چاپ سه‌بعدی یکی از فناوری‌های نوظهور در سال‌های اخیر است که حس کنجکاوی بسیاری از افراد را برمی‌انگیزد تا بدانند یک دستگاه چاپگر سه‌بعدی چه قابلیت‌هایی دارد. این تکنولوژی که در زمینه‌های مختلفی از جمله مهندسی، معماری و طراحی کاربرد دارد، می‌تواند موجب ایجاد یک انقلاب صنعتی جدید شود. در ادامه، پس از ارائه تعریفی مختصر از چاپ سه‌بعدی، بزرگترین چاپگر سه‌بعدی جهان را معرفی خواهیم کرد.
چاپ سه بعدی چیست و چه کاربردی دارد؟
فرآیند ساخت فیزیکی هر جسم از یک فایل دیجیتال به وسیله دستگاهی که با استفاده از متریال‌های مختلفی مانند رشته ترموپلاستیک، پودر پلیمر، پودر فلز، مایع فتوپلیمری، رزین و سرامیک، لایه‌گذاری میکرونی را در مختصات سه‌بعدی انجام می‌دهد، چاپ سه‌بعدی نامیده می‌شود. در این فرآیند، چاپگر صدها لایه را که هر کدام نمایانگر یک برش سه‌بعدی از هندسه قطعه هستند، به صورت عمودی روی هم قرار می‌دهد تا یک شیء کامل بسازد. این روش ساخت به عنوان ساخت لایه‌افزایشی (Additive Manufacturing) نیز شناخته می‌شود و با نام‌های دیگری مانند نمونه‌سازی سریع (Rapid Prototyping) و ساخت دیجیتالی اجسام نیز معرفی می‌شود.
در چاپ یا پرینت سه بعدی یک جسم به تدریج از روی هم قرار گرفتن لایه‌های افقی میکرونی ساخته می‌شود که برتری و معایب خود را نسبت به روش‌های سنتی دارد. کاربردهای چاپ سه بعدی را در دسته‌های زیر می‌توان نام برد:
- مهندسی معکوس
- پروژه‌های قالب‌سازی کم تعداد
- نمونه‌سازی سریع
- ماشینکاری
- کاهش هزینه‌ها در ساخت اجسام
- ساخت قطعات پیچیده
- برای کاربران آماتور کاربرد خانگی مختلفی دارد. به این صورت که کاربران آماتور به کمک پرینترهای سه بعدی خانگی می‌توانند وسایل خلاقانه و هنری جالبی بسازند که مفید باشد.
بزرگترین چاپگر سه بعدی جهان
دانشگاه مین آمریکا (The University of Maine) به تازگی از بزرگترین چاپگر سه‌بعدی پلیمری جهان رونمایی کرده است. این چاپگر که Factory of the Future 1.0 (FoF 1.0) نام دارد، قادر است اشیایی به طول ۹۶ فوت، عرض ۳۲ فوت و ارتفاع ۱۸ فوت چاپ کند. این پرینتر نسبتاً سریع بوده و می‌تواند تا ۵۰۰ پوند در ساعت، معادل چاپ سه نفر در هر ساعت، تولید کند
این فناوری می‌تواند به‌طور پویا بین تکنیک‌های مختلف چاپ جابه‌جا شود تا با جنبه‌های مختلف کارهای پیچیده تطابق داشته باشد. این چاپگر همچنین قادر است بین تولید افزودنی در مقیاس بزرگ، تولید کاهشی، چیدمان نوار پیوسته و عملیات بازوی رباتی جابه‌جا شود. این قابلیت‌ها چاپگر را به‌طور منحصربه‌فردی برای تعدادی از صنایع، از جمله مسکن، زیرساخت‌ها و توسعه وسایل نقلیه نظامی، مناسب می‌سازد.
به گفته دکتر حبیب داغر، مدیر مرکز سازه‌ها و کامپوزیت‌های پیشرفته در دانشگاه، بسیاری از موادی که توسط این چاپگر ساخته می‌شود، قابل بازیافت هستند. بنابراین می‌توانید اساساً آن‌ها را تجزیه کنید، در صورت تمایل خرد کنید و دوباره این کار را انجام دهید. مین برای این منظور، چاپگر مواد زیستی مانند باقیمانده‌های چوب را در اولویت قرار می‌دهد.
به نظر می‌رسد این فناوری راهی عالی برای ساخت سریع خانه‌های مقرون به صرفه باشد و دقیقاً همان چیزی است که برخی از طرفداران آن در ذهن دارند. مارک ویزندانگر، مدیر توسعه مین هاوسینگ، گفت: «مین تا سال ۲۰۳۰ به ۸۰۰۰۰ خانه اضافی نیاز دارد که بسیاری از آن‌ها به‌طور خاص برای خانوارهایی با درآمد کمتر از متوسط درآمد منطقه طراحی شده‌اند.» این تلاش، وسیله‌ای دیگر برای تولید مسکن با کیفیت مقرون به صرفه ایجاد می‌کند، در حالی که هزینه‌ها را کاهش می‌دهد و از بقایای چوب فراوان موجود در کارخانه‌های چوب‌بری مین استفاده می‌کند. مشخصات نشان می‌دهد که این چاپگر قادر است خانه‌ای یک طبقه متوسط را در حدود ۸۰ ساعت بسازد.
علاوه بر این، محققان دانشگاه مین (UMaine) از تیم مهندسین ارتش، وزارت دفاع و وزارت انرژی کمک مالی دریافت کردند. این موسسات دولتی به دنبال بازگشت سرمایه خود هستند، بنابراین احتمالاً از این چاپگر برای تولید شناورهای سبک‌وزن با قابلیت استقرار سریع، مانند زیردریایی‌ها، نیز استفاده خواهد شد. این چاپگر جدید، حدود چهار برابر بزرگ‌تر از چاپگر قبلی UMaine با نام FoF 1.0 است که پیش‌تر برای ساخت خانه‌ای به مساحت ۶۰۰ فوت مربع از الیاف چوب و مواد بیورزین استفاده شده بود. اکنون این دو مدل چاپگر می‌توانند به‌طور همزمان روی جنبه‌های مختلف پروژه‌های مشابه کار کنند. همچنین، دانشگاه مین به زودی یک آزمایشگاه تحقیقاتی جدید به نام کارخانه مهندسی و مواد سبز را راه‌اندازی خواهد کرد تا در آینده چاپگرهای بزرگ‌تری بسازد.