در سال های اخیر، با افزایش ظرفیت تولید و کاهش هزینه ها، مواد و فناوری های جدید، اهمیت فناوری چاپ سه بعدی و توسعه سریع فناوری نمونه اولیه به طور فزاینده ای برجسته شده است. شرکت های کوچک و حتی مصرف کنندگان خصوصی می توانند از عهده اشیاء سه بعد سفارشی برآیند. این مقاله به تجزیه و تحلیل کاربرد و تغییرات این فن آوری در صنعت تولید.
چاپگر سه بعدی یک نسخه کم هزینه از فناوری نمونه سازی سریع (RP) است. از فناوری نمونه سازی سریع برای ایجاد مدل های کم هزینه در مراحل اولیه طراحی استفاده می شود. با مدل تولید شده توسط چاپگر سه بعدی، تیم طراحی می تواند بررسی کند که آیا مفهوم طراحی مناسب است یا خیر. به این ترتیب این شرکت می تواند بازخورد بهتری را ببیند و به این ترتیب محصولات بهتری را راه اندازی کند. فناوری چاپ سه بعدی همچنین همکاری بی درنگ بین شرکت ها را در مقیاس جهانی تسهیل می کند.
در سال های اخیر، از آنجا که اکثر زمینه های صنعتی شروع به اعمال این فناوری در کارخانه ها می کنند، کاربرد فناوری چاپ سه بعدی تا حد زیادی توسعه یافته است. علاوه بر این، فناوری چاپ سه بعدی نیز برای خدمت به نیازهای فردی وارد هزاران خانوار شده است. بر اساس تحقیقات ABI، بازار جهانی سیستم های چاپ سه بعدی در سال ۲۰۱۳ به ۷۸۳ میلیون دلار آمریکا خواهد رسید.
زمینه هایی که در آن تکنولوژی سه بعد را می توان به کار برد
مهندسی: مهندسان اغلب نیاز به ساخت نمونه های اولیه طرح ها یا محصولات خود دارند. پیش از این، فرایند ساخت نمونه های اولیه نیاز به هفته ها و نیروی انسانی زیادی داشت، زیرا این فرایند نیاز به برش و پر سر و صدا کردن کاغذ، چوب، و مواد دیگر داشت. اکنون طراحان با فناوری سه بعدی می توانند تا زمانی که تصاویر سه بعدی پیش نویس طراحی را تولید کنند، از یک چاپگر سه بعدی برای ساخت نمونه های اولیه استفاده کنند.
معماری: معماران نیز مانند مهندسان به مدل هایی از پیش نویس های طراحی نیاز دارند. معماران با چاپگر سه بعدی می توانند در مدت کوتاهی مدل های با دقت بالا دریافت کنند. در عین حال مدل سه بعد نیز درک پیش نویس طراحی را به صورت شهودی تر برای مردم آسان تر می کند.
طلا و جواهر: صنعت جواهرات یکی از اولین صنایعی است که از فناوری چاپ سه بعدی در فرایند ریخته گری سرمایه گذاری استفاده کرده است. تفاوت در این است که صنعت جواهرات به جای چاپگرهای فلزی از موم استفاده می کند. به عبارت دیگر مدل جواهرات با موم مدل سازی می شود یا چاپ می شود. گچ را در یک انتهای تزریق کنید، سپس فلز مذاب را روی گچ بریزید. این دو برای تولید یک مدل موم فلزی در گچ فیوز می شوند. نمونه اولیه جواهرات به دنیا آمد و کار پرداخت نهایی توسط جواهرساز به پایان رسید. بسیاری از جواهرات مستقل چاپگرهای با فناوری بالا را وارد کار خود کرده اند.
کاشت پزشکی: در پزشکی چنین موقعیت های «راه اندازی» اغلب در عملیات جراحی رخ می دهد. گاهی اوقات وضعیت بسیار پیچیده است و اشتباه کوچکی برای کشتن بیمار کافی است. بنابراین ظهور فناوری چاپ سه بعدی فضل بزرگی است. بسیاری از جراحان شروع به تمرین جراحی بر روی بدن بیمار ایجاد شده توسط تکنولوژی سه بعد قبل از عمل واقعی کرده اند. این امر نه تنها می تواند اعتماد پزشکان را افزایش دهد، بلکه میزان موفقیت عمل جراحی واقعی آنها را نیز افزایش دهد. علاوه بر این، فناوری چاپ سه بعدی استفاده های پزشکی دیگری نیز دارد، مانند ساخت مدل های استخوانی برای تسهیل جراحان برای تمرین عملیات پیچیده. این تکنیک برای تحقیقات پیشرفته سلول های بنیادی نیز قابل اجرا است.
مزایای استفاده از تکنولوژی چاپ سه بعدی
فن آوری چاپ سه بعدی می تواند کمک به سرعت ریز لحن پیش نویس طراحی، پیدا کردن مشکلات در طراحی زود هنگام، و از بین بردن نیاز به طراحان برای رفتن به کارخانه. می تواند به تولید کم هزینه دست یابد و هزینه تولید و ابزار یابی نمونه اولیه سنتی را که مشابه فناوری تولید سنتی است، کاهش دهد. در مقایسه، ضایعات کمتری وجود دارد، و در هنگام تکمیل مدل می توان از انواع ریزی ها و موم ها استفاده کرد. شما همچنین می توانید اورتان جدید برای تولید محصولات خود استفاده کنید.
نمونه اولیه: تکنولوژی چاپ سه بعدی در توسعه نمونه اولیه محصول بسیار مفید است. با این فناوری طراحان و مهندسان می توانند نمونه های اولیه را با هزینه پایین بسازند تا آزمایش کنند که آیا طراحی قبل از سرمایه گذاری سنگین در ابزارها و فرایندهای تولید امکان پذیر است یا خیر.
تولید قطعات: در برخی صنایع از فناوری چاپ سه بعدی برای جایگزینی تکنیک های تولید سنتی برای ساخت طیف کاملی از محصولات استفاده شده است. این فناوری با موفقیت برای تولید قطعات با اندازه کوچک برای صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. با افزایش تدریجی تقاضا برای این فناوری خودرو، هوافضا، تجهیزات پزشکی، برق، انرژی و دیگر صنایع، شرکت ها از فناوری سه بعد برای تولید اجزای بزرگتر و پیچیده تر استفاده خواهند کرد.
اجزای هوافضا: غول ها در صنعت هوافضا نیز در نظر دارند از اجزای چاپ سه بعدی برای جایگزینی قطعات ماشینی موجود یا قطعات قالب ریزی شده استفاده کنند. در عین حال فناوری چاپ سه بعدی نیز محدودیت های مربوط به قطعاتی که باید تولید شوند را تا حد زیادی کاهش می دهد. با رشد تقاضا برای چاپگرهای بزرگ، پرسرعت و کم هزینه، فناوری چاپ سه بعدی فضای کاربرد زیادی در تولید اجزای هوافضای سبک وزن خواهد داشت. این فرصت توسعه ای به سایر صنایع و حوزه های مصرف کننده نیز گسترش خواهد یافت.
برخی از مزایای تکنولوژی چاپ سه بعدی در پردازش ابزار ماشین در دسترس نیست. به عنوان مثال، تکنولوژی چاپ سه بعدی بسیار سریع تر از تکنولوژی ماشین ابزار سنتی (به جز ابزارهای ماشینی CNC) است. مانند پردازش ابزار ماشین، چاپ سه بعدی نیز می تواند از مواد مختلفی استفاده کند، اما تفاوت کلیدی بین پردازش ابزار دو ماشین باید از طریق مراحل برش، حفاری، سنگ زنی، و دبور کردن مواد برای تکمیل قطعه کار برود، در حالی که چاپ سه بعدی می تواند اشکال پیچیده ای را ایجاد کند که ابزارهای ماشینی نمی توانند از عهده آن برآیند. علاوه بر این، متفاوت از پردازش ابزار ماشین، فناوری چاپ سه بعدی به راحتی می تواند قطعه های کاری توخالی را پردازش کند، زیرا فرایند پردازش اغلب شامل لایه هایی از سیستم های پودر یا سیستم هایی است که از مواد پشتیبانی استفاده می کنند.
به آینده نگاه کنید
دامنه کاربرد فناوری چاپ سه بعدی به تدریج در حال گسترش است و این روند ممکن است تا آینده ادامه یابد. امیدوارکننده ترین زمینه ها شامل مراقبت های پزشکی، بادوام های مصرف کننده، محصولات الکتریکی و الکترونیکی، هوافضا و دیگر اجزای مهندسی است. با پیشرفت مواد و کاهش هزینه ها، برخی کاربردهایی که امروز به سختی می توانیم تصور کنیم نیز به احتمال زیاد به واقعیت تبدیل می شوند.
از فناوری چاپ سه بعدی می توان برای ساخت اجزایی استفاده کرد که به ویژه پیچیده نیستند و محصولات تمام شده با شکاف بالا تولید می کنند. در زمینه ساخت، در آینده به احتمال زیاد شاهد توسعه سریع ساخت نمونه اولیه هستیم که در نهایت جایگزین پردازش و تولید ابزار ماشینی خاصی خواهد شد.