شاید شنیده باشید که از چاپ سه بعدی بعنوان آینده چاپ خبر داده شده است. و با روشی که این فناوری به صورت تجاری گسترش یافته است ، ممکن است به خوبی بر روی افراد اطراف آن تأثیر بگذارد. بنابراین ، چاپ سه بعدی چیست؟ و چه کسی با آن روبرو شد؟
بهترین نمونه برای توصیف نحوه کار چاپ سه بعدی از مجموعه تلویزیونی Star Trek: The Next Generation. در آن دنیای آینده نگارانه تخیلی ، خدمه در داخل یک سفینه فضایی از وسیله ای کوچک به نام همانند ساز استفاده می کنند تا تقریباً هر چیزی را ایجاد کنند ، مانند هر چیز از مواد غذایی و نوشیدنی گرفته تا اسباب بازی. اکنون هر دو قادر به ارائه اشیاء سه بعدی هستند ، چاپ سه بعدی تقریباً پیچیده نیست. در حالی که یک تکرارکننده ذرات زیر اتمی را دستکاری می کند تا هر چیزی را که به ذهن شما خطور می کند ، چاپگرهای سه بعدی مواد را در لایه های پی در پی چاپ می کنند تا شیء را تشکیل دهند.
توسعه اولیه
از نظر تاریخی ، توسعه فن آوری در اوایل دهه ۱۹۸۰ آغاز شد ، حتی برنامه تلویزیونی فوق الذکر را پیش بینی کرد. در سال ۱۹۸۱ ، Hideo Kodama از موسسه تحقیقات صنعتی شهرداری ناگوایا اولین کسی بود که گزارشی را منتشر کرد که چگونه می توان از مواد به نام فوتوپلیمرهایی که هنگام قرار گرفتن در معرض نور اشعه ماوراء بنفش سخت می شوند ، برای ساخت سریع نمونه های اولیه جامد استفاده کرد. اگرچه مقاله او زمینه چاپ سه بعدی را فراهم کرد ، اما اولین کسی نبود که در واقع چاپگر سه بعدی را ساخت.
این افتخار افتخارآمیز به مهندس چاک هال می رسد که اولین چاپگر سه بعدی را در سال ۱۹۸۴ طراحی و ایجاد کرد. او در شرکتی که از لامپ های UV برای مد استفاده از روکش های سخت و بادوام برای میزها استفاده می کرده است کار می کند. فن آوری برای ساخت نمونه های کوچک. خوشبختانه ، هال ماهها آزمایشگاه داشت تا بتواند با ایده خود درنگ کند.
نکته اصلی ساخت چنین چاپگر ، فوتوپلیمرهایی بودند که تا زمانی که در برابر نور ماوراء بنفش واکنش نشان ندهند ، در حالت مایع باقی می مانند. سیستمی که هال سرانجام توسعه می یابد ، معروف به استریولیتوگرافی ، از پرتویی از اشعه ماوراء بنفش برای ترسیم شکل جسم از طیفی از فوتوپلیمر مایع استفاده کرد. از آنجا که پرتو نور هر لایه را در امتداد سطح سخت می کند ، سکو به سمت پایین حرکت می کند تا لایه بعدی سخت شود.
وی در سال ۱۹۸۴ حق ثبت اختراع را برای این فناوری ثبت کرد ، اما سه هفته پس از آن بود که تیمی از مخترعین فرانسوی ، آلن لو موته ، الیویه دو ویت و ژان کلود آندره ، ثبت اختراع را برای یک روند مشابه انجام دادند. با این حال ، کارفرمایان آنها به دلیل “عدم دیدگاه تجاری” تلاش خود را برای توسعه بیشتر این فناوری کنار گذاشتند. این به هال اجازه داد تا از اصطلاح Stereolithography کپی رایت کند. حق ثبت اختراع وی با عنوان “دستگاه تولید اشیاء سه بعدی توسط استریولیگرافی” صادر شد. ۱۱ مارس ۱۹۸۶٫ در همان سال ، هال سیستم های سه بعدی را نیز در والنسیا ، کالیفرنیا تشکیل داد تا بتواند نمونه سازی سریع را به صورت تجاری آغاز کند.
گسترش به مواد و تکنیک های مختلف
در حالی که ثبت اختراع هال جنبه های بسیاری از چاپ سه بعدی ، از جمله طراحی و نرم افزار عملیاتی ، تکنیک ها و انواع مختلفی از مواد را در بر می گرفت ، سایر مخترعین رویکردهای مختلفی را با استفاده از این مفهوم بنا می کردند. در سال ۱۹۸۹ ، حق ثبت اختراع به کارل دککار ، دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه تگزاس داده شد که روشی را بنام پخت لیزر انتخابی تهیه کرد. با استفاده از SLS ، از یک پرتوی لیزر برای ساخت مواد پودری مانند فلز با یکدیگر برای تشکیل لایه ای از جسم استفاده می شد. پودر تازه بعد از هر لایه پی در پی به سطح اضافه می شود. از دیگر تغییرات مانند پالایش مستقیم لیزر فلز و ذوب لیزر انتخابی نیز برای ساخت اشیاء فلزی استفاده می شود.
معروف ترین و قابل تشخیص ترین شکل چاپ سه بعدی ، مدل سازی رسوب ذوب شده نامیده می شود. FDP ، که توسط مخترع S. Scott Crump ساخته شده است ، مواد را به صورت لایه هایی مستقیماً روی سکو قرار می دهد. این ماده ، معمولاً رزین ، از طریق یک سیم فلزی پخش می شود و هنگامی که از طریق نازل رها شود ، بلافاصله سفت می شود. این ایده در سال ۱۹۸۸ به Crump رسید ، در حالی که او سعی داشت با توزیع موم شمع از طریق اسلحه چسب ، یک قورباغه اسباب بازی برای دخترش درست کند.
در سال ۱۹۸۹ ، کروپ این فناوری را به ثبت رساند و به همراه همسرش Stratasys Ltd. آنرا تاسیس کرد و ماشین های چاپ سه بعدی را برای نمونه سازی سریع یا تولید تجاری تولید و فروش کرد. آنها در سال ۱۹۹۴ شرکت خود را به عموم رساندند و تا سال ۲۰۰۳ ، FDP به پرفروش ترین فناوری نمونه سازی سریع تبدیل شد.