تاریخچه پرینت سه بعدی: از ایده تا واقعیت

تکنولوژی پرینت سه بعدی از دهه 80 میلادی تا بحال

تکنولوژی پرینت سه بعدی در آن حد که فکرش را می­کنید تکنولوژی جدیدی نیست! در سال 2009، زمانی که محدودیت زمانی حق مالکیت معنویِ ( ثبت اختراع )  تکنولوژی FDM پایان یافت، پرینت سه بعدی تبدیل به موضوع داغی شد که به راحتی میشد به آن به چشم یک نوآوریِ جدید باور داشت. و به خاطر رسانه‌ای شدن قضیه‌ی مالکیت معنوی FDM، بسیاری از مردم فکر می­کنند FDM اولین تکنولوژی پرینت سه بعدیست. در واقع اولین تکنولوژی پرینت سه بعدی تکنولوژی SLA می­باشد نه FDM و در سال 1980 اختراع شده است!

دهه‌ی 80

 تولد سه تکنیک اصلی پرینت سه بعدی

اولین تلاش ها در جهت پرینت سه بعدی به آقای دکتر کوداما برای گسترش تکنیکی برای مدل­سازی سریع در 1980 بر­میگردد. او اولین کسی بود که روش ساخت لایه به لایه برای تولید مدل­ها را توضیح داد که این تکنیک پدر SLA محسوب می­شود. روشی که در آن یک رزین حساس به نور توسط اشعه ماورای بنفش پلیمریزه می­شود ولی متاسفانه وی قبل از مرگ نتوانست این اختراع را به نام خود ثبت کند.

چهار سال بعد یک تیم مهندسیِ فرانسوی به استریولیتوگرافی علاقه‌مند شدند ولی بدلیل عدم وجود دورنمای تجاری آن را رها کردند.

در همان سال، چارلز هال نیز به این تکنولوژی علاقه‌مند شدو اولین اختراع تکنولوژی استریولیتوگرافی (SLA) را در سال 1986 به ثبت رسانید. او شرکت 3dsystems را تاسیس کرد و دستگاه SLA-1 را ساخت.

در 1988 در دانشگاه تگزاس، کارل دکارد تکنولوژی SLS را معرفی کرد، در این تکنولوژی از یک لیزر برای جوش دادن دانه‌های مواد به یکدیگر استفاده می­شود.

در همین حال اسکات کرامپ یکی از بنیان گزاران شرکت استراتاسیس تکنولوژی FDM را به ثبت رسانید که به عنوان سومین تکنولوژی پرینت سه بعدی شناخته می­شود.

1980: اولین اختراع پرینت سه بعدی توسط دکتر ژاپنی کوداما

1984: اختراع استریولیتوگرافی در فرانسه و سپس رها کردن آن

1986: گسترش استریولیتوگرافی توسط چارلز هال

1987: ساخت اولین دستگاه، یعنی SLA-1

1988: اولین دستگاه SLS توسط شرکت DTM که بعدا توسط 3Dsystems خریداری شد

دهه 90

ایجاد اولین تولید کننده‌های دستگاههای پرینت سه­ بعدی و نرم‌افزارهایCAD

در اروپا، EOS GmbH تاسیس شد و اولین سیستم EOS “Stereos” برای نمونه ­سازی صنعتی تولید شد که امروزه با عنوان SLS شناخته می­شود و برای پرینت فلزات و پلاستیک­ها از آن استفاده می­شود.

در سال 1992 گواهیه تکنولوژی FDM برای شرکت استراتاسیس صادر شد که این شرکت پرینتر­های بسیاری را برای مصارف صنعتی و برای اشخاص تولید کرد.

از سال 1993 تا 1999 بازیگران اصلی پرینتر سه بعدی چندین تکنیک مختلف را گسترش دادند که از آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد.

• زیکراپ و بایندرجت: بر پایه­ی پرینت جوهرافشانِ MIT ساخته شد، آنها Z402 را ساختند که از پودر نشاسته و گچ به عنوان مواد نمونه­ سازی و از مایعی کهپایه‌ی آب داشت به عنوان محلول نگه دارنده استفاده می­کرد.
• تکنولوژی Arcam MCP و روش ذوب انتخابیِ لیزری

در همین زمان ابزارهای طراحی سه بعدی در رایانه گسترش یافت و در دسترس همگان قرار گرفت. برای مثال می­توان به ایجاد Sanders Prototype که حال به عنوان Solid scape شناخته می­شود، اشاره کرد.

دهه 90 همچنین دهه ای بود که محققان حوزه پزشکی شروع به تحقیق و استفاده از پرینت سه بعدی در امر پزشکی کردند و راه­های جدیدی برای گسترش استفاده از پرینت سه بعدی ایجاد کردند.

قرن بیستم

گسترش پدیدار شدن پرینت سه بعدی در رسانه ها

هزاره 2 میلادی شاهد اولین کلیه­ای بود که توسط پرینت سه بعدی پرینت شد که می­توانست کار کند ولی ما بایستی 13 سال صبر کنیم تا شاهد اولین پیوند این کلیه به بدن انسان باشیم. امروزه کلیه هایی که توسط پرینت سه بعدی تولید می­شود به خوبی کار می­کنند و محققان شاهد رشد پرسرعت ارگان های قابل پیوند هستند.

در سال 2004 پروژه RepRap آغاز شد. این پروژه با محوریت عمومی سازی تکنولوژِ پرینتر سه بعدی FDM بین مصرف کننده ها و تولید کننده­ها شد.

در سال 2005 شرکت زیکراپ از دستگاه Spectrum Z510 رونمایی کرد که اولین پرینتر تمام رنگی جهان محسوب می­شود.

با گسترش خبر پرینت سه بعدی اعضای بدن انسان در سال 2008، پرینت سه بعدی بین همه شناخته شد. این اندام ها تمام قسمت­های اندام­های واقعی را شامل می­شدند و همانگونه که لازم بود پرینت می­شدند و نیازی به سرهم کردن آن توسط لیزر نبود. امروزه با ادغام پرینترها و اسکنر­های سه­ بعدی پروتزها و ارتزهای پزشکی بسیار ارزان شده­اند و به سرعت میتوان از آنها خروجی گرفت.

در سال 2009 تکنولوژی FDM عمومی شد و سرصدای زیادی به پا کرد، قیمت انواع پرینترهای رومیزی کاهش یافت و متعاقباً عمومی شدن این تکنولوژی باعث معرفی آن به بسیاری از افراد شد.

2010

سالهای عمومی شدن، خلاقیت و امیدهای پرینت سه بعدی

سالهای اخیر برای پرینت سه بعدی سالهای بسیار مهمی به شمار می­روند. با تمام شدن تاریخ مالکیت معنوی ثبت اختراع FDM، اولین سالهای این دهه به سالهای پرینت سه بعدی مشهور شد. تکنولوژی پرینترهای رومیزی به بازار حمله کرد و بخش صنعت را متوجه خود ساخت. و موجب شد صنعت به پرینت سه بعدی به عنوان یک روش قابل اعتماد  تولید دوباره فکر کند. انقلاب تولید افزایشی یا همان پرینت سه بعدی می­تواند بسیار عمومی شود ولی این اتفاق تابحال نیافتاده است. ولی به آرامی در حال رخ دادن است.

در حال حاضر پرینت سه بعدی در میان اذهان عمومی و سیاست­گذاران جای زیادی ندارد. تکنولوژی تا ابد پیشرفت خواهد کرد. همانگونه که استفاده از این تکنولوژی پیشرفت می­کند. شرکت­های بسیاری از شرکت های بزرگ و کوچک متوجه مزیت­های مدلینگ ارزان پرینت سه ­بعدی شده‌اند. و از آن در گفتارها، نوآوری­ها و مراحل تولید استفاده می­کنند.

در سال 2010، Urbee اولین نمونه ماشین به روش پرینت سه بعدی ساخته شد. بدنه‌‌ی این ماشین به وسیله‌ی یک پرینتر سه­بعدی بزرگ پرینت شده است. در حال حاضر پرینت کامل یک ماشین بیشتر شبیه یک رویاست ولی در مراحل تولید بسیاری از سازنده ها در نظر دارند پرینت سه بعدی را جایگزین روش­های سنتی بکنند.

در سال 2011 دانشگاه کورنل شروع به ساخت پرینتر سه بعدی غذا کرد. این کار در اولین نگاه کاری بیهوده به نظر می­رسید ولی حال ناسا در حال بررسی این موضوع است که فضانوردان در فضا چگونه می­توانند از غذای خود پرینت بگیرند.

در سال 2014 ناسا اولین پرینتر سه بعدی را به فضا برد و اولین قطعه پرینت سه بعدی را در فضا پرینت کرد.