پرینتر سه بعدی

مواد رایج مورد استفاده در لباس های پرینتر سه بعدی پلاستیک های سبک تر (ABS، PLA، پودر نایلون و غیره) و TPU است که بین پلاستیک و لاستیک قرار دارد. ABS نوعی ماده پلاستیکی سخت با قیمت پایین است. بنابراین، برای خطوط تزئینی خلاقانه یک منطقه بزرگ در فناوری لباس مناسب تر است. با این حال، به دلیل دقت پایین سطح قالب گیری، برای به دست آوردن یک سطح ریز نیاز به یک عملیات پس درمانی دارد. PLA به عنوان یک ماده زیستی زیست تخریب پذیر و سازگار با محیط زیست به این معنی است که لباس چاپ شده با استفاده از این ماده در صورت آسیب یا کهنه شدن قابل بازیافت است. علاوه بر این، PLA به دلیل خاصیت کششی و ذوب عالی به عنوان با ارزش ترین پلیمر در زمینه پوشاک در نظر گرفته می شود. با این حال، لباس چاپ شده از PLA دارای شکنندگی بالا، پایداری حرارتی و چقرمگی ضعیف با مقاومت ضربه کمتر نسبت به مواد ABS است. بنابراین برای لباس های جدار نازک مناسب نیست. به دلیل مقاومت در برابر سایش و کشش بالا، پلی اورتان انعطاف پذیر (PU) [49،50] عمدتاً برای چاپ کفش های ورزشی مانند کفی میانی، کفی و غیره استفاده می شود. اگرچه لباس چاپ شده با این ماده به راحتی تغییر شکل نمی دهد، مواد گران است و پس از چاپ تغییرات غیرقابل کنترلی نسبت به طرح اصلی ایجاد می شود. علاوه بر این، از آنجایی که چاپ عمدتاً توسط ویسکوزیته مواد محدود می شود، هنگامی که دمای اکسترودر کاهش می یابد، به نازل می چسبد که به راحتی منجر به انسداد می شود. در مقایسه، نایلون دارای استحکام کششی، کشش و چقرمگی عالی است. علاوه بر این، دقت خروجی آن بهتر از ABS و PLA است. با این حال، دمای تغییر شکل حرارتی کمتر منجر به انقباض حرارتی در طول استفاده از محصول می شود که هنوز نمی تواند الزامات لباس را برآورده کند.

ساختار انعطاف پذیر پرینتر سه بعدی در لباس های سنتی
بیشتر لباس‌هایی که با مواد سنتی چاپ می‌شوند، سفت، فاقد انعطاف‌پذیری و راحتی کمتری هستند. بنابراین، آنها عمدتا برای نمایش لباس های مفهومی استفاده می شوند و نمی توانند در زندگی روزمره مردم استفاده شوند. با این حال، انواع پارچه‌های ساختاری انعطاف‌پذیر که در حال حاضر توسعه یافته‌اند می‌توانند لباس‌های پرینت سه بعدی را بهبود بخشند. ملنیکوا ساختارهای مبتنی بر پارچه را با استفاده از فناوری SLS و FDM چاپ کرد. نتایج نشان می‌دهد که ABS شکننده نمی‌تواند الزامات ساختار ریز را برآورده کند، در حالی که اسید پلی لاکتیک و نایلون مورد استفاده در SLS ممکن است برای استفاده از منسوجات معمولی بسیار سخت باشد. با این حال، پلی لاکتیک اسید نرم، همراه با مواد کمتر انعطاف پذیر مانند BendLay، نشان داده شده است که برخی از ساختارهای مبتنی بر نساجی را تکرار می کند.

این مواد می توانند الگوها و ساخت و سازهای جدیدی را برای لباس ایجاد کنند و در زمینه های مرتبط مورد استفاده قرار گیرند. بنابراین می توان طرح ها و عملکردهای جدیدی را به دست آورد که با پارچه های نساجی سنتی قابل تحقق نیست. Bee croft [36،53] و دیگران شکل لوله ای منسوجات را بر اساس پرینتر سه بعدی مطالعه کردند که با استفاده از ساختار اصلی بافندگی محقق می شود. بر اساس مطالعات قبلی در مورد ساختار پارچه های پرینتر سه بعدی، آنها استفاده از پودر نایلون چاپ سه بعدی را برای ایجاد ساختار بافتنی انعطاف پذیر مورد بررسی قرار دادند. نتایج پتانسیل چاپ ساختارهای منسوجات منعطف و لوله‌ای را در مقیاس‌های مختلف نشان می‌دهد که خواص ساختارهای پارچه ای بافتنی سنتی همراه با خواص مکانیکی مواد را نشان می‌دهد. علاوه بر این، این سازه‌ها در ضخامت‌های مختلف چاپ می شوند که انعطاف پذیری، استحکام و خواص مکانیکی کششی خوبی را نشان می دهند که ممکن است آنها را به راه حل هایی مناسب برای استفاده در صنعت نساجی فنی تبدیل کند. مطالعه بیشتر انواع مختلف مواد پودری نشان می‌دهد که TPU ممکن است منجر به پارچه‌های نرم تر شود که ممکن است برای کاربردهای مد مناسب‌تر باشد.

پیشرفت تحقیق در مورد پرینتر سه بعدی در لباس
فناوری پرینتر سه بعدی می تواند کاربرد مواد با کارایی بالا با عملکردهای مختلف را در لباس ها و لوازم جانبی برای ساختن اجزای اصلی لباس هوشمند تحقق بخشد. پیشرفت کاربردهای پرینتر سه بعدی در پوشاک از بعد لباس سنتی و پوشاک هوشمند در این قسمت معرفی شده است.

پیشرفت پرینتر سه بعدی در پوشاک سنتی
کاربرد اساسی پرینتر سه بعدی در لباس های سنتی
با توسعه فناوری پرینتر سه بعدی، چاپ سه بعدی به تدریج در پوشاک، منسوجات و سایر رشته ها به کار گرفته شد. علاوه بر این، تحقیقات بر روی مواد در زمینه لباس های پرینتر سه بعدی نیز پیشرفت های اولیه ای داشته است. کاکار نمونه های چاپ شده ساخته شده از پلی لاکتیک اسید (PLA (نرم))، PLA+ (سخت) و Filaflex (TPE، یعنی "الاستومر ترموپلاستیک") را اندازه گیری و آنالیز کرد. نتایج نشان می دهد که Filaflex بهترین ماده برای فرآیند پرینتر سه بعدی است. علاوه بر این، مطالعه نشان می دهد که حفره هوای تولید شده در طول فرآیند چاپ را می توان با بهینه سازی پارامترهای چاپ کاهش داد، در حالی که اثر تنش پسماند بر مواد Filaflex را می توان با تنظیم بار چاپ کنترل کرد. کیم تفاوت بین TPU (الاستومرهای پلی یورتان گرمانرم) و ABS (اکریلونیتریل بوتادین استایرن) را با ترکیب پارچه های نساجی سنتی با مواد پرینتر سه بعدی مقایسه کرد. اشاره می شود که مواد جامد ABS می تواند خروجی با کیفیتی را ارائه دهد. با این حال، به دلیل زبری سطح بالا، محصولات نیاز به پس پردازش دارند. علاوه بر این، ABS برای تولید ساختار دایره ای در محصولات پوشاک مناسب تر است. در همین حال، TPU انعطاف پذیر سطح نسبتاً صافی را فراهم می کند. علاوه بر این، به دلیل ویژگی های ذاتی این ماده، برای الگوهای اتصال در محصولات پوشاک مانند ساخت سازه های لولا مناسب تر است. اسپاهیو [8] لباسی را با فلش به عنوان ساختار هندسی آن با استفاده از فرآیند FDM چاپ کرد. برای سهولت در پوشیدن آن، کمربندهای ثابتی در دو طرف لباس اضافه شد و کل لباس از مواد رشته ای انعطاف پذیر Filaflex برای انعطاف بهتر ساخته شد. با این حال، هنوز شکاف خاصی بین خواص مواد چاپی و مواد نساجی سنتی وجود دارد. یارویندران [48] آزمایش های کششی و خمشی را به ترتیب بر روی رشته انعطاف پذیر Filaflex و رشته انعطاف پذیر TPU انجام داد. تحقیقات نشان داد که Filaflex در حال حاضر مناسب‌ترین و مؤثرترین ماده برای کفی‌های ارتوپدی پا می‌باشد، زیرا ماده TPU به دلیل حرارت دادن در طول فرآیند چاپ، خاصیت ارتجاعی خود را تغییر می‌دهد و اثر چسبندگی بین لایه‌ها نیز خوب نیست.

اگر می خواهید پرینتر سه بعدی را در دستان خود داشته باشید، ما 3Doodler Create Plus  را توصیه می کنیم. این خودکار دستی به شما امکان می دهد اشیاء سه بعدی را به همان راحتی که با یک قلم و کاغذ استاندارد انجام می دهید ایجاد کنید.

ما 3Doodler Create Plus را دوست داریم زیرا در دست گرفتن آن آسان است و از مواد مختلفی پشتیبانی می کند. گزینه های ارزان‌تر مانند قلم 3D Play Polaroid شما را به PLA محدود می‌کند، بنابراین با 3Doodler Create Plus  انعطاف‌پذیری بیشتری خواهید داشت. همچنین صدها شابلون از 3Doodler پیدا خواهید کرد که می توانند به شما در طراحی اسباب بازی ها، مدل های حیوانات و دیگر طرح های معماری کمک کنند. یک کیت 19.99 دلاری وجود دارد که دارای نازل های اضافی برای تغییر اندازه لایه و بافت مدل شما است.

قلم‌ های سه بعدی معمولاً کاربران جوان تر را جذب می‌کنند و اندازه و کنترل های ساده 3Doodler Create Plus اندازه مناسبی برای دست‌های کوچک است. متوجه می‌شوید که مرتباً قلم را بارگیری می‌کنید، زیرا 3Doodler Create Plus از رشته‌های کوتاه تری استفاده می‌کند، اما در کل این تجربه بسیار خوبی برای افرادی است که می‌خواهند روشی خلاقانه برای طراحی اشیاء کوچک پیدا کنند.

پرینتر سه بعدی های پیچیده تری نسبت به پرینتر سه بعدی Toybox وجود دارد. اما به عنوان مقدمه ای بر پرینتر سه بعدی، این دستگاه برای سازندگان جوانی که به دنبال انعطاف پذیری عضلات خلاق خود هستند، جذاب خواهد بود. و آنها به عنوان بخشی از معامله، اسباب بازی تولید می کنند!

با استفاده از پرینتر سه بعدی Toybox، می‌توانید اسباب‌بازی‌های کوچک بسازید - شما محدود به چاپ‌هایی هستید که در هر طرف حدود 3 اینچ هستند. کارکرد کنترل‌ها ساده است و سازنده چاپگر Make.Toys شامل مجموعه‌ای از الگوهای اسباب‌بازی رایگان است که می‌توانید برای شروع از آنها استفاده کنید. همچنین می‌توانید طرح‌های خود را تغییر دهید یا حتی طرح‌های خود را آپلود کنید و به خلاقیتی که این چاپگر می‌تواند جرقه بزند می‌افزاید.

بچه ها نباید بدون نظارت از چاپگر استفاده کنند، زیرا لمس سر پرینتر سه بعدی داغ یا یکی از قسمت های متحرک دیگر بسیار آسان است. از آنجایی که تخت چاپ Toybox سر نیست، گاهی اوقات حذف چاپ ها دشوار است. با این وجود، ما مجذوب این چاپگر و سرعت چاپ آن با کیفیت خوب شدیم. اگر می‌خواهید Toybox را برای خودتان تجربه کنید، می‌توانید یک کیت استارت مستقیماً از Make.Toys خریداری کنید که شامل پرینتر سه بعدی و مجموعه‌ای از مواد است.

پرینتر سه بعدی تغییر بازی: چگونه TUM Boring قطعات قوی را برای دستگاه حفاری تونل خود چاپ کرد
TUM Boring یک سازمان دانشجویی از Technische Universität Munchen است که از بیش از 60 دانشجو از 16+ کشور تشکیل شده است. این گروه در سال 2020 گرد هم آمدند تا در مسابقه Not-a-Boring Competition 2021 از طرف Elon Musk's The Boring Company (TBC) شرکت کنند.

این تیم به رهبری دانش‌آموزان به آینده تحرک اختصاص دارد و قصد دارد یکی از سریع ترین ماشین‌های حفاری میکرو تونل (TBM) را در جهان بسازد تا نوآوری در صنعت تونل سازی را هدایت کند. این رقابت مکان مناسبی را برای مشاهده مقایسه پروژه آنها با نوآوری های سراسر جهان فراهم کرد.

پس از برنده شدن در رقابت در سال 2021، تیم TUM Boring یک پرینتر سه بعدی استریولیتوگرافی Form 3+ (SLA) را به دست آورد و همچنین با قطعات چاپ شده لیزر انتخابی SLS 1+ 30W کار کرد. فناوری پرینتر سه بعدی جدید به طور قابل توجهی فرآیندهای کاری تیم را بهبود بخشید. از نمونه سازی سریع تا قطعات مصرف نهایی، Form 3+ عملیات روزمره TUM Boring را متحول کرد و به تیم کمک کرد که در آوریل 2023 در دومین نسخه مسابقه Not-a-Boring برنده شود.

کشف کنید که چگونه TUM Boring از چاپ سه بعدی برای ایجاد قطعات قوی و بادوام برای دستگاه حفاری تونل خود استفاده کرد و برای دومین سال متوالی جایزه اول را در رقابت شکست داد.

افزایش سرعت تکرارهای طراحی با پرینتر سه بعدی  SLA
آوردن فرم 3+ به داخل تیم TUM Boring را قادر ساخت تا توانایی های تکراری خود را با اختلاف قابل توجهی بهبود بخشد. برای درک نحوه اتصال لوله‌های مختلف درون TBM، تیم به Form 3+ روی آورد تا نمونه‌های اولیه ایده‌های مفهومی مختلف را در مقیاس کوچک با استفاده از رزین خاکستری چاپ کند. این به آنها اجازه داد تا مکانیک ها را از نزدیک بدون نیاز به کار فوری بر روی دستگاه اندازه واقعی تجسم کنند و کارایی و صرفه جویی در زمان را افزایش دهند.

دانش‌آموزان همچنین توانستند چندین دور تست عملکردی را بر روی یک قطعه چرخ برش چاپ شده سه بعدی انجام دهند. چاپ مینیاتورهای چرخ کاتر با ساختارهای کمی متفاوت در Flexible 80A Resin به تیم این امکان را داد که محصول را بسیار بهتر از برنامه طراحی ساده به کمک رایانه تجسم کنند. تام لوکا راینهارت تأیید می کند: "ما برنامه CAD را داریم اما این فقط چیزهای زیادی را به شما نشان می دهد. همیشه بهتر است محصول فیزیکی را در دست داشته باشیم و از منظرهای مختلف به آن نگاه کنیم.»

ساخت قطعات مصرف نهایی با SLA: کارآمد و صرفه جویی در هزینه
علاوه بر نمونه سازی، TUM Boring از فناوری SLA برای چاپ قطعات نهایی مانند پوشش سوراخ پیچ و پایه های حسگر نیز استفاده کرد.

در محفظه بیرونی TBM، چندین سوراخ پیچ وجود دارد که در صورت نیاز به جدا کردن سر کاتر، باید به راحتی در دسترس باشند، اما همچنین برای محافظت از دستگاه در برابر خاک و خاک، پوشانده شوند. چاپ سه بعدی روکش سوراخ پیچ تولید قطعات سفارشی شده در حجم کم را مقرون به صرفه می کند که به راحتی جدا می شوند و همچنان از دستگاه در برابر زباله محافظت می کنند.

راینهارت خاطرنشان کرد که این یک "بهبود کارایی بزرگ" بود. پس از آزمایش مواد مهندسی مختلف، تیم تصمیم گرفت از رزین خاکستری استفاده کند که نیازی به پس پردازش اضافی ندارد و با پرداخت سطحی عالی مشخص می شود.

درست کردن گوشت
برآورده کردن همه این الزامات به دور از اهمیت است، حتی برای یک ترکیب نسبتاً ساده مانند میله‌های مواد مغذی مناسب که تیم Oleksyk برای سربازان توسعه می دهد. و اگر هدف ساخت چیزی با ساختار پیچیده باشد، ایجاد یک نسخه قابل چاپ بسیار پیچیده تر است. به عنوان مثال، شرکتی به نام Redefine Meat از پرینتر سه بعدی برای تولید محصولات گیاهی استفاده می کند که ساختار، بافت و طعم استیک های گوشت گاو را بازتولید می کند.

دانیل دیکوفسکی، رئیس نوآوری و فناوری Redefine Meat، می‌گوید: «گوشت» - که ماهیچه است - «ساختاری بسیار پیچیده دارد که می‌تواند عملکرد مناسب و عمدتاً حرکت را برای حیوان فراهم کند. این شرکت ویژگی های گوشت را با یک تست فشرده سازی استاندارد و سایر آزمایش‌های سفارشی تجزیه و تحلیل می کند تا ببیند که چگونه آن را تغییر می دهد و در برابر جویدن مقاومت می کند، که بستگی به جهت‌گیری رشته‌های عضلانی دارد. Redefine Meat همچنین با استفاده از پرینتر سه بعدی ها برای ذخیره الیاف گیاهی انحصاری شرکت، نحوه تراز شدن و چسبیدن فیبرهای عضلانی به یکدیگر را دوباره ایجاد می کند. دیکوفسکی می‌گوید، ایده این است که واقعاً اجزای مختلف یک لقمه استیک مانند فیبرهای عضلانی، اجزای چربی و بافت همبند را تقلید کنیم و تجربه خوردن آن را شبیه‌سازی کنیم - تا آب میوه‌ها، بو و طعم

مواد تشکیل دهنده هر چه باشد، چیزی که هنوز ناشناخته است این است که چگونه فرآیند پرینتر سه بعدی ممکن است مشخصات غذایی یک غذا را تغییر دهد. اوکاموتو می‌گوید، تا اینجای کار، این اثر حداقلی به نظر می‌رسد. برخی از مواد مغذی، مانند ویتامین C، ذاتاً ناپایدار هستند، بنابراین فشار دادن آنها به لوله و سرنگ پرینتر سه بعدی ممکن است باعث تخریب آنها شود، به خصوص وقتی گرما در میان باشد.

تلاش‌های اخیر برای ترکیب پرینتر سه بعدی با آشپزی، پیچ و تاب جدیدی به محاسبات تغذیه‌ای می‌افزاید. تیم لیپسون لیزرهایی را به یک پرینتر سه بعدی مواد غذایی اضافه کردند و از آنها برای پختن سینه مرغ آسیاب شده از دستگاه استفاده کردند. محققان اکنون با Okamoto کار می کنند تا بررسی کنند که چگونه پخت و پز لیزری بر حفظ مواد مغذی تأثیر می گذارد.

لیپسون می‌گوید: «هیچ‌کس تا به حال پخت و پز لیزری انجام نداده است. او حدس می‌زند که ادغام پخت و پز در فرآیند، چه با لیزر یا نوع دیگری از گرما، چیزی است که غذای پرینت سه‌بعدی را روی نقشه قرار می‌دهد و این فرآیند را به شکلی کامل از پختن ظرف تبدیل می‌کند.

یک پرتو باریک و روشن از نور آبی مایل به آبی بر روی یک تکه خمیر نشسته روی یک سکو متمرکز می شود و باعث می شود دود نازکی از خمیر بلند شود.

پرینتر سه بعدی فلزی ارزان قیمت
پرینتر سه بعدی فلزی DIY مقرون به صرفه
امروزه پرینتر سه بعدی متا در حال گسترش است، اگر می توانید  پرینتر سه بعدی در فلزات انجام دهید، پس چرا هنوز از چاپ همان پلاستیک ها خسته شده اید؟ اما متأسفانه بیشتر پرینترهای سه بعدی فلزی از پرینتر سه بعدی های پلاستیکی معمولی گران تر هستند. پرینتر سه بعدی فلزی در حال حاضر توسط شرکت های صنعتی مانند جنرال الکتریک و بوئینگ استفاده می شود. مشکلی نیست اگر یک پرینتر سه بعدی رومیزی در خانه خود دارید، می توانید دستگاه موجود خود را برای پشتیبانی از چاپ سه بعدی فلزی پیکربندی کنید. غیر مجاز می باشدmo Wenman که متخصص پرینتر سه بعدی است دستورالعمل های جامع و یک آموزش ویدیویی در مورد نحوه پرینت سه بعدی فلزی با استفاده از پرینتر سه بعدی رومیزی خود را منتشر کرد.

بسیاری از کاربران پرینتر سه بعدی سعی کرده اند قالب های پلاستیکی ABS را با استفاده از پرینتر سه بعدی رومیزی خود چاپ کنند. از این قالب ها برای ریخته گری فلز استفاده می شود، اما متاسفانه نقطه ذوب اکثر فلزات بسیار بالا است. اگر نقطه ذوب فلزی برابر یا بیشتر از نقطه ذوب پلاستیک ABS باشد، پس از ریختن فلز مذاب درون قالب، قالب به سادگی ذوب می شود. غیر مجاز می باشدmo آزمایش هایی انجام داد و متوجه شد که آلیاژهای خاصی از بیسموت دارای نقطه ذوب 70 درجه سانتیگراد هستند. بعد از اینکه او آلیاژ فلز بیسموت مایع را در قالب پلاستیکی ABS پرینت سه بعدی ریخت، باور نمی کنید که او فلز پرینت سه بعدی را با روکش ظریف تر به دست آورد.

دستورالعمل های گام به گام زیر توسط Wenman ارائه شده است.
 

طراحی سه بعدی هر قسمتی را که می خواهید چاپ کنید (شما می توانید از هر برنامه CAD مانند Autocad، tinkercad، sketchup و غیره استفاده کنید).

آن مدل را از بلوک جامد تفریق کنید، در نهایت قالب را تشکیل می دهد.

پرینتر سه بعدی با استفاده از فیلامنت ABS.

آلیاژ بیسموت را ذوب کرده و از ABS به قسمت قالب بریزید.

بعد از اینکه ترکیب قالب آلیاژی abs را خنک کردید، کل قالب را بگذارید و داخل یک شیشه توخالی پر از استون بریزید.

ABS به تدریج توسط استون حل می شود و فلز پرینت سه بعدی را به شما نشان می دهد.

قبل از انجام روش Wenman باید از برخی مسائل ایمنی اطمینان حاصل کنید. ممکن است مشکلاتی در مورد آلیاژهای بیسموت و محلول استون وجود داشته باشد، لطفاً قبل از استفاده دستورالعمل‌های کامل Wenman را در مورد Thingiverse بخوانید.

پرینتر سه بعدی فلزی ممکن است متعلق به خریداران ثروتمند باشند، اما روش Wenman به ما این فرصت را می دهد تا بدون هزینه زیاد، ریخته گری فلزات DIY و پرینتر سه بعدی را در خانه امتحان کنیم. بیایید باور کنیم که در عرض چند سال، اکثر تحقیقات پیشرفته تحقیق و توسعه هزینه چاپ سه بعدی فلز را کاهش می دهد. لطفاً روش Wenman را در آموزش ویدیویی یوتیوب زیر بررسی کنید.

پیش از این هرگز رشته های مختلف تا این حد به هم مرتبط نبوده اند. با افزایش دیجیتالی شدن، عناصر سنتی متفاوت چرخه عمر یک محصول، مانند ایده پردازی و ساخت، متقاطع بیشتری دارند. پرینتر سه بعدی بخش بزرگی از این کار است - مراحل چرخه عمر محصول را به حدی سرعت می بخشد که می توان کل تکامل را ساده کرد و رشته ها با یکدیگر ترکیب می شوند و روی یکدیگر بهبود می یابند. این نوع همکاری در یک کسب و کار در فضاهای سازنده مؤسسات آموزشی و آزمایشگاه‌های ساخت نیز مشهود است.

کالج هنرهای رسانه ای و طراحی وستفال دانشگاه درکسل برنامه هایی را برای دانشجویانی ارائه می دهد که امیدوارند هر چیزی از انیمیشن گرفته تا مد و واقعیت مجازی را دنبال کنند و آزمایشگاه ساخت ترکیبی واقع در مرکز آنها فرصت هایی را برای هر نوع پروژه ای ارائه می دهد. اریک ساندکوئیست، مدیر آزمایشگاه ساخت، به ما گفت: "دانشجویان از آن برای همه چیز استفاده می کنند، از مدل های معماری، طراحی مد، لوازم جانبی، سخت افزار برای پوشاک... ما چند دانش آموز داریم که علاقه مند به ساخت پارچه های مفصلی پرینت سه بعدی هستند."

Sundquist فضا را طوری تنظیم می‌کند که دانش‌آموزان آموزش ببینند، سپس خودشان فضا را اداره می‌کنند و مسئول آموزش دانش‌آموزان دیگر هستند، فرقی نمی‌کند که پروژه رشته‌ای متفاوت از رشته خودشان باشد. ساندکوئیست می‌گوید: «این روش دموکراتیک‌تر است و برای یادگیری بین‌رشته‌ای بهتر است. او دانشجویان رشته های مد را می بیند که از دانشجویان مهندسی و رشته های طراحی محصول برای بیان قطعات کمک می خواهند و بالعکس. آزمایشگاه واقع در مرکز برای همکاری، به اشتراک گذاشتن ایده ها و تبادل تخصص دانش آموزان عالی است و پرینتر سه بعدی انگیزه پشت این نوع جلسات طوفان فکری بداهه است. یک رشته مد ممکن است تصویر کلی را مانند یک لباس پستی زنجیره ای ببیند، اما برای طراحی تلورانس بین هر حلقه زنجیره ای، یا انتخاب فناوری مورد استفاده برای ساختار چاپی بدون پشتیبانی، به کمک یک دانشجوی مهندسی نیاز دارد.

خلاقیت توانمند

پرینتر سه بعدی می تواند دانش آموزان را قادر سازد تا باشگاه ها یا انجمن های جدید را امتحان کنند و مهارت های خود را از کلاس درس به یک برنامه جدید انتقال دهند. دانش‌آموزان در TU Berlin برای توسعه ماشین‌های مسابقه‌ای با عملکرد بالا برای رقابت جهانی دانشجویان فرمول به پرینتر سه‌بعدی تکیه می‌کنند. این خودروها باید بادوام، مقاوم در برابر حرارت و ضربه بالا و بسیار سبک وزن باشند. تیم TU Berlin که اغلب از 90 دانشجو تشکیل شده است، برای فرآیندهای قالب‌گیری فیبر کربن و قطعات مصرفی نهایی به پرینتررهای SLA Formlabs متکی است.

دسترسی به پرینتر سه بعدی دقیق، قابل اعتماد و با کاربری آسان به تیم TU برلین اجازه داده است تا خروجی خود را گسترش دهد - آنها سالانه سه خودرو، از طراحی تا مسابقه، در طول سال تحصیلی تولید می کنند. این فناوری تیمی از دانشجویان جوان را قادر می‌سازد تا روی چیزی که به آن علاقه دارند کار کنند و هر سال نه تنها یک، بلکه سه محصول اجرایی را در یک صحنه بین‌المللی ارائه دهند. مهارت‌هایی که آن‌ها توسعه می‌دهند و احساس مالکیت و قدرتی که احساس می‌کنند، اگر مجبور باشند بسیاری از کارهای خود را برون‌سپاری کنند، یا برای کار با ماشین‌های گران‌تر به سرپرستان تکیه کنند، امکان‌پذیر نخواهد بود. مقرون به صرفه بودن و دسترسی به پرینتر سه بعدی Formlabs خلاقیت و بهره وری آنها را تقویت می کند.

انواع پرینتر سه بعدی برای آموزش

مربیان یک وظیفه بزرگ پیش روی خود دارند و تعیین اینکه کدام فناوری برای برنامه درسی آنها بهترین است می تواند استرس بیشتری باشد. این بخش به بررسی پرینتر سه بعدی مختلف برای مدارس می پردازد و کمک می کند تا مشخص شود کدام پرینتر سه بعدی برای دوره ها و اولویت های مختلف بهترین است.

پرینتر سه بعدی مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM).

شاید هنوز هم رایج ترین نوع پرینتر سه بعدی در آموزش، پرینترهای سه بعدی FDM قطعات را با ذوب و اکسترود کردن رشته های ترموپلاستیک، که نازل چاپگر لایه به لایه در ناحیه ساخت رسوب می دهد، می سازد. مزایای آن در مقیاس پذیری و مقرون به صرفه بودن، و همچنین ماهیت ساده این فناوری است که درک آن را برای کودکان مدرسه ای که تازه طراحی در CAD را یاد می گیرند، آسان می کند.

اگرچه سازندگان پرینترهای گرانقیمت FDM را می‌سازند که می‌توانند بیش از 50000 دلار قیمت داشته باشند، اکثر واحدهای مورد استفاده توسط مربیان حدود 1000 تا 4000 دلار قیمت دارند. پرینترهای FDM می توانند قطعات را به سرعت و از طریق یک فرآیند بصری بصری تحویل دهند - و آنها را به یک نقطه ورودی عالی برای دانش آموزان جوان تبدیل می کند. هنگامی که دانش آموزان شروع به طراحی قطعات کاربردی و مجموعه های چند قسمتی می کنند، پرداخت سطحی با کیفیت پایین و دقت شروع به ایجاد مشکل می کند. کیفیت پایین تر قطعات و محدوده باریک تر مواد همچنین به این معنی است که کاربردهایی که پرینترهای FDM می توانند پشتیبانی کنند محدود است، به خصوص در یک محیط تحقیقاتی یا آموزشی عالی. چاپگرهای سه بعدی FDM بخشی از پازل چاپ سه بعدی و نقطه شروع عالی هستند، اما باید در هماهنگی با سایر انواع پیشرفته تر پرینتر سه بعدی آموزش داده شوند.

مزایای پرینتر سه بعدی

به راحتی مفاهیم طراحی را آزمایش کنید

پرینتر سه بعدی به معماران این امکان را می دهد که به سرعت چندین مفهوم طراحی را آزمایش کرده و در مراحل اولیه پروژه ها تکرار کنند. این امر بهره وری را تا حد زیادی افزایش می دهد و به طراحان اجازه می دهد تا معایب بالقوه ای را که شناسایی آنها در مدل کامپیوتری Revit دشوارتر است، تشخیص دهند. معماران می توانند مدل های مطالعاتی معماری کم هزینه را پرینتر سه بعدی کنند که می توانند برای ارزیابی جریان فضا، ساختار کلی، حجم و نحوه عبور نور طبیعی در ساختمان مورد استفاده قرار گیرند. ایجاد تغییرات در مقیاس یک مدل کار به تعیین رابطه ساختمان با محیط نزدیک آن (که می تواند به صورت سه بعدی نیز چاپ شود) و در سطح بزرگتر، نحوه تناسب آن در یک محله کمک می کند.

با طیف وسیعی از مواد و رنگ ها آزمایش کنید

طیف گسترده ای از رشته های پرینتر سه بعدی به معماران این امکان را می دهد که احساس طراحی خود را بهتر به اشتراک بگذارند. تلاش برای رنگ آمیزی یا یافتن یک ماده رنگی مناسب برای استفاده در قسمت های مختلف مدل را کاهش می دهد. استفاده از مواد شفاف، براق یا سفید می تواند حس ظرافت را به شما اضافه کند. زیبایی شناسی کلی مدل را افزایش می دهد و نشان می دهد که چگونه ساختمان در تضاد با محیط اطراف خود به نظر می رسد. سیستم فیلامنت باز Ultimaker طراحان را قادر می سازد از آنچه می خواهند استفاده کنند و مواد پشتیبانی PVA ​​قابل حل به تبدیل طرح های پیچیده به واقعیت کمک می کند.

چند کپی ایجاد کنید

به راحتی می توان از مدل نهایی کپی های متعدد ایجاد کرد و فایل پرینتر سه بعدی را می توان به طور نامحدود برای مراجعات بعدی ذخیره کرد. با توجه به روش های سنتی ساخت مدل، توانایی ایجاد آسان نسخه های متعدد بسیار نادر است. این معمار را قادر می سازد تا به مشتریان و سرمایه گذاران خود نسخه ای از پروژه ای را که برای آن استخدام شده اند ارائه دهد.

فن آوری های جدید را با روش های مرسوم ترکیب کنید

در حالی که پرینتر سه بعدی می تواند به طور کامل جایگزین روش های ساخت مدل های معمولی شود، این فناوری همچنین می تواند آنها را بهبود بخشد. برخی از طراحان ممکن است نخواهند گردش کار ساخت مدل خود را کاملاً خودکار کنند زیرا ایجاد یک مدل ساختمان از ابتدا یک سنت برای معماران است. رشته معماری مسلماً یک هنر در نظر گرفته می شود و اگر برخی از تکنیک های مدل سازی را به صورت دستی انجام دهیم، به ریشه های خود وفادار می ماند. با این حال، ایجاد دقیق ویژگی های هندسی پیچیده می تواند با دست غیرممکن باشد. پرینتر سه بعدی این قطعات و افزودن آنها به مدل دست ساز ترکیبی ایجاد می کند و می تواند طراحی را به روش هایی مانند قبل بیان کند. این مدل منحصر به فرد زمانی که به مشتری ارائه می شود تأثیر ملموس قوی ایجاد می کند.

شش نکته ذکر شده تنها چند نمونه از ارزشی است که یک پرینتر سه بعدی می تواند به گردش کار یک معمار اضافه کند. این فناوری ترکیبی از دقت کامپیوتری، کارایی و ملموس بودن یک مدل مقیاس را ارائه می دهد. مزایای اصلی پرینتر سه بعدی برای معماران، صرفه جویی در زمان و هزینه است و در عین حال باعث افزایش ارزش برای مشتریان می شود. با Formlabs یا اکوسیستم Ultimaker، دستیابی به چاپ با کیفیت بالا در هر زمان و در عین حال کارآمدتر کاملاً امکان پذیر است.

به دنیای بازتولید هنر سه بعدی خوش آمدید

نگاهی از درون به مشخصات فنی و جزئیات

ارین هانسون با جدیدترین محصول خود وارد دنیای بازتولید هنر سه بعدی شده است: نسخه محدود 3D Textured Replicas.

"در حالی که تمام جهان در مورد امکاناتی که جدیدترین فناوری  پرینتر سه بعدی ارائه می دهد صحبت می کند، یک هنرمند در سن دیگو وجود دارد که در حال حاضر این کار را انجام می دهد. وقتی برای اولین بار در مارس امسال با ارین هانسون تماس گرفتیم، هیچ یک از ما فکرش را نمی کردیم. ما بسیار مفتخریم که اسکنر ما بخشی از جریان کاری است که برای ساخت چنین بازتولیدهای واقعی از نقاشی های شگفت انگیز او استفاده می شود." - مارتین پافرات، اسکنرهای کروز، آلمان.

این پرینت با هنرهای زیبا و باورنکردنی، پاسخ پیشرفته ارین به تقاضای رو به رشد برای پرینت های بافت دار است. هر ماکت با استفاده از تکنولوژی پرینتر سه بعدی و چاپ چند لایه به طور صادقانه از رنگ و احساس هر قلم مو کپی می کند تا هر جنبه ای از نقاشی اصلی را به تصویر بکشد.

در حالی که مقالات قبلی در مورد خود کپی‌ها بحث کرده‌اند، ما می‌خواستیم از این فرصت استفاده کنیم و جزئیات فنی بازتولیدهای پیشرفته ارین را به اشتراک بگذاریم.

جدیدترین افزودنی به تیم ارین هانسون: اسکنر جدول همگام CRUSE ما

هنگامی که یک نقاشی برای پرینتر سه بعدی انتخاب می شود، باید یک فرآیند اسکن ایمن و موثر را طی کند تا هر دقیقه جزئیات را به تصویر بکشد - از ضربه های قلم مو گرفته تا رنگ های درخشان. این کار با جدیدترین فناوری ضبط سه بعدی انجام می شود: اسکنر جدول همگام CRUSE.

این دستگاه اکنون بر کل اتاق در انبار ما تسلط دارد. حجم عظیم این دستگاه تعجب آور نیست، زیرا باید نقاشی های ارین را در خود جای دهد - بدون توجه به اندازه کار. علاوه بر این، به گونه‌ای تنظیم شده است که نقاشی‌های اصلی را می‌توان به آرامی، رو به بالا قرار داد تا در پنج جهت لامپ‌های LED با دمای کنترل‌شده، دقیق و همگن اسکن شوند.

فرآیند اسکن با استفاده از چندین اسکن با وضوح حداکثر 2000 نقطه در اینچ انجام می شود. فناوری پیشرفته تصویربرداری در 15000 پیکسل و 5.6 میکرون را ارائه می دهد. تغییرات عمدی در وضعیت نور به ما این امکان را می دهد که بافت یافت شده در نسخه اصلی ارین هانسون را ضبط کنیم و اطلاعات لازم را برای ایجاد کپی های بافت سه بعدی در اختیار چاپگر خود قرار دهیم. هر فایل سه بعدی چندین گیگابایت حجم دارد و ما دو کامپیوتر سفارشی و با سرعت فوق العاده برای پردازش گرافیک خریداری کردیم.

این اسکنر سه بعدی همچنین ارین هانسون را با رنگ 48 بیتی ثبت می کند و در هر اسکن تریلیون ها رنگ را به تصویر می کشد. برای مقایسه، فتوشاپ معمولاً تصاویر را با رنگ 24 بیتی از یک دوربین دیجیتال 5D Canon پردازش می کند، بنابراین اسکنر CRUSE با فرمت بزرگ، 2 برابر بیشتر از یک دوربین رده بالا استاندارد، اطلاعات رنگی را ضبط می کند.

واضح است که با تمام داده هایی که اسکنر می گیرد، نرم افزار باید سیستم را همراهی کند تا امکان استفاده، پردازش و چاپ این اطلاعات دقیق را فراهم کند.

مجموعه نرم افزار طراحی CRUSE به ما این امکان را می دهد که تمام اطلاعات ثبت تصویر را برداریم و تصاویر را "پشته" کنیم، یک تصویر بافتی ایجاد کنیم که بتوانیم آن را روی صفحه نمایش رایانه خود ببینیم و سپس برای تکرار به یک پرینتر سه بعدی ارسال کنیم. این نرم‌افزار به ارین اجازه می‌دهد تا تصویر را از نظر دقت از قبل تعیین کند و این فرصت را برای ما فراهم می‌کند تا از اسکن سه بعدی برای تصویربرداری عمیق‌تر بافت و رنگ در چاپ‌های هنری زیبای دوبعدی و همچنین روی کپی‌های بافت‌دار سه بعدی جدیدمان استفاده کنیم.

دهه 1990: ظهور تولیدکنندگان اصلی پرینترهای سه بعدی و ابزارهای CAD
اکنون که اصول اولیه ایجاد شده است، تکامل تولید افزودنی بسیار سریع است. تولیدکنندگان اصلی  پرینتر سه بعدی در حال ظهور هستند، فناوری‌های جدید تکمیل شده‌اند و ابزارهای مدل‌سازی سه بعدی نیز شروع به توسعه می‌کنند و تولید افزودنی را به سطح بعدی می‌رسانند.

در اروپا، EOS GmbH تاسیس شد و اولین سیستم EOS "Stereos" را برای نمونه سازی صنعتی و کاربردهای تولید پرینتر سه بعدی ایجاد کرد. کیفیت صنعتی آن امروزه در سراسر جهان در فناوری SLS (فناوری سینتینگ لیزری انتخابی) برای پلاستیک و فلزات شناخته شده است.

در سال 1992، پتنت Fused Deposition Modeling برای Stratasys صادر شد که پرینتر سه بعدی بسیاری را برای افراد حرفه ای و افراد توسعه داد. از سال 1993 تا 1999، بازیگران اصلی بخش پرینتر سه بعدی با تکنیک های مختلف ظهور کردند:

ZCorp و جت بایندر: بر اساس فناوری پرینت جوهرافشان MIT، Z402 را ایجاد کردند که مدل هایی را با استفاده از مواد پودری مبتنی بر نشاسته و گچ و یک چسب مایع مبتنی بر آب تولید می کرد.

در همان زمان، می‌توانیم ببینیم که ابزارهای جدید CAD، که امکان ایجاد مدل‌های سه بعدی را فراهم می‌کنند، در دسترس و توسعه می‌یابند، برای مثال، با ایجاد نمونه اولیه Sanders (که اکنون به عنوان Solidscape شناخته می‌شود)، یکی از اولین بازیگران. برای توسعه ابزارهای خاص برای تولید مواد افزودنی.

چارلز هال در سال 2014 برنده جایزه مخترع اروپایی در رده کشورهای غیراروپایی، توسط قیمت دفتر ثبت اختراع اروپا شد.

دهه 2000: پرینتر سه بعدی باعث دیده شدن رسانه می شود
در سال 2000، هزاره اولین کلیه پرینت سه بعدی را دید، اما باید 13 سال دیگر منتظر بمانیم تا بتوانیم آن را به بیمار پیوند بزنیم. کلیه های پرینتر سه بعدی در حال حاضر به خوبی کار می کنند و محققان در حال آزمایش روی رشد سریع برای پیوند اعضا هستند.

سال 2004، سال آغاز پروژه RepRap بود که از یک پرینتر سه بعدی خود تکراری تشکیل شده بود. بله، امکان پرینت سه بعدی پرینتر سه بعدی وجود دارد. این پروژه منبع باز منجر به گسترش پرینترهای سه بعدی رومیزی سه بعدی FDM و محبوبیت این فناوری در جامعه سازندگان شد.

در سال 2005، ZCorp، Spectrum Z510، اولین پرینتر سه بعدی رنگی با کیفیت بالا را راه اندازی کرد.

در سال 2008، پرینت سه بعدی به لطف یک کاربرد پزشکی دیگر، حضور بیشتری در رسانه ها پیدا کرد: اولین اندام مصنوعی چاپ شده سه بعدی.

این پروژه شگفت‌انگیز چاپ سه بعدی پزشکی تمام قسمت‌های یک اندام بیولوژیکی را در خود جای داده بود، بدون نیاز به مونتاژ بعدی، «همانطور که هست» چاپ شد. امروزه، همراه با اسکن سه بعدی، پروتزها و ارتزهای پزشکی پرینتر سه بعدی هر روز ارزان تر و سریعتر برای بیمار به دست می آیند. علاوه بر این، این پروتزها هر روز بیشتر بهینه شده و با مورفولوژی بیمار سازگار می شوند. تولید افزودنی فرصت های جدیدی را در خصوص سفارشی سازی انبوه به ارمغان می آورد.

سال 2009 سالی بود که در آن پتنت های FDM در اختیار عموم قرار گرفت و راه را برای موج گسترده ای از نوآوری در پرینترهای سه بعدی FDM، کاهش قیمت پرینترهای سه بعدی رومیزی باز کرد و در نتیجه، از آنجایی که این فناوری در دسترس تر بود، افزایش یافت. دید.

سال 2009 همچنین سالی بود که سرویس پرینتر سه بعدی آنلاین Sculpteo ایجاد شد، یکی از پیشگامان خدمات پرینت سه بعدی آنلاین که اکنون شکوفا شده است، گامی دیگر به سمت دسترسی به پرینتر سه بعدی!