بایگانی برچسب‌ها : پرینتر سه بعدی

چاپ سه بعدی ۳D Printing

چاپ سه بعدی یا 3D Printing چیست؟

چاپ سه بعدی (3D Printing) به فرایندی گفته می‌شود که طی آن مواد اولیه تحت کنترل یک دستگاه رایانه ای به صورت لایه به لایه روی یکدیگر قرار می‌گیرند و در نهایت یک شئ فیزیکی سه بعدی ایجاد می‌شود.

چاپ سه بعدی چگونه انجام می‌شود؟

شیئی که قرار است به صورت سه بعدی چاپ شود معمولا در قالب یک مدل سه بعدی دیجیتال طراحی می‌شود و سپس توسط یک چاپگر سه بعدی با قرارگیری لایه به لایه مواد روی یکدیگر (تولید افزایشی یا Additive Manufacturing)، شئ نهایی ایجاد می‌شود. جالب است بدانید مفهوم تولید افزایشی در نقطه مقابل تولید کاهشی (یا Subtractive Manufacturing) قرار می‌گیرد. به این ترتیب که در تولید کاهشی با کمک ابزارهای ماشینی از حذف کردن مواد (نظیر بریدن) برای تشکیل شئ سه بعدی استفاده می‌شود.

مدل‌های سه بعدی مورد نیاز معمولا با استفاده از یک نرم افزار مدل سازی سه بعدی و یا با کمک یک اسکنر سه بعدی ایجاد می‌شوند. هرچند خروجی طراحی این مدل‌ها با کمک رایانه (و استفاده از نرم افزارهای CAD) کاملا بدون خطا نیست (و نیازمند ترمیم می‌باشد) اما باز هم در مقایسه با روش‌های دیگر (از جمله اسکن سه بعدی) با خطای کمتری همراه خواهد بود.

پس از ایجاد فایل مدل سه بعدی، با استفاده از نرم افزارهای ویژه‌ای موسوم به Slicer یا برش دهنده (و یا براساس پردازش‌هایی که توسط خود پرینتر انجام می‌شود)، مدل سه بعدی به لایه‌های نازکی تبدیل می‌شود که برای چاپ لایه به لایه توسط پرینتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

هرچند تمامی چاپگرهای سه بعدی مبتنی بر تولید افزایشی عمل می‌کنند اما از نظر جنس مواد اولیه و همچنین نحوه قرارگیری لایه‌ها روی یکدیگر تفاوت‌هایی دارند. در یکی از رایج‌ترین تکنولوژی‌های چاپ سه بعدی موسوم به FDM از نوعی ماده ترموپلاستیک به نام فیلامنت (Filament) استفاده می‌شود. در این روش، رشته‌ای از فیلامنت به صورت جامد از روی قرقره به سمت یک نازل هدایت می‌شود و تحت حرارت به شکل مایع درآمده روی مسیری که مطابق مدل لایه‌ای تعیین شده است از نازل خارج می‌شود. این مایع در زمان کوتاهی پس از قرار گرفتن روی سطح کار، سرد شده و به حالت جامد درمی‌آید. در روش‌های پرکاربرد دیگری که به SLA و DLP موسوم هستند نیز از نوعی رزین مایع استفاده می‌شود که در اثر تابش نور مناسب به حالت جامد تبدیل شده و لایه‌های شئ را یکی پس از دیگری تشکیل می‌دهند.

چاپ سه بعدی 3D Printing
چاپ سه بعدی نمونه‌ای کوچک از برج ایفل با کمک یک چاپگر سه بعدی

جالب است بدانید به منظور چاپ طرح سه بعدی‌تان لازم نیست برای خرید یک چاپگر سه بعدی هزینه کنید. از آنجایی که نمونه‌های حرفه‌ای این چاپگرها و هزینه مواد اولیه مورد استفاده برای کاربران معمولی چندان توجیه مالی ندارد سرویس‌های فراوانی را می‌توانید بیابید که مدل سه بعدی شما را برایتان چاپ می‌کنند. حتی اگر تجربه کار با نرم افزارهای طراحی سه بعدی (نظیر نرم افزار رایگان و منبع باز Blender) را هم ندارید می‌توانید با اندکی جستجو از میان نمونه‌های از پیش آماده شده، مدل سه بعدی مدنظرتان را انتخاب کنید!

کاربردهای چاپ سه بعدی

نمونه سازی سریع یکی از رایج‌ترین کاربردهای چاپ سه بعدی به شمار می‌رود. در واقع با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی، امکان ایجاد سریع نمونه‌های اولیه قطعات بدون نیاز به صرف هزینه بالا میسر می‌شود. علاوه براین استفاده از پرینترهای سه بعدی در کلاس‌های درس و آزمایشگاه‌ها، امکان خلق فیزیکی ایده‌هایی که در ذهن دانش آموزان و دانشجویان شکل گرفته است را در زمانی قابل قبول امکان‌پذیر می‌کند.

چاپ غذاها و خوراکی‌های متنوع (از جمله شکلات، پاستا، پیتزا و …) نیز از کاربردهای خوشمزه و البته عجیب این فناوری به شمار می‌رود. ساخت وسایل تزئینی (مانند مجسمه فرد در ابعاد کوچک)، تولید سفارشی عینک‌های آفتابی، صنعت لباس و مد و حتی کفش‌های ورزشی (که متناسب با ابعاد پا و سلیقه فرد مدل سازی شده است) از جمله مواردی هستند که با کمک فناوری‌های چاپ سه بعدی رویکرد متفاوتی را در پیش گرفته‌اند. به علاوه، چاپ سه بعدی در ایجاد ایمپلنت‌های پزشکی، سمعک و حتی مصنوعات دندان پزشکی (از جمله دندان‌های مصنوعی و تاج دندان) که دارای فرمی متناسب با فرد بیمار هستند توانسته کمک‌های شایانی به حوزه پزشکی ارائه نماید. صنایع خودروسازی، صنایع فضایی، ساختمان‌سازی، مدل‌سازی معماری و حتی ساخت منزل نیز از فناوری در حال رشد چاپ سه بعدی بی نصیب نمانده‌اند.

هرچند چاپ سه بعدی برای تولید سفارشی کالاها (متناسب با خواست و سلیقه فرد) گزینه‌‌ای مناسب و به نسبت سایر روش‌های تولید سفارشی مقرون به صرفه‌تر و سریع‌تر است اما در حال حاضر همچنان برای تولید انبوه یک کالا از نظر هزینه قابل توجیه نمی‌باشد و در برخی موارد از لحاظ نوع مواد اولیه و دوام کالای حاصل نیز با محدودیت‌هایی روبروست.

پیوندهای پیشنهادی تک دیک

لینک واژه در ویکیپدیا

چاپگر Printer

چاپگر یا Printer چیست؟

چاپگر یا پرینتر (Printer) نوعی ابزار جانبی است که در مدل‌های مرسوم، امکان چاپ متن یا تصویر را روی کاغذ فراهم می‌آورد.

اولین پرینتر الکترونیک با نام EP-101 توسط شرکت EPSON در سال 1968 معرفی شد. نخستین چاپگرهای الکترونیکی که روانه بازار شدند براساس مکانیزم‌های مورد استفاده در ماشین‌های تحریر الکتریکی کار می‌کردند. اما به تدریج این روش‌ها جای خود را به روش‌های ویژه‌ای دادند که برای استفاده توسط رایانه‌ها طراحی شده بود. این سخت افزارهای جانبی با اتصال به یک دستگاه رایانه امکان چاپ را حتی برای کاربران معمولی رایانه های شخصی به آسانی فراهم کرده‌اند. گفتنی است برخی از چاپگرهای امروزی قادر هستند به طور مستقیم و بدون نیاز به رایانه یا دستگاهی دیگر اسنادی که روی کارت های حافظه یا دوربین های دیجیتال قرار دارند را نیز چاپ نمایند.

در گذشته ارسال اسناد از طریق ایمیل و سپس چاپ آن‌ها در مقصد یکی از کاربردهای رایج پرینترها به شمار می‌رفت. علاوه بر انتقال سریع اسناد کاغذی از یک مکان به مکانی دیگر، از پرینترها برای بایگانی فیزیکی اسناد دیجیتال نیز استفاده می‌شد. امروزه این کاربردها با وجود فضاهای ذخیره سازی قابل اعتماد و ایمن چندان قابل توجیه نیست. افزون بر این تمایل به چاپ اسناد رایانه‌ای برای مطالعه آسانتر نیز با ظهور کاغذهای الکترونیک و کتابخوان های الکترونیک به تدریج رو به کاهش است.

از بزرگترین تولید کننده‌های چاپگر می‌توان به اپسون (Epson)، اچ پی (Hewlett-Packard یا HP)، کانن (Canon)، لکسمارک (Lexmark)، سامسونگ (Samsung) و برادر (Brother) اشاره کرد.

انواع پرینترها

امروزه از نظر کاربرد، انواع مختلفی از چاپگرها در بازار وجود دارد. پرینترهای شخصی (Personal Printer) معمولا برای اتصال به یک رایانه و استفاده شخصی افراد طراحی می‌شوند. سرعت چاپ این پرینترها غالبا چیزی بین 5 تا 25 صفحه در دقیقه است. در برخی مدل‌ها (پرینتر چندکاره یا Multifunctional Printer) به منظور برطرف کردن نیاز کاربران معمولی، ویژگی چاپ با قابلیت‌های دیگری نظیر اسکن (پویش تصویر)، کپی و حتی ارسال دورنگار (Fax) در یک دستگاه واحد ادغام می‌شود. معمولا پرینترهای شخصی قیمت ارزان‌تری دارند و از سوی دیگر هزینه‌ای که کاربر برای چاپ هر صفحه متقبل می‌شود میزان بیشتری است.

در مقابل پرینترهای شخصی، پرینترهای اشتراکی (Shared Printer) یا پرینترهای تحت شبکه (Network Printer) قرار می‌گیرند که معمولا با قدرت و سرعت بالاتر و برای استفاده تعدادی از کاربران روی یک شبکه به کار می‌روند.

پرینترهای مجازی (Virtual Printer) در واقع نوعی نرم افزار رایانه‌ای هستند که عملکردی مشابه یک پرینتر واقعی ارائه می‌کنند و به جای چاپ اسناد و تصاویر روی کاغذ، خروجی چاپ را مشابه همان چیزی که در پرینترهای سخت افزاری روی کاغذ چاپ می‌شود در قالب فایل‌هایی با فرمتی مشخص ذخیره می‌کنند؛ PDF، انواع فرمت های تصاویر و همچنین XPS از جمله رایج‌ترین فرمت‌هایی هستند که توسط پرینترهای مجازی مخصوص قابل ایجاد می‌باشند.

پرینترهای سه بعدی (3D Printer) نمونه دیگری از چاپگرهای سخت افزاری هستند که تحت کنترل یک رایانه با افزودن لایه‌هایی از مواد اولیه (نظیر پلاستیک، فلز، مواد غذایی و …) روی یکدیگر، امکان ایجاد اشیاء سه بعدی را از روی مدل‌های سه بعدی فراهم می‌آورند. هرچند این ابزارها با مفهوم مرسوم پرینتر که عمل چاپ روی کاغذ را انجام می‌دهد متفاوت هستند اما به دلیل شباهت‌شان با پرینترهای جوهرافشان (که لایه‌ای از جوهر را روی کاغذ به جای می‌گذارند) در مورد آن‌ها نیز از واژه پرینتر استفاده می‌شود.

پرینتر، چاپگر Printer
یک پرینتر سه بعدی و مجسمه چاپ شده توسط آن

فناوری های به کار رفته در پرینترها

فناوری مورد استفاده در چاپگر می‌تواند روی کیفیت و سرعت چاپ، پایداری، قیمت نهایی چاپگر و حتی قیمت تمام شده برای چاپ روی هر برگه تأثیر بگذارد. چاپگرهای جوهرافشان (Inkjet Printer) را می‌توان رایج‌ترین نوع چاپگرها دانست که در آن‌ها با هدایت قطرات جوهر مایع روی سطح کاغذ (یا سطوح دیگر) عمل چاپ صورت می‌گیرد.

پرینترهای لیزری (Laser Printer) مشابه دستگاه‌های فتوکپی عمل می‌کنند و خروجی آن‌ها دارای کیفیت بسیار بالایی می‌باشد. در این چاپگرها با کمک پرتو لیزر و ایجاد الکتریسیته ساکن روی سیلندری به نام درام (Drum) و سپس جذب ذرات تونر (Toner) با بار مخالف، تصویر نهایی روی درام شکل می‌گیرد. در نهایت ذرات تونر تشکیل دهنده تصویر از درام به کاغذ منتقل می‌شود. این ذرات که در ابتدا متزلزل هستند با عبور کاغذ از میان دو غلطک تحت فشار و گرما قرار گرفته در میان بافت کاغذ نفوذ کرده و تصویر حاصل ماندگار می‌شود.

پرینتر، چاپگر Printer
نمونه ای از یک پرینتر چندکاره لیزری کانن، سیاه و سفید با قابلیت چاپ بی سیم و صفحه نمایش

پرینترهای حرارتی (Thermal Printer) معمولا برای چاپ رسید در دستگاه‌هایی نظیر خودپردازها، دستگاه‌های توزیع سوخت و … به کار می‌روند و بدون نیاز به جوهر با گرم کردن بخش‌هایی از یک کاغذ مخصوص (که به گرما حساس است) کار می‌کنند.

پرینترهای دیگری نیز وجود دارد که به پرینترهای جوهر جامد (Solid Ink) موسوم هستند. افزون بر این‌ها، پرینترهای فشاری (Impact Printer) یا ضربه‌ای نیز وجود دارد که امروزه رواج کمتری دارند و بسیاری از آن‌ها نیز کاملا منسوخ شده‌اند. این نوع چاپگرها در واقع با فشار (یا ضربه)، جوهر را به کاغذ منتقل می‌کنند. از جمله این پرینترها می‌توان به پرینترهای مبتنی بر ماشین تحریر، چاپگرهای Daisy Wheel (مجهز به یک چرخ، مشابه مرکز یک گل و تعدادی گلبرگ که در انتهای هرکدام کاراکتری ثبت شده است)، پرینترهای سوزنی (یا Dot Matrix Printer) که در آن‌ها مجموعه‌ای از پین‌های نازک برای انتقال جوهر به کاغذ مورد استفاده قرار می‌گیرد و همچنین پرینترهای خطی (یا Line Printer) که متون را خط به خط چاپ می‌کنند اشاره نمود.

پلاتر یا رسام (Plotter) نیز نوع دیگری از پرینترهای رایانه‌ای است که معمولا برای کاربردهای تخصصی مهندسی و معماری استفاده می‌شود و با حرکت مناسب و دقیق یک قلم روی کاغذ، خروجی مورد نظر را ترسیم می‌کند. پلاترها غالبا برای چاپ گرافیک های برداری به کار می‌روند. این چاپگرها نوعی ابزار گرافیک برداری به شمار می‌روند در حالی که اغلب پرینترهای دیگری که امروزه استفاده می‌شود برای ایجاد خروجی نیازمند ورودی مبتنی بر گرافیک شطرنجی هستند.

ویژگی‌های چاپگرها

هر پرینتر دارای ویژگی‌های متعددی است که آگاهی از این ویژگی‌ها و نوع فناوری به کار رفته در آن می‌تواند در انتخاب و خرید مناسب‌تر مفید واقع شود. سرعت چاپ، یکی از مهم‌ترین این ویژگی‌هاست که امروزه معمولا برحسب واحد تعداد صفحه در دقیقه (Pages Per Minute – PPM) بیان می‌شود. تک رنگ یا رنگی بودن پرینتر، تعداد صفحات قابل چاپ با یک کارتریج جوهر یا تونر، هزینه تقریبی چاپ برای هر صفحه (Cost Per Page – CPP) و حتی نحوه اتصال به پرینتر (کابلی یا بی سیم) از دیگر ویژگی‌های قابل توجه چاپگرها به شمار می‌رود.

پیوندهای پیشنهادی تک دیک

لینک واژه در ویکیپدیا