چاپ سه‌بعدی؛ روند توسعه، زنجیره ارزش و کاربردها
یکی از آرزوهای بشر در طول تاریخ، در اختیار داشتن چیزی بوده که در فکر خود آن را تصور می‌کرد. در زمان‌های دور، مخترعین می‌بایست پس از آوردن ایده‌شان بر روی کاغذ، با وسایل موجود، مثل چوب و فلز، به ساخت طرحشان مبادرت می‌ورزیدند. اما در عصر دیجیتال، با روی کار آمدن کامپیوترهای قدرتمند، نرم‌افزارهای طراحی و فناوری چاپ سه‌بعدی، این آرزو تبدیل به یک واقعیت شده است.
امروزه شما می‌توانید با کمک چاپگرهای سه‌بعدی، هر طرحی را که در ذهنتان دارید، تبدیل به یک جسم سه‌بعدی کنید. به مدل‌های کامپیوتری که در گام بعدی تبدیل به مدل‌های فیزیکی می‌شوند، مدل سه‌بعدی گفته می‌شود. علاوه بر طراحی‌های مبدعانه با کمک چاپگرهای سه‌بعدی، می‌توان از هر شی، یک کپی ایجاد کرد؛ این اتفاق با اسکن کردن شی موردنظر و ارسال آن به چاپگرهای سه‌بعدی به‌سادگی قابل انجام است.
نکته جالب در ارتباط با این فناوری آن است که بیش از ۳۰ سال پیش، این فناوری معرفی شده بود، اما به دلیل مقررات و دعاوی حقوقی، بسیاری از سازمان‌ها باید تا زمان اتمام حق اختراع، منتظر چاپ سه‌بعدی می‌ماندند.
چاپ سه‌بعدی دو بخش اصلی دارد:
- نرم‌افزار طراحی شی (طراحی تسهیل شده با کامپیوتر)
- چاپگر سه‌بعدی
شکل ۱. فرایند چاپ سه‌بعدی
انجمن تست و مصالح امریکا در سال ۲۰۱۰، هفت روش برای چاپ سه‌بعدی در نظر گرفته است:
۱. روش وت فوتوپلیمراسیون
در این روش، سطلی از فوتوپلیمر موجود است که پس از تابش اشعه ماورابنفش به شی‌ای که در آن است، با سفت شدن بخش‌های مورد نظر از فوتوپلیمر ایجاد خواهد شد.
شکل ۲. روش وت فوتوپلیمراسیون
۲. روش متریال جتینگ
در این روش با کمک لوله بسیار باریکی که ماده چاپ سه‌بعدی در آن قرار گرفته است، شی مورد نظر به صورت لایه به لایه ایجاد می‌شود و در معرض اشعه ماورا بنفش برای استحکام قرار می‌گیرد. این روش تنها روشی است که با کمک آن می‌توان از چند ماده مختلف در یک شی استفاده کرد؛ چراکه در حین چاپ، جنس ماده درون لوله چاپگر قابل تعویض است.
شکل ۳. روش متر یال جتینگ
۳. روش بایندر جتینگ
این روش بر خلاف روش اول، به جای استفاده از یک مایع، از سطلی از پودر مخصوص استفاده می‌کند. در ادامه مناطقی که برای تولید شی در نظر گرفته شده است، با کمک مایعی که از لوله‌ای باریک در داخل پودر سرازیر می‌شود، سفت شده و در انتها، با خالی شدن پودرهای اطراف شی سفت شده، تبدیل به خروجی مطلوب می‌گردد.
شکل ۴. روش بایندر جتینگ
۴. روش متریال اکستروژن
در این روش با کمک مواد خاصی که از لوله باریکی جاری می‌شوند، به صورت لایه به لایه شکل موردنظر ایجاد می‌شود. متداول‌ترین روش چاپ سه‌بعدی، روش اف دی‌ام است که در بسیاری از صنایع و چاپگرهای خانگی کاربرد دارد.
شکل ۵. روش اف دی‌ام
۵. روش پودر بد فیوژن
متداول‌ترین فناوری استفاده شده در این روش، اس آل اس می‌باشد که در این روش با کمک یک لیزر ثابت، شی مورد نظر بر روی سطح پودری به صورت لایه به لایه ایجاد خواهد شد. پس از پایان چاپ، پودر اطراف شی، خارج شده و چاپ به اتمام می‌رسد.
شکل ۶. روش اس آل اس
۶. روش شیت لمیناسیون
این روش از دو مرحله تشکیل شده است. در مرحله اول با کمک لیزر، از ورق‌های نازک آلومینیومی یا پلاستیکی، لایه‌های بسیار نازک شی موردنظر ایجاد شده و در مرحله بعدی با کمک فشار بسیار بالا، این لایه‌ها به یکدیگر جوش می‌خورند.
شکل ۷. روش شیت لمیناسیون
۷. روش دیرکتد انرژی دپوزیشن
در این روش بر خلاف روش‌های قبلی، علاوه بر حرکت لوله چاپگر، سطحی که بر روی آن شی مورد نظر در حال شکل‌گیری است نیز متغیر می‌باشد. با همکاری این دو المان متحرک و ذوب شدن ماده چاپگر در انتهای لوله، شی موردنظر ایجاد خواهد شد.
شکل ۸. روش دیرکتد انرژی دپوزیشن
چاپ سه‌بعدی توانایی ارزش‌زایی بسیار بالایی برای اقتصاد دیجیتال کشورها دارد. به دلیل اینکه با کمک چاپ سه‌بعدی صنعتی، می‌توان بسیاری از ادوات و قطعاتی را که در خارج از کشور تولید می‌شدند، در داخل کشور تولید کرد و با این روش، به رشد اقتصادی و کاهش بیکاری کمک نمود. برای مثال، طبق گزارش موسسه ای تی کرنی در سال ۲۰۱۷، این فناوری ۳ تا ۵ میلیون شغل در امریکا و ۹۰۰ میلیارد دلار ارزش برای اقتصاد ایالات‌متحده ایجاد نموده است. چاپ سه‌بعدی تا ۱۰ سال آینده، ۴۲ درصد از حجم تولید در حوزه‌های صنعتی، ماشین‌سازی، لوازم مصرفی و لوازم بهداشتی و درمانی را تشکیل خواهد داد.
تاریخچه چاپ سه‌بعدی
چاپ افزوده یا چاپ سه‌بعدی، فرایندی است که شروع آن از سال ۱۹۸۴، توسط چارلز هال بوده است. وی توانست با کمک داده‌های دیجیتال، یک مدل سه‌بعدی طراحی نموده و با کمک چاپگرهای سه‌بعدی، آن را تبدیل به یک شی نماید. در سال ۱۹۹۲ و توسط شرکت «تری دی سیستمز» اولین چاپگر که با متد اس آل ای کار می‌کرد، تولید شد. با کمک این فنّاوری نوظهور، صنایع توانستند اشیا بسیار پیچیده‌تری طراحی نمایند.
در سال ۱۹۹۹، اولین مورد چاپ عضو بدن در انستیتو ویک فورست انجام شد. در این مورد، با کمک چاپ سه‌بعدی، سلول‌های بدن بیمار روی ساختار تولیدشده توسط چاپ سه‌بعدی رشد کردند. مزیت بزرگ این موضوع آن است که با توجه به این که دی ان ای بیمار در این فرایند مورد استفاده قرار گرفته است، امکان پس زدن عضو به صفر می‌رسد. همین انستیتو در سال ۲۰۰۲ توانست اولین کبد تولید شده با کمک چاپگرهای سه‌بعدی را ایجاد نماید. این کبد تمامی توانایی‌های یک کبد واقعی را داشت. این اتفاق، عرصه پزشکی را به تولید ارگان‌های بدنی سه‌بعدی نزدیک‌تر ساخت.
در سال ۲۰۰۵، تحول دیگری در عرصه چاپ سه‌بعدی ایجاد شد. دکتر ادریان بوئر از دانشگاه بث ایده چاپگر سه‌بعدی‌ای ارائه نمود که می‌توانست قطعات خود را تولید نماید. این ایده که عنوان «رِپ رَپ» را به خود اختصاص داد، به منظور دسترسی آسان و ارزان‌قیمت افراد مختلف در سرتاسر کره زمین به چاپگرهای سه‌بعدی انجام شد.
سال ۲۰۰۶، رویداد مهمی در حوزه چاپ سه‌بعدی بود. در این سال فناوری اس آل اس معرفی شد که به مخاطبان اجازه می‌داد با سرعت بسیار بالایی به اعمال تغییرات و چاپ سه‌بعدی بپردازند. همچنین این تکنیک امکان استفاده از ماده‌ها و پلیمرهای مختلف را به کاربران خود می‌داد.
سال ۲۰۰۸، سه اتفاق مهم در این حوزه رخ داد. اولین اتفاق به ثمر نشستن ایده دکتر بوئر بود. چاپگر وی، می‌توانست تمامی قطعات خود را بازتولید کند و به همین روش، با کمک یک چاپگر سه‌بعدی، می‌توان همان چاپگر را تولید کرد. در این سال، چاپ سه‌بعدی وارد کاربردهای روزمره نیز شد. شرکت‌هایی که با کمک پلتفرم و مفهوم هم‌آفرینی در حوزه چاپ سه‌بعدی راه‌اندازی شده بودند، توانستند به مشتریانشان خدمات متنوعی ارائه کنند. همچنین در این سال اولین پای مصنوعی به طور کامل توسط چاپگر سه‌بعدی برای یک انسان ایجاد شد.
در سال ۲۰۰۹، رویداد مهمی در حوزه پزشکی رخ داد و دکتر گبور فورکاس، توانست با کمک چاپگرهای سه‌بعدی، یک رگ ایجاد نماید. در سال ۲۰۱۱، محققان دانشگاه ساثمپتون توانستند در طی ۷ روز و با بودجه‌ای ۵ هزار پوندی، یک هواپیمای بدون سر نشین را تماماً با چاپگر سه‌بعدی ایجاد نمایند. همچنین در همین سال اولین خودرو با نام اوربی با چاپ سه‌بعدی راهی بازار شد.
شکل ۹. ماشین تماماً سه‌بعدی اوربی
در سال ۲۰۱۵، پس از بارگذاری فایل آماده یک اسلحه نیمه‌خودکار در امریکا، بحث‌های بسیاری پیرامون مباحث اخلاقی و قانونی این حوزه شکل گرفت. همچنین ناسا از فناوری چاپ سه‌بعدی در برخی از ادوات موشک‌های فضایی خود استفاده کرد. یکی از اتفاقات مهم سال ۲۰۱۷، بازیابی قابلیت‌های حرکتی یک فرد، با کمک نخاع چاپ‌شده توسط این فناوری بود. همچنین در این سال، بسیاری از شرکت‌های بزرگ نظیر اچ پی، از چاپگرهای جدید و پیشرفته خود رونمایی کردند.
در روندهای ذکرشده در این قسمت، مشخص شد از دهه ۹۰ میلادی، این فناوری با سرعت و با نشان دادن توانمندی‌هایی که در عرصه‌های مختلف ایجاد می‌کند، تا چه اندازه می‌تواند راهگشای صنایع مختلف باشد. بی‌شک باید انتظار ورود این ابزار به خانه‌ها و استفاده در هر صنعت و هر سطحی را در آینده نزدیک داشته باشیم.
روند توسعه چاپ سه‌بعدی
- تحلیل هایپ سایکل گارتنر
روند ظهور چاپ سه‌بعدی در هایپ سایکل گارتنر تبدیل‌شدن این فناوری به یک محصول ارزش زا برای صنایع را بیان می‌کند. اولین حضور این فناوری در سال ۲۰۰۶ در هایپ سایکل بوده و آخرین حضور چاپ سه‌بعدی در این نمودار به سال ۲۰۱۵ برمی‌گردد. البته در سال ۲۰۱۸، فناوری چاپ چهاربعدی به هایپ سایکل گارتنر اضافه شد که در بخش‌های بعدی به معرفی این فناوری خواهیم پرداخت.
شکل ۱۰. هایپ سایکل گارتنر در سال ۲۰۰۷
شکل ۱۱. هایپ سایکل گارتنر در سال ۲۰۰۹
شکل ۱۲. هایپ سایکل گارتنر در سال ۲۰۱۵
همچنین در سال ۲۰۱۵، هایپ سایکلی مختص روندهای نوظهور و جدید چاپ سه‌بعدی توسط همین موسسه منتشر شد که نشان‌دهنده وضعیت کاربردهای مختلف و روند این فناوری در دنیا می‌باشد. در این نمودار، مواردی نظیر استفاده‌های صنعتی و پروتوتایپینگ چاپ سه‌بعدی به مرحله ارزش‌آفرینی رسیده‌اند و مواردی نظیر چاپ اعضای زیستی هنوز در مرحله هایپ قرار گرفته‌اند.
شکل ۱۳. هایپ سایکل گارتنر در سال ۲۰۱۵ مختص چاپ سه‌بعدی
روند چاپ سه‌بعدی و سرعتی که از زمان اولین حضور در نمودار تا زمان خارج شدن از هایپ سایکل داشته است، بیانگر آن است که این موضوع با سرعت بالایی تحت عنوان یک نوآوری مطرح شده و به سرعت پیشرفت کرده و توانسته به مرحله ارزش‌آفرینی برای صنایع و حتی کاربران نهایی برسد. به عنوان مثال، قیمت بهترین چاپگر سه‌بعدی خانگی از منظر سایت پی سی مگ در سال ۲۰۱۹، قیمتی برابر با ۱۸۰۰ دلار دارد. چنین هزینه‌ای مبین آن است که تا چه اندازه کاربرد و استفاده از این فناوری رایج و در دسترس همگان می‌باشد.
- تحلیل پتنت
حق اختراع‌ها و پتنت‌های ثبت‌شده در ارتباط با این فناوری نیز یکی دیگر از ابزارهای بررسی روند پیشرفت یک فناوری است. در شکل زیر، تعداد پتنت‌های ثبت‌شده در ارتباط با چاپ سه‌بعدی نمایش داده شده است. اولین حق اختراع ثبت‌شده در این فناوری به سال ۱۹۸۴ برمی گردد. نکته قابل‌توجه، تطابق این نمودار با هایپ سایکل گارتنر است که در هردوی آن‌ها، اوج کاربرد و توجه به این فناوری بازه ۲۰۱۳ تا ۲۰۱۶ ذکر شده است. نکته قابل‌توجه دیگر، سقوط معنادار حجم پتنت‌های ثبت‌شده در ارتباط با این فناوری از سال ۲۰۱۶ تا سال جاری می‌باشد. تعداد تمامی پتنت‌های ثبت‌شده در طی سال‌های ۲۰۰۷ تا کنون به ۵۱۹٫۱۱۴ می‌رسد.
شکل ۱۴. نمودار پتنت‌های ثبت‌شده از سال ۲۰۰۷ تا ۲۰۱۹
پایگاه اینترنتی لنز، یکی دیگر از مراجع بررسی پتنت‌های فناوری‌ها می‌باشد. این پایگاه تعداد تمامی پتنت‌های ثبت‌شده در این رابطه را بیان می‌کند، اما در ارتباط با اهمیت و تاثیرگذاری پتنت‌های ثبت‌شده صحبتی به میان نمی‌آورد. همان‌طور که در شکل مشاهده می‌شود، روند افزایشی پتنت‌ها در سال‌های اخیر، صعودی‌تر از سال‌های انتهایی دهه گذشته می‌باشد.
شکل ۱۵. نمودار پتنت‌های ثبت‌شده در پایگاه لنز از سال ۲۰۰۸ تا کنون
- تحلیل علم‌سنجی
یکی دیگر از منابع شناسایی روند فناوری، بررسی مقالات منتشرشده در این حوزه است. با کمک این شاخص می‌توان اهمیت یک موضوع از منظر متخصصان آکادمیک را دریافت. با وجود اینکه در برخی از موارد، دانشگاه‌ها از صنایع در درک اهمیت و تبیین یک فناوری عقب می‌افتند، اما توجه دانشگاه‌ها به یک موضوع و نیز اقدام به بررسی ابعاد آن (که انتشار مقاله، یکی از نشانه‌های این موضوع است) می‌تواند به درک اهمیت موضوع کمک کند.
در این بخش با کمک تحلیل‌های پایگاه وب آو ساینس، به بررسی نتایج دریافت شده از مقالات منتشرشده در حوزه چاپ سه‌بعدی پرداختیم.
شکل ۱۶. موضوعات مقالات چاپ‌شده در ارتباط با فناوری ۳ بعدی از سال ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۸
حضور رشته‌هایی نظیر مهندسی الکتریک، فیزیک کاربردی و تولیدات مهندسی در حوزه‌های آکادمیک این فناوری، بیانگر آن است که این فناوری در مراحل عملیاتی سازی و ارزش زایی برای صنایع تولیدی قرار گرفته است.
شکل ۱۷. تعداد مقالات چاپ‌شده در زمینه چاپ سه‌بعدی از سال ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۸
دو نمودار ۱۶ و ۱۷ بیانگر دو موضوع هستند؛ اولین موضوع آن است که هایپ سایکل گارتنر (به عنوان وسیله‌ای که کسب‌وکارها به‌منظور تعیین استراتژی خود در بازار به آن توجه دارند) چند سال از نمودار مقالات منتشرشده در این زمینه جلوتر می‌باشد و همین موضوع، ضعف محیط‌های آکادمیک در شناسایی اهمیت و پرداختن به آن را می‌رساند. موضوع بعدی، اهمیت فناوری چاپ سه‌بعدی از منظر دانشگاهی است. به این معنا که علاوه بر ضرورت پرداختن به آن، که صنعت سال‌ها قبل به سمت آن رفته بود، دانشگاه‌ها و پژوهشکده‌ها نیز به این‌سو سوق پیدا کرده‌اند.
رابطه چاپ سه‌بعدی با سایر حوزه‌های فناوری
تا پیش از ظهور چاپ سه‌بعدی (یا تولید افزایشی)، کارخانه‌ها مجبور بودند از روشی موسوم به تولید کاهشی بهره بگیرند. در این روش بر خلاف روش چاپ سه‌بعدی، یک شی از سوراخ کردن، چسباندن، جوش دادن و روش‌های مختلف صنعتی استفاده می‌کرد تا شی نهایی از این طریق ایجاد گردد. در واقع در این روش، اجزای مختلف یک شی صنعتی با رویکردی کاهشی روبرو بود تا محصول نهایی تولید گردد.
اما با ظهور فناوری چاپ سه‌بعدی دیگر کاهشی در اجزای یک محصول ایجاد نمی‌شود. بلکه از همان ابتدای فرایند تولید، مشخص است که خروجی نهایی چه خواهد بود و نیاز به تغییر در ساختار اجزای یک محصول نمی‌باشد.
جدول ۱. رابطه چاپ سه‌بعدی با حوزه‌های فناوری
زنجیره ارزش چاپ سه‌بعدی
زنجیره ارزش به معنای روندی است که یک محصول را به ارزش تبدیل می‌کند. در این قسمت به بررسی زنجیره ارزش فناوری بیومتریک تحت ۳ مرحله (ارائه‌دهنده فناوری، تأمین‌کننده مواد اولیه و ارائه خدمت) پرداخته شده و فعالیت‌هایی را که در این حوزه در این زنجیره ارزش رخ می‌دهد، بیان می‌کند. نمونه‌ای از زنجیره ارزش چاپ سه‌بعدی، در گزارش ۲۰۱۸ بی سی جی آمده است.
شکل ۱۸. زنجیره ارزش چاپ سه‌بعدی
کاربردهای چاپ سه‌بعدی
چاپ سه‌بعدی کاربردهای بسیار زیادی در صنایع مختلف دارد که در بخش بعدی به آن‌ها اشاره خواهیم نمود. اما با این وجود برخی از صنایع، نقشی زیرساختی برای این فناوری ایفا می‌نمایند. در ادامه به معرفی این صنایع می‌پردازیم.
- تولیدکنندگان نرم‌افزار مدل‌سازی
یکی از دو مرحله چاپ سه‌بعدی، مرحله طراحی سه‌بعدی آن می‌باشد. به همین سبب نرم‌افزارهای چاپ سه‌بعدی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار هستند. بدون وجود چنین نرم‌افزارهایی، هیچ یک از ارزش‌های چاپ سه‌بعدی در آینده محقق نخواهد شد.
- تولیدکنندگان آلیاژها و پلیمرهای موردنیاز
با توجه به هدف چاپ سه‌بعدی، از پلیمرها و مواد خاصی برای تولید محصول نهایی استفاده خواهد شد. مواد استفاده‌شده برای تولید شی نهایی ویژگی‌های خاصی با توجه به کاربردشان خواهد داشت. خصوصاً با مطرح‌شدن موضوع چاپ چهاربعدی (که در ادامه به آن پرداخته شده است)، اهمیت آلیاژهای مورد استفاده بیشتر خواهد شد.
- صنایع تولید دستگاه‌های رباتیک و ادوات الکترونیکی
دستگاه‌های تولیدشده به منظور چاپ سه‌بعدی، از مدارهای الکترونیکی، بازوهای رباتیکی و کامپیوترهای کوچک ایجاد شده است که هر کدام از این موارد، به تنهایی یک صنعت زیرساختی برای فناوری چاپ سه‌بعدی خواهد بود.
صنایع بهره‌بردار چاپ سه‌بعدی
کاربردهای چاپ سه‌بعدی از تنوع بسیاری برخوردار است و هر صنعت می‌تواند متناسب با نیازها و چالش‌هایی که پیش رو دارد، با کمک فناوری چاپ سه‌بعدی به رفع آن‌ها بپردازد. در این بخش به معرفی برخی از صنایع مخاطب این فناوری می‌پردازیم.
- صنعت غذا
با کمک این فناوری می‌توان محصولات غذایی بسیار متنوع و جدیدی ایجاد کرد. با توجه به این که بسیاری از متدهای چاپ سه‌بعدی می‌توانند از مواد مختلفی برای تولیدشی موردنظر استفاده کنند، مواد غذایی و خوراکی نیز نمونه‌ای از اشیا تولیدشده با کمک این چاپگرها می‌باشند.
- صنعت پزشکی
از مهم‌ترین کاربردهای این چاپگرها، استفاده در رفع مشکلات پزشکی بیماران است. تنوع چنین کاربردهایی در صنعت پزشکی نیز بسیار متنوع است. از تولید اعضای مصنوعی بدن (مانند پای مصنوعی، ستون فقرات مصنوعی و …) تا ایجاد ارگان‌های کاملاً اختصاصی دی ان ای بیماران. همچنین انتظار می‌رود که در سال آتی، با پیشرفت بیشتر فناوری چاپ سه‌بعدی، بتوان تنها با دی ان ای بیمار، ارگان و عضو موردنیاز وی را در همان لحظه و در همان مکان تولید کرد که این موضوع باعث پیوند دقیق عضو شده و احتمال پس زدن توسط بیمار از بین خواهد رفت.
همچنین یکی دیگر از کاربردهای این فناوری، استفاده در تعمیر و حل مشکلات ابزارهای بیمارستانی است. کاربرد چاپ سه‌بعدی در داروسازی، یکی دیگر از کاربردهای این فناوری در صنعت پزشکی خواهد بود.
- صنعت مد و لباس
در سال ۲۰۱۲، کمپانی نایک با اسکن دقیق پای بازیکن فوتبال آمریکایی، توانست نسخه‌هایی دقیق برای این ورزشکار ارائه کند. از آن پس، استفاده از چاپ سه‌بعدی برای اقلام مختلف پوشیدنی مثل لباس، جواهرآلات و کفش رایج شد. تنوع بسیار بالای این فناوری باعث شده تا در صنعت مد (که از پایه‌های آن، تنوع است) کاربردهای زیادی داشته باشد.
- صنعت اتومبیل
از سال ۲۰۱۴ که کوئینسگ (کمپانی تولید ماشین‌های سوپر اسپرت) اعلام کرد برخی از قطعات ماشین جدیدش از چاپگرهای سه‌بعدی ایجاد شده است، عصر جدیدی برای این فناوری در عرصه خودرو آغاز شد. به مرور سهم فناوری چاپ سه‌بعدی در قطعات مورد استفاده در ماشین‌ها بیشتر شد و این موضوع به صنعت خودروسازی منحصر نبود. بلکه سایر بخش‌های این صنعت، مثل صنعت هواپیماسازی نیز از کاربردهای این فناوری در دستگاه‌های خود استفاده کردند. برای مثال در سال ۲۰۱۵، ایرباس اعلام کرد که در هواپیماهای ای۳۵۰، از بیش از ۱۰۰۰ قطعه که با کمک فناوری چاپ سه‌بعدی ایجاد شده بودند، استفاده کرده است. کارکردهای آزمایشگاهی در صنعت خودرو، یکی دیگر از موارد استفاده این فناوری برای تسریع در ایجاد نسخه‌های آزمایشگاهی و عملیاتی خواهد بود.
- صنعت ساخت‌وساز
با توجه به تنوع بسیار زیاد اجزای یک ساختمان، چاپ سه‌بعدی می‌تواند در بسیاری از این اجزا کاربرد داشته باشد. امروزه با کمک چاپ سه‌بعدی می‌توان در کمتر از چند روز، یک خانه کامل با هزینه بسیار کم ساخت. این موضوع در ساخت و سازهای موقتی و صعب‌العبور تأثیر بیشتری خواهد داشت، چراکه با کمک بلوک‌های چاپ‌شده توسط چاپگر می‌توان خانه‌های چندطبقه عایق حرارتی، صوتی و سبک‌وزن در عرض چند هفته ایجاد کرد که در مناطق بحرانی (مثل مناطق زلزله‌زده) بسیار کاربردی خواهد بود.
- صنعت سلاح
در سال ۲۰۱۲، فایلی در اینترنت منتشر شد که مدل سه‌بعدی یک اسلحه نیمه‌خودکار بود. کاربران می‌توانستند با دانلود این فایل و چاپ آن، یک اسلحه بدون هیچ کد ره‌گیری و برگه فروش داشته باشند. در سال ۲۰۱۴، یک فرد ژاپنی به عنوان اولین فرد به جرم چاپ اسلحه بازداشت شد.
حوزه‌های کاربری چاپ سه‌بعدی
- کاربرد در فضا
یکی از چالش‌های مسافرت‌های فضایی، نبود وسایل و قطعات لازم برای حل مشکلات فنی ایستگاه‌های فضایی است. اما ظهور فناوری چاپ سه‌بعدی به فضانوردان اجازه می‌دهد تا با دانلود فایل ارسالی از زمین، اشیای موردنظر خود را ایجاد نمایند. به همین منظور در سال ۲۰۱۴، ناسا اولین چاپگر سه‌بعدی با قابلیت کار در جاذبه صفر را به فضا ارسال نمود.
- کاربرد در تولید و نمونه‌سازی
از مهم‌ترین کاربردهای این فناوری، تسهیل فرایندهای تولید محصول است. یکی از دغدغه‌های صنایع، هزینه بالای ایجاد نمونه‌های آزمایشگاهی و پروتوتایپ از ایده‌هایشان بوده است؛ این در حالی است که چاپگرهای سه‌بعدی با سرعت بالا و هزینه کم می‌توانند این مشکل را رفع نمایند. این فناوری به شرکت‌های مختلف کمک می‌کند تا بدون داشتن سوله‌های صنعتی، محصولات و ایده‌های خود را عملیاتی نمایند.
از دیگر ویژگی‌های چاپ سه‌بعدی که منجر به تحول دیجیتال در تولید خواهد شد، امکان شخصی‌سازی بسیار بالاست. این ویژگی به مشتریان اجازه می‌دهد تا شی موردنظر را به شکل موردپسند خودشان سفارش دهند.
- کاربرد در امدادرسانی
چاپ سه‌بعدی به تیم‌های امدادرسانی در مناطق مختلف و همچنین نقاط صعب‌العبور این امکان را می‌دهد که با اسکن شی آسیب‌دیده، بتوانند در مدت زمان کوتاهی به رفع مشکل بپردازند. این موضوع امکان ایجاد راهکارهایی کاملاً اختصاصی برای حادثه مطرح را فراهم می‌کند.
مقالات مرتبط:
چاپ چهاربعدی؛ روند توسعه، زنجیره ارزش و کاربردها
۵ روند عمده فناوری دیجیتال در سال ۲۰۲۲
