پرینتر سه بعدی
دانشجویان مهندسی یک ماشین 2 در 1 را برای بازیافت ضایعات پلاستیکی یا جوهر چاپگرهای سه بعدی طراحی کردند. هر دو دستگاه بازیافت کننده جوهر و چاپگر سه بعدی می‌توانند در کنار هم روی یک میز استاندارد قرار بگیرند.
چاپگرهای سه بعدی می‌توانند تقریبا هر شیء را با استفاده از یک نقشه کامپیوتری چاپ کنند. این دستگاه‌ها با قرار دادن قطره‌های کوچک یا پیکسل‌های لایه‌ای مواد تولید می‌شوند. این ماده می‌تواند از پلاستیک، فلز یا حتی سلول‌های انسانی ساخته شود. اما همانطور که جوهر مورد استفاده برای چاپگرهای رایانه‌ای معمولی می‌تواند گران باشد، جوهر چاپگر 3 بعدی نیز می‌تواند بسیار گران قیمت باشد. در عین حال، جامعه در حال تجربه افزایش فزاینده زباله‌های پلاستیکی قرار دارد. در حال حاضر سه دانشجوی مهندسی کانادایی راهی برای مقابله با هر دو مشکل پیدا کرده‌اند: دفع زباله‌های پلاستیکی و تبدیل آنها به جوهر پرینتر سه بعدی.
بخش اول این دستگاه جدید، یک بازیافت کننده است که پلاستیک‌ها را می‌شکند و سپس این پلاستیک‌های زباله را به بیت‌های یکنواخت در اندازه نخود فرنگی یا دانه‌های بزرگ برنج تبدیل می‌کند. این مواد زائد را می‌توان از بطری‌های نوشیدنی، یا سایر پلاستیک‌ها ساخت. اما زباله‌ها باید تمیز باشند.
دونون اوسترمن می‌گوید کاربران باید فقط پلاستیک‌های زباله را تمیز کنند در غیر این صورت، بخش تزریق این روند ممکن است به خوبی کار نکند. او برای ساخت این ماشین جدید با دو دانشجوی دیگر به نام الکس کای و دیوید جویس کار می‌کند. هر سه نفر این دانشجویان در دانشگاه بریتیش کلمبیا در ونکوور کانادا حضور دارند.
با داشتن اندازه‌ای در حدود یک تستر، این سیستم بازیافت جدید مزایایی را ارائه می‌دهد که عبارتند از بهره وری انرژی، صرفه جویی در هزینه و راحتی. همچنین قابلیت استفاده مجدد از زباله‌های پلاستیکی خانگی را فراهم می‌کند.
این دستگاه بیت‌های پلاستیکی را در یک کشو ذخیره می‌کند تا اینکه در مخزن، جوهر به اندازه کافی جمع شود. سپس بیت‌ها به بخش بعدی دستگاه می‌روند که اکسترودر نامیده می‌شود.
برای خروج نیاز به فشار دادن این بیت‌ها از مخزن وجود دارد. برای انجام این کار، این بخشی از سیستم بیت‌های پلاستیکی را ذوب می‌کند. کمی از آن پلاستیک ذوب شده به یک قرقره متصل می‌شود. پس از آن بیت‌ها در یک محور چرخشی قرار گرفته و در طول چرخش به نوارهای نازکی از پلاستیک تبدیل می‌شوند.
این دستگاه در هر دقیقه به اندازه 3 متر (10 فوت) نوار می‌تواند تولید کند. با این نرخ، تقریبا دو ساعت طول می‌کشد تا یک کیلوگرم (2.2 پوند) نوار از یک ماده پلاستیکی ایجاد شود. اوسترمن می‌گوید که این نسبت 40 درصد سریعتر از دیگر دستگاه‌های تولید کننده جوهر پلاستیکی است.
مدل‌های دیگر از یک پیچ بزرگ برای خرد کردن پلاستیک از طریق یک لوله حرارتی استفاده می‌کنند. در مقابل، این طراحی جدید روند تولید را بالا می‌برد. اوسترمن می‌گوید: "ما مرحله چرخش را از ذوب شدن و مخلوط کردن جدا کرده‌ایم." ماشین آنها کوچکتر نیز هست. لوله آن حدود 15 سانتیمتر (6 اینچ) طول دارد. در حالی که ماشین‌های دیگر می‌توانند یک تا پنج برابر طول داشته باشند.
توانایی استفاده از پلاستیک‌های بازیافتی باعث کاهش هزینه‌های جوهر می‌شود.اوسترمن می‌گوید، درست همانطور که یک کوره توستر کوچک انرژی کمتری از یک اجاق گاز کامل مصرف می‌کند، دستگاه جدید نیز یک سوم تا یک دهم، مصرف برق کمتری از سایر مدل‌ها استفاده می‌کند. به عنوان یک نتیجه، هزینه استفاده از آن کمتر است. این توانایی استفاده از پلاستیک‌های بازیافتی باعث کاهش هزینه‌های جوهر می‌شود.
البته، هیچ کس نمی‌خواهد ماشین بازیافتش خراب شود. بنابراین، این دستگاه برای انواع مختلفی از مواد پلاستیکی که بیشتر قابل استفاده هستند تنظیم شده است. تا کنون، مواد پلاستیکی ABS و PLA مورد استفاده قرار گرفته‌اند. ABS یک پلاستیک سخت و محکم است و PLA نیز یک پلاستیک با نقطه ذوب پایین است که برخی از لیوان‌های پلاستیکی از آن ساخته می‌شوند.
اوسترمن می‌گوید: نحوه استفاده از این دستگاه برای مواد پلاستیک مختلف، مانند استفاده از دکمه‌های از پیش تعیین شده در مایکروویو است. وقتی دکمه "پاپ کورن" یا "هات داگ" را فشار می‌دهید و دستگاه برای مدت زمان مشخصی کار می‌کند. او می‌افزاید: آنها می‌توانند دکمه‌های جدیدی را برای یک یا چند نوع پلاستیک دیگر اضافه کنند. کاربران همچنین قادر به دانلود تنظیمات جدید از اینترنت خواهند بود.
اوسترمن می‌گوید: شما حتی می‌توانید دما و فشار را تنظیم کنید تا برای انواع مواد پلاستیکی دیگر، این فرایند را سفارشی کنید. کاربران حتی می‌توانند رنگ‌های مختلفی اضافه کنند. آنها همچنین می‌توانند پلاستیک‌های رنگی را با هم ترکیب کنند و رنگ ترکیب آنها را به دست آورند.
دیوید کهلت می‌گوید: من واقعا فکر می‌کنم که توانایی صرفه جویی در پول و منابع با استفاده از آنچه که اساسا زائد است، خیلی عالی است. او مهندس توسعه در آزمایشگاه تولید مهندسی در دانشگاه کالیفرنیا، دیویس است. کهلت بر روی پروژه ساخت این ماشین جدید کار نمی‌کرد.
دانشجویان UC Davis برای ساخت نمونه‌های اولیه طراحی مهندسی خود از Fab Lab استفاده می‌کنند. کهلت می‌گوید: هزینه مواد مصرفی می‌تواند در طول زمان افزایش یابد.
تیم استرمن قبلا برای این طراحی جدید خود درخواست ثبت اختراع کرده‌اند. در همین حال، این دانشجویان یک شرکت به نام ReDeTec را تشکیل داده‌اند تا ماشین‌های خود را به فروش برساند. اولین ماشین‌های سازنده جوهر بازیافتی، احتمالا در اواخر امسال به بازار عرضه خواهند شد.
چاپگرهای سه بعدی می‌توانند تقریبا هر شیء را با استفاده از یک نقشه کامپیوتری چاپ کنند. این دستگاه‌ها با قرار دادن قطره‌های کوچک یا پیکسل‌های لایه‌ای مواد تولید می‌شوند. این ماده می‌تواند از پلاستیک، فلز یا حتی سلول‌های انسانی ساخته شود. اما همانطور که جوهر مورد استفاده برای چاپگرهای رایانه‌ای معمولی می‌تواند گران باشد، جوهر چاپگر 3 بعدی نیز می‌تواند بسیار گران قیمت باشد. در عین حال، جامعه در حال تجربه افزایش فزاینده زباله‌های پلاستیکی قرار دارد. در حال حاضر سه دانشجوی مهندسی کانادایی راهی برای مقابله با هر دو مشکل پیدا کرده‌اند: دفع زباله‌های پلاستیکی و تبدیل آنها به جوهر پرینتر سه بعدی.
بخش اول این دستگاه جدید، یک بازیافت کننده است که پلاستیک‌ها را می‌شکند و سپس این پلاستیک‌های زباله را به بیت‌های یکنواخت در اندازه نخود فرنگی یا دانه‌های بزرگ برنج تبدیل می‌کند. این مواد زائد را می‌توان از بطری‌های نوشیدنی، یا سایر پلاستیک‌ها ساخت. اما زباله‌ها باید تمیز باشند.
دونون اوسترمن می‌گوید کاربران باید فقط پلاستیک‌های زباله را تمیز کنند در غیر این صورت، بخش تزریق این روند ممکن است به خوبی کار نکند. او برای ساخت این ماشین جدید با دو دانشجوی دیگر به نام الکس کای و دیوید جویس کار می‌کند. هر سه نفر این دانشجویان در دانشگاه بریتیش کلمبیا در ونکوور کانادا حضور دارند.
با داشتن اندازه‌ای در حدود یک تستر، این سیستم بازیافت جدید مزایایی را ارائه می‌دهد که عبارتند از بهره وری انرژی، صرفه جویی در هزینه و راحتی. همچنین قابلیت استفاده مجدد از زباله‌های پلاستیکی خانگی را فراهم می‌کند.
این دستگاه بیت‌های پلاستیکی را در یک کشو ذخیره می‌کند تا اینکه در مخزن، جوهر به اندازه کافی جمع شود. سپس بیت‌ها به بخش بعدی دستگاه می‌روند که اکسترودر نامیده می‌شود.
برای خروج نیاز به فشار دادن این بیت‌ها از مخزن وجود دارد. برای انجام این کار، این بخشی از سیستم بیت‌های پلاستیکی را ذوب می‌کند. کمی از آن پلاستیک ذوب شده به یک قرقره متصل می‌شود. پس از آن بیت‌ها در یک محور چرخشی قرار گرفته و در طول چرخش به نوارهای نازکی از پلاستیک تبدیل می‌شوند.
این دستگاه در هر دقیقه به اندازه 3 متر (10 فوت) نوار می‌تواند تولید کند. با این نرخ، تقریبا دو ساعت طول می‌کشد تا یک کیلوگرم (2.2 پوند) نوار از یک ماده پلاستیکی ایجاد شود. اوسترمن می‌گوید که این نسبت 40 درصد سریعتر از دیگر دستگاه‌های تولید کننده جوهر پلاستیکی است.
مدل‌های دیگر از یک پیچ بزرگ برای خرد کردن پلاستیک از طریق یک لوله حرارتی استفاده می‌کنند. در مقابل، این طراحی جدید روند تولید را بالا می‌برد. اوسترمن می‌گوید: "ما مرحله چرخش را از ذوب شدن و مخلوط کردن جدا کرده‌ایم." ماشین آنها کوچکتر نیز هست. لوله آن حدود 15 سانتیمتر (6 اینچ) طول دارد. در حالی که ماشین‌های دیگر می‌توانند یک تا پنج برابر طول داشته باشند.
توانایی استفاده از پلاستیک‌های بازیافتی باعث کاهش هزینه‌های جوهر می‌شود.اوسترمن می‌گوید، درست همانطور که یک کوره توستر کوچک انرژی کمتری از یک اجاق گاز کامل مصرف می‌کند، دستگاه جدید نیز یک سوم تا یک دهم، مصرف برق کمتری از سایر مدل‌ها استفاده می‌کند. به عنوان یک نتیجه، هزینه استفاده از آن کمتر است. این توانایی استفاده از پلاستیک‌های بازیافتی باعث کاهش هزینه‌های جوهر می‌شود.
البته، هیچ کس نمی‌خواهد ماشین بازیافتش خراب شود. بنابراین، این دستگاه برای انواع مختلفی از مواد پلاستیکی که بیشتر قابل استفاده هستند تنظیم شده است. تا کنون، مواد پلاستیکی ABS و PLA مورد استفاده قرار گرفته‌اند. ABS یک پلاستیک سخت و محکم است و PLA نیز یک پلاستیک با نقطه ذوب پایین است که برخی از لیوان‌های پلاستیکی از آن ساخته می‌شوند.
اوسترمن می‌گوید: نحوه استفاده از این دستگاه برای مواد پلاستیک مختلف، مانند استفاده از دکمه‌های از پیش تعیین شده در مایکروویو است. وقتی دکمه "پاپ کورن" یا "هات داگ" را فشار می‌دهید و دستگاه برای مدت زمان مشخصی کار می‌کند. او می‌افزاید: آنها می‌توانند دکمه‌های جدیدی را برای یک یا چند نوع پلاستیک دیگر اضافه کنند. کاربران همچنین قادر به دانلود تنظیمات جدید از اینترنت خواهند بود.
اوسترمن می‌گوید: شما حتی می‌توانید دما و فشار را تنظیم کنید تا برای انواع مواد پلاستیکی دیگر، این فرایند را سفارشی کنید. کاربران حتی می‌توانند رنگ‌های مختلفی اضافه کنند. آنها همچنین می‌توانند پلاستیک‌های رنگی را با هم ترکیب کنند و رنگ ترکیب آنها را به دست آورند.
دیوید کهلت می‌گوید: من واقعا فکر می‌کنم که توانایی صرفه جویی در پول و منابع با استفاده از آنچه که اساسا زائد است، خیلی عالی است. او مهندس توسعه در آزمایشگاه تولید مهندسی در دانشگاه کالیفرنیا، دیویس است. کهلت بر روی پروژه ساخت این ماشین جدید کار نمی‌کرد.
دانشجویان UC Davis برای ساخت نمونه‌های اولیه طراحی مهندسی خود از Fab Lab استفاده می‌کنند. کهلت می‌گوید: هزینه مواد مصرفی می‌تواند در طول زمان افزایش یابد.
تیم استرمن قبلا برای این طراحی جدید خود درخواست ثبت اختراع کرده‌اند. در همین حال، این دانشجویان یک شرکت به نام ReDeTec را تشکیل داده‌اند تا ماشین‌های خود را به فروش برساند. اولین ماشین‌های سازنده جوهر بازیافتی، احتمالا در اواخر امسال به بازار عرضه خواهند شد.
کلمات پرکاربرد
چاپ سه بعدی: ایجاد یک شی سه بعدی با استفاده از یک ماشین که دستورالعمل‌های یک برنامه کامپیوتری را دنبال می‌کند. کامپیوتر به چاپگر می‌گوید که لایه‌های متوالی از برخی از مواد خام که می‌تواند از جنس پلاستیک، فلز، مواد غذایی و یا حتی سلول‌های زنده باشد را با چه ترتیبی روی هم بگذارد.
استریل بوتادین اکریلونیتریل (ABS): این پلاستیک معمولی به عنوان جوهر قابل استفاده در چاپ سه بعدی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. ABS ماده اصلی در بسیاری از محصولات، از جمله کلاه ایمنی، اسباب بازی‌های لوگو و موارد دیگر است.
مهندس: شخصی که از علم برای حل مشکلات استفاده می‌کند. به عنوان یک فعل، مهندسی کردن به معنی طراحی یک دستگاه، مواد یا فرایندهایی است که برخی از مشکلات و نیازها را حل می‌کند.
استریل بوتادین اکریلونیتریل (ABS): این پلاستیک معمولی به عنوان جوهر قابل استفاده در چاپ سه بعدی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. ABS ماده اصلی در بسیاری از محصولات، از جمله کلاه ایمنی، اسباب بازی‌های لوگو و موارد دیگر است.
مهندس: شخصی که از علم برای حل مشکلات استفاده می‌کند. به عنوان یک فعل، مهندسی کردن به معنی طراحی یک دستگاه، مواد یا فرایندهایی است که برخی از مشکلات و نیازها را حل می‌کند.
منبع: ساینس نیوز فور استیودنتس
.jpg)
