پرینترها یا چاپگرهای سه بعدی یكی از روش های تولید افزایشی/ additive manufacturing به شمار می آیند كه به زبان ساده جسم طراحی شده توسط رایانه را به صورت لایه ای چاپ می كنند. این چاپگرها به عنوان عامل متحول كننده صنعت ساخت در زمینه های متعددی چون پزشكی، جواهرسازی، معماری، صنعت پوشاك، خرده فروشی، خودروسازی و آموزش با ساخت قطعات مختلف و حتی كل یك دستگاه كاربرد دارند.
چاپگرهای سه بعدی فناوری های مختلف دارند و از مواد گوناگونی استفاده می كنند؛ یك نوع از این چاپگرها دستگاه های با فناوری اف دی ای/ fused deposition modeling یا مدل سازی ته نشین جوش خورده كار می كند و مواد مورد استفاده آن دو نوع پلاستیك است.
دستگاه دیگر دی ال پی/ dlp یا digital light processing فرایند دیجیتال نوری است كه مواد مورد استفاده آن رزین حساس به نور، پلیمرها و سرامیك هاست.
به گزارش روز شنبه گروه علمی ایرنا از پایگاه اطلاع رسانی علمی فیز/phys.org فناوری پرینت یا چاپگرهای سه بعدی می تواند وضعیت را برای مشاغل تولیدكننده قطعات كوچك در شمارگان كمتر از 10 هزار قطعه به شدت تغییر دهد، زیرا به معنای آن است كه قطعات بدون نیاز به هزینه قالب گیری و نمونه سازی بیش از 10 هزار دلار تولید می شوند. اما در دسترس ترین شكل پرینتر سه بعدی كه به نوعی شبیه تولید قطعات با مجموعه ای از خطوط یك بعدی است، نتوانسته مشكل مقیاس زمانی تولید مشابه تعداد زیادی قطعه را در یك یا دو هفته رفع كند.
تیموتی اسكات/Timothy Scott استادیار مهندسی شیمی در دانشگاه میشیگان یكی از مجریان این طرح
می گوید: تولید قطعات زیاد در مدت زمان كوتاه با استفاده از رویكردهای متعارف واقعا ممكن نیست، مگر اینكه از صدها ماشین استفاده كنید.
این گروه از محققان با استفاده از روش جامدسازی رزین مایع به كمك دو نوع نور محل سفت شدن رزین را در دستگاه پرینتر سه بعدی كنترل می كنند، همین امر باعث می شود بتوانند رزین را در الگوهنای پیچیده تر جامدسازی كنند. همچنین به جای روش مجموعه ای خطوط یك بعدی یا چندبخشی در پرینت دو بعدی یكباره با استفاده از برجسته سازی سه بعدی محصول را به دست می آورند، محصولات تولیدشده آزمایشی آنها با این روش شامل قایق اسباب بازی، فضاهای مشبك یا یك حرف الفباست.
مارك برنز/Mark Burns یكی دیگر از اعضای این گروه می گوید: این روش یكی از اولین روش های واقعی پرنت سه بعدی است. از آنجا كه رویكرد پرینت سه بعدی از مواد مایع دیگر چندان تازه و دوراز دسترس نیست، باید بر محدودیت های اولیه این نوع پرینت فایق آمد.
بر اساس این گزارش، روش یادشده به طور مشخص رزین روی شیشه ای كه نور از آن عبور می كند به شكل جامد درمی آید و مانع از روند پرینت در بدو امر می شود.
با ایجاد منطقه ای وسیع كه جامدسازی رزین در آن روی نمی دهد، می توان از رزین های ضخیم تر با قوی كردن مواد افزایشی پودری برای تولید محصولات مقاوم تر استفاده كرد. این روش همچنین به بهترین شكل انسجام ساختاری پرینت سه بعدی با استفاده از فیلامنت را حفظ می كند، همانطور كه آن محصولات نقاط ضعفی را در حد فاصل لایه های مختلف دارند.
اسكات می گوید: با این روش می توان مواد بسیار مقاوم تری تولید كرد.
راهكارهای اولیه دیگری برای مقابله با مشكل جامدشدن روی شیشه استفاده از شیشه ای بود كه اجازه عبور اكسیژن را به داخل می داد. اكسیژن به رزین نفوذ می كند و مانع از جامدشدن نزدیك شیشه می شود تا لایه نازكی از مایع جریان می یابد كه اجازه می دهد سطح تازه پرینت شده از دستگاه خارج شود.
اما از آنجا كه این فاصله تنها به اندازه قطعه نوار شفاف و قابل مشاهده است، رزین باید حالت روندگی زیادی داشته باشد تا به اندازه كافی سریع حدفاصل محصول تازه جامدشده و شیشه را پر كند. همین امر باعث شده پرینت با مایعات تنها شامل پرینت اجسام كوچك وانحصاری مانند وسایل دندان پزشكی یا قطعات كوچك صنعت كفاشی شود.
گروه محققان دانشگاه میشیگان توانسته اند با جایگزینی اكسیژن با نوری كه بتواند مانع از جامدسازی شود، حد فاصل بزرگ تری را بین محصول و شیشه تعبیه كنند؛ البته ضخامت این فاصله فقط چند میلی متر بیشتر است و باعث می شود رزین هزاران برابر سریع تر جریان یابد.
كلید موفقیت رسیدن به تركیبی شیمیایی منحصر به فرد از رزین است؛ در سیستم های متعارف تنها یك نوع واكنش وجود دارد. یك مایع فعال ساز رزین را هر جایی كه نور ببیند جامد می كند، در روش گروه محققان دانشگاه میشیگان همچنین مایع دیگری نیز استفاده شده كه به طول موج نور دیگر واكنش نشان می دهد.
این گروه همچنین در روش خود به جای اینكه فقط روند جامدشدن پرینت های دو بعدی را كنترل كنند، می توانند دو نوع نوری را در دستگاه تدارك دیده اند كه رزین را نزدیك شیشه نوررسان جامد و سخت می كند.
مقاله ای از این راهكار كه روند ثبت اختراع آن نیز آغاز شده است به زودی در نشریه پیشرفت های علم/Science Advances منتشر خواهد شد.
علمی**9157
تهران- ایرنا- محققان دانشگاه میشیگان آمریكا راهكاری جدید در فناوری پرینترهای سه بعدی یافته اند كه با استفاده از آن، به جای تولید لایه لایه محصول از فیلامنت های پلاستیكی، تركیب خاصی از رزین و نور محصول نهایی را 100 برابر سریع تر تولید می كند.
