امروزه از پرینتر سه بعدی برای ساخت هر چیزی از زیورآلات پلاستیکی گرفته تا قطعات پیشرفته هوافضا استفاده می شود. این تکنولوژی طیف گسترده ای از تکنیک ها، فناوری و مواد را تحت پوشش قرار می دهد که در ادامه بررسی می کنیم:

طبق تحقیقاتی که انجام شده است چارلز هال مخترع پرینت سه بعدی است. چارلز چاپ سه بعدی استریولیتوگرافی را در سال 1986 اختراع و ثبت کرد. او همچنین شرکت DTM Inc را نیز که تا امروز یک تولید کننده ماشین چاپ سه بعدی در جهان به حساب می آید را نیز تاسیس کرد.

در سال 1980 هم هیدئو کوداما برای اولین بار مقاله ای در مورد استفاده از فتوپلیمرها برای ساخت سریع قطعه های پلاستیکی منتشر کرد.

3D systemها در سال 1986 توسط چارلز هالر تاسیس و در سال 1987 توسعه داده شدند. در این چاپگرها از لیزر ماوراء بنفش برای سخت کردن فتوپلیمرها برای ساخت قسمت نهایی استفاده می شد. تصویر زیر نمایی از SLA-1 می باشد:

 

امروزه با پرینترهای سه بعدی مدرن تقریبا هر چیزی را می توان ایجاد کرد. در زیر مثال هایی برای روشن کردن توانایی های این تکنولوژی زده ایم:

Rocket Fuselages یک شرکت موشکی مستقر در ایالات متحده می باشد که از تکنیک چاپ فلز (SLM) استفاده می کند. آنها با این روش اجزای موشک مانند نازل موتور، بدنه موشک و مخازن سوخت را چاپ می کنند.

ایمپلنت های پزشکی: بیمارستان دانشگاه اسکان در سوئد جزء اولین بیمارستان هایی بود که ایمپلنت جمجمه را چاپ کرد.

بدنه قایق: دانشگاه مین با استفاده از چاپگر FDM کل بدنه قایق که کاملا ضد آب بود را پرینت کرد.

هزاران هزار قطعه با این روش ساخته می شوند که در هرزمینه ای قابل استفاده هستند و این تکنولوژی روزبه روز هم پیشرفت بیشتری می کند.

اگر بخواهیم صادقانه صحبت کنیم کار با این تکنولوژی نیاز به مهارت و دانش فنی زیادی ندارد. کاربر باید اصول چاپ سه بعدی و نحوه کار دستگاه و چگونگی اضافه کردن مواد را بداند. این دستگاه مدل را دریافت می کند و آن را به صورت لایه لایه چاپ می کند. دستگاه های امروزی فقط باید مواد را به مخزن دستگاه اضافه کرد و به سادگی دکمه چاپ را فشار داد.

در اصل برای کارآمد بودن قطعات، طراحی آن و آشنایی با تمامی دستورات نرم افزار طراحی بسیار مهم است.

چاپگرهای سه بعدی قطعه را به صورت لایه لایه ایجاد می کنند. تفاوتی که بین اکثر آنها وجود دارد در شکل مواد خام و روشی است که دستگاه هر لایه را ایجاد می کند. به طور کلی 3 سبک اصلی پرینتر سه بعدی وجود دارد: SLA ، SLS و FDM.

استریولیتوگرافی (SLA) فتوپلیمر مایع را به یک قطعه جامد تبدیل می کند. یک لیزر پر قدرت به شکل تصویر مقطعی دو بعدی قطعه را ردیابی می کند، به این صورت که لایه پلاستیکی را روی صفحه تخت، پلیمریزه می کند.

سپس صفحه کمی حرکت می کند و پوشش جدید از فوتوپلیمر اعمال می شود و توسط لیزر لایه جدید جامد می شود و به لایه قبلی می چسبد.

 

 پرینتر SLS با قرار دادن یک لایه نازک از پودر پلاستیک یا فلز بر روی صفحه عملیات ساخت را شروع می کند. بعد از آن لیزر سطح مقطع قطعه را ردیابی می کند و پودر را ذوب می کند تا به حالت جامد تبدیل شود. دوباره لایه جدیدی از پودر بر روی لایه قبلی قرار داده می شود و این کار تکرار می شود تا قطعه کامل شود.

 

پلاستیک در این نوع پرینتر به صورت رشته روی قرقره قرار دارند. این رشته ها که فیلامنت نامیده می شوند از داخل حفره ای که به اندازه کافی داغ است عبور می کند تا به طور کامل ذوب شود. سپس از طریق نازل فشار داده می شود تا یک لایه تشکیل شود و این کار تکرار می شود تا قطعه کامل شود.

 

می توان گفت FDM (Fused Deposition Modelling) شناخته ترین نوع در پرینت سه بعدی است. شاید FDM به دلیل اینکه در بین پرینترها ارزان ترین است، محبوب ترین نیز هست.

برای بالا بردن کیفیت پرینت سه بعدی می توان از اصولی پیروی کرد که تا حد زیادی موثر می باشد:

چاپگر سه بعدی در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار گرفته است، اما با این حال مشکلاتی وجود دارد که مانع از تبدیل شدن این تکنولوژی به یک فناوری تولید غالب شده است. این فناوری جوانب مثبت و منفی بسیاری دارد که ادامه بررسی می کنیم: