کاربردهای پرینت سه بعدی در صنایع مختلف

کاربرد پرینت سه بعدی

کاربردهای پرینت سه بعدی در صنایع مختلف

خاستگاه پرینت سه بعدی در “نمونه­ سازی سریع” و در اصول نمونه ­سازی صنعتی با هدف سرعت بخشیدن به مراحل اولیه ­ی تولیدات به روشی سریع و ساده یافت شده است، که امکان تکرار چندباره ­ی تولید یک محصول برای دستیابی به بازده و سرعت بیشتر در یک محصول بهینه سازی شده را فراهم می­ نماید. این امر باعث صرفه ­جویی در زمان و پول در ابتدای فرایند کلی توسعه­ ی تولید یک محصول شده و تجهیز فرایند تولید را تضمین می­نماید. امروزه با وجود اینکه نمونه­ سازی سریع اغلب اوقات نادیده گرفته می­شود، شاید همچنان بزرگترین کاربرد  پرینت سه بعدی امروزی باشد.

با توجه به ضرورت پرینت سه بعدی  برای نمونه ­سازی سریع، توسعه­ ها و بهبودهایی که در فرایند و مواد مورد استفاده این روش رخ داده­اند، زنجیره­ ی فرایند تولید را کاهش داده­اند. کاربردهای شکل ­دهی و قالب ­گیری با استفاده از مزایای فرایندهای مختلف توسعه یافته بودند. این کاربردها نیز به طور فزاینده­ای در بخش­های صنعتی مختلف اتخاذ شده و استفاده شده­اند.

مشابه عملیات­ های تولید نهایی، عملیات­ های بهبود برای ساده­ سازی بکارگیری ادامه دارند.

در ادامه به کاربرد پرینت سه بعدی در صنایع مختلف می‌پردازیم.

پزشکی و دندان­پزشکی

حوزه­ ی پزشکی، نه تنها به عنوان یکی ازاولین حوزه­ های استفاده کننده­ی پرینت سه بعدی ، بلکه به عنوان حوزه­ای با پتانسیل فوق ­العاده برای رشد در نظر گرفته می­شود، و این امر بخاطر ظرفیت­ های سفارشی ­سازی و شخصی‌سازی این تکنولوژی و همچنین قابلیت بهبود کیفیت زندگی انسان­ ها با ارتقای فرایندها و توسعه­ ی مواد و رسیدن آنها به استانداردهای پزشکی می­باشد.

کاربرد پرینت سه بعدی در پزشکی و دندان‌پزشکی به طیف وسیعی از خدمات باز می‌گردد.علاوه بر ارتقای روش­های نمونه ­سازی جهت پشتیبانی از توسعه­ی محصولات جدید برای صنایع پزشکی و دندانپزشکی، این تکنولوژی ­ها جهت ساخت الگوهای روکش‌ های دندانی به روش ریخته­ گری فلز با جریان کم Downstream Metal Casting و در ساخت ابزارهایی که در آنها از پلاستیک برای تولید الاینر های دندانی (Dental Aligners) در خلأ شکل می­گیرد، استفاده شده است.این تکنولوژی دارایمزیت ساخت محصولات استاک (محصولات مادر یا محصولات غیرسفارشی)، مانند ایمپلنت­ های مفصل ران و زانو، و محصولات سفارشی مختص هر بیمار، همانند سمعک­ ها، کفی های ارتوتزی برای کفش­ها، ایمپلنت ­های یکبارمصرف و پروتزها شخصی­ سازی شده برای بیمارهایی همچون استئوآرتریت، استئوپروزیس و سرطان و همچنین محصولات مورد نیازبیماران تصادفی و عیوب تروما، می­باشد.راهنماهای جراحی (Surgical Guides) که به روش پرینت سه بعدی برای عمل­های جراحی خاص تولید شده­اند نیز یکی از کاربردهای در حال رشدی است که به جراحان در کارشان و به بیماران در فرایند بهبود کمک می کند.علاوه بر این، تکنولوژی برای پرینت سه بعدی پوست، استخوان، بافت، مواد دارویی و حتی اندام­های انسان توسعه یافته است.

هوافضا

مشابه حوزه­ ی پزشکی، حوزه­ ی هوافضا یکی از اولین حوزه ­های استفاده کننده از تکنولوژی­های پرینت سه بعدی بوده که از ابتدایی ­ترین اشکال این تکنولوژی­ ها برای توسعه­ ی محصولات و نمونه­ سازی سود برده است. این شرکت­ها، که معمولاً با مؤسسات تحقیقاتی و علمی همکاری می­کنند، در لبه­ ی مرزهای علم قرار دارند و یا مرزهای این تکنولوژی­ ها را برای کاربردهای ساخت و تولید جابجا می­کنند. کاربرد پرینت سه بعدی در هوافضا به خاطر ماهیت توسعه‌طلبانه و تکنولوژی‌ محور این حوزه بسیار چشمگیر بوده است.

به خاطر ماهیت بحرانی توسعه­ی هواپیما، R&D به شدت مورد نیاز بوده و سخت­گیرانه است، استانداردها حیاتی هستند و سیستم­های پرینت سه بعدی صنعتی در این مسیر در حال پیشرفت هستند. توسعه­ ی مواد و فرایندها شاهد گسترش کاربردهای کلیدی بسیاری برای حوزه­ ی هوافضا بوده است. هم‌اکنون برخی بخش­های غیربحرانی آن در حال حاضر در هواپیما استفاده می­شود و کمپانی‌های بزرگ هواپیماسازی همچون ایرباس و بویینگ قراردادهای بزرگی را با کمپانی‌های فعال در حوزه ساخت افزایشی منعقد کرده‌اند.

برخی از معروف‌ترین کمپانی‌های فعال در صنعت هواپیمایی که به استفاده از ساخت افزایشی روی آورده‌اند می‌توان به GE/Morris Technologies، Airbus/EADS، Rolls-Royce، BAE Systems and Boeing اشاره کرد.

خودرو

صنایع خودروسازی هم از اولین صنایعی هستند که از پرینترهای سه بعدی به طور وسیع استفاده کرده اند. بسیاری از کمپانی‌های خودروسازی، به خصوصدر بخش ­های خودروهای اسپرت و فرمول وان، مسیری مشابه با کمپانی­ های هوافضایی را طی کرده­اند.در ابتدا کمپانی‌های خودروسازی از تکنولوژی‌های ساخت افزایشی تنها برای نمونه‌سازی سریع استفاده می‌کردند. اما امروزه کاربرد پرینت سه بعدی در صنایع خودروسازی به نمونه‌سازی سریع محدود نمی‌شود  و این شرکت‌ها به استفاده از پرینترهای سه بعدی برای ساخت قطعات نهایی (قطعاتی که به طور مستقیم در خودرو قرار می‌گیرند) روی آورده‌اند.

اکنون شرکت­ های خودروسازی بسیاری به دنبال استفاده از پتانسیل ­های چاپ سه بعدی برای انجام خدمات پس از فروش محصولات خود هستند.به عنوان نمونه اخیرا‌ْ‌ْ‌ شرکت پورشه شروع به تولید محدود لوازم یدکی خودروهای کلاسیک خود با استفاده از پرینترهای سه بعدی کرده است.

جواهرسازی

بطور سنتی، فرایند طراحی و ساخت جواهر همیشه نیازمند سطوح بالایی از تخصص و دانش در ضمینه­های تخصصی همچون قالب­ سازی، ریخته­ گری، آبکاری، آهنگری، فلزکاری نقره/طلا، برش­کاری سنگ، حکاکی و پولیش­کاری می­باشند. هرکدام از این زمینه ­هادر طول سال­های طولانی تکامل یافته­اند و برایبه کار گرفته شدن در ساخت جواهر نیازمند دانش فنی سطح بالاهستند. به عنوان نمونه سابقه‌ی ریخته­ گری دقیق به ۴۰۰۰ سال پیش برمی‌گردد.

کاربرد پرینت سه بعدی در جواهرسازی به گونه‌ای است که می‌تواند تکنولوژی‌های دیگر فعال و مورد استفاده در این حوزه را به کلی تحت تاثیر قرار دهد.توجهات بسیاری بر این موضوع معطوف است که چاپ سه بعدی چگونه می­تواند به توسعه­ی بیشتر این صنعت کمک کند. از آزادی­های طراحی جدیدی که توسط پرینت سه بعدی و۳D CADو بهبود فرایندهای سنّتی برای تولید جواهر ایجاد شده است، تا محصولاتی که بطور مستقیم با پرینترهای سه بعدی ساخته شده­اند و بسیار از مراحل روش­های سنّتی را حذف کرده­اند؛ساخت افزایشی دارای تأثیر فوق­ العاده چشمگیری بر حوزه‌ی جواهرسازی بوده است.

هنر/طراحی/مجسمه­ سازی

هنرمندان و مجسمه­ سازان به هزاران روش مختلف در حال جذب شدن به چاپ سه بعدی هستند تا اعمال و اشکالی که در گذشته امکان­پذیر نبوده­اند را انجام دهند. برای یافتن مفاهیم پایه­ای جدید یا برای آموختن از اساتید قدیمی، این حوزه به عنوان یک حوزه­ی بسیار فعال در حال یافتن فزاینده­ی راه­ های جدید برای کار با تکنولوژی‌های پرینت سه بعدی و ارائه ­ی نتایج آن‌ها به دنیا می­باشد. هم اکنون هنرمندان بسیاری وجود دارند که با کار کردن با تکنولوژی­ های مدل­سازی سه بعدی، اسکن سه بعدی و چاپ سه بعدی برای خود نامی دست و پا کرده ­اند. از جمله هنرمندانی که به کاربرد پرینت سه بعدی در هنر واقف شده‌اند و از آن بهره برده‌اند می‌توان به جاشوآ هارکر، دیزینگوف، جسیکا رُزنکرانتز، پیا هینزه، نیک اروینک و لیونل دین اشاره کرد.

حوزه­یاسکن سه بعدی نیز در ارتباط با پرینت سه بعدی، بعد جدیدی را به دنیای هنر افزوده است. با این حال هم اکنوندر این حوزه هنرمندان و دانشجویان یک روش اثبات شده را دنبال می­کنند که عبارت از باز تولید کار اساتید گذشته و ساخت کپی­های دقیقی از مجسمه­های باستانی است.

معماری

مدل­های معماری، مدت­هاست که یکی از کاربردهای اساسی پرینت سه بعدی برای تولید مدل­ هایی هستند که نشان دهنده­ ی ابعاد دقیق یک چشم­انداز معماری است. پرینت سه بعدی، روشی نسبتاً سریع، آسان و قابل قبول از لحاظ اقتصادی رابرای تولید مستقیم مدل­های دقیق از ۳D CAM، BIM یا اطلاعات دیجیتالی دیگری که معماران استفاده می­نمایند، فراهم می­کند.بسیاری از شرکت­های معماری موفق، در حال حاضر معمولاً از پرینت سه بعدی (بصورت داخلی در خود شرکت یا به عنوان یک سرویس) به عنوان یک بخش حیاتی در چرخه­ی کاری خود استفاده می­کنند تا نوآوری را افزایش داده و ارتباطات را بهبود بخشند. کاربرد پرینت سه بعدی در معماری به افق‌های بلند پروازانه‌تری هم نگاه دارد.

اخیراً بعضی از معماران نظری، به پرینت سه بعدی به عنوان یک روش ساخت مستقیم نگاه کرده­اند.تحقیقات زیادی در تعدادی از مؤسسات تکنولوژی همچونLoughboroughUniversity، Contour Crafting وUniverse Architecturدر این حوزه در حال انجام است.

مد

با ارتقا یافتن تکنولوژی‌های پرینت سه بعدی در حوزه­ ی رزولوشن و مواد منعطف ­تر، صنعتی که به خاطر آزمایش‌ها و اظهارات ظالمانه ­اش معروف است، به عرصه‌ ی پرینت سه بعدی وارد شده است. مطمئناً در مورد مُد صحبت می­کنیم!

لوازمی همچون کفش، تاج سر، کلاه و کیف که با روش پرینت سه بعدی تولید شده­ اند، مسیر خود را به سمت جاده­ های جهانی پیدا کرده­اند. و حتی بعضی از طراحان نظری مُد، ظرفیت ­های این تکنولوژی برای استفاده در مُدهای سطح بالا، لباس­ها، شنل­ ها، جامه­ های بلند تمام طول و حتی بعضی از لباس ­های زیری که در سالن ­های مد مختلفی در سراسر جهان عرضه شده­اند،را اثبات کرده­اند.

باید به آریس ون هارپنبه عنوان پیشروی این حوزه اشاره­ی­ ویژه شود.او مجموعه ­های بسیاری، که در کت­واک های پاریس و میلان مدل شده­اند، را با آمیختن پرینت سه بعدی به قوانین طبیعی که در گذشته در طراحی مد وجود نداشتند، تولید کرده است. افراد بسیاری پا در مسیر او گذاشته­ اند و خواهند گذاشت و اغلب نتایج کاملاً مشابهی بدست آورده­اند. همچنین با پا گذاشتن کمپانی‌ها بزرگی همچون نایک به عرصه‌ی کاربرد پرینت سه بعدی در صنعت مد، باید در آینده‌ی نزدیک منتظر تحولات بزرگی در صنعت مد باشیم.

غذا

با وجود اینکه حوزه­ی غذا اخیراً به کاربران تکنولوژی‌های چاپ سه بعدی ورود پیدا کرده، این حوزه یکی از کاربری­های در حال رشد صنعت پرینت سه بعدی است که مردم را بسیار شگفت­زده کرده و دارای پتانسیل فوق­العاده­ای جهت هدایت حقیقی این تکنولوژی به مسیر اصلی خود است.علاوه بر این، همه­ ی ما همیشه نیاز به خوردن غذا داریم! چاپ سه بعدی در حال ظهور به عنوان یک روش جدید برای آماده­سازی و ارائه­ی غذا می­باشد.

کاربرد پرینت سه بعدی در صنعت غذا ابتدا به کاربردهای آسان محدود می‌شد. اولین گام­ های پرینت سه بعدی غذا بر روی شکلات و شکر انجام شده بود. بعد از این به سرعت پرینترهای سه بعدی مخصوص غذا توسعه پیدا کردند و وارد بازار شدند. بعضی از اولین آزمایشات انجام شده در این حوزه، پرینت سه بعدی گوشت در سطح پروتئین سلولی می­باشد. پاستا آخرین گروه غذایی بوده است که برای پرینت سه بعدی غذا مورد مطالعه قرار گرفته است.

با نگاه به آینده می­توان به چاپ سه بعدی به عنوان یک روش کامل برای آماده ­سازی غذا و همچنین راهی برای متعادل کردن مواد مغذی به شکلی جامع و سالم اشاره کرد.

مصرف کنندگان

جام مقدس فروشندگان چاپ سه بعدی، مصرف کننده­ ی چاپ سه بعدی است. یک بحث گسترده وجود دارد که آیا این روش، آینده ­ای امکان­پذیر دارد یا نه؟در حال حاضر، جذب مصرف کنندگان به خاطر مسائل دستیابی­پذیری،محدود است. پیشرفت ­هایی در این جهت بوسیله ­ی شرکت­ های بزرگ چاپ سه بعدی همچون ۳D systems و Makerbot، به عنوان یک زیر مجموعه از Stratasys، انجام گرفته است تا فرایند چاپ سه بعدی و اجزای جانبی آن(ن رم­افزار، اجزای دیجیتالی و غیره ) کاربر پسندتر و دست یابی ­پذیرتر شوند. در حال حاضر، سه راه اصلی وجود دارد که یک فرد بتواند از تکنولوژی‌های پرینت سه بعدی استفاده کند:

• طراحی + چاپ
• انتخاب + چاپ
• انتخاب + چاپ سه بعدی برای تکمیل محصول

هرچند که ارائه‌ی خدمات مستقیم به مصرف‌کننده‌ها هم‌اکنون هم در حال انجام است، ولی همچنان این مسیر پر پیچ و خم در حال گذار و تحولات اساسی است.