پرینترهای سه بعدی در دو دهه اخیر، با ورود به صنعت ساخت و تولید انقلاب جدیدی در این صنعت بوجود آورده و سرعت و انعطاف پذیری این فناوری در تولید قطعات پیچیده و کاهش مراحل تولید اثرگذار است.
به گزارش روز یکشنبه دانشگاه شریف، محمدرضا موحدی استاد دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف و دانشجوی دکتری این دانشگاه، کیوان محمدی برای اولین بار در خاورمیانه موفق به ساخت پرینتر سه بعدی با هدف ساخت قطعات در ابعاد میکرون شدند.
پیش از این نیز کشورهای آمریکا، انگلیس، سوئیس و ژاپن در این فناوری ورود پیدا کرده بودند که هم اکنون با کمک محققین دانشگاه صنعتی شریف این فناوری بومی شد.
کیوان محمدی درمورد این فناوری گفت: پرینتر سه بعدی در مقیاس میکرو و نانو، به مراتب پیچیده تر و مشکل تر از ابعاد ماکرو است. روش‌های مرسوم پرینتر سه بعدی از جمله تفجوش انتخابی، ذوب انتخابی، ذوب فیلامنت پلیمرو غیره، بدلیل محدودیت های ساختاری و ماهیتی آنها، در ساخت قطعات میکرونی با رزولوشن بالا ناتوانند لذا محققین بدنبال روشی از روش‌های پرینتر سه بعدی هستند که قادر به تولید قطعات در ابعاد میکرو با گستردگی مواد مورد استفاده، هستند.
وی تصریح کرد: پرینتر سه بعدی الکتروهیدرودینامیک تکنولوژی جدیدی از پرینترهای سه بعدی است که قادر به ساخت سازه‌ها و قطعات با دقت و رزولوشن میکرونی و کمتر از آن است.
دانشجوی دکتری دانشگاه صنعتی شریف گفت: اهمیت پرینترهای سه بعدی تا جایی است که سیاست مداران معروفی همچون رئیس جمهوری امریکا طی سخنانی توانست با متقاعد کردن کنگره، سرمایه گذاری ویژه ای برای این فناوری اختصاص دهند.
محمدی خاطرنشان کرد: شرکت‌های بزرگ دنیا همچون ایرباس، زیمنس و بویینگ در حال گسترش این تکنولوژی برای ساخت قطعات هواپیما و همچنین استفاده در کاربردهای دیگر همچون پزشکی، خودروسازی و نظامی هستند.
وی که حدود چهار سال است در این زمینه مشغول تحقیق است، معتقد است: در این روش که با الهام از پدیده فیزیکی الکتروهیدرودینامیک ابداع شده است، ایجاد میدان الکتریکی قوی در قطره بزرگ، موجب تغییر فرم آن شده و در شرایط خاصی میتواند قطره مورد نظر را تا بیش از ده برابر کوچک کرده و به قطرات میکرونی تبدیل کند.
این پژوهشگر افزود: در این پدیده که در زمان بسیار کوتاهی رخ میدهد، از نوک قطره اولیه، قطره کوچکتری پرتاب می شود و قابل هدایت به سطح مورد نظر است. پیچیدگی ماهیت چند فیزیکی این فرآیند و تاثیرپذیری آن از پارامترهای مختلف، دستیابی به این تکنولوژی را مشکل و حائز اهمیت ساخته است.
محمدی گفت: هم اکنون از استاد دانشگاه‌های هاروارد، پنسیلوانیا و NUS سنگاپور برای ایجاد این تکنولوژی دعوت شده‌ایم و در واقع درخواست تکنولوژی از سمت غرب به ما بوده است.
محمدی افزود: موضوع پایان نامه‌های ما بایستی بدرستی هدف‌گذاری شود، بطوری که علاوه بر بُعد تحقیقاتی و انتشار مقالات علمی، از جنبه‌تولید فناوری و دستیابی به فناوری های پیشرفته دنیا برای کشور مفید باشد. تحقیق انجام شده تحت عنوان رساله دکتری اینجانب بوده است، که با همکاری علی اعرافی به عنوان دانشجوی کارشناسی ارشد در دو بعد؛ دستیابی به فناوری و انجام تحقیقات نو و کاربردی هدف گذاری و اجرا شده است.
پرینت سه بعدی 10 فناوری مهم در آینده
موحدی استاد دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف و استادراهنمای این طرح هم خاطرنشان کرد: موضوع پرینتر سه بعدی به عنوان یک روش نوین ساخت قریب به ۲۰ سال است که در دنیا در مقیاس صنعتی شروع شده و روز به روز توسعه بیشتری پیدا می‌کند. به طوری که در آینده پژوهی در دنیا پرینت سه بعدی به عنوان یکی از ۱۰ فناوری مهم که در آینده دنیا را متحول خواهد کرد، شناخته می‌شود. وی افزود: در ایران نیز خصوصا در دهه اخیر در ابعاد مختلف هم صنعت و هم دانشگاه ورود پیدا کرده و هم اکنون به جایی رسیده‌ایم که بسیاری از تجهیزات و دستگاه‌های پرینتر سه بعدی توسط تیم‌های دانشگاهی و صنعتی در داخل کشور ساخته می‌شود و پایان‌نامه و پروژه‌های دانشگاهی خوبی در این زمینه در حال انجام است.
وی گفت: پرینترهای سه بعدی انواع مختلفی دارند و بر اساس نوع ماده اولیه به پودر، مایع و جامد تقسیم بندی می‌شوند و در ابعاد متفاوت و متناسب با دقت و رزولویشن قطعه‌ای که ایجاد می‌کنند دسته بندی می‌شوند.
استاد دانشگاه صنعتی شریف افزود: کاری که در آزمایشگاه ساخت دقیق دانشکده مهندسی مکانیک این دانشگاه انجام شده در ادامه کارهای قبلی در حوزه به پرینت سه بعدی، تمرکز بر روی نوع خاصی از فناوری که پرینتر الکتروهیدرودینامیک است دارد که تفاوت آن با تکنولوژی‌های دیگر این است که لایه نشانی را با ذرات در مقیاس میکرو و نانو انجام میدهد و برای ساخت تجهیزات دقیق و ظریف و ریز از آن استفاده می‌شود، مثل پرینت نانو داروها و یا پرینت میکرو سنسورهای انعطاف پذیر که مثلا در بدن انسان قابل استفاده است.
موحدی تصریح کرد: این فناوری کاربردهای زیادی در حوزه پزشکی، هوافضا و صنعت خودرو سازی و... دارد چون قادر به تولید تجهیزات ظریف و ریز بوده که در حوزه های گوناگون قابل استفاده است.
وی یادآور شد: پیش از این در کشورهای پیشرفته به این فناوری دست یافتند و ما هم در آزمایشگاه دانشکده مهندسی مکانیک از حدود ۴ سال پیش به این تکنولوژی ورود پیدا کرده و و توانستیم با تسلط بر آن تجهیزات لازم را بسازیم و با موفقیت به مرحله تست برسانیم.
عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی شریف گفت: اساس کار این است که مانند یک پرینت جوهر افشان بتوانیم با کمک میدان الکتریکی با ولتاژ بالا اندازه و شکل قطرات را مورد کنترل قرار دهیم و قطره مورد نظر در ابعاد دقیق و سایز ریز روی کاغذ زیرلایه پرینت شود. اگر این قطره سیال حاوی ذرات نانوپودر از مواد مختلف مانند نقره باشد و این سیال هم ماده حلالی باشد که تبخیر می شود چیزی که باقی می ماند لایه ای از آن ماده مورد نظر مثل نقره است که نشانده می‌شود و با کمک این تکنولوژی می توانیم لایه نشانی در ابعاد و رزولویشن میکرون و حتی پایین تر با دقت بالا انجام دهیم.
موحدی خاطر نشان کرد: تجهیزاتی که در آزمایشگاه ما ساخته شده علاوه بر تجهیز پرینتر سه بعدی الکتروهیدوردینامیک، تجهیزاتی برای مشاهده پدیده لایه نشانی ذرات و عکس گرفتن با سرعت بالا برای مشاهده لایه نشانی در زمان‌های بسیار کوتاه است.
وی بیان کرد: در حال حاضر موفق شده‌ایم در تعامل با شرکت‌های دارویی از این تکنولوژی برای پرینت ناتو دارو استفاده کنیم و در این مسیر معاونت علمی ریاست جمهوری حمایت خوبی از این تحقیق داشته اند.
استاد راهنمای پروژه ساخت پرینتر الکتروهیدرودینامیک خاطرنشان کرد: تحقیقات در این حوزه در کشور به موازات تحقیقات در کشورهای پیشرفته دنیا در حال انجام است و امیدوارم این تکنولوژی منافع خوبی برای کشور به ارمغان بیاورد.
موحدی همچنین گفت: با توجه به توسعه فناوری‌ها در دنیا در موضوع نانو داروها لازم است که ما هم به این تکنولوژی ورود پیدا کنیم چرا که در سال‌های آتی با حجم وسیعی از نانو داروهایی که وارد ایران خواهند شد، روبرو خواهیم شد
وی افزود: قطعا هر کدام از این دارو ها باید با قیمت گزاف خریداری شوند بنابراین ورود به این حوزه و ساخت آن در کشور در آینده دارای منفعت و سودآوری قابل ملاحظه‌ای خواهد بود و بعد از گذراندن دوره‌های آزمایشگاهی و اثبات فناوری و اخذ مجوز امکان صادرات این فناوری و ارز آوری بیشتر برای کشور وجود خواهد داشت.