پرینترهای سه بعدی

آیا تا به حال شده که با دیدن یکی از ابزارهایی که به کمک فناوری خلق شده‌اند و ما هر روز از آن‌ها استفاده می‌کنیم، از خودتان بپرسید که اصلا این فناوری چطور طراحی و ساخته شده است؟ در این قسمت از این سری مقالات به پرینترهای سه بعدی می‌پردازیم.

حتی بهترین هنرمندان خبره در هنر پرینتر سه بعدی همیشه تلاش در این دارند که اشیاء سه بعدی را که خلق می‌کنند هر چه بیشتر به واقعیت طبیعی جسم مورد نظرشان نزدیک باشد. در بیشتر موارد در مقوله‌های هنری این مساله چندان هم مهم نیست، اما اگر صحبت از تجارت و تولید و توسعه محصولات جدید پیش بیاید آن‌وقت دیگر مدلی را که شما از تولید جدید به مشتریان نشان می‌دهید باید کاملا مطابق با تمام ویژگی‌هایی باشد که برای آن محصول خاص تعریف کرده‌اید.


برای یک مسئول روابط عمومی در یک شرکت در هنگام معرفی محصول جدید هیچ چیزی بهتر از یک ماکت کوچک کاملا منطبق با ویژگی‌های تعریف شده آن نمی‌تواند کار ساز باشد. اما تا مدتی پیش در این امر مشکلات زیادی وجود داشت. نخست آن‌که درست کردن مدل‌های سه بعدی نزدیک به واقعیت زمان زیادی را می‌گرفت. علاوه بر این‌ این نوع ماکت‌ها بسیار هزینه‌ بر بودند. اما تکنولوژی هم در این مورد به کمک تجارت آمد و با انواع پرینترهای سه بعدی این مشکلات حل شد. پرینتر سه بعدی که نحوه کاربردشان مانند چاپگرهای جوهر افشان می‌باشند می‌توانند مدل‌های سه بعدی را 10 برابر سریع‌تر از زمانی که این مدل‌ها با ماشین یا دست تهیه می‌شوند به وجود آورند. به علاوه فقط یک پنجم هزینه لازم برای این دستگاه‌های جادویی ارزش آن را دارند که نگاهی دقیق‌تر به آنها بیاندازیم.

قبل از آن‌که پیشرفت‌هایی مانند «طراحی به کمک کامپیوتر» و لیزر پا به عرصه وجود بگذارند، ماکت‌ها و مدل‌های نمونه یا توسط کنده‌کاری با چوب انجام می‌گرفت و یا توسط قطعات نازک مقوا یا پلاستیک که به هم چسبانده می‌شدند شکل می‌گرفتند. به همین دلیل معمولا برای تهیه یک ماکت سه بعدی از یک محصول، روزها و حتی هفته‌ها باید وقت می‌گذاشتیم.

درست کردن چنین ماکت‌هایی بسیار گران تمام می‌شد و تازه نمی‌شد کاملا اطمینان حاصل نمود که ماکت تهیه شده همان ویژگی تعریف شده برای محصول جدید را دارا باشد.

با وجود آمدن تکنولوژی‌های جدید، ایده معروف به مدل‌سازی سریع در خلال سال‌های 1980 خیلی سریع رونق گرفت. این تکنولوژی مدل‌سازی جدید بدان معنا بود که می‌شد به کمک تکنولوژی مدل‌های سه بعدی دقیق‌تری را با روش‌های خودکار فقط در چند ساعت یا نهایتا چند روز در اختیار داشت و در این میان پرینت سه بعدی یک فرمت منطقی از این ایده بود که به کمک آن طراحان محصولات جدید می‌توانستند خودشان ماکت محصولی که طراحی کرده‌اند را در کمتر از چند ساعت و با دقت بالا با ماشینی شبیه به چاپگر جوهر افشان تهیه کنند.

خوب حالا بیایید ببینیم که یک پرینتر سه بعدی چگونه کار می‌کند. تصور کنید که می‌خواهیم یک ماکت چوبی از یک ماشین را توسط کنده‌ کاری در چوب ایجاد کنیم. برای انجام این کار شما قطعه مناسبی از چوب لازم دارید که با کنده‌کاری روی آن درست مانند یک مجسمه‌ ساز مدل سه بعدی ماشین مورد نظرتان را با صرف وقت زیاد از دل آن قطعه چوب بیرون بکشید. یا مثلا اگر بخواهید ماکت یک خانه را بسازید باید از کپی‌های مینیاتوری آن خانه که از مقوا و چیزهایی از این قبیل ساخته شده‌اند استفاده کرده و مانند خانه‌های پیش‌ساخته آنها را به هم بچسبانید. امروزه پرتوهای لیزر می‌توانند به راحتی به دل یک قطعه چوب راه یابند و آن را به شکلی که شما می‌خواهید کنده‌کاری نمایند. اما پرینترهای سه بعدی داستان جدایی دارند.

سوال این است که اگر پرینترهای سه بعدی مانند چاپگرهای جوهر افشان کار می‌کنند، این چه نوع جوهری است که می‌تواند اشیاء را سه بعدی بسازد؟ در پاسخ به این سوال باید گفت که چون چاپگرهای جوهر افشان از جوهر مایع استفاده می‌کنند یا چاپگرهای لیزری از پودر جوهر استفاده می‌کنند، فقط قادرند که در یک یا دو بعد چیزی را ارائه دهند.

اما هیچ یک از این مواد به درد یک پرینتر سه بعدی نمی‌خورد. شما نخواهید توانست از جوهر، آب‌رنگ یا دوده یک مدل سه بعدی بسازید و تنها ماده اولیه‌ای که می‌تواند به شما کمک کند پلاستیک است. اساسا یک پرینتر سه بعدی با پرتاب کردن پلاستیک از یک نازل کوچک که حرکات آن تماما و به طور دقیق توسط کامپیوتر کنترل می‌شود عمل می‌کند.

یک پرینتر سه بعدی توسط آن نازل باریک و نازک که حرکاتش توسط کامپیوتر دقیقا کنترل می‌شود، با افشاندن پلاستیک مذاب، پرینت کردن یک مدل سه بعدی از پایین به بالا و البته به صورت لایه به لایه را شروع می‌کند. پس از بارگیری لایه اول، دستگاه مدت زمان لازم برای خشک شدن لایه اول را در نظر گرفته و منتظر خشک شدن آن می‌ماند و سپس لایه بعدی توسط نازل مربوطه بر روی لایه اول تزریق می‌شود. این پروسه تا تزریق ده‌ها لایه بر روی هم ادامه پیدا می‌کند تا شیء مورد نظر ساخته شود.