چاپ سه بعدی

یک برج ایفل کوچک با استفاده از رزین گوپی فقط در یک ساعت ساخته می‌شود و به لطف این روش جدید چاپ سه بعدی از نور ماوراء بنفش و اکسیژن برای ایجاد و چاپ اشیاء استفاده می‌کند.
 
در روش جدید چاپ سه بعدی، نور ماوراء بنفش (UV) و اکسیژن برای چسباندن رزین مایع و در آوردن آنها به شکل اشیاء جامد مورد استفاده قرار می‌گیرند. این اشیاء در عرض چند دقیقه از یک حوضچه کم عمق رزین بیرون می‌آیند. این زمان بسیار کمتر از زمانی است که چاپگرهای سه بعدی معمولی نیاز دارند تا بتوانند یک شی را چاپ کنند.
 
این روش جدید دقیق تر نیز هست. چاپگرهایی که از این تکنولوژی استفاده می‌کنند می‌توانند در موارد مختلفی مورد استفاده قرار بگیرند و از قطعات هواپیما گرفته تا وسایل پزشکی را بسازند.
 
طراحان این سیستم در 16 مارس در کنفرانس علوم و اطلاعات، این تکنولوژی جدید خود را به اشتراک گذاشتند.
 

چاپ سه بعدی چیست؟

الهام بخش این چاپگر فیلم ترمیناتور 2 است که در سال 1991 ساخته شده است. در این فیلم، یک تبه کار روباتیک با استفاده از فلز مایع، شکل‌های مختلفی را می‌سازد. جوزف دسیومونه و همکارانش به جای فلز، تصمیم گرفتند با رزین‌های گوپی کار کنند. دسیومونه یک شیمیدان پلیمری در دانشگاه کارولینای شمالی در Chapel Hill است.
 
پلیمرها موادی هستند که مولکول‌های آنها از زنجیرهای طولانی گروه‌های تکراری از اتم ساخته شده‌اند. در این چاپگر جدید، رزین مایع هنگامی که با UV اشباع می‌شود، یک پلیمر سخت و پلاستیکی را تشکیل می‌دهد. اکسیژن به کنترل این فرآیند کمک می‌کند.
 
این فن آوری چاپ می‌تواند در نهایت به منظور ساخت دندان‌های مصنوعی سفارشی در دفتر دندانپزشک استفاده شود.
 
لی کرونین می‌گوید: "آنها واقعا در مورد این روند شیمیایی فکر کردند. او یک شیمیدان در دانشگاه گلاسکو است و در اسکاتلند کار می‌کند. کرونین می‌گوید: روش‌های شیمیایی قطعا حرکتی رو به جلو خواهند داشت.
 
چاپگرهای سه بعدی قدیمی‌تر با استفاده از جوهر ساخته شده از پلاستیک، فلز، سرامیک و دیگر مواد، حتی مواد غذایی و سلول‌ها کار می‌کنند. این چاپگرها جوهر خود را به صورت لایه لایه استفاده می‌کنند و در نهایت یک جسم جامد ظاهر می‌شود. دسیمونه می‌گوید یکی از مشکلات مرتبط با این روش، سرعت پایین آن است. او می‌گوید: من قارچ‌هایی را می‌شناسم که سریعتر از چاپگرهای 3 بعدی رشد می‌کنند!
 
دسیمونه و همکارانش با استفاده از تکنولوژی چاپ سه بعدی جدید خود یک اتاق رزینی را چاپ کردند. وجود یک پنجره در پایین آن اجازه می‌دهد تا نور UV و اکسیژن به داخل رزین بالایی منتقل شوند. اکسیژن تنها تا یک فاصله کوتاه نفوذ می‌کند. از آنجایی که اکسیژن از تشکیل پلیمر جلوگیری می‌کند، محققان این منطقه غنی از اکسیژن را "ناحیه مرطوب" نامیده‌اند. در ضمن، نور UV می‌تواند عمق نفوذ بیشتری در رزین داشته باشد.
 
هنگامی که این چاپگر کار می‌کند یک صفحه فلزی به آن نقطه فرو می‌رود، که تنها برای نور UV قابل دسترسی است. برای چاپ یک شیء سه بعدی، این سیستم یک جریان از الگوهای نور UV را تولید می‌کند. این الگوها نشان دهنده قالب شیء چاپی است. نور باعث می‌شود پلیمرها شروع به اتصال به صفحه فلزی کنند. به تدریج و به طور پیوسته، این صفحه بالا می‌آید. همانطور که رزین بیشتر به نقطه مرطوب وارد می‌شود، بیشتر به پایین جسم فرو می‌رود و در نهایت، شی مورد نظر رشد می‌کند و شکل می‌گیرد.
 
تماشای این چاپگر در محل کار، ربات T-1000 در فیلم ترمیناتور 2 را تداعی می‌کند: یک شیء دقیق که از یک گودال کم عمق بیرون می‌آید. محققان از این چاپگر برای ایجاد ساختارهای پیچیده استفاده می‌کنند.
جاشوا پیرس از مهندسین مواد در دانشگاه میشیگان در هاتون می‌گوید که ترکیب سرعت و دقت در این چاپگر واقعا قابل توجه است جاشوا پیرس از مهندسین مواد در دانشگاه میشیگان در هاتون می‌گوید که ترکیب سرعت و دقت در این چاپگر واقعا قابل توجه است. فروش پرینترها با استفاده از این فن آوری جدید 3 بعدی ممکن است در سال جاری آغاز شود.
 

کلمات مورد استفاده در متن

اتم: واحد پایه یک عنصر شیمیایی. اتم‌ها از یک هسته متراکم تشکیل شده‌اند که حاوی پروتون‌های مثبت و نوترون‌های خنثی است. هسته به وسیله یک ابر الکترونی با بار منفی احاطه می‌شود.
 
شیمی: زمینه‌ای از علوم که با ترکیب، ساختار و خواص مواد و نحوه ارتباط آنها با یکدیگر در ارتباط است. شیمیدان‌ها از این دانش برای مطالعه مواد نامرئی استفاده می‌کنند و مقدار زیادی از مواد مفید را تولید می‌کنند که به طور مثال برای طراحی و ساخت مواد جدید و مفید مورد استفاده هستند. همچنین به عنوان یک اصطلاح برای اشاره به دستورالعمل ترکیب، نحوه تولید یا برخی از خواص ترکیبات استفاده می‌شود.
 
مولکول: یک گروه از اتم‌های بدون بار الکتریکی است که کوچکترین مقدار ممکن از یک ترکیب شیمیایی را نشان می‌دهد. مولکول‌ها می‌توانند از یک نوع یا انواع مختلف اتم‌ها ساخته شوند. به عنوان مثال، اکسیژن در هوا از دو اتم اکسیژن (O2) ساخته می‌شود، اما آب از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن (H2O) ساخته شده است. اکسیژن گاز حدود 21 درصد از اتمسفر را تشکیل می‌دهد. همه حیوانات و بسیاری از میکروارگانیسم‌ها برای متابولیسم به اکسیژن نیاز دارند.
 
مواد پلیمری: موادی که مولکول‌های آنها از زنجیرهای طولانی گروه‌های تکراری ساخته شده اند. از جمله پلیمرهای پرکاربرد شامل نایلون، پلی وینیل کلرید (بیشتر به عنوان PVC شناخته می‌شود) و بسیاری از انواع پلاستیک‌ها است. پلیمرهای طبیعی شامل لاستیک، ابریشم و سلولز است.
 
رزین: یک ماده چسبنده و گاهی معطر است که اغلب توسط گیاهان ترشح می‌شود.
 
ربات: دستگاهی است که می‌تواند محیط پیرامون خود را درک و اطلاعات را پردازش کند و با اقدامات خاصی به آن پاسخ دهد. برخی از روبات‌ها می‌توانند بدون هیچ گونه ورودی انسانی عمل کنند، در حالی که دیگر ربات‌ها توسط یک انسان هدایت می‌شوند.
 
اشعه ماوراء بنفش (UV): بخشی از طیف نوری است که نزدیک به بنفش است اما به چشم انسان نامرئی است.
 
 

منبع: ساینس نیوز فور استیودنتس