ازساختمان ها تا اعضای مصنوعی، هوا فضا و حتی خوراک، چاپگرهای سه بعدی یک تکنیک ساخت هستند که دائما درحال تحولند و روز به روز معروف تر می شوند.علیرغم این که در مرحله ی ابتدایی توسعه قرار دارند ولی مزایای بی همتا و پتانسیل شگفت انگیزی در زمینه ساخت دارند. چاپگر سه بعدی فرایندی برای ایجاد شی‌ء های سه بعدی مبنی بر یک مدل مقدماتی دیجیتالی است. این چاپ  مثل یک فناوری لایه بندی برای درست کردن یک شکل معماری یا شکل اولیه محصولی مانند لوازم خانگی، قطعه ماشین، دستگاه پزشکی و یا عضو زیستی عمل می کند. امروزه با استفاده ازاین چاپگرها می توان محصولاتی با درجاتی بالاتر از پیچیدگی ساخت.

مزایای استفاده از چاپگرهای سه بعدی

ساخت سریع

مهمترین عامل در ساخت، زمان است. این امری حیاتی است که ساخت در کمترین زمان با حفظ ویژگی ها انجام شود. این نوع چاپگر می تواند زمان زیادی از کاربر را صرفه جویی کند. برای همین نام جایگزینش نمونه سازی سریع است. این فرایند ساخت، قدمی است که زمان فرایند را می کاهد و در ضمن پیچیدگی را درمحصول نهایی حفظ می کند.

پیچیدگی دقیق و مختصر و انعطاف پذیری درطرح

تکنیک های ساخت سنتی محدودیت هایی در آزادی طرح و پیچیدگی، تحمیل کرده و الزاماتی مانند برش های زیرین، زاویه های پیش نویس و دسترسی به ابزار در انحراف طرح را تحمیل می کردند ولی چاپگر سه بعدی به خاطر روش ساخت لایه به لایه ذاتی که دارد کاربر را از این مسئله ها دور می کند. با استفاده از این چاپگرها، کاربر می تواند اشیائی با سطح بالای پیچیدگی و صحت را چاپ کند.

تطبیق پذیری و دستیابی پذیری

یک خصوصیت عجیب این چاپگرها این است که می توانند تقریباً در همه جا مناسب باشند: خانه،  اداره، مدرسه، آزمایشگاه یا کارگاه، وتا زمانی که کاربر نرم افزار طراحی و برش بر روی رایانه خود دارد، چاپگر سه بعدی بقیه کارها را انجام می دهد. دستیابی به این چاپگرها الزاماً فقط برای حرفه ای ها نیست بلکه با تطبیق پذیری و راحتی در استفاده حتی یک فرد غیر حرفه ای هم می تواند از آن به طور مؤثر استفاده کند.

سفارشی سازی خصوصی

ساخت های صنعتی عموماً محصولاتشان را ازطریق تولید انبوه می سازند. این را با استفاده از قالب های یکسان و الزامات طرح برای شکل گیری و تولید محصولاتشان انجام می دهند. اگر اصلاح در شکل و طرح محصولات بعضی از نیاز های مشتری را برآورده کند، حتی اندکی، این مسلماً نیاز به تلاش و سرمایه گذاری قابل توجهی دارد. از سوی دیگر، چاپ سه بعدی آزادی بی انتها و راحتی در سفارشی سازی را فراهم می کند و کاربر می تواند به آسانی طرح هایش را پیچیده کند و ساختنی های پزشکی سفارشی را بسازد. بلاتردید امکانات در این زمینه ساخت، بیکران است.

کاهش ریسک

یک قدم بسیار بحرانی در ساخت طرح ها، آزمایش پیش نمونه برای اجتناب از ریسک ایجاد محصول معیوب یا سرمایه گذاری در بودجه بزرگ شکل دهی است. این جا چاپگر سه بعدی برای نجات کاربر می آید. با چاپ و آزمایش پیش نمونه که با محصول نهایی انطباق بالایی دارد یک کاربر می تواند اعتماد به نفس بالایی برای خرج پول زیاد به دست آورد. چاپ سه بعدی اساساً تکنیک ساخت یک قدمی است که نیاز به دخالت اپراتور ندارد و برای حذف تردید و کاهش خطا به طریق سریع و کم هزینه به کاربر کمک می کند.

افزایش پایداری و کاهش ضایعات

چاپ سه بعدی یک رویکرد از پایین به بالا و به عبارتی دیگر رویکردی افزودنی است و از مواد مورد نیاز برای ساخت یک قطعه تنها به اندازه کافی استفاده می کند. به علاوه این مواد، قابل استفاده مجدد و بازیافتنی هستند. در نتیجه این چاپگرها ضایعات کمی تولید می کنند یا کاملاً بدون ضایعات هستند. همچنین نسبتاً بهینه اند. این کاهش در مصرف انرژی و تولید ضایعات کم، به کاهش تأثیر سوء بر محیط زیست کمک می کند و بنا بر این میزان پایداری را افزایش می دهد.

اثر بخشی هزینه

این منطقاً یکی از بهترین ویژگی های چاپ سه بعدی است. ساخت افزودنی یک حاشیه ی رقابتی قابل توجه بیش از دیگر روش های ساخت از نظر هزینه دستگاه ها، مواد و نیروی کار دارد. به هر حال، کارایی زمانی و خصوصیت ساخت یک قدمی به چاپ سه بعدی این مزیت را می دهد که در نتیجه منجر به بازده بالاتری شود.هزینه مواد بستگی به استفاده ازنوع فناوری دارد. 

شرکت هایی مثل گوگل دارند مصنوعات دیرینه را با استفاده ازچاپگرهای سه بعدی باز آفرینی می کنند.

هزینه نیروی کار خیلی کم است چون فقط به یک کاربر نیاز دارد. با فشار یک دکمه، بیشتر چاپگرهای سه بعدی می توانند کل روند را بدون دخالت مجدد انجام دهند. فایده های دیگر استفاده از چاپگرهای سه بعدی عبارتند از فضاهای ذخیره ی کمتر، پیشرو بودن از رقبا، آزمایش بازار، ارتباط بهتر محصولات و محرمانگی. در واقع شرکت هایی مثل گوگل دارند مصنوعات دیرینه را با استفاده از چاپگرهای سه بعدی باز آفرینی می کنند.

مضرات استفاده از چاپگرهای سه بعدی

ضعف محصول

روش ساخت لایه به لایه ای چاپگرهای سه بعدی شاید منتج به محصولی شود که 10 تا 50 درصد ضعیف تر و شکننده تر در بعضی از فرایندهای ساخت در برخی از مواد عمده باشد. بعضی چاپگرهای سه بعدی مثل DMLS و LMS می توانند قطعه هایی قوی تری تولید کنند. بی تردید درصنعت هایی که نیاز به محصولات معتبر و با دوام تری دارند مانند صنعت هوا فضا این نوع چاپگرها به طور روز افزونی معروف شده اند.

صرفه جویی مقیاس

چاپگرهای سه بعدی از لحاظ تولید کم حجم خیلی مزیت دارند اما وقتی مقیاس حجم بالا می رود این چاپگرها مزیت رقابتی خود را ازدست می دهند چون قیمت واحد تولید در آنها کاهش کمینه ای دارد. بیشترین روند های صرفه جویی در هزینه برای تولید حجم زیاد، ماشین کاری سی ان سی و ریخته گری تزریقی را شامل می شوند. به طور اساسی چاپگر سه بعدی برای تولید دسته های کوچک عالی است ولی هنوز برای چاپ انبوه صرفه جویی زیادی درهزینه ندارد.

صحت

یک حاشیه ی خطای کوچک در چاپگرهای سه بعدی وجود دارد. این چاپگرها تمایل به تغییر در محدوده بین 0.01± تا 0.5± میلی متر را دارند. پس اگر شما یک شرکت اقتصادی تولیدی هستید یک ریسک جزئی وجود دارد که محصول شما نتواند به طور دقیق متناسب با نیاز های مشتری هایتان باشد. بدیهی است که همان طور که فناوری توسعه می یابد درجه صحت آن نیز افزایش می یابد.

پس پردازش چاپ 

وقتی در واقع کاربر قطعه ای را چاپ می کند، قطعه هنوز نیاز به یک مقدار پس پردازش دارد تا تضمین شود که آماده برای استفاده است. این می تواند شامل سنگزنی و رنگزنی یک قطعه باشد. پس اگر چه روند چاپ سه بعدی باعث صرفه جویی در زمان کاربر می شود اما او باید زمان لازم برای پس پردازش را نیز در نظر بگیرد. در ضمن کاربر باید قطعات پشتیبانی را ایجاد کند به خصوص اگر برآمدگی یا تو رفتگی در شی‌ء مورد استفاده وجود داشته باشد. کمبودهای دیگر چاپگرهای سه بعدی عبارتند از ضایعات محصولات فرعی، انتشارات سمی احتمالی، مواد چاپی محدود، محدودیت های اندازه و تقلب بالقوه محصولات. پس با توجه به مقیاس مزایا و زیان ها می توان با اطمینان گفت که چاپگرهای سه بعدی مثل فناوری های دیگر هنوز کاملاً بی نقص نیستند اگر چه یکی از صنعت های بسیار هیجان آور در دنیای امروزی هستند.

منبع: سمیر جابر - Matmatch