نگاهی کوتاه به سیر پیشرفت روش های تولید به کمک پرینت سه بعدی در این چند سال اخیر

چگونه می توان اشیای سه بعدی پیچیده ای را در ثانیه، به جای ساعت یا روز ایجاد کرد؟

گروهی از دانشمندان و مهندسان به رهبری آزمایشگاه ملی لورنس لیورمور (LLNL) فرایندی را ایجاد کرده اند که از لیزرهای هولوگرام مانند برای ایجاد اشیاء کامل در ثانیه در داخل مخزن رزین مایع استفاده می شود.که پرینت سه بعدی حجمی نامیده می شود، این فرآیند بسیاری از محدودیت های تولید مواد افزودنی معمول را برطرف می کند.

تولید افزایشی که به عنوان پرینت سه بعدی شناخته می شود، انقلابی را در ساخت و نمونه های اولیه ایجاد کرده اند .

پرینت های عادی سه بعدی با پرینت قطعه به صورت لایه ای،از طریق پاشیدن پلاستیک مذاب در یک الگوی سه بعدی وقطعات فلزی بوسیله قرار دادن لایه های گرد و غبار فلزی که با استفاده از یک پرتو لیزر یا الکترون تلفیق شده است، ساخته می شوند.

این فرآیند است که اجازه می دهد تا نمونه اولیه تولید سریعتر از ماشینکاری تولید شود و به اشکال بسیار پیچیده ای که در واحد های مختلف ساخته شده است، به جای ساخت چندین واحد ساده، امکان پذیر است.

با این وجود، پرینت هنوز هم می تواند ساعت ها یا حتی روزها طول بکشد  در حالی که یک شی در حال پرینت است، ممکن است لازم باشد که ساختارهای ریاضی برای پشتیبانی از آن لازم شوند.

LLNL با همکاری UC Berkeley، دانشگاه راچستر و MIT، پرینت حجمی را جایگزین لایه بندی با فرآیند کرده اند، که کل یک شیء را به طور همزمان ایجاد می کند. این کار با استفاده از سه لیزر که همپوشانی شده اند و در یک الگوی هولوگرام مانند در یک مخزن شفاف پر شده، با رزین پلاستیکی فتوکپی پر شده است.

قرار گرفتن کوتاه در معرض یک پرتو به اندازه کافی برای کامل شدن رزین در یک زمان کوتاه کافی نیست، اما ترکیب سه لیزر می تواند حدود ده ثانیه طول می کشد.

پس از تشکیل جسم، رزین بیش از حد تخلیه می شود تا واحد کامل را نشان دهد.

Maxim Shusteff ، محقق LLNL می گوید:

هدف اصلی این مقاله این است که بپرسیم: آیا می توانیم همه ی نقاط را به صورت یکنواخت و دلخواه را به طور جداگانه بجای قرار دادن قطعات به طور پیوسته بر روی لایه بکشیم؟ ” معلوم است که ما می توانیم. “

چاپ حجمی نه تنها سریعتر است، بلکه نیاز به ساختارهای پشتیبانی موقت را نیز حذف می کند،

انعطاف پذیر تر است و انعطاف پذیری بیشتری را به وجود می آورد. تا کنون، برای ایجاد مربع، پرتو، هواپیما، ستونها در زاویه های دلخواه، نرده ها و اجسام پیچیده و منحنی استفاده شده است.

مهندس LLNL، کریس اسپاداکینی، می گوید:

“اکثر پرینترهای سه بعدی و تکنولوژی تولید افزودنی شامل عملیات واحد یک بعدی یا دو بعدی می باشد . اما این کار ساخت یک عملیات کاملا سه بعدی است که قبل از آن انجام نشده است. 

منبع: LLNL

https://www.aparat.com/embed/eMzCn

پرینت سه بعدی در صنعت غذا:

پرینت سه بعدی خوراکی

پرینتر سه بعدی غذایی تقریبا در سال 2014 اولین تولید آزمایشی خود را شروع کرده است . در این سالهای اخیر مخصوصا از سال 2017 به بعد دارای پیشرفت چشم گیری بوده است. پرینت خوراکی روش تولیدی بسیار سریع برای آماده سازی غذا می باشد.

روش تولید پرینت خوراکی غذا بسیار شبیه  پرینت FDM با فیلامنت میباشد . به این معنی که نازل مواد خوراکی را روی یک سطح اکسترود می کند. 

پیشرفت این تکنولوژی به جایی رسیده است که یک شرکت آلمانی Biozoon Food Innovations  برای رفع نیاز افراد مسن که در خوردن غذاهای سفت مشکل دارند .موادخوراکی رو به صورت پوره در آورده و با چسب خوراکی خمیر یا مواد اولیه پرینت را آماده میکنند. سپس این خمیر را همانند فیلامنت در دستگاه پرینتر تزریق میکنند. تا یک غدای خوشمزه تحویل سالمندان دهند.

پیشرفت این روش تا جایی رسیده است که ناسا برای اقامت فضانوردان در مریخ که حداکثر سه سال طول می کشد. ازشرکت گزاسی به نام Systems and Materials Research Corporation خواسته است مسئول این کار را بر عهده بگیرد.

شاید یکی از شرکت های موفق در این زمینهRobots in Gastronomy می باشد.این گروه شامل سرآشپزهای خبره ، طراحان صنعتی ، و محققان مواد عذایی است . تحقیقات این گروه در ایجاد غذای 3D فرم  ،باپرینتر و کنترلر پیشرفته و قابلیت چاپ سه بعدی مواد خوراکی به پایان رسید.

 هدف این گروه صنعتی سازی آشپزخانه نیست ، بلکه برعکس ، هدف تهیه ابزارهای اختراع و نوآوری در آشپزخانه است.

افزایش استفاده ار پرینتر سه خوراکی در رستوران ها

امروزه پرینتز سه بعدی خوراکی جایگاه ویژه ای در رستوران ها و منازل در کشورهای صنعتی باز کرده است .

پرینت سه بعدی در صنعت پزشکی و دارویی:

تولید مواد افزودنی ، که بابا عنوان چاپ سه بعدی(3d print) شناخته می شود . برای اولین بار در دهه 1980 توسعه یافت. این شامل استفاده از یک مدل دیجیتالی یا طرح نگارشی از موضوع است. که سپس در لایه های پی در پی از یک ماده مناسب چاپ می شود. تا نسخه جدیدی از موضوع ایجاد شود. این تکنیک برای بسیاری از صنایع مختلف از جمله فناوری پزشکی به (و مورد استفاده آنها) استفاده شده است. 

غالباً از تکنیک های تصویربرداری پزشکی مانند اشعه X ، اسکن توموگرافی کامپیوتری (CT) ، اسکن تصویربرداری. یا رزونانس مغناطیسی (MRI) و سونوگرافی برای تولید مدل دیجیتالی اصلی استفاده می شود. این مدل ها با پرینتر سه بعدی قابل شبیه سازی می باشد. 

پیش بینی شده است که چاپ سه بعدی در زمینه پزشکی تا سال 2025 به ارزش 3.5 میلیارد دلار برسد. در مقایسه با 713.3 میلیون دلار در سال 2016. 

از جمه کارهایی که در این چند سال می توان به عنوان شاخص روش تولید در پزشکی نام برد. عبارتند از:

• چاپ سه بعدی(3d print) برای طراحی ایمپلنت و پروتز.
• چاپ سه بعدی(3d print) در شبیه سازی جراحی.
• چاپ سه بعدی زیستی برای ایجاد بافت ها و اندام ها (مقاله ساخت قرنیه را طالعه کنید).
• چاپ سه بعدی زیستی برای ایجاد بافت ها و اندام ها.

آزمایش واکسن‌های جدید بر روی اندام پرینت شده:

محققان موسسه ویک فارست در کارولینای شمالی منظور آزمایش داروهای جدید بر روی تراشه از پرینتر سه‌بعدی برای تولید اندام مینیاتوری   استفاده می‌کنند.پروژه «اندام روی تراشه» شامل استفاده از سلول‌های انسانی برای پرینت ساختارهای سه‌بعدی با قابلیت عملکرد مشابه قلب، ریه یا رگ‌های خونی است؛ این اندام با قرار گرفتن بر روی ریز تراشه و اتصال به عروق خونی، امکان نظارت مستقیم بر شیوه‌های درمانی و آزمایش واکسن‌های جدید را در شرایط آزمایشگاهی فراهم می‌کنند.

پرینتر سه بعدی و ساخت اندام های انسانی برای آموزش

https://ut-redc.com/wp-content/uploads/2020/03/video_2020-03-16_17-08-40.mp4

در این اوضاع و احوال که جهان درگیر کرونا می باشد. شرکتیIsinnova که در زمینه پرینت سه بعدی (3d print)فعالیت دارد. توانست  جان 10 بیمار مبتلا به کووید 19 در ایتالیا را نجات دهد.

  د رکشور ایتالیادر شهر برشا بیمارستانی نیازجدی به دریچه هوای اضافه برای دستگاه های تنفس مصنوعی پیدا کرد. از این شرکت درخواست کرد با اوردن پرینتر به بیمارستان این مشکل را حل کند. تا بتواند کمبود را جران کند و جان بیماران را نجات دهد.