مدل سازی سه بعدی امروزه در صنعت رایانه یک جهت بسیار محبوب ، در حال توسعه و چند وظیفه ای است. ایجاد مدل های مجازی از چیزی به بخشی جدایی ناپذیر از تولید مدرن تبدیل شده است.
فناوری های مدرن ساکن نیستند و هر روز موارد جدیدی در زمینه های مختلف علمی اختراع می شود. چاپگر سه بعدی یکی از این دانش ها است. اختراع این دستگاه ایجاد مدلهای سه بعدی منحصر به فرد را امکان پذیر می سازد که استفاده از آنها در هر صنعتی از ساخت و ساز تا پزشکی امکان پذیر است.
تاریخچه چاپگر سه بعدی و چیست؟
در حقیقت ، چاپگرهای سه بعدی صنعتی مدت ها پیش ظاهر شده بودند ، اما وجود آنها برای مردم عادی تبلیغ نمی شد. اولین مدل سه بعدی در سال 1985 ظاهر شد. چاپگر کمی کاربردی بود و به صورت سیاه و سفید چاپ می شد. در حال حاضر در سال 1988 ، تولید مدل های رنگی آغاز شد. در حال حاضر تعداد بسیار زیادی مدل وجود دارد که روی طیف گسترده ای از مواد کار می کنند. در سال 2000 ، پرینترهای سه بعدی فقط با پلاستیک ABC کار می کردند. و امروزه دامنه مواد به چند صد ماده گسترش یافته است. اینها عبارتند از: اکریلیک ، بتن ، هیدروژل ، کاغذ ، گچ ، یخ و …
در حال حاضر در سال 2005 ، یک مدل چاپگر ظاهر شد ، که ایجاد مدل های رنگی را امکان پذیر می کند. این دستگاه می تواند بیشتر اجزای مدل را چاپ کند. در سال 2014 ، اولین چاپگر با منطقه چاپ بزرگ ظاهر شد. این توسعه امکان ایجاد مدل هایی با اندازه نامحدود را فراهم می کند. قبلاً تلاش شده تا خانه بتونی در اندازه کامل آن چاپ شود.
برای احداث چنین ساختاری بیش از یک روز زمان لازم نبود. پیش از این در سال 2016 ، اولین ساختمان چاپ سه بعدی در دبی ارائه شد. در فوریه 2017 ، روسیه همچنین از یک خانه چاپ شده به طور کامل در محل ساخت و ساز رونمایی کرد. امسال ، یک چاپگر شش محوره نیز ساخته شد که چاپ عناصر پیچیده بدون نیاز به ساختارهای پشتیبانی بسیار آسان تر خواهد بود. در حال حاضر ، در حال توسعه چاپگرهایی است که می توانند اعضای بدن انسان ، پروتزها ، ایمپلنت ها ، بدنه ماشین و حتی مواد غذایی را چاپ کنند.
بنابراین چاپگر سه بعدی چیست و چه عملکردهایی را انجام می دهد؟
چاپگر سه بعدی دستگاه ویژه ای برای ایجاد مدل های سه بعدی است. با استفاده از این دستگاه می توانید مدل های سه بعدی در اندازه های مختلف ایجاد کنید. به دلیل خروجی اطلاعات به صورت سه بعدی ، تمام اشیا obtained بدست آمده دارای پارامترهای فیزیکی واقعی هستند.
چاپگر سه بعدی چگونه کار می کند و مدل های سه بعدی واقعی چگونه ایجاد می شوند؟
اگر کار چاپگر سه بعدی را به صورت کلی شرح دهیم ، چندین مرحله اصلی کار آن وجود دارد:
- ایجاد یک مدل سه بعدی در یک برنامه گرافیکی. در این مرحله ، مدل با استفاده از الگوهای مجازی ویژه در رایانه ایجاد می شود.
- تقسیم مدل به لایه ها.
- مرحله بعدی مربوط به عملکرد خود چاپگر است. این یک توده از یک پودر لایه به لایه خاص تشکیل می دهد ، که برای شکل گیری بیشتر مدل استفاده می شود. یک محفظه خاص ایجاد می شود ، که با مواد پلاستیکی پر شده است.
- بعد از هر لایه ، مواد با یک لایه چسب روان می شوند ، که به مدل آینده قدرت می بخشد.
انواع مدل سازی سه بعدی
در این زمینه ، فناوری های مدرن در چندین جهت در حال توسعه هستند:
- فناوری های استریولیت سنگی ، که به اختصار STL گفته می شود. یک قالب فایل به طور گسترده ای برای ذخیره مدل های سه بعدی از اشیا for برای استفاده در فن آوری های افزودنی استفاده می شود.
- روش های کاربرد ترموپلاستیک - FDM. مدل سازی مدل ها با استفاده از رسوب لایه به لایه مواد.
- پخت لیزر - SLS. فناوری (SLS) شامل استفاده از یک یا چند لیزر (معمولاً دی اکسید کربن) برای پخت ذرات یک ماده پودری برای تشکیل یک جسم فیزیکی سه بعدی است.
امروزه روش رسوب لایه به لایه محبوب ترین و به طور گسترده در صنعت استفاده می شود.
مزایای اصلی این روش عبارتند از:
- استفاده از مواد با کیفیت و ارزان
- تکنیک عملیات ساده ؛
- سازگاری با محیط زیست از مواد استفاده شده.
استریولیتوگرافی لیزری
این نوع مدل سازی سه بعدی به طور گسترده ای در پروتزهای دندانی مورد استفاده قرار می گیرد. ویژگی بارز این نوع چاپ تولید اشیا objects با کیفیت بالا است. چنین نتایجی به لطف استفاده از تجهیزاتی که در یک شبکه بعدی کار می کنند ، حاصل می شود که در واحد میکرون محاسبه می شود.
چنین تجهیزات چگونه کار می کند؟
قسمت عملکردی این تجهیزات بر اساس پروژکتورهای ماوراlet بنفش LED است. درون این چاپگرهای سه بعدی آینه های ظریفی وجود دارد که انحراف دقیق تیرها را ایجاد می کند. به همین دلیل ، قرار گرفتن در معرض پی در پی ، اما قرار گرفتن کامل در لایه های کانتور رخ نمی دهد.
پخت لیزر
پخت لیزر یا فناوری SLS نوع دیگری از مدل سازی لیزر است. برای کار ، چنین دستگاههایی از پلاستیک با ذوب کم استفاده می کنند. اساس توسعه منحصر به فرد ، لیزر قدرتمندی است که با ترکیب مواد ، خطوطی را بر روی یک پایه پلاستیکی ردیابی می کند. این روند تکرار می شود تا زمانی که یک مدل کامل بدست آید. یک عیب قابل توجه از پخت لیزر ، تخلخل مدل های حاصل است. با این حال ، این به هیچ وجه بر قدرت تأثیر نمی گذارد. اعتقاد بر این است که مدلهای بدست آمده از این روش با دوام ترین هستند. نصب و راه اندازی برای پخت لیزر هزینه نسبتاً بالایی دارد و روند شکل گیری مدل خود مدت زمان زیادی طول می کشد.
از چه موادی برای ایجاد مدل های سه بعدی استفاده می شود؟
همانطور که قبلاً ذکر شد ، ماده اصلی مورد استفاده در چاپگرهای سه بعدی ، ترموپلاستیک است. در دو قالب وجود دارد: ABS و PLA. بعلاوه ، موادی مانند نایلون ، پلی اتیلن ، پلی کربنات و انواع دیگر موادی که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند ، بسیار گسترده شده اند.
بسیاری از چاپگرهای سه بعدی شامل ترکیب انواع مختلفی از مواد ، ترکیب خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آنها هستند.
تاسیساتی که از فلزات برای کار خود استفاده می کنند از نظر ساختار پیچیده ترند. تفاوت در تکنولوژی به عملکرد چاپگر برمی گردد ، که بر اساس یک برنامه رایانه ای کار می کند. با کمک آن ، یک جرم چسب اتصال به مکانهایی که برنامه کامپیوتر نشان می دهد اعمال می شود. بعد ، سر یک لایه نازک از پودر فلز را به کل منطقه کار می زند. یعنی فلز ذوب نمی شود ، مانند پلاستیک ها ، بلکه به صورت کوچکترین ذرات به هم می چسبد و به صورت لایه ای به هم چسبیده می شود.
حقایق جالب درباره چاپگرهای سه بعدی
- چاپ سه بعدی نه تنها در صنعت استفاده می شود ، بلکه در پزشکی ، آشپزی و حتی فضا نیز کاربرد گسترده ای دارد.
- هر ساله قیمت پرینترهای سه بعدی کمتر و مقرون به صرفه تر می شود. به زودی این فناوری تقریباً در دسترس همه قرار خواهد گرفت.
- اولین مدل سه بعدی در سال 1984 ایجاد شد. توسط Chuck Hill در نتیجه استریولیتوگرافی بدست آمد.
- چندی پیش اندامهای مصنوعی با استفاده از چاپگر سه بعدی ایجاد شدند. پروتزهای گوش اولین مدل ها بودند.
- در آینده ای نزدیک ، دانشمندان قرار است اولین مدل انسانی را چاپ کنند.
- مدل سازی سه بعدی به کاهش هزینه های تولید کمک می کند ، بنابراین تولید کارخانه به زودی بی سود خواهد شد.
- برای ایجاد مدلهای واقع گرایانه ، مدتهاست که از فناوریهای سه بعدی در فیلمبرداری استفاده می شود.
- دانشمندان پیشنهاد می کنند با کمک مدل سازی سه بعدی ، ربات هایی ساخته شوند که به جای افراد در فضا کاوش کنند.
- مدل های سه بعدی لباس قبلاً به جهانیان نشان داده شده است. مدل دیتا فون تیزی اولین ستاره ای بود که لباس چاپ سه بعدی به تن کرد.
