چاپگر سه بعدی(3D)؛ جادوی ساختن با یک کلیک!

تا چند سال پیش، وقتی می‌گفتیم "یه دستگاهی می‌تونه یه شیء واقعی از دل خودش بیرون بده"، همه فکر می‌کردن داریم از فیلم‌های علمی تخیلی حرف می‌زنیم. ولی الان؟ پرینتر سه‌بعدی داریم که از انگشتر گرفته تا خونه چاپ می‌کنه! تازه بدون اینکه جوهر تموم شه یا کاغذ گیر کنه (یاد پرینترهای قدیمی بخیر!).

ساخت افزایشی چیه اصلاً؟ و فرقش با ساخت کاهشی چیه؟ بذار ساده بگم. ساخت افزایشی یعنی قطعه‌ای رو لایه‌به‌لایه درست می‌کنیم. مثل وقتی که با خمیر بازی کیک درست می‌کنی و هر بار یه لایه اضافه می‌کنی. چاپگر سه‌بعدی دقیقاً همینه؛ لایه به لایه از جنس خاصی (پلاستیک، رزین، فلز و...) می‌زنه روی هم تا شکل نهایی ساخته شه. از اون طرف، ساخت کاهشی کاریه که کارخونه‌ها معمولاً می‌کنن؛ یه تیکه بزرگ رو برمی‌دارن و با تراشیدن و بریدن، اون چیزی که می‌خوان درمیارن. مثل وقتی مجسمه‌سازی می‌خوای از یه تیکه سنگ، یه صورت دربیاری. معلومه که کلی ضایعات هم می‌مونه! پس ساخت افزایشی = اضافه کردن؛ ساخت کاهشی = بریدن و کم کردن (مثل فرق آشپزی با چاقو و آشپزی با مایکروویو، یکی خوراک می‌سازه، یکی مواد رو کم می‌کنه!)

تاریخچه

اولین پرینتر سه‌بعدی در سال ۱۹۸۳ توسط یه آقایی به اسم چاک هال ساخته شد. اون موقع‌ها اصلاً کسی فکر نمی‌کرد این اختراع قراره دنیا رو عوض کنه. بیشتر شبیه اسباب‌بازی بود! اما حالا؟ پرینترهای سه‌بعدی تو بیمارستان، فضاپیما، کارگاه‌های هنری و حتی تو اتاق دانشجوها جا خوش کردن. اوایل فقط با پلاستیک کار می‌کردن. بعدش فلز، رزین، و حتی مواد غذایی هم به لیست اضافه شد. آره درست خوندی؛ پیتزا چاپی داریم!

چرا یاد گرفتن پرینت سه‌بعدی مهمه؟ همین حالا، خیلی از شغل‌های آینده به این فناوری وابسته‌ان. از پزشکی گرفته تا معماری و حتی طراحی لباس. پس اگه نخوای از قافله عقب بیفتی، بهتره یادش بگیری.

یاد گرفتنش سخته؟ نه خیلی. خوشبختانه نرم‌افزارهای ساده‌ای وجود داره که باهاشون می‌تونی مدل طراحی کنی، بعدشم پرینتر بقیه کارو انجام می‌ده. یعنی یه جورایی انگار یاد می‌گیری چطوری جادو کنی! فقط یادت باشه مراقب باشی تو خونه واسه خودت شمشیر چاپ نکنی که مامانت فکر کنه رفتی سراغ ساخت‌و‌ساز غیرمجاز!

خب بریم سراغ مبحث اصلی!!

انواع چاپگر سه بعدی

1. چاپگر FDM (مدل‌سازی با فیلامنت ذوب‌شونده)

پرکاربردترین و محبوب‌ترین نوع چاپگرهای سه‌بعدی تو بازار همینه. FDM که مخفف «Fused Deposition Modeling» هست، کارش اینه که یه رشته پلاستیکی به اسم فیلامنت رو از یه نازل داغ عبور می‌ده و دونه‌دونه، لایه‌به‌لایه شکل نهایی رو می‌سازه. تصورش کن یه خودکار داغ داری که باهاش روی هوا می‌نویسی، ولی نوشته‌ت لایه‌لایه بالا می‌ره تا مثلاً تبدیل به یه گلدون شه! خیلی از چاپگرهای خانگی از این نوع هستن. مواد اولیه‌ش هم اغلب PLA، ABS، PETG و چیزهایی شبیه اینه که مثل رشته‌ی پاستا دور یه قرقره‌ن.

مزایا:

• قیمت مناسب

• کاربری آسون

• مواد اولیه ارزون مناسب برای آموزش و پروژه‌های ساده

معایب:

• کیفیت جزئیات پایین‌تر نسبت به بعضی مدل‌های دیگه

• ممکنه نیاز به تمیزکاری یا سنباده‌کاری بعد از چاپ داشته باشه

اگه تازه می‌خوای وارد دنیای پرینت سه‌بعدی بشی، این مدل بهترین نقطه‌ی شروعه.!

2. چاپگر SLA (استریولیتوگرافی)

این یکی برعکس FDM، اصلاً با پلاستیک داغ و رشته‌ای کاری نداره! در عوض از یه مایع رزینی استفاده می‌کنه که با تابش نور لیزر بهش، سفت می‌شه. این فرآیند خیلی دقیق و ظریفه و نتیجه‌ش هم چاپ‌هایی با جزئیات بالا و سطح صافه. SLA مخفف «Stereolithography Apparatus» هست، ولی لازم نیست حفظش کنی (مگه بخوای پز بدی!). اینجا خبری از "فیلامنت" نیست، بلکه یه مخزن رزین داریم و نور لیزر شکل دلخواه رو در عمق اون رزین می‌تابونه و به ترتیب لایه‌ها ساخته می‌شن.

مزایا:

• کیفیت چاپ بسیار بالا

• مناسب برای ساخت جواهر، ماکت‌های ظریف، قالب‌سازی پزشکی یا قطعات دقیق صنعتی

معایب:

• رزین گرونه و بوی خوبی هم نداره

• نیاز به شست‌وشو و نوردهی ثانویه داره

• خود دستگاه هم گرون‌تره

در کل اگه دنبال جزئیات و ظرافت هستی و حاضری کمی بیشتر هزینه کنی، SLA یه انتخاب حرفه‌ایه.

3.چاپگر SLS (پخت لیزری انتخابی)

اینجا دیگه داریم وارد فاز صنعتی می‌شیم. SLS یا «Selective Laser Sintering» از یه پودر پلاستیکی (یا حتی فلزی) استفاده می‌کنه و با لیزر، اون پودر رو دقیقاً در جاهایی که لازمه می‌پزه تا شکل نهایی ساخته بشه. جالبه بدونی این چاپگر هیچ ساختار پشتیبانی لازم نداره چون پودرهای اطراف خودش مثل بالش از مدل پشتیبانی می‌کنن! و بعد از چاپ، فقط کافیه پودرهای اضافه رو بتکونی و تمیزش کنی.

مزایا:

• مناسب برای قطعات صنعتی، مهندسی، و قطعات با طراحی‌های پیچیده

• نیازی به پایه‌گذاری (Support) نداره استحکام بالای قطعات

معایب:

• خیلی گرونه (هم دستگاه، هم پودر)

• برای استفاده خانگی یا شخصی اصلاً مناسب نیست

• تجهیزات جانبی برای بازیافت پودر و خنک‌سازی نیازه

معمولاً شرکت‌های بزرگ یا مراکز تحقیقاتی از این مدل استفاده می‌کنن، نه افراد عادی. ولی خب دونستنش ضرری نداره!

4.DLP (پردازش دیجیتال نوری)

چاپگر DLP تقریباً خواهر SLA حساب می‌شه، با این تفاوت که به‌جای استفاده از نور لیزر، از یه پروژکتور دیجیتالی برای تابوندن تصویر هر لایه استفاده می‌کنه. سرعت چاپش از SLA بیشتره چون کل یک لایه رو همزمان نوردهی می‌کنه. رزولوشن بالا و سطح صاف چاپ شده‌ها باعث شده این نوع هم توی جواهرسازی، دندان‌سازی، مدل‌سازی ظریف و تولید نمونه اولیه خیلی محبوب باشه.

مزایا:

• کیفیت بالا مثل SLA

• سرعت چاپ بیشتر

• دقت و ظرافت زیاد

معایب:

• رزین مصرفی مشابه SLA و نیاز به مراحل پس از چاپ داره

• معمولاً برای مدل‌های ریز و ظریف بهتر جواب می‌ده تا قطعات بزرگ

5.Binder Jetting (چسب پودری)

تو این روش هم از پودر استفاده می‌شه ولی به‌جای ذوب کردن با لیزر، از یه نوع چسب مایع برای اتصال ذرات پودر استفاده می‌کنن. چاپگر یه لایه پودر پخش می‌کنه، بعد هد چاپ یه چسب روش می‌پاشه و همین‌طوری می‌ره بالا تا مدل کامل شه. بعدش باید جسم رو پخت یا سفت کرد. کاربردش بیشتر در ساخت قطعات فلزی، سرامیکی یا حتی گاهی رنگی برای نماشه.

مزایا:

• امکان چاپ با مواد خاص مثل فلز و سرامیک

• قابلیت چاپ رنگی در برخی مدل‌ها

معایب:

• مراحل پس‌فرآوری پیچیده‌ست

• گرون‌قیمت و بیشتر مناسب کاربرد صنعتی
  

6.PolyJet و MultiJet (چاپگرهای جوهرافشان سه‌بعدی)

در این مدل‌ها، چند نوع رزین مایع خیلی ریز با دقت بالا پاشیده می‌شن و با نور UV خشک می‌شن. شبیه پرینتر جوهرافشانی که رنگ‌ها رو با دقت می‌زنه، این یکی هم مواد مختلف رو با دقت کنار هم می‌زنه تا مدل‌های چندرنگ و چندجنسه تولید کنه! مناسب برای طراحی صنعتی، تولید مدل‌های پزشکی و آموزش آناتومی.

مزایا:

• چاپ چند رنگ و چند ماده همزمان

• سطح خیلی صاف

• کیفیت چاپ عالی

معایب:

• قیمت خیلی بالا

• نیاز به مهارت فنی برای استفاده و نگهداری

کاربردها

از آشپزخونه تا مریخ! چاپگرهای سه‌بعدی خیلی گسترده کاربرد دارن. بعضیاشون رو ببین:

• پزشکی: چاپ ایمپلنت، اندام مصنوعی، حتی چاپ پوست و غضروف! دیگه دکترها هم پرینتر دارن!

• معماری: ساخت ماکت، قطعات تزئینی، و حتی ساختمون کامل با پرینتر!

• مد و فشن: بله! کفش و لباس چاپ‌شده داریم که از آینده اومدن.

• خودروسازی: قطعات ماشین با دقت میلی‌متری

• هوافضا: ناسا هم پرینتر داره! تو فضا که نمی‌شه پیچ‌گوشتی فرستاد، باید چاپش کرد!

• آشپزی: شیرینی چاپی، شکلات، پیتزا...

جمع‌بندی: چاپگر سه‌بعدی، ابزار آینده یا یکی دیگه از اسباب‌بازی‌های فنی؟

چاپگر سه‌بعدی بدون شک یکی از اون تکنولوژی‌هاییه که داره دنیا رو کم‌کم تغییر می‌ده. اما این تغییر الزاماً به این معنی نیست که همه باید فوری برن یه پرینتر بخرن و خونه‌شون رو تبدیل به کارگاه تولید قطعه کنن!

واقعیت اینه که پرینت سه‌بعدی برای بعضی‌ها یه ابزار کاره، برای بعضی دیگه یه سرگرمی یا راهی برای خلاقیت. شاید یه نفر باهاش نمونه‌سازی صنعتی انجام بده، یکی دیگه هم باهاش گلدون یا نگهدارنده موبایل چاپ کنه. و البته ممکنه خیلی‌ها هم اصلاً نیازی بهش نداشته باشن.

اهمیت چاپگر سه‌بعدی بیشتر از جنس درک امکاناتشه . خوبه بدونیم که چه کارهایی می‌شه باهاش انجام داد، چه حوزه‌هایی تحت‌تأثیرشن، و چطور ممکنه در آینده روی زندگی یا کار ما تأثیر بذاره. همینه که یاد گرفتنش (یا حداقل آشنا بودن باهاش) رو مفید می‌کنه. در نهایت، دنیای چاپگرهای سه‌بعدی یه جور مثل ابزار نجاریه: اگه بلد باشی باهاش کار کنی، می‌تونی چیزای مفیدی بسازی. ولی اگرم بلد نباشی، دنیا به آخر نمی‌رسه! فقط شاید یه فرصت جالب رو از دست بدی.

# پیج ما در اینستاگرام --> erffan.yavari