پس از طي شدن فرآيند چاپ با SLS در  پرينتر سه بعدي، قطعات به طور كامل توسط پودر پوشانده مي شوند. اين ظرف پودر بايد قبل از رفتن به مراحل تميز كردن و پس از پردازش خنك شود. اين مي تواند تا 12 ساعت طول بكشد. متعاقباً قطعات با هواي فشرده يا مواد تميزكننده ديگر تميز مي شوند و براي استفاده يا پردازش بيشتر آماده مي شوند.

مواد زينترينگ ليزري انتخابي

فن آوري هاي ذوب پودر اجازه مي دهد تا اشياء از طيف گسترده اي از مواد ساخته شوند، اگرچه تكنيك SLS به پليمرهاي پلاستيكي اشاره دارد. رايج ترين آنها پلي آميد PA 12 است كه معمولاً به عنوان نايلون 12 شناخته مي شود. اگرچه اين فناوري مي تواند با پلي پروپيلن، آلوميد، كربنمايد، PEBA، PA 11 و PEEK نيز توليد شود. همچنين امكان افزودن الياف ساير مواد افزودني به مواد مانند الياف كربن، شيشه يا آلومينيوم وجود دارد و بدين ترتيب رفتار مكانيكي قطعات بهبود مي يابد.

بيشتر استفاده‌هاي اوليه از اين فناوري مربوط به توسعه نمونه هاي اوليه بوده است، اما با مقاوم‌تر شدن مواد و ارزان تر شدن قيمت پرينتر سه بعدي  SLS، اين امر در حال تغيير است. در نهايت، صحبت از توسعه قطعات نهايي در سينتينگ ليزري انتخابي است.

بازيگران و تحولات

فناوري SLS در زمينه‌هاي مختلفي از جمله طراحي، خودروسازي، هوافضا و صنايع مهندسي و ساير زمينه‌ها استفاده مي شود. تا چند سال پيش، توليدكنندگان اصلي پرينتر سه بعدي تف جوشي ليزري انتخابي، 3D Systems و EOS GmbH بود كه در درجه اول بر صنعت حرفه اي تمركز داشتند.

دومي تنها سازنده‌اي بود كه ماشين هاي SLS با قابليت چاپ با ترموپلاستيك هاي با كارايي بالا مانند PEEK را شامل مي شد. از سال 2014، پتنت اين فناوري منتشر شد، بنابراين بازيگران متعددي در صنعت ظاهر شدند. از شركت هاي جديدي مانند ربات‌هاي طبيعي و دستگاه VIT آن گرفته تا مارك‌هاي معروفي مانند Formlabs و Fuse 1 جديد آن. اين بايد اين فناوري ها را دموكراتيك كند و آنها را به شركت هاي اين بخش نزديك تر كند.

راهنماي مواد پرينتر سه بعدي: پلاستيك

پلاستيك ماده اي است كه از تركيبات مصنوعي يا نيمه مصنوعي ساخته شده است كه خاصيت چكش خواري (قابليت تغيير شكل) را دارد. اكثر پلاستيك هاي موجود در بازار كاملاً مصنوعي هستند (بيشتر از مواد پتروشيمي به دست مي آيند). با اين حال، با توجه به نگراني هاي زيست محيطي فزاينده، پلاستيك هاي مشتق شده از مواد تجديدپذير مانند پلي لاكتيك اسيد (PLA) نيز در بازار محبوب هستند. پلاستيك ها به دليل هزينه كم، سهولت ساخت، تطبيق پذيري و مقاومت در برابر آب در محصولات و بخش هاي زيادي مورد استفاده قرار مي گيرند. در بخش AM، پلاستيك هاي ساخته شده با پرينتر سه بعدي نيز بسيار محبوب هستند.

ASA

ASA ماده اي است كه خواص مشابه ABS دارد، اما مقاومت بيشتري در برابر اشعه UV دارد. مانند ABS، براي جلوگيري از تاب برداشتن، توصيه مي‌شود كه مواد را با يك بستر گرم‌كن چاپ كنيد. هنگام چاپ با ASA، تنظيمات چاپ مشابه با ABS استفاده مي شود، اما به دليل انتشار استايرن بايد دقت بيشتري براي چاپ با محفظه بسته داشت.

PET

پلي اتيلن ترفتالات يا PET معمولا در بطري هاي پلاستيكي يكبار مصرف ديده مي شود. PET رشته اي ايده آل براي هر قطعه اي است كه براي تماس با غذا در نظر گرفته شده است. علاوه بر اين، اين ماده نسبتاً سفت و سخت است و مقاومت شيميايي خوبي دارد. براي به دست آوردن بهترين نتايج هنگام چاپ با PET، بين 75 تا 90 درجه سانتيگراد چاپ كنيد. PET معمولاً به عنوان يك رشته نيمه شفاف به بازار عرضه مي شود و انواع مختلفي مانند PETG، PETE و PETT نيز به فروش مي رسد. از مزاياي PET اين است كه اين ماده در هنگام چاپ هيچ بويي آزاد نمي كند و 100٪ قابل بازيافت است.

PETG

PETG يا پلي استر گليكوليزه، يك ترموپلاستيك است كه به طور گسترده در بازار توليد مواد افزودني مورد استفاده قرار مي گيرد، كه هم سادگي چاپ با پرينتر سه بعدي PLA و هم قدرت ABS را تركيب مي كند. اين يك پلاستيك بي شكل است كه مي تواند 100٪ بازيافت شود. اين تركيب شيميايي مشابه پلي اتيلن ترفتالات است كه با نام اختصاري PET شناخته مي شود. گليكول براي كاهش شكنندگي و در نتيجه شكنندگي آن اضافه شده است.

اولي كربنات (PC)

پلي كربنات (PC) يك ماده با استحكام بالا است كه براي كاربردهاي مهندسي طراحي شده است. اين ماده داراي مقاومت دمايي خوبي است، قادر به مقاومت در برابر هرگونه تغيير شكل فيزيكي تا حدود 150 درجه سانتيگراد است. با اين حال، رايانه شخصي مستعد جذب رطوبت از هوا است كه مي تواند بر عملكرد و مقاومت چاپ تأثير بگذارد. بنابراين، رايانه شخصي بايد در ظروف بدون هوا نگهداري شود. PC به دليل قدرت و شفافيت آن در صنعت AM بسيار ارزشمند است. چگالي بسيار كمتري نسبت به شيشه دارد كه آن را به ويژه براي طراحي قطعات نوري، صفحه هاي محافظ يا اشياء تزئيني جالب مي كند.

پليمرهاي عملكردي igh (PEEK، PEKK، ULTEM)

تكامل فن آوري‌هاي پرينتر سه بعدي منجر به تحقيقات گسترده اي بر روي مواد چاپي شده است كه امكان توسعه طيف وسيعي از رشته هاي با كارايي بالا با ويژگي هاي مكانيكي مشابه فلزات را فراهم كرده است. انواع مختلفي از پلاستيك هاي پرينتر سه بعدي با كارايي بالا مانند  PEEK، PEKK يا ULTEM وجود دارد - آنها با خانواده اي مانند پلي آريل اتركتون ها (PAEK) يا پلي اتريميدها (PEI) متمايز مي شوند. اين رشته ها مقاومت مكانيكي و حرارتي بسيار بالايي دارند، بسيار محكم و در عين حال بسيار سبك تر از برخي فلزات هستند. اين ويژگي ها آنها را در بخش هاي هوافضا، خودرو و پزشكي بسيار جذاب مي كند.

پليمرهاي با كارايي بالا به دليل ويژگي‌هايشان، روي همه دستگاه‌هاي FDM موجود در بازار قابل چاپ نيستند. در واقع، پرينتر سه بعدي بايد داراي صفحه گرمايي با قابليت رسيدن به حداقل 230 درجه سانتيگراد، اكستروژن در دماي 350 درجه سانتيگراد و يك محفظه بسته باشد. امروزه حدود 65 درصد از اين مواد با فناوري FDM چاپ مي شوند، اما به صورت پودري و سازگار با فناوري SLS نيز يافت مي شوند.

پرينتر سه بعدي ها و نتايج عمليات

هنگامي كه مدل ها و راهنماها طراحي شدند، Jajal Medical 3D مدل‌هاي آناتوميكي فك و نازك ني را همان‌طور كه در حين عمل، در حين عمل و پس از عمل انجام مي‌داد، چاپ كرد. اين به دكتر بات اجازه داد تا به طور مداوم پيشرفت خود را در برابر يك مدل ملموس و واقعي بررسي كند و بفهمد كه چه عوارضي به طور بالقوه مي تواند در هر مرحله ايجاد شود.

آخرين راهنماي جراحي مخصوص بيمار با استفاده از  پرينتر سه بعدي  Formlabs 3B+ در BioMed Amber Resin به صورت سه بعدي پرينت شد و به دكتر بات تحويل داده شد. دقت پرينتر سه بعدي Form 3B+ تناسب كامل بين راهنماي جراحي و مدل آناتوميك و در نتيجه آناتومي منحصر به فرد بيمار در طول عمل را تضمين مي كند.

استفاده از مدل‌هاي سه بعدي مخصوص بيمار و راهنماي جراحي سفارشي‌شده، دكتر بات را قادر مي‌سازد تا از طريق يك عمل بسيار پيچيده با اطمينان پيش برود. با برنامه‌ريزي از قبل رويه و اطمينان از تناسب راهنما بر روي مدل پرينتر سه بعدي، او زمان عمل را كاهش داد، به بازسازي دقيق فك دست يافت و بهبودي سريع تر بيمار را ممكن كرد.

در اين مورد خاص، تأثيرگذاري بر يك مرد جوان با تغيير شكل قابل مشاهده، بهبودي سريع و كمترين جاي زخم تأثير بزرگي دارد. مدل‌سازي سه بعدي و راهنماي جراحي خاص بيمار، راه‌هاي ملموسي براي جلوگيري از عوارض و بهبود زندگي بيمار هستند.

مطالعه موردي: Genu Varum (پاي كماني)

تشخيص

دكتر تارال ناگدا، جراح ارتوپد اطفال در Thane، هند، از ابزارها و مدل هاي سه بعدي براي كمك به درمان يك بيمار 14 ساله مبتلا به Genu Varum، كه در عاميانه به عنوان پاهاي كماني شناخته مي شود، استفاده كرد.

پاهاي كماني باعث مي شود پاها در زانو به سمت بيرون خم شوند و در حين لمس پاها و مچ پاها - وضعيتي دردناك و ناتوان كننده كه بزرگترين استخوان هاي بدن و همچنين اتصالات پيچيده به ستون فقرات و سيستم عصبي را درگير مي كند.

برنامه ريزي قبل از عمل

روش‌هاي استاندارد براي تصحيح پاشنه پا بر اساس سي‌تي اسكن است كه تجسم عمق و دامنه استخوان‌هاي آسيب‌ديده را دشوار مي‌كند. عدم درك آناتومي خاص بيمار مي تواند عوارضي ايجاد كند يا شانس انجام يك عمل كاملاً موفقيت آميز را كاهش دهد.

براي درك بهتر مورد منحصر به فرد بيمار، دكتر ناگدا با Imaginarium، شريك ارزش افزوده Formlabs در هند، براي طراحي مدل‌هاي سه بعدي آناتومي و ابزارهاي جراحي براي كمك به او در طول جراحي همكاري كرد. بر اساس مدل‌ها، او شروع به برنامه‌ريزي جراحي براي اصلاح زاويه و چرخش استخوان ران و تيبيا كرد كه بيمار را از مشكلات راه رفتن خلاص كرد، رباط‌ها را تثبيت كرد، تراز كشكك را اصلاح كرد و ناراحتي زانو را كاهش داد.

دكتر ناگدا مجبور شد مدل‌ها را با دقت برنامه‌ريزي و مطالعه كند. مواردي وجود دارد كه در آن جراحان ممكن است ساعت‌ها را صرف جراحي كنند و تنها با حداقل تغييرات در وضعيت بيمار مواجه شوند.

هنگامي كه مشخصات جراحي برنامه ريزي شد، Imaginarium 3D يك راهنماي جراحي سفارشي را با استفاده از Form3B+ در BioMed Clear Resin چاپ كرد. تحمل، دقت و دقت در چنين رويه پيچيده اي از اهميت بالايي برخوردار بود. راهنماهاي جراحي بايد آناتومي منحصر به فرد بيمار و همچنين فضايي براي برش تيغه ها، مته ها و سيم هاي K را در نظر مي گرفتند.

نتايج

به لطف اين رويكرد بيمار محور، دكتر ناگدا به موفقيت چشمگيري دست يافت و عمل جراحي را در نصف زمان نسبت به روش هاي معمولي به پايان رساند. بيمار جوان اكنون با اميدي دوباره و فرصتي براي آينده اي روشن در مسير بهبودي است.

بهبود نتايج بيمار و موفقيت جراحي از طريق تكنيك هاي ديجيتال

از طريق ادغام قابل توجه فناوري چاپ سه بعدي و برنامه ريزي قبل از عمل، قلمرو روش هاي جراحي دستخوش يك تغيير پارادايم شده است. اين رويكرد انقلابي نتايج بهبود يافته جراحي را با دقت و كارايي بالا، كاهش عوارض و تسريع بهبودي بيمار تضمين مي‌كند.

Formlabs، با همكاري شركاي مورد اعتماد ما، طيف گسترده اي از راه حل ها را براي پرينت سه بعدي ابزارهاي زيست سازگار خاص بيمار، ابزارهاي جراحي يكبار مصرف، دستگاه هاي پزشكي، مطالعه آناتوميك يا مدل هاي رضايت، و موارد ديگر ارائه مي دهد. چاپگرهاي زيست سازگار Form 3B+ و Form 3BL فرصت جديدي را براي نوآوران و پزشكان فراهم مي كند تا كيفيت مراقبت از بيمار خود را بهبود بخشند.

زماني كه اتهامات نقض حق نسخه برداري منجر به اقدام قانوني شد

با رشد سايت ها، نگراني‌هاي مربوط به مالكيت معنوي نيز به همان نسبت افزايش يافته است. در حالي كه اكثر استفاده هاي روزمره از فايل ها بدون حادثه انجام مي شود، در دنياي  پرينتر سه بعدي موقعيت‌هاي پرمخاطبي از نبردهاي حقوقي پيچيده وجود داشته است كه شامل قانون كپي رايت مي‌شود. در سال 2017، زماني كه Just 3D Print چندين فايل STL را از Thingiverse گرفت و آنها را به عنوان ليست Ebay آپلود كرد، رسوايي رخ داد. زماني كه آپلود كننده فايل ها از Just 3D Print  خواست تا آنها را حذف كند، Just 3D Print  پاسخ داد كه اكنون در دامنه عمومي هستند.

اين وضعيت با شكايت Just 3D Print عليه رسانه هاي مختلف ادامه يافت: Stاين نام مجاز نمي باشدsys، 3DR Holdings و TechCrunch. اين به دليل ماهيت "افترا آميز" پوشش آنها از وضعيت بود. اين رسانه ها ادعا كرده بودند كه اقدامات انجام شده توسط Just 3D Print نقض حق چاپ است. Just 3D Print ادعا مي‌كند كه مقالات به‌ويژه توسط TechCrunch و Stاين نام مجاز نمي باشدsys باعث از دست دادن خط توليد آن‌ها شده است كه مي‌تواند ماهيانه 2,000,000 دلار براي آنها به همراه داشته باشد. در نهايت، اين شكايت ها به جز پرونده عليه Stاين نام مجاز نمي باشدsys، عليه Just 3D Print پيدا شد.

به گفته مايكل واينبرگ، وكيل سابق Shapeways كه همچنين معاون PK Thinks از بنياد دانش عمومي بود، اين موارد مستقيماً به اين سؤال كه آيا Just 3D Print حق چاپ را نقض كرده است يا نه، مرتبط نبود. در مورد Techcrunch، دفاع اين بود كه آنها عقايدي داشته باشند، كه به عنوان افترا (و همچنين محدوديت قانوني) قابل قبول نيستند. براي 3DR Holdings، دادگاه متوجه شد كه هيچ تهمتي وجود ندارد و حتي اگر چنين باشد، اقدامات آن ها "بي ارتباط" با آسيبي است كه Just 3D Print وارد كرده است. اين مورد نشان مي دهد كه علي رغم قانون مالكيت معنوي، شركت ها مي توانند بر اساس اظهار نظر در قبال اقدامات قانوني مسئول باشند و نشان مي دهد كه با چه سرعتي يك وضعيت مي تواند از پوشش نقض احتمالي حق نسخه برداري به اتهامات افترا تبديل شود.

 وضعيت قانون ثبت اختراع در صنعت پرينتر سه بعدي

همانطور كه در بالا ذكر شد، قانون ثبت اختراع بخش مهمي از نوآوري در چاپ سه بعدي صنعتي است. اولين حق ثبت اختراع در اين زمينه در سال 1984 به چاك هال از 3D Systems Corporation براي تكنيك دستگاه Stereolithography (SLA) او اعطا شد. از آن زمان، تعداد پتنت ها به سرعت افزايش يافته است زيرا شركت ها مصمم هستند از نوآوري ها و فناوري هاي نوظهور خود محافظت كنند.

بين سال‌هاي 2015 تا 2018، درخواست‌هاي ثبت اختراع AM با نرخ متوسط ​​سالانه 36 درصد رشد كرد كه بيش از ده برابر سريع‌تر از ميانگين رشد سالانه درخواست‌هاي ثبت اختراع در EPO (اداره ثبت اختراع اروپا) در همان دوره (3.5٪) است. ) و در سال 2020، 800 پرونده تشكيل شد. بين سال‌هاي 2010 و 2018، درخواست‌هاي ثبت اختراع در حوزه سلامت (با 907 مورد در سال 2018)، پس از آن انرژي و سپس حمل‌ونقل (به ترتيب با 436 و 278 درخواست در همان سال) بيشترين تعداد را داشتند.

اين اعداد از تعدادي شركت تشكيل شده است كه 3 شركت برتر جنرال الكتريك، يونايتد تكنولوژي و زيمنس هستند. در مورد ايالات متحده، در سال 2020، كسب و كارهايي كه بيشترين درخواست ثبت اختراع را داشتند به شرح زير بودند: هيولت پاكارد توسعه (HP) - 470، جنرال الكتريك (GE) - 331، و Kinpo Electronics - 273.

قانون ثبت اختراع چگونه بر مشاغل تأثير مي گذارد؟

با افزايش مداوم توليدكنندگان پرينتر سه بعدي ها و استارتاپ هايي كه فناوري هاي جديد را توسعه مي دهند، قانون ثبت اختراع همچنان بر صنعت تأثير مي گذارد، اما تأثير آن بر مشاغل اغلب به اندازه كافي مورد بحث قرار نمي گيرد. اولاً، برخلاف حقوقي كه به طور خودكار اعطا مي شود مانند حق چاپ، حق ثبت اختراع بايد درخواست شود - و آنها قيمت دارند. منبع حقوقي BitLaw هزينه ثبت اختراع ايالات متحده را بين 15000 تا 20000 دلار قرار مي دهد. هزينه هاي مشخصي در اين فرآيند تقريباً ضروري هستند، مانند هزينه اي كه براي جستجوي پايگاه هاي اطلاعاتي ثبت اختراع براي اطمينان از اينكه ايده جديد واقعاً اصلي است، تحميل مي‌شود (اشاره به خلاف آن به عنوان «هنر قبلي» شناخته مي‌شود). علاوه بر اين، هزينه هاي اداري بخش آشكاري از ورود آن به ليست هاي رسمي ثبت اختراع است. اين هزينه‌هاي بعضاً بازدارنده به اين معني است كه (در تئوري) فقط اختراعاتي كه واقعاً ارزشمند هستند به ثبت اختراع تبديل مي‌شوند، اما همچنين بدين معناست كه شركت‌هاي كوچك‌تر مي‌توانند با استفاده از قوانين مالكيت معنوي از اختراعات خود محافظت كنند.

يكي از موارد بسيار شناخته شده از ادعاهاي نقض حق اختراع، 3D Systems vs Formlabs در سال 2012 بود، كه در آن اولي، دومي را به نقض چندين حق ثبت اختراع، از جمله يك پتنت استريوليتوگرافي كه در سال 1997 به 3D Systems اعطا شد، متهم كرد. اين با توافقنامه اي پايان يافت كه در آن سيستم هاي 3D به Formlabs مجوز ساخت و فروش محصولات Formlabs تحت پتنت هاي 3D Systems را اعطا كرد. در عوض، Formlabs موافقت كرد كه حق امتياز 8.0٪ از فروش خالص محصولات Formlabs را در طول دوره استفاده از مجوز بپردازد.

سازه ها و پرينتر سه بعدي

شكلي نوآورانه از دفاتر: ساخت دفاتر آينده

پرينتر سه بعدي فرم هاي جديدي را وارد ساخت و ساز مي كند. به لطف ساخت افزودني، معماران ديگر محدود به اشكال انتزاعي ساختمان اداري نيستند و دفاتر جديد دبي اين را ثابت كردند. آنها سازه هاي جديد و آينده نگر را تنها در 17 روز توسط 17 متخصص توليد كردند. آنها مجهز به دستگاه هاي صرفه جويي در انرژي هستند كه بسيار مقرون به صرفه هستند. اما همچنين، پرينتر سه بعدي براي ساخت و ساز در حال حاضر هزينه هاي نيروي كار را 50٪ كاهش داده است! استفاده از ساخت افزودني باعث كاهش شديد هزينه شد و بسيار سريعتر از فرآيند ساخت و ساز سنتي بود.

نماي خيره كننده و الهام گرفته از دريا

در سال 2016، هلند رياست شوراي اتحاديه اروپا را بر عهده داشت و با تجليل از چنين رهبري مهم، مركز جديدي براي گردهمايي سياستمداران ساخته شد. اين فقط يك ساختمان معمولي و آرام نبود. با توجه به آزادي طراحي جديد توسط پرينت سه بعدي، معماران نماي زيبايي را ساختند كه شبيه بادبان كشيده شده بر روي ساختمان است.

شكاف‌هاي پرده‌مانند نيمكت‌هاي آبي را مي‌پوشاند كه به صورت هندسي سه بعدي مدل‌سازي شده‌اند و به صورت محلي با چاپگر سه‌بعدي ساخت‌وساز ساخته شده‌اند. اين ساختار نوآورانه با پلاستيك زيستي توليد شده است كه مخصوصاً براي اين مناسبت ساخته شده است. هنگامي كه رياست هلندي اتحاديه اروپا به پايان رسيد، ساختمان جدا شد و پلاستيك زيستي بازيافت شد تا براي پروژه هاي چاپ سه بعدي آينده استفاده شود. اين ثابت مي‌كند كه صنعت ساخت‌وساز به لطف فناوري‌هاي سه‌بعدي مي‌تواند اثرات زيست محيطي كمي داشته باشد.

پل هاي ساخته شده پرينتر سه بعدي

ساخت افزودني در صنعت ساخت و ساز فقط مربوط به ساختمان نيست. كاربردهاي پرينتر سه بعدي نيز مي تواند براي ساخت پل ها بسيار مفيد باشد. به لطف توانايي ايجاد برخي ساختارهاي پيچيده اما همچنين ايجاد انقباضات محكم و بادوام. ما به تازگي در مورد طولاني ترين پل چاپ سه بعدي جهان كه اخيراً در چين منتشر شده است نوشتيم!

اما اين اولين پل عابر پياده تا كنون نبود. پيشگامان پل هاي ساخته شده با پرينتر سه بعدي هلند بودند. ساختمان مورد بحث براي دوچرخه سواران ساخته شده است. به لطف توليد افزودني، مي‌توانست وزن ۴۰ كاميون را تحمل كند و به لطف توليد افزودني پايدار است! به نظر مي رسد هلند پتانسيل فناوري هاي سه بعدي را مي بيند زيرا پروژه بعدي نيز هلندي است.

اين پل با فناوري هاي پرينتر سه بعدي جان گرفت و توسط  MX3D  طراحي شد. اين شركت يك بازوي رباتيك منحصر به فرد با قابليت پرينتر سه بعدي با فولاد توسعه داد. اين ساخت و ساز چشمگير داراي طراحي انتزاعي و الهام گرفته از زيستي است و پل خود را به لطف نرم افزار سه بعدي كه مهندسان ساخته اند ساخته مي شود.

پرينتر سه بعدي خانه با برنج؟

ساخت افزودني يك راه عالي براي زنده كردن معماري پايدارتر است. Wasp، سازنده پرينتر سه بعدي هاي ايتاليايي، پروژه Gaia را توسعه داد. آنها ساختمان هاي كانتوري را بدون ضايعات مواد مي سازند. مواد استفاده شده خاك خام و ضايعات برنج است كه هر دوي آنها به وفور در اختيار داريم. ساختار ديوارها امكان عايق حرارتي و تهويه طبيعي را فراهم مي كند. اين پروژه به لطف پرينت سه بعدي، معماري ممكن سازگار با محيط زيست و كاملا كاربردي را به خوبي به نمايش مي گذارد.

پرينت سه بعدي بتن

آيندهوون به دليل بسياري از آزمايشات بتن پرينت سه بعدي شناخته شده است. اما آيا مي دانيد كه پروژه اي از خانه هاي بتني چاپ سه بعدي در آيندهوون برنامه ريزي شده است؟ اين پروژه در دانشگاه آيندهوون با استفاده از پرينترهاي سه بعدي بتن شروع به پرينت سه بعدي مي كند و به تدريج به محل ساخت و ساز منتقل مي شود. هدف در اينجا اجازه ساخت طرح‌هاي معماري ظريف و در نظر گرفتن برخي از جنبه‌هاي پايداري با اجتناب از اتلاف مواد و انتشار CO2 است.

آينده پرينتر سه بعدي براي معماري چيست؟

همانطور كه مي بينيد استفاده از پرينتر سه بعدي در صنعت ساخت و ساز مزاياي زيادي دارد و شركت هايي كه از آن استفاده مي كنند بسيار موفق هستند. فناوري هاي سه بعدي به مديريت كل فرآيند توليد، از مراحل اوليه پروژه تا توليد آن كمك مي كند. سازه ها با كسري از هزينه و زمان معمول به صورت سه بعدي پرينت مي شوند و به لطف ضايعات تقريباً صفر مواد، بسيار دوستدار محيط زيست هستند.

اما علاوه بر اين آزمايش‌هاي باورنكردني كه مرزهاي فناوري را پيش مي‌برند، مي‌توانيد به فناوري‌هاي شگفت‌انگيزي مانند SLS دسترسي پيدا كنيد تا مدل‌هاي معماري بعدي خود را ايجاد كنيد و در نحوه توسعه ماكت‌ها و پروژه‌هاي ساختماني خود تجديد نظر كنيد.

نوآوري هايي كه توليد افزودني به ارمغان مي آورد نه تنها در صنعت ساخت و ساز در دسترس است، بلكه مي توانيد امروز با ما توليد خود را بهبود بخشيد. ما فناوري‌هاي مختلف پرينت سه بعدي را به شما پيشنهاد مي‌كنيم، از چاپ سه بعدي پلاستيكي گرفته تا پرينت سه بعدي رزيني و فلز. منتظر نباشيد تا رقباي شما اين كار را انجام دهند، همين امروز اين فناوري پيشرفته را به كسب و كار خود بياوريد.

لباس بافتني با پرينتر سه بعدي: چگونه پرينتر سه بعدي صنعت مد را متحول مي كند

در سال‌هاي اخير،  پرينتر سه بعدي به طور فزاينده‌اي رايج شده است. از پزشكي، هوافضا، طراحي و ساخت و ساز - هر روز اخباري در مورد پيشرفت‌ها، نوآوري‌ها و پيشرفت‌ها در صنعت توليد مواد افزودني به گوش مي‌رسد. با اين حال، در يك صنعت خاص، هنوز در مورد پيشرفت هاي مربوط به پرينتر سه بعدي بسيار آرام است. ما در مورد صنعت مد صحبت مي كنيم. نمي توان انكار كرد كه اولين آزمايش ها و پيشرفت ها در لباس هاي دوخته شده با پرينتر سه بعدي به تازگي ثبت شده است. با اين حال، اگر اين تحولات در مد را كمي دقيق‌تر دنبال كرده باشيد، ممكن است متوجه شده باشيد كه اينها مد رده بالايي هستند، يعني لباس‌هايي كه براي باند فرودگاه و فرش قرمز ايجاد شده‌اند و نه براي پوشيدن روزمره. دليل اينكه چرا تركيب چاپ سه بعدي و لباس بسيار دشوار به نظر مي رسد بسيار ساده است: مواد مورد استفاده در پرينتر سه بعدي، عمدتاً پلاستيك و فلز، به اندازه كافي انعطاف پذير نيستند. براي مقابله با اين مشكل، برخي از علاقه مندان به مد و سه بعدي به دنبال گزينه هاي مناسب بوده اند و در نهايت به يك راه حل رسيده اند: لباس بافتني سه بعدي. اما، لباس بافتني سه بعدي دقيقا چيست؟ روش توليد آن چه تفاوتي با ساخت افزودني و توليد نساجي معمولي دارد؟ آيا لباس هاي بافتني سه بعدي به عنوان پوشاك آماده براي مصرف‌كنندگان عادي در آينده نزديك در دسترس خواهند بود؟ ما با جزئيات بيشتري به انتهاي اين مبحث رسيديم و همه اين سؤالات را با كمك نظرات تخصصي مختلف از اين صنعت روشن مي كنيم.

براي درك اصل بافتني سه بعدي و تفاوت ها و شباهت هاي آن با پرينتر سه بعدي، ابتدا لازم است نگاهي به تعاريف بيندازيم. Gihan Amarasiriwardena، يكي از بنيانگذاران و مديرعامل وزارت تامين، پرينت سه بعدي را اينگونه تعريف مي كند: «در پرينت سه بعدي، محصولات قالب گيري شده (مانند پلاستيك) با افزودن لايه اي از مواد (اغلب پلاستيك يا مصنوعي) مطابق با داده هاي داده شده توليد مي شوند. طراحي ديجيتال "چاپ شده" است." Rosanne van der Meer، طراح و بنيانگذار New Industrial Order، تعريف گسترده تري ارائه مي دهد: "پرينت سه بعدي توليد يك شكل سه بعدي بر اساس رشته اي است كه توسط يك ماشين تشكيل مي شود." در واقع، چاپ سه بعدي است. همه چيز در مورد ماشين هاي كنترل شده توسط كامپيوتر كه اجسام سه بعدي را ايجاد مي كنند و آنها را لايه به لايه مي سازند. اكنون اين سؤال باقي مي‌ماند كه آيا لباس‌هاي بافتني سه‌بعدي بر اساس همان اصل ساخته مي‌شوند يا خير.

Anycubic Photon M3 پرينترهاي گران قيمت SLA را با برچسب قيمتي كمتر از 300 دلار به گذشته تبديل مي كند. شما يك پرينتر سه بعدي درجه دوم با اين قيمت نيز دريافت نمي كنيد – Photon M3 چاپ هاي با كيفيت خوب با جزئيات عالي و لايه هايي به سختي قابل مشاهده توليد مي كند. راه اندازي چاپگر سه بعدي نيز نسبتاً ساده است.

با وجود قيمت پايين، ممكن است اين بهترين مقدمه براي چاپ رزين نباشد، زيرا نرم افزار تهيه چاپ كمي نامتعارف است و نياز به آزمون و خطا دارد. همچنين در مقايسه با ساير پرينترهاي رزيني، ناحيه چاپ كوچكتري داريد. با اين حال، پرينتر سه بعدي هاي كهنه كار كه از دستكاري نرم افزار اهميتي ندارند، اگر به دنبال پرينتر سه بعدي رزيني ارزان قيمت باشند، چيزهاي زيادي در مورد Anycubic Photon M3 پيدا خواهند كرد.

چگونه بهترين پرينتر سه بعدي را براي خود انتخاب كنيم

نوع چاپگر: دو نوع اصلي از پرينتر سه بعدي وجود دارد: FFF (ساخت رشته فيلامنت ذوب شده) و SLA (ليتوگرافي استريو). چاپگرهاي FFF - كه دستگاه‌هاي FFM (توليد فيلامنت ذوب‌شده) و FDM (مدل‌سازي رسوب ذوب‌شده) را نيز پوشش مي‌دهند - با ذوب يك رشته پلاستيكي در يك سر چاپ متحرك براي تشكيل مدل كار مي‌كنند. چاپگرهاي SLA از ليزر فرابنفش (UV) براي جامد كردن رزين استفاده مي‌كنند و ليزر را براي تشكيل مدل جامد متمركز مي‌كنند. چاپگرهاي FFF عموماً ارزان‌تر، ساده‌تر و استفاده آسان‌تر هستند، اگرچه مدل‌هاي SLA مانند Peopoly Phenom قيمت را كاهش مي‌دهند.

علاوه بر پرينتر سه بعدي ها، قلم هاي سه بعدي نيز وجود دارد كه علاقه مندان مي توانند از آنها براي ايجاد مدل هايي با استفاده از رشته هاي پلاستيكي استفاده كنند. اينها دستگاه هاي دستي هستند كه معمولاً 100 دلار يا كمتر قيمت دارند، بنابراين راه ارزان ديگري براي امتحان كردن نوعي پرينت سه بعدي هستند.

مواد چاپ: هر نوع پرينتري را كه انتخاب مي كنيد، به نوع متريالي كه هنگام چاپ استفاده مي كند توجه كنيد. مواد رشته اي كه توسط چاپگرهاي FFF استفاده مي شود در چندين ماده مختلف مانند PLA (مواد شكننده و زيست تخريب پذير)، ABS (همان پلاستيك مورد استفاده در بلوك هاي لگو)، نايلون، TPE (ماده نرم و لاستيكي مانند) و HDPE (يك ماده لاستيك مانند) موجود است. پلي استايرن سبك و سخت). بسياري از اين مواد، به ويژه PLA و ABS، در طيف وسيعي از رنگ ها موجود هستند. فيلامنت ها در دو اندازه 1.75 ميلي متر و 3 ميلي متر هستند كه قابل تعويض نيستند.

پرينتر سه بعدي هاي SLA گزينه هاي كمتري نسبت به همتايان FFF خود دارند، اما چاپگرهايي مانند پرينترهاي FormLabs مي توانند از رزين هايي استفاده كنند كه مدل هايي از بسيار سفت تا انعطاف پذير و لاستيكي توليد مي كنند. بهترين چاپگرهاي سه بعدي مي توانند از طيف وسيعي از مواد استفاده كنند كه هر كدام نقاط قوت و ضعف خاص خود را دارند. (به عنوان مثال HDPE سبك و سخت است، اما براي استفاده در مواد غذايي مناسب نيست، در حالي كه نايلون براي مواد غذايي ايمن است.)

توجه داشته باشيد كه برخي از پرينتر سه بعدي ها فقط اجازه استفاده از مواد يا مواد تاييد شده توليد شده توسط همان شركت سازنده پرينتر را مي دهند. از اين نظر، آن نوع پرينترهاي سه بعدي مانند چاپگرهاي كاغذي سنتي‌تر هستند: توليدكنندگان سخت‌افزار را ارزان مي‌فروشند و سپس از طريق مواد مصرفي پول باز مي‌گردانند. (يكي از بهترين پرينتر سه بعدي ها براي افرادي كه بودجه كمي دارند، داوينچي ميني، براي مثال، فقط با فيلامنت PLA از سازنده XYZprinting كار مي كند؛ از طرف ديگر، فيلامنت XYZ تقريباً به اندازه اكثر مواد شخص ثالث هزينه دارد.) ديگر چاپگرهاي سه بعدي هيچ محدوديتي در مورد نوع يا منشا مواد قائل نيستند.

حجم چاپ: همه پرينتر سه بعدي ها محدوديت هايي در اندازه چاپ سه بعدي دارند كه مي توانند توليد كنند. اين محدوديت با اندازه تخت چاپ و اينكه پرينتر سه بعدي تا چه اندازه مي تواند هد چاپ را حركت دهد، تعيين مي شود. اين معمولاً در اينچ مكعب اندازه گيري مي شود، اما بايد به هر يك از ابعاد جداگانه نيز توجه كنيد، كه تعيين مي كند حداكثر اندازه پرينتر سه بعدي دستگاه مي تواند ايجاد كند.

گردش كار توليد كم حجم، تطبيق پذيري مواد و سطح برتر  پرينتر سه بعدي SLA انواع ديگر كاربردهاي نهايي را نيز ممكن مي سازد. TBM داراي تعداد زيادي سنسور است و بسيار مهم است كه آنها در طول كار از تراز خارج نشوند. اين بدان معني است كه هر سنسور به يك پايه سفارشي نياز دارد كه به اندازه كافي قوي باشد تا فشار را تحمل كند و در اثر ضربه شكسته نشود.

اين تيم كه قبلاً در فولاد ضد زنگ توسط يك سازنده شخص ثالث توليد شده بود، اين فرآيند را با چاپ پايه هاي حسگر روي Form 3+ در Tough 2000 Resin بهينه كرد. برون سپاري قطعات اغلب چندين روز، اگر نگوييم هفته ها طول مي كشيد، و هزينه ها بسيار بيشتر از ساخت داخلي بود. از طريق استفاده از پرينتر سه بعدي، تيم اكنون مي تواند به سادگي فايل را به فرم 3+ ارسال كند و پايه ها را در حدود چهار ساعت و نيم چاپ كند.

ابزارهاي برش پرينتر سه بعدي SLS در فشار بالا تست شده اند

علاوه بر قطعات SLA، TUM Boring همچنين ساختارهاي مختلف چرخ برش را با ابزارهاي برش چاپ شده SLS آزمايش كرد. فيوز 1+ 30 وات اين تيم را قادر مي سازد تا قبل از ايجاد هندسه بهينه براي رقابت، تكرارهاي مختلفي را توليد كنند. طرح انتخاب شده شامل ابزارهاي برش با لبه هاي تيزتر، براي برش صاف از طريق زمين، و ابزارهايي با لبه صاف، براي تحمل مقاومت بيشتر در طول فرآيند خسته كننده بود. سپس هندسه نهايي به يك سازنده شخص ثالث ارسال شد و در فولاد ضد زنگ توليد شد.

در ميان پودرهاي SLS مختلف ارائه شده توسط  Formlabs، آنها دريافتند كه پودر نايلون 11 CF بهترين ماده براي اين كاربرد است زيرا دوام، سفتي، و مقاومت در برابر ضربه از الزامات اساسي است. در طول آزمايش عملكردي، قطعات تحت فشار و نيروي ضربه‌اي بسيار زياد قرار مي‌گيرند. «ما با اين قطعات به قدري نيرو به زمين وارد كرديم كه توانستيم كانتينر 15 تني خود را جابه‌جا كنيم و هيچ شكستگي روي آن‌ها نديديم. راينهارت مي افزايد. در واقع، وقتي اين قطعات بسيار سبك در آزمون نيرو ايستادند، تيم به طرز خوشايندي شگفت زده شد. هيچ نشانه اي از ترك يا شكستگي وجود نداشت.

پس از انجام چند آزمايش، اين تيم علائم سايش جزئي را بر روي ابزارهاي برش چاپ شده با فيبر كربن مشاهده كردند، اما بسيار كمتر از آنچه تيم انتظار داشت. علاوه بر اين، پس از مسابقه، آن‌ها متوجه شدند كه نمونه‌هاي اوليه فيبر كربن و قطعات فولاد ضد زنگ مصرف نهايي تقريباً همان علائم سايش و آسيب را دارند كه نشان‌دهنده استحكام و دوام پودر نايلون 11 CF است. بسياري از اعضا را شگفت زده كرد، به خصوص آنهايي كه به پرينتر سه بعدي اعتقادي نداشتند، يا واقعاً به فرآيند چاپ سه بعدي اعتماد نداشتند. راينهارت مي‌گويد، بنابراين، خوب بود كه ثابت كنيم اشتباه مي‌كنند.

در صنعت تونل سازي، خاك رسي كه حفاري مي شود مي تواند با چسبيدن به چرخ برش دستگاه حفاري مشكل بزرگي ايجاد كند. خاك رس سخت مي شود و چرخ را به طور كامل مسدود مي كند و منجر به تاخير قابل توجهي در فرآيند تونل سازي مي شود. علاوه بر اين، اگر ابزارهاي برش دچار خوردگي شوند، بر كيفيت و دقت دستگاه تأثير مي‌گذارند. در چنين شرايط سختي، مقاومت در برابر خوردگي و خواص ضد چسبندگي پودر نايلون 11 CF يك مزيت پيش بيني نشده و تاثيرگذار بود.

بازتعريف كارايي در صنعت تونل سازي

پس از دو برد متوالي، هنوز تاييد نشده است كه آيا اين تيم در دوره بعدي مسابقات شركت Boring's Not-a-Boring شركت خواهد كرد يا خير. اگر يك چيز قطعي باشد، اين است كه تيم تلاش خواهد كرد تا به توسعه استفاده از پرينتر سه بعدي ادامه دهد و آن را در پروژه هاي آينده خود بگنجاند.

گردش كار توليد كم حجم، تطبيق پذيري مواد و سطح برتر  پرينتر سه بعدي SLA انواع ديگر كاربردهاي نهايي را نيز ممكن مي سازد. TBM داراي تعداد زيادي سنسور است و بسيار مهم است كه آنها در طول كار از تراز خارج نشوند. اين بدان معني است كه هر سنسور به يك پايه سفارشي نياز دارد كه به اندازه كافي قوي باشد تا فشار را تحمل كند و در اثر ضربه شكسته نشود.

اين تيم كه قبلاً در فولاد ضد زنگ توسط يك سازنده شخص ثالث توليد شده بود، اين فرآيند را با چاپ پايه هاي حسگر روي Form 3+ در Tough 2000 Resin بهينه كرد. برون سپاري قطعات اغلب چندين روز، اگر نگوييم هفته ها طول مي كشيد، و هزينه ها بسيار بيشتر از ساخت داخلي بود. از طريق استفاده از پرينتر سه بعدي، تيم اكنون مي تواند به سادگي فايل را به فرم 3+ ارسال كند و پايه ها را در حدود چهار ساعت و نيم چاپ كند.

ابزارهاي برش پرينتر سه بعدي SLS در فشار بالا تست شده اند

علاوه بر قطعات SLA، TUM Boring همچنين ساختارهاي مختلف چرخ برش را با ابزارهاي برش چاپ شده SLS آزمايش كرد. فيوز 1+ 30 وات اين تيم را قادر مي سازد تا قبل از ايجاد هندسه بهينه براي رقابت، تكرارهاي مختلفي را توليد كنند. طرح انتخاب شده شامل ابزارهاي برش با لبه هاي تيزتر، براي برش صاف از طريق زمين، و ابزارهايي با لبه صاف، براي تحمل مقاومت بيشتر در طول فرآيند خسته كننده بود. سپس هندسه نهايي به يك سازنده شخص ثالث ارسال شد و در فولاد ضد زنگ توليد شد.

در ميان پودرهاي SLS مختلف ارائه شده توسط  Formlabs، آنها دريافتند كه پودر نايلون 11 CF بهترين ماده براي اين كاربرد است زيرا دوام، سفتي، و مقاومت در برابر ضربه از الزامات اساسي است. در طول آزمايش عملكردي، قطعات تحت فشار و نيروي ضربه‌اي بسيار زياد قرار مي‌گيرند. «ما با اين قطعات به قدري نيرو به زمين وارد كرديم كه توانستيم كانتينر 15 تني خود را جابه‌جا كنيم و هيچ شكستگي روي آن‌ها نديديم. راينهارت مي افزايد. در واقع، وقتي اين قطعات بسيار سبك در آزمون نيرو ايستادند، تيم به طرز خوشايندي شگفت زده شد. هيچ نشانه اي از ترك يا شكستگي وجود نداشت.

پس از انجام چند آزمايش، اين تيم علائم سايش جزئي را بر روي ابزارهاي برش چاپ شده با فيبر كربن مشاهده كردند، اما بسيار كمتر از آنچه تيم انتظار داشت. علاوه بر اين، پس از مسابقه، آن‌ها متوجه شدند كه نمونه‌هاي اوليه فيبر كربن و قطعات فولاد ضد زنگ مصرف نهايي تقريباً همان علائم سايش و آسيب را دارند كه نشان‌دهنده استحكام و دوام پودر نايلون 11 CF است. بسياري از اعضا را شگفت زده كرد، به خصوص آنهايي كه به پرينتر سه بعدي اعتقادي نداشتند، يا واقعاً به فرآيند چاپ سه بعدي اعتماد نداشتند. راينهارت مي‌گويد، بنابراين، خوب بود كه ثابت كنيم اشتباه مي‌كنند.

در صنعت تونل سازي، خاك رسي كه حفاري مي شود مي تواند با چسبيدن به چرخ برش دستگاه حفاري مشكل بزرگي ايجاد كند. خاك رس سخت مي شود و چرخ را به طور كامل مسدود مي كند و منجر به تاخير قابل توجهي در فرآيند تونل سازي مي شود. علاوه بر اين، اگر ابزارهاي برش دچار خوردگي شوند، بر كيفيت و دقت دستگاه تأثير مي‌گذارند. در چنين شرايط سختي، مقاومت در برابر خوردگي و خواص ضد چسبندگي پودر نايلون 11 CF يك مزيت پيش بيني نشده و تاثيرگذار بود.

بازتعريف كارايي در صنعت تونل سازي

پس از دو برد متوالي، هنوز تاييد نشده است كه آيا اين تيم در دوره بعدي مسابقات شركت Boring's Not-a-Boring شركت خواهد كرد يا خير. اگر يك چيز قطعي باشد، اين است كه تيم تلاش خواهد كرد تا به توسعه استفاده از پرينتر سه بعدي ادامه دهد و آن را در پروژه هاي آينده خود بگنجاند.