پرینت سه بعدی: یکی از انقلابی ترین فناوری های نانوتولیدی قرن بیست و یکم

وقتی برای اولین بار کلمه "چاپ سه بعدی" را شنیدید، آیا یک فناوری فوق العاده آینده نگر را تصور می کردید که اغلب در فیلم های علمی تخیلی ظاهر می شود؟ با این حال، باور کنید یا نه، چاپ سه بعدی تقریباً 40 سال است که وجود دارد.

چاپ سه بعدی (سه بعدی) یک فرآیند تولید افزودنی است که یک شی فیزیکی را از طرح دیجیتال ایجاد می کند. این فرآیند با قرار دادن لایه‌های نازک مواد به شکل مایع یا پودر پلاستیک، فلز یا سیمان و سپس ذوب لایه‌ها به یکدیگر کار می‌کند.

در اینجا جدول زمانی سریع چاپ سه بعدی از دهه 1940 تا امروز آورده شده است.

دهه 1940: مفهوم

In fact, 3D Printing has existed in concept since 1945 - Murray Leinster explained the term in his 1945 short story Things Pass By, "But this constructor is both efficient and flexible. I feed magnetronic plastics — the stuff they make houses and ships of nowadays — into this moving arm. It makes drawings in the air following drawings it scans with photo-cells. But plastic comes out of the end of the drawing arm and hardens as it comes ... following drawings only."

دهه 1980: تولد

اولین تکرارهای مستند چاپ سه بعدی را می توان به اوایل دهه 1980 در ژاپن ردیابی کرد. در سال 1981، دکتر هیدئو کوداما در موسسه تحقیقات صنعتی شهرداری ناگویا جزئیات مربوط به تکنیک "نمونه سازی سریع" را منتشر کرد. این تحقیق اولین مقاله‌ای بود که رویکرد لایه‌ای-را که در چاپ سه‌بعدی ذاتی است، توصیف کرد. تحقیقات او شامل چاپ فتوپلیمرها با استفاده از روشی بود که قبل از استریولیتوگرافی بود، و همچنین در مورد برش‌های مقطعی-لایه‌هایی که روی هم قرار می‌گرفتند و شی سه‌بعدی را تشکیل می‌دادند صحبت کرد. با این حال، دکتر کوداما درخواست ثبت اختراع را قبل از مهلت خود انجام نداد و هرگز به او حق اختراع اعطا نشد.

A few years later, a trio of French engineers Alain Le Méhauté, Olivier de Witte, and Jean Claude Andréwas was seeking to create a rapid prototyping machine. Instead of resin, they sought to create a system that cured liquid monomers into solids by using a laser. They filed a patent for the stereolithography process, but abandoned due to a lack of business perspective.

این چاک هال بود که در واقع اولین چاپگر سه بعدی را ساخت. او اولین پتنت استریولیتوگرافی (SLA) را در سال 1986 ارائه کرد، شرکت 3D Systems را تأسیس کرد و در سال 1988، SLA-1، اولین محصول تجاری خود را منتشر کرد. این دستگاه امکان ساخت لایه به لایه قطعات پیچیده را در کسری از زمانی که معمولاً طول می‌کشد را ممکن ساخت. هال در ادامه بیش از 60 حق ثبت اختراع را در مورد این فناوری ثبت کرد و پدرخوانده جنبش نمونه سازی سریع و اختراع فرمت فایل STL شد که هنوز هم استفاده می شود.

SLA تنها فرآیند تولید افزودنی نبود که در این مدت مورد بررسی قرار گرفت. در سال 1988، در دانشگاه تگزاس، کارل دکارد حق ثبت اختراعی را برای فناوری SLS، یکی دیگر از روش های چاپ سه بعدی که در آن دانه های پودر به صورت محلی توسط لیزر با هم ذوب می شوند، به ثبت رساند. در این بین، مدلسازی رسوب ذوب شده (FDM) نیز توسط اسکات کرامپ به ثبت رسید. این روش شامل ذوب یک رشته پلیمری و قرار دادن آن بر روی یک بستر، لایه به لایه، برای ایجاد یک شی سه بعدی بود.

دهه 1990 - 2000: رشد

در دهه 1990، بسیاری از شرکت‌ها و استارت‌آپ‌ها شروع به ظهور کردند و فناوری‌های مختلف تولید مواد افزودنی را آزمایش کردند. در این مدت ماشین‌ها با ماشین‌هایی که الان استفاده می‌کنیم بسیار متفاوت بودند. استفاده از آنها دشوار، گران بود، و بسیاری از چاپ های نهایی نیاز به ارسال{1}}زیادی داشتند.

در سال 2004، دکتر آدریان بویر، مدرس ارشد مهندسی مکانیک در دانشگاه باث در بریتانیا، پروژه RepRap را پایه گذاری کرد. این یک پروژه -منبع باز بود که هدف آن ساخت یک چاپگر سه بعدی بود که می توانست بیشتر قسمت های خود را چاپ کند. ایده پشت آن دموکراتیک کردن چاپ سه بعدی با در دسترس قرار دادن این فناوری برای مردم در سراسر جهان بود.

سال 2009 سالی بود که در آن پتنت های FDM به مالکیت عمومی درآمد و راه را برای موج گسترده ای از نوآوری در چاپگرهای سه بعدی FDM، کاهش قیمت پرینترهای سه بعدی رومیزی باز کرد و در نتیجه، از آنجایی که فناوری در دسترس تر بود، افزایش یافت. دید.

چاپ سه بعدی اکنون: Prime

امروز، قیمت پرینترهای سه بعدی شروع به کاهش کرد و آنها را در دسترس عموم قرار داد. در کنار کاهش قیمت ها، کیفیت و سهولت چاپ نیز افزایش یافت.

پرینت سه بعدی در زمینه های مختلفی کاربرد دارد. دانشمندان دانشگاه ساوتهمپتون اولین هواپیمای بدون سرنشین چاپ شده سه بعدی-جهان را به پرواز درآوردند. سازندگان یک ماشین چاپ سه بعدی{4}}با موتور هیبریدی گازی/الکتریکی به سرعت 200 مایل بر کیلوگرم رسیدند. و یک شروع-متخصص در ساخت سازه های زیست محیطی با روبات-زیستگاهی مناسب برای زندگی در مریخ ساخته است.

پیشرفت ها در چاپ سه بعدی سریعتر از همیشه اتفاق می افتد. تأثیر عظیم و پتانسیل بزرگ آن زندگی ما را تغییر می دهد.