طی تحقیقاتی اعلام شد

۸ نوآوری چاپ سه‌بعدی را بیشتر بشناسیم

فناوری چاپ سه‌بعدی و مواد پیشرفته دارای ظرفیتی خارق‌العاده هستند که می‌تواند به توسعه فناوری‌ها و محصولات نوظهور بیانجامد.

کد خبر: ۹۳۸۲۱۵

دوشنبه - ۱۰ خرداد ۱۴۰۰ / May 31, 2021

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، چاپ سه بعدی فناوری است که افراد در سراسر جهان را قادر می‌سازد محصولات سفارشی خود را طراحی کنند. حتی اگر کسی تجهیزات مناسبی نداشته باشد، دسترسی به خدمات شرکت‌های خلاق و استارتاپ‌های ارائه دهنده خدمات چاپ سه بعدی به صورت آنلاین از طریق خدمات آنلاین، در دسترس قرار دارد و این نیاز‌ها را برطرف می‌کند.

فناوری چاپ سه بعدی با ارائه کارایی، قابلیت تنظیم و قابلیت دسترسی به تولید مقرون به صرفه، به شکلی پویا و اثربخش باعث تغییر در چگونگی و نحوه ساخت اشیا می‌شود.

امروزه، محصولات و راه حل‌های نوآورانه چاپ سه بعدی، با کمک دستاورد‌های قبلی و ایده‌های نواورانه جدید طراحان و مهندسان که پیش از این فقط به رویا می‌ماند، اکنون به واقعیت تغییر یافته است.

بخش‌های زیر فقط برخی از نوآوری‌های چاپ سه بعدی را که این انقلاب صنعتی جدید به ارمغان آورده است معرفی می‌کند روشن می‌کند.

۱. اندام‌های مصنوعی و پروتز‌های سفارشی

پروتز‌ها مدتها است که جایگزین گران قیمت و غالباً ناکافی برای اندام از دست رفته و سایر اعضای بدن می‌شوند. چاپ سه بعدی با ایجاد توانایی تولید پروتز‌های کاملا اختصاصی و سفارشی، در حالی که کسری از هزینه به روش‌های معمول را به دنبال دارد، می‌تواند تحولی در این عرصه به شمار برود.

فناوری چاپ سه بعدی منجر به طراحی‌هایی شده است که دیگر همچون گذشته، به طور انحصاری توسط شرکت‌های پزشکی تولید نمی‌شوند. این پروتز‌ها، مانند بسیاری از محصولات منبع باز، به لطف داوطلبان و شرکت‌های خلاقی که برای ساخت طرح‌های نوآورانه با یکدیگر همکاری می‌کنند، دائماً در حال پیشرفت هستند.

۲. بافت‌های زنده و فناوری زیستی

در حالی که این فناوری هنوز در مسیر بلوغ و تکامل قرار دارد، اندام‌های زیستی با استفاده از چاپ سه بعدی در حال توسعه است. در حال حاضر، این فناوری هنوز به کشت بافت محدود است؛ به طور مثال توسط تعدادی از دانشمندان، بر روی توسعه فناوری هیدروژل‌ها و اجزای سازنده اندام‌هایی مانند دریچه‌های قلب کار می‌کنند.

امروزه، بافت‌های زنده چاپ شده به صورت سه بعدی توسط محققان تولید شده و در بعضی موارد، این‌ها حتی با موفقیت در حیوانات آزمایشگاهی کاشته شده‌اند.

۳. ایمپلنت‌ها و اندام‌های کاشتنی

یگی دیگر از جنبه‌هایی که فناوری چاپ سه‌بعدی در مسیر توسعه آن گام گذاشته، ایمپلنت‌ها یا اجزای کاشتنی در درون بدن است. به لطف فناوری چاپ سه بعدی، می‌توان از اسکن آناتومی بیمار برای ایجاد ایمپلنت‌های دقیق یا راهنما‌های فوق العاده دقیق برای کمک به جراحی بازساختی استفاده کرد.

با کمک این فناوری می‌توان هر نوع ایمپلنتی رابا دقت و کیفیت بی سابقه‌ای ساخت. مزیت چاپ سه‌بعدی، تنها به دقت بسیار بالا و سفارشی بودن ختم نمی‌شود؛ به طور مثال در کاشت ایمپلنت‌های کاشتنی تیتانیومی با استفاده از پخت لیزر انتخابی (SLS)، به صورت متخلخل یا با هندسه‌های داخلی خاصی انجام شود. این امر، امکان استخوان سازی بهتر را فراهم می‌کند، به این معنی که استخوان در طول کاشت رشد کرده و به تیتانیوم می‌پیوندد و باعث پایداری و عملکرد آن می‌شود.

۴. طراحی و تولید تقاضامحور

به لطف چاپ سه بعدی، تولید و طراحی در سراسر جهان دست‌خوش تحول شده است. حوزه تجهیزات نظامی به ویژه تجهیزات پروازی مبتنی بر کارکرد و نیاز را می‌توان یکی دیگر از جنبه‌های کارایی این فناوری دانست. یکی از مزیت‌های چاپ سه بعدی که جهان بر روی آن تمرکز کرده، امکان تولید قطعات، تجهیزات نظامی و تجاری حتی پهپاد‌ها بر اساس تقاضا است.

در برخی موارد، تهیه قطعات یا تعویض آن ممکن است یک سال طول بکشد، اکنون، اما به لطف فناوری چاپ سه بعدی، این زمان برای بعضی از قطعات به کم‌تر از یک روز کاهش یافته است. این قابلیت به کشور‌ها این امکان را می‌دهد که وسایل نقلیه قطعات را بسیار کارآمدتر و مقرون به صرفه‌تر، تعمیر و نگهداری کنند.

۵. مواد پیشرفته

پیشرفت‌های علم مواد به یاری فناوری چاپ سه‌بعدی، دستخوش تحولات عمده‌ای شده است. علاوه بر رشته‌های کامپوزیتی که دارای فیبر کربن یا مواد افزودنی دیگری برای بهبود مقاومت هستند، چاپ سه بعدی ایجاد مواد کامپوزیتی جدید و نوآورانه را امکان پذیر می‌کند.

شرکت‌های فناور حوزه چاپ سه بعدی برای تولید کامپوزیت‌های فیبر کربن که دارای رشته‌های طولانی فیبر کربن در داخل چاپ هستند، استفاده می‌کند. شرکت‌های دیگر در حال تولید و توسعه روش‌های نوآورانه تولید کامپوزیت‌های ساخته شده با مواد مختلف از فایبرگلاس تا فیبر کربن و سایر مواد افزودنی هستند.

۶. خانه‌ها و پناهگاه‌های اضطراری

چاپ سه بعدی نوآوری‌های مختلفی را به صنعت ساخت و ساز وارد می‌کند. یکی از آن‌ها چاپ خانه‌های سه بعدی و پناهگاه‌های اضطراری است.

با کمک فناوری چاپ سه‌بعدی، احداث یک سازه در کم‌تر از چند هفته ممکن شده است و یک نوآوری قابل ذکر دیگر، اگرچه هنوز در مراحل اولیه خود است سیستم چاپ سه بعدی است که می‌تواند با استفاده از بازوی رباتیک در ۲۰ تا ۳۰ دقیقه یک ساختمان را با استفاده از فوم پلی اورتان کاملا عایق بندی شده ایجاد کند.

شرکت‌های فناور بسیاری در این حوزه مشغول نوآوری هستند. تولید داربست‌های چاپی سه بعدی، می‌تواند برای ایجاد ساختار‌های محکم‌تر و البته سبک‌تر استفاده شود. از این سازه‌ها می‌توان در برخی موارد استفاده کرد، اما می‌توان آن‌ها را با مواد کم هزینه نیز تولید کرد تا هزینه تمام شده مسکن کاهش یابد. این دست نوآوری‌ها ضمن ان‌که هزینه تمام شده را کاهش و استاندارد‌های کیفیت و ایمنی را افزایش می‌دهند به تسریع در احداث خانه‌ها و رفع نیاز‌های جامعه کمک می‌کنند.

۷. ساختار‌های هوشمند

دقیقاً مانند فرامواد، چاپ سه بعدی امکان طراحی و تولید ساختار‌ها و مواد نوآورانه‌ای را دارد که دارای ویژگی‌های منحصر به فرد و جالب است. پیشگامان این فناوری، کار‌های خیره کننده‌ای را در این زمینه رقم زده‌اند.

یکی از این نوآوری‌ها، مربوط به اشیایی است که به محرک‌ها پاسخ می‌دهند. از این موارد بعضاً به عنوان اشیای هوشمند یاد می‌شود، زیرا می‌توان آن‌ها را برای واکنش در اطراف محیط مورد استفاده قرار داد.

به عنوان مثال، محققان اجسامی را ایجاد کرده‌اند که در پاسخ به گرما واکنش نشان داده و تغییر شکل می‌دهند. یکی از راه‌های این کار استفاده از چندین ماده است که با سرعت‌های مختلف منبسط می‌شوند به طوری که یک جسم در مقابل گرما انعطاف می‌یابد، زیرا یک طرف جسم بیشتر از طرف دیگر منبسط می‌شود.

در آینده، می‌توان از این فناوری ابتکاری برای ایجاد اشیای پیچیده‌ای استفاده کرد که بتوانند با تغییر حالت‌ها و واکنش‌های هوشمندانه در وقت، انرژی و منابع صرفه جویی کنند.

۸. هواپیما‌های بدون سرنشین و تجهیزات هوانوردی

در حال حاضر نوآوران فناوری چاپ سه بعدی، در مسیر ساخت قطعات هواپیما‌های بدون سرنشین گام گذاشته‌اند. این فناوری به آن‌ها امکان می‌دهد هواپیمای بدون سرنشین خود را با ویژگی‌های سفارشی و سایر مزایای همراه چاپ سه بعدی، سریعتر به در آسمان مشاهده کنند. حتی صنایع نظامی و هوافضا نیز با استفاده از تولید افزودنی برای هواپیما‌های بدون سرنشین و سایر هواپیما‌ها در حال پیشرفت هستند.

چاپ سه بعدی ساختار‌های توخالی کاملاً مهر و موم شده‌ای را فراهم می‌کند که می‌توان آن‌ها را سبک‌تر، قویتر و با کارایی بیشتری نسبت به هواپیما‌های بدون سرنشین تولید شده به صورت سنتی (پهپادها) ساخت. به عنوان مثال یک شرکت فناور در این حوزه، موفق شده است یک پهپاد مجهز به جت ایجاد کند که ۸۰ درصد آن به صورت سه بعدی چاپ شده است.

در حال حاضر شرکت‌های دانش‌بنیان و فناور متعددی در کشورمان نیز در مسیر تولید چاپگر‌های سه‌بعدی، تولید مواد پیشرفته و ساخت سازه‌های سه بعدی فعالیت می‌کنند. این طرح‌ها نواورانه با توجه به اولویتی که دارند توسط معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری مورد حمایت قرار می‌گیرند.