اختصاصی بسپار/ هشت راه پیشرفت برای آینده‌ی چاپ سه‌بعدی
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر چاپ سه‌بعدی در حال حاضر در مسیر هیجان‌انگیزی از رشد قرار دارد! پژوهشگران بهطور پیوسته در حال بررسی مواد جدید و روش‌های نوین فراورش برای چاپ سه‌بعدی هستند. این فناوری بهطور روزافزونی با دیگر فناوری‌های نوظهور مانند هوش مصنوعی (AI)، رباتیک و واقعیت مجازی (VR)در حال ادغام است.
این هم‌افزایی باعث می‌شود تولیدات بهطور خودکار و موثرتر انجام گیرند، طراحی‌ها سریع‌تر بهینه‌سازی شوند و تجربه‌های نمونه‌سازی مفیدتری به وجود آید. این خانواده از فناوری‌ها قلب توسعه و شکل‌دهی انقلاب صنعتی چهارم هستند.
چاپ سه‌بعدی به سرعت در حال پیشرفت است و روز به روز در زمینه‌های مختلف کاربرد بیشتری پیدا می‌کند. هر چه این فناوری در دسترس‌تر (و چند وجهی‌تر ) می‌شود، بیش‌تر در تولید و نیازهای انسانی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
این مقاله به بررسی هشت آینده‌ی احتمالی در خصوص چاپ سه‌بعدی می‌پردازد.
1. خانه‌های چاپ سه‌بعدی
خانه‌های چاپ سه‌بعدی یک نوآوری پیش‌گامانه در صنعت ساختوساز هستند و راه حلی امیدوارکننده برای ساخت سریع و دیجیتال ارایه می‌دهند. این فرایند با استفاده از چاپگرهای سه‌بعدی بزرگ انجام می‌شود که نسخه‌ای از فرایند ساخت با رشته‌های ذوب شده (Fused Filament Fabrication:FFF) را با استفاده از مواد بتنی انجام می‌دهد. این روش به ساخت و ساز سریع و نیاز کم‌تر به نیروی کار کمک می‌کند. با پیشرفت فناوری، خانه‌های چاپ سه‌بعدی به لحاظ اقتصادی نسبت به خانه‌های سنتی مقرون به صرفه‌تر خواهند شد. کاهش نیاز به نیروی کار هزینه‌های ساخت و ساز را می‌کاهد و این گزینه را برای پروژه‌های مسکن ارزان‌قیمت، ساختمان‌های استاندارد و طراحی‌های بناهای سفارشی جذاب می‌کند. همچنین این نوع ساخت و ساز می‌تواند پاسخگوی سریع نیاز در مناطق حادثه دیده باشد. علاوه‌بر‌این، خانه‌هایی که به‌صورت دیجیتالی تولید می‌شوند، پتانسیل زیست‌پایداری بیشتری دارند. با کاهش پسماند و استفاده از مصالح سازگار با محیط زیست، حتی مواد اولیه بازیافتی، تاثیرات زیست‌محیطی ساختوساز بهطور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد.
2. صنعت ساختمان
چاپ سه‌بعدی پتانسیل نوآوری بسیاری را در صنعت ساخت و ساز در طیف وسیعی از کاربردها داراست. این فناوری می‌تواند در آینده برای ساخت زیرساخت‌هایی نظیر پل‌ها، پوشش تونل‌ها و سدها استفاده شود. معماران و طراحان می‌توانند از فناوری چاپ سه‌بعدی برای ایجاد ویژگی‌های معماری پیچیده و سفارشی مانند نماها، تزیینات و مجسمه‌ها بهره‌مند شوند. با توجه به اینکه هنر و دقت در ساخت و سازهای سنتی به دلیل هزینه‌های بالا کم‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند، چاپ سه‌بعدی می‌تواند با بازگرداندن این عناصر به صنعت ساختوساز، کیفیت و زیبایی پروژه‌ها را ارتقا بخشد. این فناوری نه تنها امکان ایجاد طراحی‌های نوآورانه و خلاقانه را فراهم می‌کند، بلکه می‌تواند هزینه‌ها را نیز بکاهد و فرصت‌های جدیدی برای نوآوری و خلاقیت در طراحی فراهم می‌سازد.
چاپ سه‌بعدی این امکان را فراهم می‌کند که قطعات پودمانی ساختمان‌ها به صورت کیت‌های آماده در خارج از محل مورد نظر تولید و سپس در محل نصب شوند، که این امر باعث ساده‌سازی فرایند تولید و همچنین بهبود دقت و کنترل کیفیت می‌شود. از چاپ سه‌بعدی می‌توان برای ایجاد اجزای تاسیسات شهری مانند نیمکت‌ها، گلدان‌ها، چراغ‌های خیابان، سنگفرش‌های تزیینی و دیوارهای حایل استفاده کرد. این ویژگی‌های سفارشی شده، فضاهای عمومی را بهبود می‌بخشد و طراحی زیباشناختی و کاربردی محیط‌های انسانی را ارتقاء می‌دهد.
روش‌های پیشرفته‌ی چاپ سه‌بعدی که در حال توسعه هستند، می‌توانند در آینده به ابزارهای مهمی برای بهره‌برداری تجاری از سطح ماه در استخراج منابعی مانند مواد معدنی و هلیوم-3 تبدیل شوند. این فناوری نه تنها پتانسیل ارتقا زیرساخت‌های زمینی را دارد، بلکه می‌تواند در ماموریت‌های فضایی نیز نقش به‌سزایی ایفا کند.
3. چاپ سه‌بعدی فلز
پژوهش‌ها در زمینه‌ی آلیاژهای فلزی با قابلیت چاپ سه‌بعدی به سرعت در حال پیشرفت است. این پژوهش‌ها با هدف بهینه‌سازی پودرهای فلزی موجود برای کاربردهای خاص، کاهش هزینه‌ها و حل مشکلات مرتبط صورت می‌گیرد. پالایش پارامترهای فرایند و بهینه‌سازی شرایط چاپ، منجر به افزایش دقت، بهبود کیفیت سطح و افزایش دقت ابعادی شده است. این پیشرفت‌ها تا حد زیادی ناشی از پیشرفت‌های مرحله‌ای در فناوری لیزر و پرتو الکترونی و همچنین پیشرفت در روش‌های هم‌جوشی بر بستر پودری (Powder bed fusion:PBF) و نهشت هدایت شده با انرژی (Directed Energy Deposition:DED) است. این تغییرات سبب افزایش کارایی و عملکرد در تولید قطعات فلزی با استفاده از چاپ سه‌بعدی شده‌اند. پیشرفت‌های مستمر در سرعت و بهره‌وری فرایندهای چاپ سه‌بعدی فلزی شامل توسعه‌ی فناوری‌های پیشرفته‌تری هم‌چون سامانه‌های چند لیزری و فرایندهای نهشت پودر پر سرعت است. بهبودهای صورت گرفته در طراحی ساختار محفظه و کنترل گرما نیز نقش مهمی در کاهش زمان چاپ، بهبود مصرف انرژی و افزایش بهره‌وری دارند. اگرچه این بهبودها ممکن است به‌ظاهر کم‌تر جذاب به‌نظر برسند، اما از اهمیت بالایی برخوردارند و تاثیرات مثبتی در کارایی و عملکرد فرایندهای چاپ سه‌بعدی فلزی دارند. این پیشرفت‌ها نشان‌دهنده‌ی آینده‌ی روشن و پرامید این فناوری در صنعت ساختوساز و دیگر صنایع مرتبط است.
چاپ سه‌بعدی فلزی برای افزایش حجم و اندازه‌ی قطعات تولیدی پیچیده مانند محفظه‌های احتراق به طور روزافزونی استفاده می‌شود. رشد روش‌ها و تجهیزات به افزایش قابلیت اطمینان فرایندهای تولید انبوه کمک می‌کند. نهادهایی مانند ناسا، DARPA و نگهداری میدانی نظامی به‌سرعت و بهطور روزافزونی محرک این پیشرفت‌ها هستند.
فراورش تکمیلی (post-processing) برای بهبود کیفیت قطعات چاپ‌شده‌ی فلزی یک بخش اساسی در فرایند چاپ سه‌بعدی است. تحولات اخیر در ترکیب مراحل پس‌فراورش با فرایندهایی نظیر پرداخت سطح، عملیات گرمایی و ماشین‌کاری دقیق، به سرعت در حال توسعه هستند. این پیشرفت‌ها کیفیت قطعات چاپ‌شده‌ی فلزی را ارتقا می‌دهند و فرایند تولید را بهینه‌سازی می‌کنند؛ باعث ساده‌سازی فرایند کار، ترابری ساده‌تر، افزایش تکرارپذیری و ارایه قطعات با کیفیت بیش‌تر با نیاز کم‌تر به مداخلات دستی می‌شود.
مهندس زهرا اشرف – [email protected]
(ادامه دارد …)
متن کامل این مقاله را در شماره 268 ماهنامه بسپار که در نیمه بهمن ماه 1403 منتشر شده است، می خوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه و فیدیبو قابل دسترسی است.
