بزرگترین سازه چاپ سه بعدی و مزایا و محدودیت‌های هرکدام اهمیت ویژه‌ای در درک این تکنولوژی دارد. در حال حاضر تقریباً ۲۵ تکنیک مختلف برای چاپ سه بعدی در سراسر جهان وجود دارد، که برخی از آنها تجاری شده‌اند و تقریباً ۱۰ تکنیک از آنها در صنعت تولید قطعات و مدل‌سازی نمونه به شکل متداول به کار گرفته می‌شوند. در این مقاله از جوپنزا، شرکت خدمات طراحی و چاپ، اصول دسته‌بندی و نام‌گذاری انواع چاپ سه بعدی به‌طور کامل و جامع توضیح داده شده است. هدف این مقاله، توجه به هرکدام از انواع چاپ سه بعدی است که برای ارائه خدمات چاپگرهای سه بعدی متنوع هستند. روش‌های چاپ سه بعدی که در حال حاضر بیشتر در بازار شناخته می‌شوند؛ شامل SLA، SLS، FDM، LOM، چاپ سه بعدی (BinderJetting)، DDM، Polyjet، DLP و FusionJet می‌باشند. در ادامه به طور خلاصه به هرکدام از این روش‌های چاپ سه بعدی که برای ارائه خدمات چاپ سه بعدی گوناگون هستند، می‌پردازیم.
بزرگترین سازه چاپ سه بعدی
به گزارش نیواطلس، پیشرفت ایالات متحده آمریکا در زمینه معماری با چاپ سه‌بعدی با پروژه‌هایی نظیر توسعه ۱۰۰ خانه در آستین، تگزاس، و زیستگاه مریخی ناسا آشکار شده است. این پروژه‌ها، از جمله بزرگترین ساختمان چاپ شده سه‌بعدی جهان در فلوریدا با عنوان “اصطبل لوکس” به مساحت تقریباً ۱۰ هزار و ۱۰۰ فوت مربع (حدود ۹۴۰ متر مربع)، از تلاش‌های پیشرو در این زمینه را به تصویر کشیده است. این ساختمان، به طول ۱۵۵ فوت (۴۷ متر) و عرض ۸۳ فوت (۲۵ متر)، با ارتفاع ۱۳ فوت (۴ متر)، عنوان بزرگترین ساختمان چاپ سه‌بعدی جهان را به خود اختصاص داده است. برای ساخت این سازه بی‌نظیر، از چاپگر سه بعدی به نام COBOD BOD۲ استفاده شده که پیشتر برای احداث اولین خانه دو طبقه با چاپ سه بعدی در اروپا مورد استفاده قرار گرفته بود.
در فرآیند ساخت این ساختمان، از یک دستگاه رباتیک پیچیده استفاده شد که مخلوطی مانند سیمان را از یک نازل بیرون می‌ریخت و دیوارها را به صورت لایه‌ای شکل می‌داد. با این حال، ابزار چاپگر به اندازه کافی بزرگ نبود که بتواند ساختمان را به‌صورت کامل در یک مرحله اجرا کند، بنابراین سازه به چندین بخش تقسیم شد که از طرفین شروع شد و در وسط به اتمام رسید. مدت زمان دقیق ساخت کامل در دسترس نیست، اما تکمیل ۳۲۰۰ فوت مربع (۲۹۷ متر مربع) از این ساختمان حدود ۱۸ روز به طول انجامید. اکنون که فرآیند چاپ سه بعدی به پایان رسیده است، تیم انسانی برای نصب سقف، پنجره، درها، و اتصالات برقی و سایر اجزای ساختمانی به کار خواهد پرداخت. همچنین، این ساختمان با در نظر گرفتن شرایط آب و هوایی محلی طراحی شده است و قصد دارد گرما و باد شدید را متحمل شود.
ساخت بنای ساختمانی با چاپگر سه بعدی
شرکت اپیس کور ادعا می‌کند که در دبی، با استفاده از تکنولوژی چاپ سه‌بعدی، بزرگترین ساختمان جهان را به اتمام رسانده است. این ساختمان اداری دو‌طبقه با ارتفاع ۹.5 متر و زیربنایی نزدیک به ۶۴۰ مترمربع، توسط چاپگر سه بعدی ساخته شده است. اگرچه نیروی انسانی نیز در ساخت مشارکت داشته است، اما اجرای اصلی با استفاده از چاپگرهای سه بعدی انجام شده است. مدت زمان ساخت این سازه به مدت سه هفته به‌طول انجامیده و در این پروژه، تنها سه نیروی انسانی شرکت اپیس کور درگیر بوده‌اند.
این گام در صنعت معماری نشان از پیشرفت فناوری چاپ سه‌بعدی در ساخت و ساز دارد. با این حال، باید توجه داشت که برخی از مراحل نظیر نصب درها، پنجره‌ها، سقف و سیم‌کشی نیز با دخالت نیروی انسانی انجام شده‌اند. پرینت سه‌بعدی، به عنوان یک امید برای حل مشکلات مسکن و گرانی در صنعت ساخت و ساز مطرح شده و ممکن است در آینده، در ساختمان‌های مسکونی نیز مورد استفاده قرار گیرد.
مزایای چاپگر سه بعدی
پرینترهای سه بعدی به عنوان یک فناوری نوین تولید، به انجام پروژه‌ها و تولید اشیاء با ابعاد سه بعدی به شکل سریع و کارآمد کمک می‌کنند. در زیر به برخی از مزایای آن اشاره شده است:
- یکی از مزایای چاپ سه‌بعدی نسبت به روش‌های سنتی، سرعت بالای تولید قطعات است. در این روش، می‌توان طراحی‌های پیچیده را از طریق برنامه CAD بارگذاری کرده و در چند ساعت، قطعه را چاپ کرد. این سرعت بالا باعث می‌شود که توسعه ایده‌های طراحی به سرعت انجام شود، که قبلاً برای دریافت یک قطعه کانسپت نیاز به صبر برای چند روز یا حتی چند هفته داشتیم. این امکان صرفه‌جویی در هزینه‌ها و زمان را فراهم می‌کند.
- با توجه به تحریم‌های سنگین و مشکلات واردات قطعات، در صورت خرابی یک قطعه در ماشین‌آلات، امکان خرید قطعه جدید و سالم جایگزین وجود ندارد. بنابراین، مهندسی معکوس و چاپ سه‌بعدی، به عنوان یک راهکار موثر، ایده‌آل خواهد بود. به‌عنوان مثال، قطعه معیوب را اسکن سه‌بعدی و مدل‌سازی کرده و سپس با استفاده از چاپگر سه‌بعدی، قطعه جدید ساخته می‌شود.
- روش‌های سنتی برای تولید یک قطعه نیاز به چند مرحله تولید دارند و این مراحل (مخصوصاً مرحله مدل‌سازی سه‌بعدی) بر کیفیت قطعه تأثیر می‌گذارند. اما دستگاه‌های چاپ سه‌بعدی فرآیند ساخت را در یک مرحله و بدون نیاز به مراحل دیگر انجام می‌دهند. این مزیت باعث می‌شود که از خطاهای احتمالی در فرآیند قالب‌سازی جلوگیری شود و می‌توان به سرعت و با هزینه کمتر چند قطعه کانسپت فیزیکی داشت تا طراحی سه‌بعدی به دقت بررسی و تایید نهایی شود.
- توانایی تولید به یک مرحله همچنین باعث می‌شود که وابستگی به مراحل مانند ماشینکاری، جوشکاری و رنگ‌آمیزی کاهش پیدا کند و طراح بتواند کنترل بیشتری بر روی محصول نهایی داشته باشد. این هزینه‌های تولید افزایشی را می‌توان به سه گروه تقسیم کرد: هزینه‌های کارکرد دستگاه، هزینه متریال و هزینه نیروی کار. در سری‌سازی‌های کوچک قطعات یا تولید انبوه قطعه کانسپت، هزینه‌های تولید افزایشی منطقی و ارزان خواهند بود.
- هزینه تولید بسیار متفاوت است. فرآیندهای ساخت سنتی مانند قالب تزریقی تنها در تعداد انبوه اقتصادی می‌شوند، در حالی‌که اگر یک قطعه ابتکاری دارید و می‌خواهید با هزینه و زمان کمتری از آن یک سری‌سازی کوچک و دقیق داشته باشید، بهترین کار تولید آن با چاپ سه‌بعدی است.
سوالات متداول
1- بزرگترین اندازه ای که می توانید چاپ سه بعدی کنید چیست؟
بزرگترین شی پرینتر سه بعدی که تاکنون ساخته شده، 2.06 متر مکعب (72.78 فوت مکعب) از مواد چاپ شده را داراست و در تاریخ 10 اکتبر 2019 توسط مرکز سازه های پیشرفته و کامپوزیت‌های دانشگاه مین (آمریکا) در اورونو، مین، آمریکا ساخته شده است.
2- بزرگترین شی پرینتر سه بعدی چیست؟
برای بزرگترین اندازه چاپ سه بعدی، بهتر است به دنبال پرینترهای سه بعدی بزرگ باشید. برای مثال، پرینتر سه بعدی T3500 شرکت هلندی Ultimaker دارای حجم چاپ 1000 میلی متر در 1000 میلی متر در 2100 میلی متر (1650 لیتر) و سرعت 300 میلی متر در ثانیه است.
سخن پایانی
به طور خلاصه، این پیشروی در فناوری چاپ سه‌بعدی نشان از توانمندی و پتانسیل این تکنولوژی در صنعت معماری دارد. هرچند که برخی از فعالیت‌ها نیاز به دخالت نیروی انسانی داشته‌اند. در صورت نیاز به اطلاعات بیشتر یا مشاوره در زمینه خرید چاپگر سه‌بعدی، می‌توانید با شرکت جوپنزا تماس بگیرید.