مبانی تکنولوژی چاپ سه بعدی

تاریخچه پرینت سه بعدی
اولین تکنولوژی پرینت سه‌بعدی در سال ۱۹۸۰ میلادی مشاهده شد. دکتر کودامای ژاپنی اولین بار این تکنولوژی را به نام خود ثبت کرد. در آن زمان این تکنولوژی نمونه سازی سریع خوانده می‌شد، این نام‌گذاری به این دلیل بود که این فناوری در واقع برای ساخت سریع و کم‌هزینه نمونه اولیه برای یک تولید انبوه طراحی شده بود.
سپس چالرز هل در سال ۱۹۸۶ میلادی دستگاه استریولیتوگرافی را به نام خود ثبت کرد. البته هل در دستگاه خود را در سال ۱۹۸۳ اختراع کرده بود و در این مدت به در حال تأسیس شرکت 3D System بود که در آن زمان به نام RP Systems شناخته می‌شد که هم‌اکنون نیز یکی از بزرگترین فعالان حوزه پرینت سه‌بعدی است. در آنجا بود که اولین نمونه این دستگاه را با نام SLA-1 ساخت و در سال ۱۹۸۷ میلادی آن را معرفی کرد و در سال ۱۹۸۸ به اولین تست موفق دست پیدا کرد.
در همان زمان‌ها کارل دکارد که در دانشگاه تگزاس مشغول بود در سال ۱۹۸۷ فرایند نمونه‌سازی سریع با پخت لیزری قابل انتخاب را با نام خود پر کرد. این ثبت اختراع در سال ۱۹۸۹ میلادی صادر شد و بعد از آن مجوزش به DTM Inc. داده شد که بعدها توسط 3D System خریداری شد.
در همان سال ۱۹۸۹ میلادی اسکات کرامپ، یکی از مؤسسان Stratasys Inc. ثبت اختراع دستگاه مدلسازی لایه‌های مذاب را اعلام کرد و آن را به کمپانی اختصاص داد. البته این فناوری هم‌اکنون به صورت مدل متن‌باز RepRap بسیار فعال است.
مواردی که در بالا به آن‌ها اشاره بخشی از مهم‌ترین فعالیت‌ها در حوزهٔ پرینت سه‌بعدی بود که هم‌اکنون این فناوری را به مکانی که هست رسانده‌است. به غیر از موارد بالا اتفاقاتی دیگری نیز در این حوزه رخ داده‌است مثل ساخت اولین پرینتر رومیزی، اولین پرینتر ارزان قیمت و ….
تفاوت پرینترهای سه بعدی
اساسی‌ترین تفاوت اصول اولیه پرینت سه‌بعدی فرایند ساخت لایه به لایه آن است. در واقع این واژه تولید افزاینده است که این روش تولید از تمامی متدهای تولید سنتی جدا کرده‌است. متد پرینت سه‌بعدی به نحوی است که لایه‌هایی با دقت کسری از میلی‌متر را به صورت بخش بخش می‌سازد در حالی که متدهای سنتی تماماً بر اساس براده برداری یا قالب‌ریزی و ریخته‌گری بوده‌اند و خود کلمه Manufacturing ریشه لغوی در زبان فرانسوی دارد که به معنای «ساخته شده توسط دست» می‌باشد. در روش‌های سنتی که ذکر شد محدودیت‌ها و معایب بسیاری دیده می‌شود، مثلاً در روش براده‌برداری که از یک قطعه بزرگتر به جسم نهایی می‌رسند معمولاً ۹۰٪ از ماده هدر می‌رود که هزینه زیادی برای تولیدکننده و در نتیجه مصرف‌کننده خواهد داشت. در مقابل ایده پرینت سه‌بعدی لایه‌ها را بر روی هم می‌سازد و هیچ‌گونه هدر رفتی از ماده اولیه نخواهیم داشت و این فعالیت نیز کاملاً به صورت اتوماتیک انجام می‌شود و دقت بالایی نیز دارد.
پرینت سه‌بعدی یک فناوری توانمند است که طراحان را تحریک و تشویق می‌کند و به آن‌ها آزادی طراحی بی‌سابقه‌ای می‌دهد و این در حالی است که این فرایند ابزار کمتری نیاز دارد و در نتیجه باعث کاهش هزینه‌های سنگین می‌شود. همچنین به‌وسیله این تکنولوژی قطعات را می‌توان به‌طور خاص طراحی کرد و نیازی به مونتاژ با هندسه پیچیده و ویژگی‌های پیچیده برای دستگاه نیست.
این فناوری همچنین به عنوان یک تکنولوژی با مصرف بهینه انرژی ظهور کرده‌است و همچنین هیچ‌گونه آلودگی‌ای برای محیط زیست ندارد. با استفاده از مواد استاندارد طول عمر قطعات بیشتر می‌شود، وزن آن‌ها کاهش می‌یابد در عین حال استحکام بالا می‌رود.
در سال‌های اخیر فناوری پرینت سه‌بعدی از نمونه‌سازی سریع و فرایند تولید صنعتی فراتر رفته‌است به کمپانی‌های کوچک و حتی فعالیت‌های شخصی راه پیدا کرده‌است.
امکان‌سنجی و ایده پردازی پرینت‌های سه بعدی برای بار اول در سال ۱۹۵۰ به ذهن دانشمندان راه یافت. طرح اولیهٔ پرینترهای سه بعدی در دهه هشتاد با نام “Rapid Prototyping” ارائه و اولین نمونه از آن توسط چارز هال ساخته و به نام این دانشمند ثبت شد. اما پرینترهای سه بعدی حال حاضر برای اولین بار با روش SLA در سال ۱۹۸۶ ساخته و دو سال بعد وارد بازار شدند.