه‌های کوچک و قطعات ساختمانی هم فعالیت‌هایی داشته است. هرچند این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی توسعه در ایران قرار دارد اما نمونه‌هایی از ساخت قطعات بتنی چاپ‌شده، عرضه شده است.
اکنون طراحان جواهرات هم از چاپ سه‌بعدی در تولید جواهرات و آثار هنری استفاده می‌کنند. این فناوری به صنعتگران ایرانی این امکان را داده است که طراحی‌های پیچیده‌تر و منحصربه‌فردتری ارایه کنند. تولید مدل‌های جواهرات برای ریخته‌گری و ساخت مجسمه‌ها و آثار هنری دقیق با چاپگرهای رزینی بخشی از کاربرد چاپ سه‌بعدی در هنر است.
تجهیزات آزمایشگاهی
کشورهایی که درحال تحقیق و پژوهش در زمینه علوم و فناوری‌های مختلف هستند به تجهیزات آزمایشگاهی و صنعتی نیاز دارند؛ بنابراین یا باید خودشان آن‌ها را بسازند یا از کشورهای سازنده وارد کنند. ایران با استفاده از چاپ سه‌بعدی توانسته است قطعات تجهیزات آزمایشگاهی و صنعتی را تولید کند، به‌ویژه در مواردی که قطعات وارداتی گران‌قیمت یا غیرقابل‌دسترس بودند. ساخت قطعات دستگاه‌های آزمایشگاهی حساس و تولید ابزارهای مخصوص برای کارگاه‌های صنعتی با چاپ سه‌بعدی امکان‌پذیر است که جوانان ایرانی به این مهم دست یافته‌اند.
نمونه‌سازی سریع در خودروسازی
در صنعت خودروسازی ایران، از چاپ سه‌بعدی برای ساخت نمونه‌های اولیه و قطعات یدکی استفاده شده است. این فناوری به تولید سریع‌تر و کاهش هزینه‌ها در این صنعت کمک کرده است. تولید قطعات پلاستیکی داخلی خودرو و چاپ قطعات فلزی کوچک و دقیق با چاپ سه‌بعدی انجام شده است.
کسب‌وکارهای ایرانی
در ایران، تعدادی از شرکت‌ها و کسب‌وکارهای فعال در حوزه چاپ سه‌بعدی پیشرو بوده‌اند. این شرکت‌ها با تولید محصولات نوآورانه، ارایه خدمات حرفه‌ای و گسترش فناوری در این زمینه، نقش مهمی در پیشرفت چاپ سه‌بعدی ایفا کرده‌اند.
شرکت دانش‌بنیان «پارس‌چاپگر» یکی از قدیمی‌ترین تولیدکنندگان چاپگرهای سه‌بعدی در ایران است که به تولید دستگاه‌های مقرون‌به‌صرفه و باکیفیت مشهور است. این شرکت چاپگرهای سه‌بعدی صنعتی و رومیزی با فناوری FDM و SLA را می‌سازد و در صنایع مختلف مانند خودروسازی، تولید قطعات صنعتی و معماری فعالیت می‌کند.
شرکت «فراتک» با ارایه خدمات چاپ سه‌بعدی پیشرفته و تولید قطعات فلزی و پلاستیکی برای صنایع حساس، بسیاری از کارهای ناممکن را ممکن کرده است. این شرکت قطعات صنعتی قابل استفاده در صنایع هوافضا، خودروسازی و ابزارهای پزشکی را تولید می‌کند. این شرکت از فناوری‌های پیشرفته SLS و DMLS برای تولید قطعات فلزی دقیق استفاده می‌کند.
«آپاداناپرینت» به‌دلیل تمرکز بر چاپ زیستی در ایران مشهور است. نمونه‌های زیستی برای پژوهش‌های پزشکی، مانند بافت‌های مصنوعی و مدل‌های تشریحی بخشی از فعالیت‌های این شرکت است. این شرکت با دانشگاه‌ها و مراکز پژوهشی برای توسعه فناوری چاپ زیستی همکاری می‌کند.
شرکت «توسن پرینت» هم در زمینه چاپ قطعات معماری و مدل‌های پیشرفته فعالیت می‌کند و مدل‌های معماری و نمونه‌های اولیه پیچیده را برای پروژه‌های ساختمانی و عمرانی چاپ می‌کند. این شرکت توانسته است مدل‌های بزرگ‌مقیاس را با هزینه کم و دقت بالا تولید کند.
شرکت «ایران‌چاپگر» با تولید چاپگرهای سه‌بعدی آموزشی و خدمات چاپ سفارشی، نقش مهمی در ترویج این فناوری در ایران دارد. چاپگرهای سه‌بعدی کوچک برای استفاده در مدارس و مراکز آموزشی با هدف توسعه محتوای آموزشی برای آشنایی دانش‌آموزان با فناوری چاپ سه‌بعدی در شمار فعالیت‌های این شرکت قرار دارد.
شرکت «آریاپرینت» در زمینه تولید قطعات سفارشی و خاص برای مشتریان در حوزه‌های مختلف پیشرو است. قطعات یدکی خودرو، مدل‌های هنری و زیورآلات این شرکت به‌دلیل کیفیت بالا و قیمت رقابتی خدمات مشهور است.
شرکت «نوآوران پیشرفته پرینت» با ارایه خدمات چاپ سه‌بعدی برای صنایع پیشرفته مانند صنایع دفاع و پزشکی شهرت یافته است. قطعات دقیق فلزی با استحکام بالا برای صنایع دفاعی و ایمپلنت‌های سفارشی پزشکی این شرکت با فناوری چاپ فلزی DMLS تولید می‌شود.
شتاب‌دهنده‌ها و استارت‌آپ‌ها
شتاب‌دهنده‌های فناوری مانند «فن‌آوران» و «نوآوردگاه» با حمایت از استارت‌آپ‌های فعال در زمینه چاپ سه‌بعدی، به رشد این فناوری
دیدگاهتان را بنویسید