پنج مورد از متداول ترین کاربردهای پرینت سه بعدی صنعتی
پتانسیل نهفته در فناوری تولید افزایشی از اواسط دهه 80 تا زمانی که در حدود سال 2014، اختراعات مربوط به پرینت سه بعدی کاهش یافتند، تقریبا به صورت یک راز باقی مانده بود. پس از آشکار شدن ارزش این فناوری، میتوان با اطمینان گفت که جمعیت مشتاقان آن به شدت رو به فزونی یافت. این شتاب هنوز نیز به رشد خود ادامه داده و انتظار میرود نرخ رشد ترکیبی سالانه (CAGR) صنعت پرینت سه بعدی تا سال 2028 به 21 درصد افزایش یابد. درمورد پنج صنعت اصلی که در طراحیها و فعالیتهای خود به طور مداوم از مواد و فناوریهای پیشرفته پرینت سه بعدی استفاده میکنند، تاثیرات ارزشمند و نوآورانهای تقریبا برای تمام کاربردها قابل تصور خواهد بود.
نقش پرینت سه بعدی در صنعت خودروسازی
خودروسازی یکی از صنایعی است که سریع‌ترین رشد را داشته و از توان تولید افزایشی بهره می‌برد. خودروسازان بسیار پیش از این که برخی صنایع دیگر حتی دربارهی فرآیند پرینت سه بعدی اطلاعی داشته باشند، در پشت صحنه تولیدات خود از چنین فناوری‌هایی بهره برده‌اند.
در ابتدا باید گفت که نمونه سازی سریع عنصری کلیدی بود که توجه خودروسازان را به خود جلب کرد و هنوز هم به عنوان بخشی بسیار ارزشمند در توسعه محصولات آنها عمل می کند. با این حال، بسیاری از شرکت‌ها هستند که هنوز از کاربرد فرآیندهای AM در نمونه‌سازی آگاهی ندارند - اما اکثر شرکت‌های بزرگ و خودروسازهای لوکس - نه تنها از AM در توسعه محصولات خود استفاده میکنند، بلکه برای تولید محصولات و قطعات پرکاربرد داخلی و خارجی خودروها نیز از این گونه فناوریها بهره میبرند.
این امر برای مالکان خودروها به معنای راحت بودن بیش از پیش درون خودرو است؛ از پشتی سر گرفته تا صندلی‌ها و سایر اجزای داخلی مانند قطعات داشبورد و دنده را میتوان به کمک فناوری پرینت سه بعدی به طور ویژه برای مشتریان طراحی و تولید نمود. برخی مشتریان 3Dhub به دلیل نصب سیستم‌های پرینت سه بعدی خود مشهور هستند. این سیستم ها امکان قرارگیری تبلت ها روی داشبورد را برای یک فیلمبرداری آفرودی هیجانانگیز فراهم میسازد.
شرکت 3Dhub مواد و فناوریهای پیشرفتهای را برای پرینت سه بعدی مرتبط با صنایع خودروسازی ارائه میدهد که برخی از آنها عبارتند از:
· نایلون 6 معدنی (PA6MF) – این ماده به دلیل استحکام بالا، سختی، مقاومت در برابر ضربه و پایداری حرارتی در کاربردهای صنعتی بسیار استفاده میشود. تقویت‌کننده‌های معدنی موجود در آن، سبب ایجاد خواصی شبیه به قطعات قالب‌گیری تزریقی و پرینت سه بعدی به کمک فناوری تفجوشی لیزری گزینشی (SLS) میگردند.
· نایلون 11[PA11(SLS)] – این مادهی سفیدرنگ، بسیار بادوام و انعطافپذیر بوده و برای پرینت سه بعدی SLS مرتبط با کاربردهای خودروسازی، به شدت محبوب است.
· نایلون 12 [پلاستیک چندمنظوره] – این ماده به عنوان یکی از محبوبترین مواد پرینت سه بعدی صنعتی، برای نمونه سازی نامحدود و همچنین تولید قطعات کاربردی توسط شرکتهایی مانند Magmount 67 Designs مورد استفاده قرار میگیرد.
· پلی پروپیلن - در رنگ خاکستری موجود بوده و مادهای پرکاربرد در تولید قطعات خودرو است. پلی پروپیلن مقاومت زیادی در برابر مواد شیمیایی داشته و به دلیل جذب رطوبت کم، دوامی عالی دارد. این ماده مناسب استفاده در پرینت سه بعدی SLS است.
· پلی اورتان ترموپلاستیک (TPU) – این ماده دررنگ خاکستری موجود بوده و دارای استحکام کششی عالی، ظرفیت تحمل بار خوب و مقاومت عالی در برابر مواد شیمیایی، روغن و گریس، آب و هوای ناپایدار، گرما و سایش است. TPU به کمک فناوریهای SLS یا ذوب مولتی جت به صورت سه بعدی قابل چاپ میباشد.
پهپادهای پرینت سه بعدی
هواپیماهای بدون سرنشین، جدا از داشتن پتانسیلی رو به رشد برای به کارگیری در سرویس های تحویل کالا به مصرفکنندگان، در حال حاضر برای انجام برخی کارهای صنعتی از جمله نقشه برداری املاک و مستغلات و همچنین امور مربوط به کشاورزی و محصولات زراعی استفاده می شوند. پهپادها در عملیاتهای نقشه برداری و اجرای ماموریتهای جستجو و نجات که ممکن است شامل کمک رسانی به افراد گرفتار باشد نیز مورد استفاده قرار میگیرند.
شرکت 3Dhub مواد و فناوریهای متعددی را برای پرینت سه بعدی پهپادها توصیه می نماید که برخی از آنها شامل موارد زیر هستند:
· آلومینیوم – موادی مانند آلومینیوم به دلیل دارا بودن استحکام و دوامی باورنکردنی برای تولید قطعات مورد نیاز در ساخت هواپیماهایی مانند پهپادها توصیه میشوند. علاوه بر آن، آلومینیوم به اندازهای سبک است که به پهپادهای طراحی شده اجازه میدهد تا با حداکثر سرعت پرواز نمایند.
· پلاستیک ذوب مولتی جت PA12، یک ترموپلاستیک نایلونی است که به دلیل استحکام و وزن سبک، دارای خواص مکانیکی خوبی بوده و برای تولید هواپیماهای بدون سرنشین توصیه می شود. این ماده در رنگهای مشکی یا خاکستری به همراه پرداختهای صاف و براق موجود است.
· نایلون 11[PA11(SLS)] – این مادهی سفیدرنگ، بسیار بادوام و انعطافپذیر بوده و برای پرینت سه بعدی SLS مرتبط با کاربردهای صنعتی، به شدت محبوب است. این ترموپلاستیک به دلیل مقاومت در برابر ضربه – که قطعا یکی از ویژگی های مهم در صنایع هوافضا تلقی می شود - برای طراحان هواپیماهای بدون سرنشین به شدت جذاب است.
· نایلون 12 [پلاستیک چند منظوره] - این ماده به عنوان یکی از محبوبترین مواد پرینت سه بعدی صنعتی، برای نمونه سازی نامحدود و همچنین تولید قطعات کاربردی توسط برخی از مشتریان 3Dhub مورد استفاده قرار میگیرد. از طرفی پرینت سه بعدی قطعات بزرگ پهپادها به کمک این ماده، کیفیت آنها را نیز تا حد بسیار زیادی تضمین مینماید. نایلون 12 [پلاستیک چند منظوره] به دلیل دارا بودن همزمان انعطافپذیری و استحکام، هم برای تولید قطعات نازک و هم جهت ساخت سازه های ضخیم مناسب است. این ماده در طیف گستردهای از رنگها و پرداختها موجود بوده و با فناوری پرینت سه بعدی SLS نیز سازگار میباشد.
اسباب بازی های مینیاتوری رنگی پرینت سه بعدی
صدها میلیون نفر از علاقه مندان به بازی در ایالات متحده وجود دارند و شما به سختی می توانید یکی از آنها را بیابید که با فناوری پرینت سه بعدی و مزایای آن آشنا نباشد. در حال حاضر بازیها سالانه میلیاردها دلار در سرتاسر جهان برای مالکانشان به ارمغان میآورند و انتظار میرود نرخ رشد مرکب سالانه (CAGR) آنها تا سال 2026 رشدی 13 درصدی را تجربه نماید.
بازیهای رومیزی نیز دوباره در حال گسترش هستند؛ به طوری که خریداران آنها بیش از هر زمان دیگری برای سرگرم شدن در دنیاهای فانتزی و پر از ماجراجویی خود، با اسباب بازیهای مینیاتوری رنگی مورد علاقه شان وقت می‌گذارند. از آنجایی که این قطعات پرینت سه بعدی اغلب در بسیاری از بازیها استفاده شده و یا به عنوان کلکسیون در درازمدت نگهدای می شوند، باید دوام بیشتری داشته و بتوانند رنگ خود را حفظ نمایند. بر همین اساس، تولیدکنندگان نیز اغلب قطعات خاص انواع بازیها و لوازم جانبی آنها را به صورت پرینت سه بعدی تولید می کنند.
مواد زیر برای تولید انواع بازی های پرینت سه بعدی پیشنهاد می شود:
· مادهای تمام رنگی با وضوح بالا – این ماده در ده میلیون رنگ موجود بوده و برای تولید مجسمه‌هایی با جزئیات فوقالعاده زیاد و اسباب بازیهایی با بافت‌های شگفت‌انگیز – و همچنین قطعاتی مانند تاس و موارد دیگر استفاده میشود. این ماده همچنین به کمک فناوری 3Dhubو با تکیه بر فرآیند پاشش مواد قابلیت پرینت سه بعدی دارد.
· نایلون 12 [پلاستیک چند منظوره] - این ماده به عنوان یکی از محبوبترین مواد پرینت سه بعدی صنعتی، برای نمونه سازی و همچنین تولید محصولاتی مانند مینیاتورها مورد استفاده قرار می گیرد. نایلون 12 [پلاستیک چند منظوره] در طیف گستردهای از رنگ ها و پرداخت ها موجود بوده و با فناوری پرینت سه بعدی SLS نیز سازگار است.
کاربردهای پزشکی پرینت سه بعدی
فناوری پرینت سه بعدی تاثیرات شگرفی بر حوزه پزشکی داشته و این تاثیرات با تولید اولین مدلهای پرینت سه بعدی شروع شده است. مدلهای پرینت سه‌بعدی با توانایی تسهیل آموزش های عمومی و تخصصی، فرآیندهای تشخیص انواع بیماریها را تغییر داده‌اند. به عنوان مثال، با تبدیل نتیجه یک سی تی اسکن یا MRI به مدل سه بعدی، یک جراح می تواند درک بسیار عمیق تری از وضعیت هایی مانند تومورهای مغزی داشته باشد.
با استفاده از این مدل های آناتومیک پزشکی پرینت سه‌بعدی، فرآیند تشخیص و درمان بسیار ساده‌تر خواهد بود. از طرفی این مدلها می‌توانند به عنوان کمک بصری برای ارائه توضیح به بیماران و خانواده‌هایشان در مورد شرایط بیماری و روش های احتمالی درمان مورد استفاده قرار گیرند. علاوه بر این، با کمک این مدل ها، امکان تولید انواع ابزارها و راهنماهای جراحی در حوزهی پزشکی و دندانپزشکی نیز وجود دارد.
پروتزها و ارتزهای پرینت سه بعدی مزایای زیادی را برای بیمارانی که در سراسر جهان نیاز به تعویض اعضا دارند، به ارمغان آوردهاند. امروزه میتوان با بهرهگیری از اسکن های سه بعدی، پروتزها، ارتزها، اعضای مصنوعی و وسایل مورد نیاز کودکان در حال رشد و بزرگسالان را به سرعت طراحی و پرینت سه بعدی نمود.
مواد متداول پرینت سه بعدی مورد استفاده در کاربردهای پزشکی عبارتند از:
· مادهای تمامرنگی با وضوح بالا – این ماده در ده میلیون رنگ موجود بوده و برای تولید مدلهای پزشکی با جزئیات فوقالعاده دقیق و واقعی استفاده میشود. این ماده همچنین به کمک فناوری 3Dhub و با تکیه بر فرآیند پاشش مواد قابلیت پرینت سه بعدی دارد.
· پلاستیک ذوب مولتی جت PA12 - این ماده به دلیل خواص مکانیکی عالی، استحکام، دوام و سفتی مورد نیاز برای تولید ارتزها، پروتزهای پرینت سه بعدی و سایر محصولات پزشکی خاص شناخته شده و همچنین به دلیل استحکام و وزن سبک، برای تولید طرح های پیچیده مناسب است. این پلاستیک در رنگ های مشکی و خاکستری موجود بوده و به کمک فرآیند ذوب مولتی جت، قابلیت پرینت سه بعدی دارد.
· نایلون 11[PA11(SLS)] – این مادهی سفیدرنگ، بسیار بادوام و انعطافپذیر بوده و برای پرینت سه بعدی SLS مرتبط با کاربردهای پزشکی، به شدت محبوب است. علاوه بر آن، این ترموپلاستیک به دلیل مقاومت در برابر ضربه، دوام و زیست سازگاری برای فعالان این حوزه به شدت جذاب میباشد.
· نایلون 12 [پلاستیک چند منظوره] - این ماده به عنوان یکی از محبوبترین مواد پرینت سه بعدی پزشکی، برای تولید مدلها و ابزارهای جراحی بسیار خاص مورد استفاده قرار میگیرد. نایلون 12 [پلاستیک چند منظوره] به دلیل دارا بودن همزمان انعطافپذیری و استحکام، هم برای تولید قطعات نازک و هم جهت ساخت سازه های ضخیم مناسب است. این ماده در طیف گستردهای از رنگها و پرداختها موجود بوده و با فناوری پرینت سه بعدی SLS نیز سازگار میباشد.
· ذرات شیشه‌ای PA12 – این ماده معمولا به کمک فناوری ذوب مولتی جت و برای پرینت سه‌بعدی دستگاه‌ها و وسایل پزشکی مانند آتل های دست، بازو یا پا مورد استفاده قرار میگیرد. ساختار این ذرات از 40% شیشه تشکیل شده و دارای دقت و استحکام فوق‌العاده‌ای است.
نقش پرینت سه بعدی در علم رباتیک
برای مدتی طولانی پیش‌بینی می‌شد که علم رباتیک نقش بزرگی در زندگی آینده بشر ایفا خواهد نمود. از آنجایی که انسان‌ها به طور پیوسته در حال برنامه‌ریزی برای روزهای پیش رو هستند، در نظر داشتند در کارهایی بزرگ از ادارهی کلیه کارخانه‌ها گرفته تا ساخت بناهایی در ماه یا مریخ از رباتها استفاده نمایند. امروزه نیز علم رباتیک کاربردهای صنعتی بسیاری دارد و اغلب به عنوان یک فناوری مکمل در کنار پرینت سه بعدی عمل می کند. این دو فناوری در کنار هم و به سرعت در حال تکامل هستند.
در رابطه با تولید رباتها، امکان بهرهگیری از فناوری پرینت سه بعدی به روشهای گوناگونی وجود دارد. اولین مزیت آن نیز ایجاد قابلیت نمونه سازی است. علاوه بر این، با دارا بودن قابلیت تکرارپذیری برای استفادهی مجدد طراحان و مهندسان، امکان تولید، آزمایش و ارائه بازخورد سریع مدلها و نمونه های اولیه فراهم شده و همین امر موجب تسریع در فرآیند توسعه محصولات میگردد. امروزه میتوان ربات‌های بسیار کارآمد و محصولاتی نظیر دست‌ها، بازوها، پاهای روباتیک و انواع اقلام زیستی را به کمک فناوری پرینت سه بعدی تولید نمود. همچنین میتوان وسایل الکترونیکی را در قطعات پرینت سه بعدی قرار داده و از آنها بهره برد.
برخی از موادی که شرکت 3hub در این زمینه ارائه می دهد، عبارتند از:
· نایلون 6 معدنی (PA6MF) – این ماده مشکی رنگ، به دلیل استحکام بالا، سختی، مقاومت در برابر ضربه و پایداری حرارتی در کاربردهای حوزهی رباتیک پرینت سه بعدی بسیار استفاده میشود. تقویت‌کننده‌های معدنی موجود در آن، سبب ایجاد خواصی شبیه به قطعات قالب‌گیری تزریقی و پرینت سه بعدی به کمک فناوری تفجوشی لیزری گزینشی (SLS) میگردند.
· نایلون 11[PA11(SLS)] – این مادهی سفیدرنگ، بسیار بادوام و انعطافپذیر بوده و به همین دلیل برای پرینت سه بعدی SLS مرتبط با کاربردهای حوزهی رباتیک، به شدت محبوب است.
· نایلون 12 [پلاستیک چند منظوره] - این ماده به عنوان یکی از محبوبترین مواد پرینت سه بعدی صنعتی، برای نمونه سازی نامحدود، ساخت قطعات کاربردی برای برخی از مشتریان 3Dhub تولید مدلهای پرینت سه بعدی فوقالعاده پیچیده جراحی استفاده می شود.
· پلی پروپیلن - در رنگ خاکستری موجود بوده و مادهای پرکاربرد در تولید قطعات رباتیک است. پلی پروپیلن مقاومت زیادی در برابر مواد شیمیایی داشته و به دلیل جذب رطوبت کم، دوام عالی دارد. این ماده مناسب استفاده در پرینت سه بعدی SLS است.
