خب رفقا، امروز میخوام یه خبر خیلی باحال درباره دنیای چاپ سه‌بعدی براتون تعریف کنم؛ مخصوصاً اگه به تکنولوژی‌های ساخت و مواد خفن علاقه دارین، این حتماً جذبتون می‌کنه! قضیه از این قراره که آزمایشگاه ملی اوک ریج (Oak Ridge National Laboratory) یا به اختصار ORNL (یه مرکز بزرگ تحقیقاتی انرژی توی آمریکا) با یه شرکت نوآور به اسم JuggerBot 3D وارد همکاری شده تا بتونن یه سیستم چاپ سه‌بعدی خیلی متفاوت بسازن. حالا چی داره این سیستم؟ قراره باهاش بشه همزمان دوتا خانواده مختلف از مواد پلیمری رو پرینت کرد: ترموپلاستیک و ترموست!
بذارین یه توضیح کوچولو بدم: ترموپلاستیک‌ها همون پلاستیک‌هایی هستن که موقع گرم شدن نرم میشن و قابل شکل‌دهی هستن و دوباره میشه ذوبشون کرد (مثل بطری نوشابه). ولی ترموست‌ها (مثلاً اپوکسی یا پلی‌یورتان)، همونایی‌ان که وقتی یک‌بار شکل گرفتن، دیگه با حرارت نمیتونی عوضشون کنی، اما در عوض، مقاومت حرارتی و شیمیایی‌شون هم خیلی بالاست؛ مثلاً خیلی کم آسیب می‌بینن یا خراب میشن.
تا حالا توی چاپ سه‌بعدی صنعتی بیشتر از ترموپلاستیک استفاده می‌شده، چون کار باهاش آسون‌تره. ولی حالا اگه بتونن یه سیستم جدید درست کنن که هر دوتاشو با هم پشتیبانی کنه، دست تولیدکننده‌ها کلی باز میشه! یعنی دیگه لازم نیست فقط با یه جور ماده کار کنن، میتونن قطعاتی بسازن که مثلاً قسمتی ازش منعطف باشه و یه قسمت دیگه‌ش مقاوم حرارتی، همه تو یه چاپ.
یه کم برگردیم عقب؛ این همکاری برمی‌گرده به یه پروژه قبلی که ORNL و JuggerBot 3D با هم داشتن. اون موقع یه مشکلی تو چاپ سه‌بعدی بزرگ‌مقیاس با ترموپلاستیک بود: قطر نوار ماده‌ای که چاپ میشه، همش تغییر می‌کرد و این باعث میشد کیفیت کار بیاد پایین و کلی اصلاحات اضافه بخواد.
واسه حلش، اومدن یه نرم‌افزار اپن سورس مخصوص چاپ سه‌بعدی رو توسعه دادن و کلی با لیزر و کالیبراسیون خودکار حال دادن. یعنی لیزر هی، ضخامت مواد خروجی رو اندازه می‌گیره و دستگاه سریع خودش رو تنظیم می‌کنه تا کیفیت چاپ همیشه ثابت بمونه. نتیجه؟ دیگه چاپای بزرگ پلت‌خور (pellet-fed یعنی چاپی که ماده خامش به‌صورت گرانول استفاده میشه) برای ساخت قطعات سنگین مثلاً توی نیروگاه‌های برق یا لوازم خطوط لوله، کاملاً شدنی شد و دیگه کیفیت بد اذیت نمی‌کنه.
زاخری دی‌وینچنزو (Zachary DiVencenzo)، رییس JuggerBot 3D گفته: “وقتی خواستیم بریم تو چاپ پلت‌خور ریسک خیلی بزرگی بود! هیچ نرم‌افزاری برای کارمون نبود – تا این‌که تیم ORNL اومد سراغمون و نرم‌افزارشون کلاً کار مارو راه انداخت.”
حالا این‌ها فقط اول کار بود! یه چیز خیلی باحال دیگه که به کمک همکاریشون ساختن “Material Card” بود؛ یعنی هر نوع ماده‌ای که میخواین باهاش چاپ کنین، اطلاعات کاملاً دقیقش داخل پرینتر هست و سیستم خودش پارامترهای مورد نیاز رو انتخاب می‌کنه. فرض کن، اپراتور فقط لازمه بدون کدوم ماشین رو داره استفاده می‌کنه، بعد تو نرم‌افزار CAD یه بار طراحی‌شو اسلایس کنه (همون تقسیم و آماده‌سازی مدل برای چاپ)، بقیه کار با پرینتره و دیگه هر دفعه لازم نیست بری دنبال کالیبراسیون کلی وقتت بره هوا. الکس روشلی، محقق ORNL میگه: “با این سیستم، حتی اگه بخوای موادت رو عوض کنی نیازی به کالیبراسیون مجدد نداری؛ همین می‌تونه کلی تو وقت صرفه‌جویی کنه، مثلاً روزها یا هفته‌ها!”
حالا قراره همین داستان رو برای مواد ترموست هم انجام بدن. البته باید هم سخت‌افزار و هم نرم‌افزارشون رو یکم دستکاری کنن و Material Cardهای جدید مخصوص ترموست‌ها رو هم بسازن. جالبه بدونید این کار همزمان با یه پروژه ۴ میلیون دلاریه که JuggerBot 3D برای آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی هوایی آمریکا انجام میده تا بتونن یه سیستم بزرگ‌مقیاس دو‌ماده‌ای طراحی کنن.
به گفته رایان دیهوف، رییس MDF (یعنی همون بخش نمایش عملی فناوری تولید تو ORNL)، کارشون اینه که همیشه با همکاری صنعت راه‌حل‌های نو خلق کنن: “ما با ترکیب توانایی‌هامون تو دنیای دیجیتال، مواد جدید و ساخت افزایشی (Additive Manufacturing یعنی چاپ سه‌بعدی)، و چالش‌هایی که صنعت جلوی پامون میزاره، کمک می‌کنیم آمریکا تو رقابت جهانی جلو بزنه.”
مخلص کلام؟ این دست‌آورد جدیده که داره تو ORNL رقم می‌خوره، مستقیماً می‌تونه به صنایع بزرگ کمک کنه:
- توی هوانوردی و خودروسازی، میشه قطعات سبک و مقاوم به حرارت یا ابزارهای مخصوص و یهویی ساخت.
- تو انرژی یا صنایع دریایی، بخش‌های بزرگ و ضد خوردگی رو میشه سریع‌تر ساخت؛ یعنی هم وقت تولید کمتر میشه، هم طرح‌های جالب و مقاوم راحت‌تر عملی میشه.
پس اگه اهل دنیای چاپ سه‌بعدی هستی، بدون این تکنولوژی جدید شاید تا چند سال آینده کاری کنه که هرچی رو بخوای، با هر نوع ماده‌ای، خیلی راحت‌تر و سریع‌تر بسازی. بی‌صبرانه منتظریم ببینیم این پروژه کجاها میره و چه چیزای خلاقانه‌تری ازش بیرون میاد!
منبع: +
