پرورش دهندگان و تولیدکنندگان به طور یکسان رویای روزی را در سر می پرورانند که به جای فرستادن قطعه، بتوانند به سرعت و به راحتی یکی را آزمایش کرده و خودشان بسازند.
این رویا بیش از هر زمان دیگری به واقعیت نزدیک شده است، زیرا علم و هنر چاپ سه بعدی در دامنه و محبوبیت رشد می کند. این فناوری افراد و شرکت‌ها را قادر می‌سازد تا اجزای سفارشی‌شده را با تنوع روزافزون ویژگی‌ها و عملکردها در محل چاپ کنند.
مایک ناگل، مدیر فناوری تجاری برای سیستم‌های فناوری پیشرفته، در طی ارائه‌ای در سمپوزیوم دانش فنی انجمن بازاریابی محصول امسال (PMA) گفت: «من هنوز صنعتی را ملاقات نکرده‌ام که با چاپ سه بعدی نمی‌توان به آن کمک کرد. ناگل با تعدادی از صنایع از جمله فرآوری مواد غذایی و کشاورزی در پیاده سازی سیستم های چاپ سه بعدی کار کرده است.
چاپ سه بعدی در حال حاضر برای ساخت اشیایی مانند اعضای بدن انسان، پروتزها، فرم های ساختمانی و قطعات خودرو استفاده می شود. بیش از 3 قطعه در جدیدترین جت ایرباس به صورت سه بعدی چاپ شده است.
ناگل گفت که اساس چاپ سه بعدی از نگاه متفاوتی به تولید سرچشمه می گیرد. روش سنتی تفریق نامیده می شود، که در آن یک قطعه بزرگ از مواد خام کاهش یافته، قالب گیری شده و به محصول نهایی مورد نظر تبدیل می شود. در دنیای هنر، یک مجسمه ساز اولین کارشناس ساخت تفریقی است.
ناگل گفت: «در مقایسه، افزودنی یا سه بعدی، آنچه را طراحی می‌کنید می‌گیرد و فقط آنچه را که نیاز دارید چاپ می‌کند.
ناگل گفت که تولید سنتی می تواند به معنای برخورد با زمان های طولانی، ابزارهای گران قیمت و محدودیت های طراحی باشد و اغلب برای حجم بالای محصولات مناسب تر است. ظهور فناوری پرینت سه بعدی واکنش سریع‌تر، توانایی چاپ تنها قطعات مورد نیاز و توانایی آزمایش و دور انداختن با حداقل خطر را ممکن می‌سازد. این نوع ساخت برای سفارشی سازی و حجم کم محصولات مناسب تر است.
فناوری‌های مختلفی در چاپ سه‌بعدی استفاده می‌شود، اما شاید بهترین راه برای درک این فناوری، فکر کردن به نحوه افزودن آیسینگ به کیک باشد. چاپگر که از یک طراحی از پیش برنامه ریزی شده به کمک کامپیوتر (CAD) کار می کند، مواد مورد نظر را در لایه ها برای ایجاد محصول نهایی اعمال می کند.
دو تا از فن‌آوری‌های اصلی چاپ، مدل‌سازی پلی جت و رسوب ذوب شده یا FDM هستند. پلی جت شبیه به چاپ دو بعدی سنتی است که با مایع خامی شروع می شود که از بستر خشک تغذیه می شود و مواد را به صورت لایه ای روی یک سطح خارج می کند. از اشعه ماوراء بنفش برای چسباندن مواد چاپی به سطح مورد نظر استفاده می شود. FDM فناوری قدیمی تر است. فیلامنت پلاستیکی مواد مورد نظر را از طریق یک موتور محرک تغذیه می کند. سپس مواد گرم شده و لایه به لایه اکسترود می شود.
این چاپگرها از نظر اندازه و پیچیدگی متفاوت هستند و توسط علاقه مندان خانگی (که در انجمن های آنلاین مشتاقان در وب سایت هایی مانند thingiverse.com جمع شده اند) تا تولید کنندگان بزرگ استفاده می شوند.
ناگل گفت: «در فروشگاه ما محصولاتی به کوچکی یک چاپگر کاغذ رومیزی دو بعدی سنتی تا سیستم‌هایی با وزن 8,000 پوند و به بزرگی یک SUV بزرگ و سپس همه چیز در این بین داریم.
کشاورزی همچنین در حال بررسی مزایای قطعات و مواد پرینت سه بعدی است. Nagel و Advanced Technology Systems با شرکت‌های ماشین‌آلات مزرعه‌ای برای چاپ اجزایی مانند پیوست‌های ترکیبی و اعمال کننده بذر سفارشی کار کرده‌اند. در مقیاس کوچکتر، وب سایت FoodRising.org نرم افزار چاپ سه بعدی رایگان را برای ساخت اقلامی مانند شیر، گیره و اتصالات ارائه می دهد.
شرکت ماشین آلات به طور متعارف اتصالات دستگاه خود را با قالب گیری چرخشی می سازد که قادر به دستیابی به تمام هندسه ها و اشکال مورد نظر نبود. پرینت سه بعدی به شرکت این امکان را داد تا نمونه اولیه ضمیمه های ارزان قیمت را برای یک کمباین 3 سر تولید کند و کارایی آنها را در شرایط مختلف میدانی آزمایش کند.
ناگل گفت: «این چیزی نیست که آنها میلیون‌ها آن را بسازند. پرینت سه بعدی خطر آنها را کاهش می دهد و به سجاف اجازه می دهد چیز جدیدی را امتحان کند و اشکال و اندازه های مختلف را امتحان کند.
انواع دیگر تولید مواد غذایی شاهد افزایش استفاده از چاپ سه بعدی هستند. آنها عبارتند از:
- بطری سازی: یک خط بطری که نیاز به تغییر مکرر در اندازه ظروف و تغییرات همراه آن در ابزار دارد، می تواند از فناوری چاپ سه بعدی برای گنجاندن طیف وسیع تری از اندازه های بطری بهره مند شود.
- غذاهای صبحانه: سازندگان غلات از پرینت سه بعدی برای ساخت قالب ها برای اکستروژن های جدید و شکل های جدید برای غلات استفاده می کنند - با گسترش، همین مفهوم می تواند برای برش های منحصر به فرد محصولات و سایر انواع غذاها اعمال شود.
- بسته بندی: از آنجایی که شکل و اندازه بسته بندی با فرکانس بیشتری تغییر می کند و شکل های منحصر به فرد بیشتری مورد نظر است، از چاپ سه بعدی برای تولید قالب های مورد استفاده برای این سبک های جدید استفاده می شود.
- خرده فروشی: وسایل فروشگاه و نمایشگرهای نقطه خرید به طور فزاینده ای با چاپ سه بعدی تولید می شوند. این امر می تواند به ویژه هنگام آزمایش ابعاد اقلامی که باید کارایی فضای قفسه موجود را به حداکثر برسانند، مهم باشد.
آینده پرینت سه بعدی نوید استفاده گسترده تر از این فناوری و توانایی چاپ انواع بیشتری از اشیاء را می دهد. به گفته ناگل، چاپگرها می توانند یک شی با حداکثر 3 ویژگی فیزیکی مختلف بسازند - بسیار بیشتر از آنچه که همیشه مورد نیاز است.
چاپگرها نیز باید به طور گسترده تری در دسترس باشند.
«در ابتدا، شرکت‌های بزرگ‌تر تعداد زیادی پرینتر سه‌بعدی می‌خریدند و آنها را در یک مکان قرار می‌دادند. همه مهندسان فایل‌ها را به یک مرکز مرکزی ارسال می‌کردند و هاب تمام قطعات را پرینت می‌کرد و آنها را برای افرادی که آنها را طراحی کردند ارسال می‌کرد. آنها فکر می کردند که این موج فوق العاده کارآمد آینده است. حالا برعکس است. مزیت پرینت سه بعدی نزدیک بودن آن به شماست و این کاری است که شرکت ها انجام می دهند. آنها چیزهای جدید را بیشتر امتحان می کنند و از آنها به روشی که می خواهند استفاده می کنند."
برای ساختن طرح هایی که چاپگرها از آن استفاده می کنند، مهارت و تخصص فنی لازم است، که توسط افرادی با آموزش CAD ارائه می شود. همچنین برای اسکن طرح ها در چاپگر به سطحی از مهارت نیاز است. ناگل گفت، با این حال، یک روز تمام آن چیزی است که برای آموزش شخصی برای کار با چاپگر لازم است.
ناگل گفت: "اگر به فروشگاه ما در سنت پل، مینه سوتا بیایید، 15 نوع چاپگر مختلف را خواهید دید و یک نفر می تواند همه آنها را کار کند." کلید این فناوری و مزیت اصلی آن این است که کار با آن بسیار ساده است.
این سهولت کار همچنین باید به تکثیر پرینترهای سه بعدی برای استفاده شخصی در خانه کمک کند. چاپگرهای ساده با قیمتی کمتر از 3 دلار در دسترس هستند و تعداد آنها می تواند به روشی مشابه رشد رایانه های خانگی افزایش یابد.
مانند سایر فناوری‌ها، انتظار می‌رود شاهد پیشرفت‌هایی در قابلیت‌های چاپ سه بعدی باشیم. در آینده، تنها کاری که ممکن است کسی انجام دهد این است که تصویر یک شی را اسکن کند تا کار چاپ آن را آغاز کند. روش‌هایی غیر از لایه‌بندی، مانند ایجاد اشیاء تمام‌شده از مخزن مواد خام نیز ممکن است ایجاد شود.
و سپس این سوال وجود دارد که همیشه از ناگل پرسیده می شود: آیا می توان غذا را چاپ کرد؟ آیا ممکن است روزی برسد که بتوانیم یک دکمه را فشار دهیم و یک سیب ترد و آبدار Honeycrisp یا یک گوجه فرنگی با کیفیت ارثی تهیه کنیم؟
پاسخ: ما در حال «چاپ» غذا هستیم، اگر این مفهوم را بتوان برای کیک‌های کوچک و تنقلاتی مانند Twinkies به کار برد. مواد پایه - خمیر - شکل می گیرد و شکل می گیرد و سپس آیسینگ و فراستینگ روی آن لایه لایه می شود. اما بزرگترین مانع برای چاپ غذا از مواد اولیه این مسئله است که بسیاری از مواد غذایی دیگر دارند: آیا طعم خوبی خواهد داشت؟ شاید این دلیلی باشد که یکی از رایج ترین غذاهایی که اکنون برای چاپ سه بعدی آزمایش می شود، شکلات است.
