چاپگر سه بعدی کجا اختراع شد
منشا چاپ سه بعدی: چگونه یک نوآوری دهه 1980 نمونه برداری سریع صنعتی را تغییر داد
برای ماشین‌فروشی‌های مدرن و سازندگان قالب، تحویل نمونه اولیه یک شبه یک انتظار تجاری استاندارد است. با این حال، تولید دیجیتال لایه به لایه یک نوآوری نسبتاً جدید است. پایه و اساس تولید افزودنی مدرن به نقطه عطف خاصی در کالیفرنیا در دهه 1980 برمی گردد - اختراعی که اساساً نحوه تولید نمونه های صنعتی را تغییر داد.
درک منشا پرینت سه بعدی روشن می کند که چرا فناوری، استانداردهای فایل نرم افزاری و جریان های کاری نمونه سازی سریع مانند امروز عمل می کنند.
پیشرفت: استریولیتوگرافی (SLA) در سال 1983
اولین چاپگر سه بعدی جهان در سال 1983 توسط مهندس آمریکایی چاک هال در والنسیا، کالیفرنیا اختراع شد. در آن زمان، ساخت نمونه‌های اولیه معمولی منحصراً به ماشینکاری تفریقی یا ابزارآلات اولیه متکی بود - که هر دو زمان‌های قابل توجه و هزینه‌های بالایی داشتند.
فرآیند فوتوپلیمریزاسیون
برخلاف ماشین‌های رومیزی اکستروژن فیلامنت (FDM) که امروزه به طور گسترده گسترش یافته است، فرآیند اصلی هال از فتوپلیمریزاسیون UV استفاده می‌کند. یک پرتوی متمرکز نور ماوراء بنفش لایه‌های نازکی از رزین مایع را به‌طور متوالی خشک می‌کند و مقاطع دیجیتالی را به یک جسم سه بعدی کامل تبدیل می‌کند. هال این فرآیند را به عنوان استریولیتوگرافی (SLA) ثبت کرد.
اولین کامپوننت چاپ شده
اولین بخش اثبات مفهوم موفق، یک فنجان کوچک شستشوی چشم بود. در حالی که با استانداردهای مهندسی مدرن ابتدایی بود، یک مفهوم تولیدی انقلابی را نشان داد: ترجمه داده‌های CAD 3D به طور مستقیم به یک جزء فیزیکی جامد بدون ابزار مکانیکی.
تجاری سازی و تولد نمونه سازی صنعتی
یک اختراع از طریق تجاری سازی و استانداردسازی فرآیند به یک استاندارد صنعتی تبدیل می شود. در سال 1986، چاک هال شرکت 3D Systems را برای ارائه فناوری افزودنی به کاربران صنعتی تأسیس کرد.
اولین ماشین تجاری (SLA-1)
3D Systems SLA-1 را در سال 1987 منتشر کرد - اولین چاپگر سه بعدی تجاری موجود در جهان. شرکت‌های خودروسازی، هوافضا و قالب‌گیری تزریقی به سرعت دستگاه را برای تسریع تأیید پیش‌تولید به کار گرفتند.
فرمت فایل STL
برای برقراری ارتباط هندسه مدل سه بعدی با سخت افزار چاپ، هال فرمت فایل STL (Stereolithography) را توسعه داد. STL هندسه جامد CAD پیچیده را به یک شبکه سطحی مثلثی تبدیل می کند. چندین دهه بعد، STL استاندارد جهانی برای برش نرم افزار و جریان کار تولید دیجیتال در سطح جهانی باقی می ماند.
چگونه ساخت افزودنی به صنعت ابزارسازی شکل داد
قبل از تولید مواد افزودنی، بررسی فرم، تناسب و عملکرد یک قطعه نیاز به ماشینکاری CNC از استوک بلوک جامد یا ساخت ابزارهای نرم موقت گران قیمت داشت. استریولیتوگرافی یک تغییر پارادایم در تکرار نمونه اولیه ایجاد کرد.
فشرده سازی زمان سرب
SLA به ماشین‌فروشی‌ها اجازه می‌دهد تا مدل‌های فیزیکی کاربردی را یک شبه تولید کنند. آنچه قبلاً به هفته‌ها برنامه‌ریزی فروشگاه نیاز داشت، اکنون می‌توانست در چند ساعت تکمیل شود.
طراحی تکراری مقرون به صرفه
از آنجایی که تولید یک بخش فیزیکی مستقیماً از یک فایل CAD برنامه‌نویسی مسیر ابزار و راه‌اندازی وسایل را حذف می‌کند، مهندسان طراح می‌توانند اجزا را در چندین تکرار با کسری از هزینه‌های معمولی بازرسی، اندازه‌گیری و اصلاح کنند.
تکامل فن آوری های افزودنی در طبقه فروشگاه
اصل اصلی ایجاد شده توسط چاپگر SLA اصلی هال - ساخت قطعات لایه به لایه مستقیماً از هندسه دیجیتال - راه را برای فناوری‌های افزودنی مکمل هموار کرد.
مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM)
FDM که بعداً در اواخر دهه 1980 توسط اسکات کرامپ اختراع شد، اکستروژن فیلامنت ترموپلاستیک را معرفی کرد. FDM تولید مواد افزودنی را دموکراتیزه کرد و ماشین‌آلاتی را با تجهیزات ناهموار و کم‌هزینه برای تولید نمونه‌های اولیه عملکردی سخت (مثلاً در ABS، PETG یا نایلون) فراهم کرد.
تف جوشی لیزری انتخابی (SLS) و چاپ فلز (DMLS)
فن آوری های همجوشی بستر پودری صنعتی مفهوم افزودنی را به پودرهای نایلون و فلزات (تیتانیوم، فولاد ضد زنگ و آلومینیوم) گسترش داد و امکان تولید مستقیم اجزای صنعتی نهایی و درج های قالب پیچیده را فراهم کرد.
ارتباط عملی برای ماشین‌فروشی امروزی
دانستن زمینه تاریخی پرینت سه بعدی، بلوغ و قابلیت اطمینان عملیات نمونه برداری سریع مدرن را برجسته می کند.
پایه های فرآیندی را ایجاد کرد
هنگامی که یک مش CAD را بررسی می کنید، پارامترهای برش را اعمال می کنید، یا یک ساختار لایه اول را بررسی می کنید، از یک روش تولید استفاده می کنید که طی چهار دهه کاربرد صنعتی اصلاح شده است.
قابلیت همکاری دیجیتال استاندارد شده
جریان یکپارچه داده‌ها از فایل‌های CAD مشتری به برش‌کننده‌های فروشگاهی وجود دارد، زیرا استانداردهای جهانی - مانند فرمت STL - از ابتدا در این فناوری ادغام شده‌اند.
غذای آماده کلیدی
توانایی مدرن برای تبدیل فایل CAD مشتری به یک نمونه رومیزی در عرض 24 ساعت مستقیماً از نوآوری استریولیتوگرافی چاک هال در سال 1983 در کالیفرنیا ناشی می شود. تولید افزودنی از یک فرآیند آزمایشگاهی تخصصی به یک دارایی رقابتی ضروری برای تاسیسات ماشینکاری و قالب‌گیری در سراسر جهان تبدیل شد.
نحوه استفاده از چاپگر سه بعدی برای مبتدیان
مقاله مرتبط
