پرينترهاي سه بعدي چگونه كار مي‌كنند؟

استريوليتوگرافي 1 يا به زبان محاوره‌اي چاپ سه‌بعدي يكي از روش‌هاي مدل‌سازي سه‌بعدي سريع است كه در صنعت نمونه‌سازي انقلابي به پا كرده است. پرينترهاي سه بعدي (3D Printer) لايه‌هاي نازك مواد را به صورت اشيا سه بعدي درمي‌آورند. اين پرينترها از تكنيك ها و مواد بسياري استفاده مي‌كنند، اما تمامي آن‌ها اين قابليت را دارند كه فايل هاي ديجيتالي حاوي داده‌هاي ديجيتالي سه بعدي- كه توسط برنامه‌ي CAD يا طرح‌هاي كامپيوتر يا اسكنر سه بعدي توليدشده – را به اشياي فيزيكي تبديل كنند. اين پرينترها براي اهداف متنوعي مورد استفاده قرار مي‌گيرند.


تاريخچه
فرايند استريوليتوگرافي براي نخستين بار در سال 1986 توسط يك تاجر و مخترع آمريكايي بنام چارلز هال (Charles Hull) و به عنوان راهي براي تبديل لايه‌هاي مواد به يك شي جامد اختراع شد. در حقيقت او موفق شد با استفاده از يك محفظه محتواي پليمر مايع حساس به نور ماوراءبنفش و يك ليزر ماوراءبنفش2 ، ساختار مواد را به صورت لايه‌هاي جامد در آورد. يكي از مزاياي روش استريوليتوگرافي سرعت آن است. يك قطعه مي‌تواند در مدت زمان كوتاهي ساخته شود. زمان ساخت قطعات معمولاً به ابعاد قطعه و پيچيدگي جزئيات آن بستگي دارد كه مي‌تواند چند ساعت و يا بيشتر از يك روز به طول بي انجامد.

انواع
امروزه استريوليتوگرافي مدرن امكان ايجاد مدل هاي سه بعدي با مواد متنوعي را فراهم مي‌كند. لايه‌هاي ورقه‌اي نازك پوشيده شده از پلاستيك مي‌توانند با استفاده از يك ليزر ذوب‌شده ، به لايه‌ي زيرين خود متصل و در نهايت يك حجم كامل سه‌بعدي به وجود آورند. اين ليزر مي‌تواند قطعات اضافي را از شي جدا كند. اين در حالي است كه هنوز هم مي‌توان از روش فوتوپليمر3 هال يا همان تابش پرتو ليزر فرابنفش به يك فوتوپليمر (محلول حساس به نور) حساس به اشعه ماوراي بنفش براي ايجاد شدن شي بر روي سطح استفاده كرد. 4

مشخصات
در روند استريوليتوگرافي، يك ليزر براي فراهم آوردن پرتوهاي كنترلي انرژي كه مستقيماً بر لايه‌هاي نازك مواد اعمال مي‌شوند، مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين انرژي منجر به اتصال لايه‌ها به يكديگر يا واكنش شيميايي مايع فتو ري اكتيو 5، سپس مستحكم شدن و اتصال آن با لايه‌ي زيرين مواد مي‌گردد. لازم به ذكر است، به دليل پيچيدگي اين فرايند، اشعه‌ي ليزر همواره به صورت كامپيوتري كنترل مي‌شود.

نرخ زمان
فرايند چاپ اشيا سه بعدي به اندازي چاپ اسناد معمولي سريع نيست. طراحي مدلهاي سه بعدي با استفاده از مايع فتو ري اكتيو يا اشعه‌ي ماوراءبنفش بطورمعمول بين 6 تا 12 ساعت به طول مي‌انجامد، اگر چه بايد گفت براي طراحي اين اشيا با استفاده از كامپيوتر به صرف مدت زماني حتي بيش از اين ، بسته به پيچيدگي مدل، احتياج خواهيد داشت.



اهميت
استريوليتوگرافي امكان ايجاد قطعات، مدلها يا ديگر اشياء پيچيده را با سرعت و قيمت كمتر فراهم مي‌آورد. اين فرايند همچنين، ساخت قطعات منحصر بفرد يا نمونه‌هاي اوليه‌ي يك شي را باهدف تست و پيش از توليد انبوه آن ، البته بدون نياز به قالب‌ها ، الگوهاي خاص يا ديگر مواد و موارد مورد نياز براي ساخت‌وساز، امكان‌پذير مي‌نمايد.

مدلهاي سه بعدي رنگي
امروزه اغلب مدلهاي سه بعدي مبتني بر لايه‌هاي ورقه‌اي نازك پوشيده شده از پلاستيك، رزين يا حتي نشاسته‌ي ذرت هستند. در واقع، شيوه ديگري كه به دليل سرعت، دقت و صرفه انرژي آن، كاربرد گسترده‌اي در صنايع يافته ‌است، استفاده از مخزني از پودر پليمري است كه در آن هر لايه جسم نه با ذوب ليزري، بلكه به سادگي با يك ماده رزيني ساخته مي‌شود. سيستمي شبيه به سر چاپگرهاي دوبعدي جوهر افشان، رزين را نقطه به نقطه به سطح پودر مي‌افزايد و لايه‌اي از جسم را تشكيل مي‌دهد. يك برتري اين روش در آن است كه مي‌توان رنگ‌هاي مختلفي را با رزين آميخت و جسمي با رنگ‌بندي دلخواه را توليد كرد. اگرچه اين روش بسيار كارا است، اما سيستم‌هاي چاپ آن و نيز مواد مورد استفاده از آن هنوز براي كاربردهاي خانگي بسيار گران هستند.



مضرات
تحقيقات دانشمندان موسسه فناوري ايلينويز نشان مي‌دهد چاپگرهاي سه‌بعدي در صورتي كه در محيط مناسب قرار نگيرند، مي‌توانند براي سلامتي انسان مضر باشند. اگر چه پرينترهاي سه بعدي جديد تقريباً به همه افراد اجازه مي‌دهند به خلق اشيا سه بعدي بپردازند اما نبايد از اين حقيقت غافل شد كه فرآيندهاي صورت گرفته براي نيل به اين هدف نظير: ذوب مواد اوليه ، منجر به پراكنده شدن ذرات فوق‌العاده ريز در هوا مي‌شود و از آنجايي كه اين پرينترها براي كاربردهاي خانگي فاقد هرگونه تهويه يا فيلتر هستند، اين ذرات مي‌توانند مستقيماً وارد ريه‌ها و يا حتي جريان خون شده و نهايتا باعث بروز مشكلات قلبي – تنفسي شوند. لازم به ذكر است ،غلظت بالاي اين ذرات حتي مي‌تواند، منجر به سرطان ريه يا آسم شود.

همان طور كه گفته شد، پرينترهاي سه بعدي داراي مزايا و مضراتي هستند. اين پرينترها حتي در دانش پزشكي نيز كاربرد دارند. با استفاده از تكنولوژي پرينترهاي سه‌بعدي شايد در آينده دور ديگر مجبور به خريد كالا از فروشگاه نباشيد و بتوانيد هر آنچه را نياز داريد، از غذا گرفته تا پوشاك مورد نظر خود، را بسازيد! اما به راستي اين تكنولوژي تا چه اندازه مي‌تواند خود را با واقعيت الگوهاي طبيعي وفق دهد؟ آيا اين تكنولوژي باعث رفع مشكلاتي كه بشر سال‌هاست با آن‌ها دست و پنجه نرم مي‌كند خواهد بود؟


فروش پرینتر سه بعدی



1- stereolithography
2- ultraviolet laser
3- photopolymer
4- در اين روش از يك مخزن پر از محلول فوتوپليمر استفاده مي‌شود كه سكوي ساخت در بالاي آن قرار دارد. در آغاز، يك لايه از محلول با غلظت مناسب روي سكو را پوشانده ‌است و پرتو‌دهي براي نخستين‌بار انجام مي‌شود و نقش زيري‌ترين لايه از برش‌هاي مقطعي جسم مورد نظر را روي سكو شكل مي‌دهد. سپس سكو به اندازه يك لايه پايين مي‌رود، سطح آن دوباره از محلول فوتوپليمر پوشانده مي‌شود و نقش سطح مقطع دومين لايه، با نور فرابنفش روي لايه نخست كه اكنون سخت شده، شكل مي‌گيرد. اين فرآيند ادامه مي‌يابد تا بالاترين لايه نيز به همين ترتيب، چاپ شود. سپس جسم چاپ‌شده از درون محلول فوتوپليمر بيرون آورده‌ شده و با قرار گرفتن محلول‌هاي ويژه‌اي، شسته مي‌شود. چنين جسمي در اين مرحله هنوز براي استفاده نهايي آماده نيست و هنوز بايد با تابش نور فرابنفش بيشتر، سختي بيشتري پيدا كند و پس از آن فرآورده نهايي به‌شمار مي‌رود.
5- photo reactive liquid مولكول هايي هستند كه نور

منبع: فروش پرینتر سه بعدی