پرینت سه بعدی چیست و چه کاربردهایی دارد؟ مروری بر اصول ساخت افزودنی به زبان ساده

پرینت سه بعدی یعنی انباشت لایه به لایه‌ی مواد جهت تشکیل شدن یک شی نهایی

مقدمه: در ابتدا شاید تصور کنید پرینت سه بعدی نوعی تکنیک چاپ بر روی کاغذ است؛ گویی تصاویر به نحوی روی کاغذ چاپ می‌شوند که حالتی سه بعدی یا حجم دار دارند، اما اصلا اینطور نیست. چاپ سه بعدی، تکنولوژی ساخت حجم‌ها می‌باشد. یعنی شما به کمک این روش می‌توانید طرح‌های سه بعدی کامپیوتری خود را که در یک فایل بصورت حجم ایجاد کرده‌اید، بصورت واقعی و حجم دار بسازید و سپس آن را در دست بگیرید.

این نمای یک آهنگ است که بصورت سه بعدی چاپ شده است و حالا صدا قابل لمس است
این نمای یک آهنگ است که بصورت سه بعدی چاپ شده است و حالا صدا قابل لمس است

پرینت سه بعدی چیست؟ تعاریف اولیه

به زبانی ساده، پرینت سه بعدی یعنی ساخت یک شی بصورت لایه به لایه، که از یک فایل طرح سه بعدی دیجیتال ایجاد شده است. یعنی شما ابتدا در نرم افزاری مانند 3DS Max فایل طرح سه بعدی خود را می‌سازید(مانند یک خودروی اسباب بازی یا یک قطعه از خودرو)، سپس آن فایل را با فرمت مناسب چاپ سه بعدی، export می‌نمایید(معمولاً فرمت .stl). فایل مناسب را در نرم افزار پرینتر سه بعدی مورد نظر منتقل می‌کنید، و در نهایت دستور چاپ را اعمال می‌کنید. پرینتر سه بعدی شی شما را بصورت لایه به لایه از نقطه‌ی صفر شروع به ساخت می‌نماید.

پرینت سه بعدی و دیگر تعاریف: ساخت افزودنی، ساخت افزایشی و…

تکنولوژی پرینت سه بعدی با نام‌های دیگری هم خطاب می‌شود، مانند: چاپ سه بعدی، ساخت افزایشی، ساخت افزودنی و… البته سایر تعاریفی که در این مطلب به آن پرداخته نشده، چندان مرسوم نیستند. چاپ سه بعدی تنها عبارت معادل فارسی پرینت سه بعدی است. اما ساخت افزودنی(افزایشی) تعریفی تقریبا مشابه اما در اصل، بسیار متفاوت نسبت به پرینت سه بعدی دارد که در ادامه به آن می‌پردازیم.

تفاوت پرینت سه بعدی و ساخت افزودنی

در اینجا به شرح تفاوت اصلی این دو اصطلاح می‌پردازیم.

عموماً ار پرینت سه بعدی برای زمانی استفاده می‌شود که منظور ما کاربردهای آماتور، خانگی، سرگرمی و مدلسازی است. مثلا شما مدل یک اسباب بازی را به کمک پرینت سه بعدی می‌سازید یا هنگامی که کاردستی برای تکلیف مدرسه ساخته‌اید، می‌گویید آن را به کمک تکنولوژی پرینت سه بعدی یا به کمک یک پرینتر سه بعدی ساخته‌ام.

اما هنگامی که شما صحبت از ساخت افزودنی می‌کنید، منظور یک راهبرد فرآیندمحور است. یعنی تولید یک قطعه یا یک سازه از ابتدا اختصاصا برای تکنولوژی پرینت سه بعدی تدارک دیده شده است و با سایر تکنولوژی‌های ساخت مرسوم قابل دستیابی نیست.

به عنوان مثال شما یک قطعه مخصوص هواپیما می‌خواهید بسازید که دیگر دستگاه‌های تولید انبوه فعلی آن را نمی‌سازند و فایل طرح سه بعدی آن را هم ندارید. بنابراین در نظر گرفتن روش تولید انبوه یا مرسوم برای آن عملی بیهوده و بسیار هزینه بر است. در این هنگام شما از اولین مراحل ساخت و طراحی، آن قطعه را با در نظر گرفتن اصول پرینت سه بعدی طراحی کرده(DfAM یا Design for Additive Manufacturing)، خواص مکانیکی آن را تحلیل کرده و سپس در یک پرینتر سه بعدی مناسب آن را می‌سازید. قطعه نهایی قابل استفاده بوده و مدل نیست و توانایی قرار گرفتن در یک سیستم(مانند هواپیما را دارد).

پس ساخت افزودنی یک فرآیند است. اما پرینت سه بعدی یک تکنولوژی از جنس ساخت افزودنی می‌باشد.

  • تفاوت پرینت سه بعدی و تولید انبوه
تعریف پرینت سه بعدی یا ساخت افزایشی (افزودنی) | عکس از 3DHubs.com
تعریف پرینت سه بعدی یا ساخت افزایشی (افزودنی) | عکس از 3DHubs.com
تعریف ساخت کاهشی یا ماشینکاری CNC | عکس از 3DHubs.com
تعریف ساخت کاهشی یا ماشینکاری CNC | عکس از 3DHubs.com

شاید از خود بپرسید چرا پرینت سه بعدی؟ و چرا تولید انبوه نه؟ در اینجا به باز کردن چند موضوع می‌پردازیم.

ابتدا در اینجا پرینت سه بعدی را مساوری با ساخت افزایشی(افزودنی) در نظر می‌گیریم. تولید انبوه را نیز با عنوان ساخت کاهشی در نطر می‌گیریم.

(تعریف ساخت کاهشی: ساخت کاهشی روشی از تولید است که در آن یک شی بصورت لایه برداری مواد از یک بلوک صلب ماده اولیه حاصل می‌شود. یکی از روش‌های مرسوم ساخت کاهشی، ماشینکاری CNC می‌باشد.)

  • در تولید انبوه، امکان سفارشی سازی وجود ندارد یا امکان آن بسیار ناچیز است.
  • دقت کلی ساخت کاهشی بالاتر است، اما توجیه مالی در تعداد پایین ندارد.
  • دقت کلی ساخت افزایشی معمولاً پایین‌تر است، اما برای ساخت محدود توجیه مالی دارد.
  • در ساخت کاهشی، حل کردن پیچیدگی‌های هندسی به زمان زیادی نیاز دارد و گاهاً غیرقابل انجام است.
  • در ساخت افزایشی، هیچ محدودیتی در اعمال پیچیدگی‌های هندسی وجود ندارد.
  • با ساخت افزایشی، می‌توان با اعمال هندسه‌های پیچیده برای فائق آمدن بر محدودیت‌های مکانیکی استفاده کرد.
ساخت یک چندوجهی فراکتالی با پرینتر سه بعدی SLS شرکت آیدیزاین
ساخت یک چندوجهی فراکتالی با پرینتر سه بعدی SLS شرکت آیدیزاین

و تفاوت‌های دیگری که با اعمال ساخت افزایشی می‌توان به آن دست یافت. با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی، مزیت‌های ساخت افزایشی نیز رو به افزایش است.

کاربردهای پرینت سه بعدی در صنایع مختلف

می‌توان از پرینت سه بعدی در صنعت‌های مختلفی استفاده کرد. از ساخت اسباب بازی‌های خاص گرفته، تا آشپزی، خودروسازی، هوافضا، طلا و جواهر، پزشکی، دندان پزشکی، عمران، معماری، هنر و دکوراسیون. در زیر به برخی از این کاربردها  و مثال‌های آن اشاره می‌کنیم:

پراکندگی کاربردهای پرینت سه بعدی
پراکندگی کاربردهای پرینت سه بعدی

شروع کار با پرینتر سه بعدی

آیا دوست دارید شما هم یک پرینتر سه بعدی داشتید و به این صنعت جذاب می‌پیوستید؟ عالی است. خبر خوب این است که شما نیاز به هیچ پیش نیازی ندارید. نه پیش نیاز علمی و نه پیش نیاز فنی. اما باید هر روز و هر لحظه آماده‌ی بروزرسانی اطلاعات و دانش خود را داشته باشید.

یادگیری کار با پرینتر هس بعدی حتی با نداشتن یک دستگاه هم شدنی است. کافی است ویدیوهای موجود در اینترنت را جستجو کنید، یا در انجمن‌های بین المللی عضو شوید و به اشتراک و بهره گیری از اطلاعات بپردازید.

یکی از زمینه‌های جذاب صنعت پرینت سه بعدی، طراحی است. شما با بازدید از وبسایت‌هایی مانند Thingiverse.com متوجه خیل عظیمی از علاقه‌مندان خواهید شد که طرح سازه‌های خود را عموماً به رایگان در اختیار همگان قرار گذاشته‌اند.

راه دیگر این است که با شرکت‌های فعال در این زمینه ارتباط برقرار کنید و از آنها درخواست آموزش یا کارآموزی نمایید. در صورتی که نمی‌دانید از کجا شروع کنید، با ما تماس بگیرید.

انواع پرینترهای سه بعدی مرسوم در بازار ایران

پرینترهای سه بعدی، انواع مختلف و تکنولوژی‌های متفاوتی دارند. این تفاوت‌ها بیشتر به خاطر تفاوت در کاربردها حاصل شده است. شاید در کل جهان بالغ بر 180 نوع پرینتر سه بعدی وجود داشته باشد که هر روز به تعداد آنها هم اضافه می‌شود. در زیر ما نگاهی به برخی از مرسوم‌ترین پرینتر سه بعدی در ایران می‌اندازیم:

1- پرینتر سه بعدی FDM(یا FFF): ملقب به پرینترهای سه بعدی خانگی(پایه)، مناسب برای شروع کار با پرینتر سه بعدی و ساخت قطعات خلاقانه. مواد اولیه آن معمولا از جنس پلاستیک PLA یا ABS است. می‌توان از مواد اولیه انعطاف پذیر نیز در آن استفاده کرد.

نمای یک پرینتر سه بعدی FDM
نمای یک پرینتر سه بعدی FDM

2- پرینتر سه بعدی SLA، mSLA یا DLP: پرینترهای سه بعدی با دقت بالا. معمولا گران‌تر از پرینتر سه بعدی FDM هستند و کاربردهایی از قبیل مدلسازی بسیار دقیق، جواهرسازی و دندانپزشکی دارند.

پرینتر سه بعدی mSLA ایرانی ساخت شرکت انجیکو
پرینتر سه بعدی mSLA ایرانی ساخت شرکت انجیکو
پرینتر سه بعدی SLA شرکت EnvisionTEC
پرینتر سه بعدی SLA شرکت EnvisionTEC

3- پرینتر سه بعدی SLM: پرینتر سه بعدی با ماده اولیه‌ی پودر فلز که قادر است قطعات فلزی را بسازد. این پرینتر کاربردی صنعتی دارد و در مجتمع‌های تولیدی قابل استفاده است. قیمت این دستگاه‌ها معمولا گران است و ساخت قطعات در آن به آماده سازی بالا و مصرف برق زیادی نیاز دارد.

پرینتر سه بعدی SLM فلزی
پرینتر سه بعدی SLM فلزی

4- پرینتر سه بعدی SLS: این تکنولوژی پرینت مشابه پرینت سه بعدی SLM بوده با این تفاوت که جنس ماده اولیه از فلز نمی‌باشد. با این پرینتر می‌توان سازه‌هایی با دقت بسیار بالا و خواص مکانیکی استاندارد تولید نمود.

پرینتر سه بعدی SLS مدل T1 شرکت ایرانی iDesign3D
پرینتر سه بعدی SLS مدل T1 شرکت ایرانی iDesign3D

5- پرینتر سه بعدی بایندر جتینگ (Binder Jetting): نوعی پرینتر سه بعدی که ساز وکاری شبیه پرینتر دو بعدی جوهر افشان دارد. در این پرینتر عاملی چسبان (Binder Agent) بر روی ماده اولیه بصورت انتخابی اعمال می‌شود و سازه بصورت لایه به لایه تشکیل می‌شود.

ساختار یک پرینتر سه بعدی بایندر جتینگ (Binder Jetting) | عکس از Additively.com
ساختار یک پرینتر سه بعدی بایندر جتینگ (Binder Jetting) | عکس از Additively.com

نکته: پرینترهای یاد شده در ایران موجود بوده و در صورتی که تصمیم به ساخت سازه‌ای با این دستگاه‌ها داشتید، نیازی به وارد کردن دستگاه یا مراجعه به شرکت‌های خارجی نیست. در صورت نیاز به مشاوره، می‌توانید با ما تماس بگیرید.

راه اندازی کسب و کار با پرینتر سه بعدی

راه اندازی یک کسب و کار با پرینتر سه بعدی، کاری خلاقانه و جذاب می‌تواند باشد. اما ما به شما هشدار می‌دهیم: قبل از اینکه سرمایه‌ی خود را وارد این بازار کنید، تحقیق کنید. ببینید چه رقبایی در میدان حضور دارند و کدام قسمت از بازار را می‌خواهید مورد هدف قرار دهید.

اما بصورت کلی، این سه سوال را از خود بپرسید:

  • آیا تا به حال با دستگاه پرینتر سه بعدی کار کرده‌اید؟
  • تا چه میزان با نرم افزارهای دستگاه های پرینتر سه بعدی آشنایی دارید؟
  • چقدر از فناوری‌های پرینترهای سه بعدی گوناگون اطلاع دارید؟

برای درک بهتر این موضوع، می‌توانید به مطلبی که در آن به سوالاتی که قبل از راه اندازی یک کسب و کار با پرینتر سه بعدی پرداخته شده است، رجوع نمایید.

عوامل موثر در تعیین هزینه‌ی پرینت سه بعدی

ممکن است شما برای تجریه‌ی اول، تمایل داشته باشید یک سازه را با کمک پرینتر سه بعدی بسازید، حال باید بدانید که هزینه ساخت این سازه یا قطعه چقدر است؟ و چطور فرمول محاسبه‌ی آن بدست می‌آید. معمولا هیچ فرمول از پیش تعیین شده‌ای وجود ندارد و برای هر پروژه، فرآیند قیمت گذاری باید جداگانه مشخص شود، به طور کلی، این سه فاکتور، از مهم‌ترین فاکتورهای تعیین کننده‌ی هزینه‌ی پرینت سه بعدی هستند:

  • مدت زمان انجام پرینت از دستگاه پرینتر سه بعدی
  • نیروی انسانی
  • متریال مصرفی

در صورتی که می‌خواهید بصورت مشروح در این مورد مطالعه نمایید، با مراجعه به مطالب نحوه‌ی محاسبه‌ی هزینه‌ی پرینت سه بعدی، می‌توانید دید جامع تری نسبت به این موضوع داشته باشید.

 

3DRooz را در رسانه‌های اجتماعی دنبال کنید

         

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.