یک چیز که پرینت سه بعدی به طور ویژه خوب انجام می دهد ساخت چیزهای کوچک است. من فقط در مورد پرینترهای با رزولوشن بالا که قادر به پرینت در ابعاد نانو هستند صحبت نمی کنم، اگرچه این نوع پرینترها کارهای خارق العاده ای انجام می دهند. من همچنین به توانایی این تکنولوژی در کاهش اجزاء مجزای یک قطعه ی پیچیده اشاره دارم. با استفاده از این تکنولوژی می تواند قطعات بسیار پیچیده را به صورت یک قطعه ساخت.
آنتن ها می توانند به صورت چشمگیری از چیزی که دیده می شوند بزرگتر باشند، برای مثال، قطعات باریک فلز که از کاپوت های ماشین بیرون می آیند. آنتن های با کاربرد سنگین و پر اهمیت، مانند آنهایی که در هواپیماها و فضاپیماها، ارتباطات ماهواره ای، و اهداف نظامی استفاده می شوند، به دلیل تعداد قطعات RF پیچیده که برای تامین منبع تغذیه ی آنها مورد نیاز هستند، می توانند نسبتا بزرگ و سنگین باشند. بردار تک پالس جهت دار 4*4 باند Ka، یک بردار آنتن مسیریابی جهت دار با پهنای باند بالا که برای هواپیماها استفاده می شود، یک قطعه ی پیچیده است که از 100 قسمت تشکیل شده است. یا می توان گفت تشکیل می شد- با طراحی مجدد و پرینت سه بعدی آن، تولید کننده ی آنتن به نام Optisys قادر بود که آن را به یک قطعه ی واحد کاهش دهد که در یک کف دست جا می شود.
Clinton Cathey، مدیر اجرایی شرکت Optisys، می گوید: شرکت های در حوزه ی تجاری و نظامی تحت فشار هستند تا زمان ساخت پروژه ها و تجهیزات مورد نظرشان را کاهش دهند و آنتن هایی با اندازه های کوچک تر و سبک تر بسازند. با ترکیب شبیه سازی طراحی RF، مهندسی مکانیکی، و بهینه سازی سیستم متمرکز بر AM، ما آنتن های پرینت شده ی فلزی در ابعاد بسیار کوچکتر، سبک تر، زمان ساخت سریعتر، تعداد قطعات کمتر و ارزانتر، با عملکر RF بهتر یا مشابه نسبت به سیستم های تولید شده با روش های رایج، تولید می کنیم. در حال حاضر ما سازه هایی می سازیم که قبلا قابل به ساخت آنها نبودیم.
بردار آنتن باید به طور کامل طراحی مجدد می شد و به یک قطعه ی واحد تبدیل می شد. زمانی که کار طراحی مجدد تکمیل شد، شرکت Optisys آن را با استفاده از یک پرینتر سه بعدی Concept Laser پرینت کرد.
Cathey می گوید: این پرینتر که بر پایه ی ذوب پودر است، برای این کاربرد فوق العاده است زیرا رزولوشن بسیار بالایی برای آنتن هایی که در محدوده ی یک تا یکصد گیگاهرتز RF کار می کنند (محدوده ای که بیشتر کاربران در آن کار می کنند) را نتیجه می دهد.
کاهش تعداد و اندازه ی قطعات تنها مزیتی نبود که شرکت Optisys به دلیل آن اقدام به پرینت این آنتن کرد. روش های رایج تولید آنتن ها از قبیل Monopulse Array می توانند به صورت میانگین هشت ماه وقت صرف کنند تا طراحی و توسعه داده شوند، به علاوه سه تا 6 ماه بیشتر برای زمان ساخت. با استفاده از پرینت سه بعدی، شرکت Optisys قادر بود تا این زمان را به دو ماه کاهش دهد. به علاوه، هزینه های تولید 20 تا 25 درصد کاهش داده شدند و هزینه های غیرتکرار شونده به میزان 75 درصد کاهش داده شدند. وزن محصول تا 95 درصد کاهش پیدا کرد.
Robert Smith, M.E، مدیر اجرایی Optisys، می گوید: پیشنهاد منحصربه فرد ما این است که هرچیزی را به صورت مجدد از دید تکنولوژی additive manufacturing طراحی مجدد کنیم. ما عملکرد سیستم کلی را مورد توجه قرار می دهیم، خیلی از قطعات را با هم ترکیب می کنیم و به یک قطعه ی واحد تبدیل می کنیم، و زمان طراحی و ساخت آن را به چهد هفته کاهش می دهیم. نتیجه به طور چشمگیری اندازه و قیمت را کاهش می دهد.
علاوه بر چیزی که پروژه ی آزمایشی ما نشان داد، پرینت سه بعدی مزیت های دیگری را نیز عرضه می کند. وقتی که قطعات مختلف آنتن را به یک قطعه ی واحد ادغام می کنیم، ما تلفات توان کلی قطعات را کاهش می دهیم. و به دلیل اینکه آنتن های ما بسیار کوچکتر هستند، علیرغم ناهموار بودن سطح ساختمان AM، تلفات توان به مقدار بسیار زیادی کاهش پیدا می کند، و در مورد عملکرد RF نسبت به روش های سنتی بهتر و یا مشابه است.
اگرچه شرکت Optisys به وسیله ی پرینتر Concept Laser خود، قادر به پرینت با فلزات مختلف هستند، آنها تمایل دارند که از آلومینیوم، به دلیل رسانایی و استحکام سطح آن هنگامی که در معرض لرزه و تنش قرار می گیرد، برای آنتن استفاده کنند. آن همچنین سبک است و در برابر زنگ خوردگی مقاوم است.
Smith می گوید: فلز پرینت شده در واقع همان ویژگی هایی را، برای عملکرد RF، دارد که یک قطعه ی واحد یا مواد یکسان دارد. از نظر ساختار و سازه این محصولات در محیط های بسیار لرزان آزمایش شده اند و ویژگی های آنها مانند فلزات چکش خورده بوده است. این محصولات دارای پایداری بیشتری در قرار گرفتن در دماهای مختلف، نسبت به قطعات RF پلاستیکی هستند.
براساس گفته ی Smith، additive manufacturing مزایای بسیار زیادی در استفاده های بلند مدت دارد- اضافه کردن ویژگی های جدید به طراحی سه بعدی موجود ساده تر است، همچنین مونتاژ کردن قطعات آماده نیز راخت تر انجام می شود. البته در صورتی که چیزی را به صورت یک قطعه ی واحد پرینت کنید نیازی به موناژ کردن نخواهد داشت. نگهداری کمتری نیاز خواهد داشت زیرا از قطعات کمتری تشکیل شده است.
تیم شرکت Optisys تجربه ای بالغ بر 60 سال در ارتباطات ماهواره ای، طراحی RF، ارتباطات مسیر دید مستقیم و طراحی مکانیکی، دارد. براساس گفته ی Cathey، این تیم سال ها برای توسعه ی پکیج تکنولوژی بهبود سیستم آنتن زمان صرف کرده است. همه ی طرح ها از طریق شبیه سازی اعتبارسنجی می شوند و با فرکانس های هوافضا مورد آزمایش قرار می گیرند. شرکت Optisys چندین مجوز ثبت اختراع دارد و در حال تلاش برای گسترش دارایی ها و سهام خود است؛ آنها در حال حاضر در حال مذاکره با چندین شرکت هوافضای برتر و موسسه های دانشگاهی هستند.
سازنده ای به نام Markus Wu یک ماشین حساب Curta را پرینت کرده است، یک ماشین حساب مکانیکی که می تواند با چرخاندن یک دستگیره محاسبات را انجام دهد. این وسیله در اصل توسط بازماندگان بازداشتگاه اسرای Curt Herzstark در دهه ی 1940 طراحی و ساخته شد.
بیشتر ما با ماشین حساب های الکترونیکی در مدرسه بزرگ شده ایم. ولی وسایل حجیمی که به وسیله ی منبع انرژی خورشیدی کار می کنند و با لمس کردن می توانند کلمه های رکیک را ادا کنند، در حال جایگزین شدن با مدل های پیشرفته ای که به نسل بعدی ریاضی دان ها کمک کند تا مشکلات پیش رو را حل کنند، هستند.
با این حال با برگشت به اوایل قرن بیستم، شما به راحتی نمی توانستید به یک فروشگاه مراجعه کنید و یک ماشین حساب خریداری کنید. کامپیوترهای اولیه در آن زمان تازه در حال توسعه دادن و پیشرفت بودند، و مردم مجبور بودند روش های دیگری برای محاسبات مشکل و سخت پیدا کنند.
یکی از وسایلی که به صورت ویژه ای تحسین برانگیز بود، ماشین حساب مکانیکی Curta بود. این ماشین حساب در طول جنگ جهانی دوم اختراع شد- و تحت شرایط بسیار استثنایی.
Curt Herzstark، مخترع اتریشی این ماشین حساب، یک پدر یهودی داشت، و به بازداشتگاه اسرای Buchenwald در سال 1943 بازگردانده شد. آنجا، او توسط بازداشت کنندگان خود مجبور شد که این ماشین حساب را اختراع کند و بازجویان بتوانند آن را به عنوان یک هدیه ی پیروزی نهایی آلمان در جنگ به هیتلر اهدا کنند.
البته، تاریخ کمی متفاوت رقم خورد، و Herzstark در نهایت آزاد شد، و او اجازه پیدا کرد تا آن را بر اساس شرایط و نام خود به پایان برساند.
Herzstark اختراع خود را تحت نام خود به مرحله ی ساخت در آورد، و این وسایل هندلی مکانیکی تا دهه ی 1970، آغاز اختراع و روی کار امدن ماشین حساب های الکترونیکی، از محبوبیت بالایی برخوردار بودند.
Marcus Wu، سازنده ی حال حاضر، که از تاریخ ماشین حساب Curta حیرت زده شده است اخیرا یک وسیله ی ماشین حساب پرینت شده ی کاملا کاربردی طراحی کرده است، که دیگر علاقه مندان به ریاظیات می توانند آن را از Thingiverse (از طریق لینک زیر) دانلود کنند.
http://www.3ders.org/articles/20170728-3d-printing-brings-1940s-curta-calculator-back-to-life.html#
Wu توانست پس از بررسی طراحی های مهندسی اصلی ماشین حساب Curta واقع در موزه ی Mura در Liechtenstein، ماشین حساب پرینت شده ی خود را بسازد.
با استفاده از طراحی های اصلی، Wu سرانجام با استفاده از 240 قطعه ی قابل پرینت سه بعدی، شامل 100 طراحی منحصر به فرد، ماشین حساب خود را به وسیله ی پرینتر Onshape طراحی کرد. (ماشین حساب اصلی Curta حدود 600 قطعه داشت، ولی Wu پی برد که می تواند بعضی از قطعات را با هم ترکیب کند و طراحی را ساده تر کند)
خیلی از قطعات پرینت شده ی ماشین حساب Curta ساخته شده توسط Wu با حدود 100 قطعه ی خرداری شده تکمیل شدند، شامل فنرها، پیچ ها، یاطاقان های توپی.
بعد از اینکه طراحی های قابل پرینت سه بعدی با استفاده از نرم افزار Simplify3D لایه لایه شد، زمان پرینت برای قطعات ماشین حساب حدود نه روز به طول کشید. با این حال، Wu چند ماه برای پرینت، مونتاژ و آزمایش کل مجموعه، زمان صرف کرد. در کل، این سازنده می گوید از زمان ایده تا به اتمام رساندن آن یک سال به درازا کشید.
خوشبختانه، در صورت خراب شدن، Wu مجبور نخواهد بود که یک سال کامل را برای تعمیر آن صرف کند.: او می گوید او می تواند این ماشین حساب را در عرض چند ساعت باز و بسته کند.
همچنین، Wu به جای استفاده از قطعاتی که از پرینتر بیرون آمدند، ابتدا آنها را رنگ آمیزی کرد. او از یک دستگاه برش Circuit برای برش شابلون شماره ها استفاده کرد. روکش های رنگ به همراه فایل های پرینت ، در صفحه ی Thingiverse قابل دانلود هستند.
ماشین حساب پرینت شده ی Curta، ساخته شده توسط Wu، در مقیاس 3:1 پرینت شد و وزن آن 1357 گرم است.
این سازنده اخیرا ساخت خود را در نمایشگاه Charlotte Mini Maker در موزه ی علوم Discovery Place در Charlotte، کارولینای شمالی، به نمایش گذاشت. ما به عنوان حاضران در آن نمایشگاه به طور کامل حیرت زده شدیم، پرینت سه بعدی+ نوستالژی= اوقات خوب.
یک کپی پرینت شده از برج دبی در فروشگاه دبی پرده برداری شد. این مدل 3000 کیلویی بیش از 4000 ساعت برای پرینت شدن زمان صرف کرد، این سازه قرار است بر روی یک سازه ای به ارتفاع 928 متر قرار گیرد.
دبی در حال حریص شدن است. نه؟ این شهر به داشتن برج الخلیفه با ارتفاع 828 متر رضایت نمی دهد- بزرگترین سازه ی جهان- و به زیبایی در افق آسمان شهر خود را نشان می دهد. این شهر و کشور امارات در حال حاضر در حال سرمایه گذاری یک بیلیون دلاری بر روی این برج است، یک ساختمان غول پیکر چندکاربردی که به همراه سکویی که بر روی آن قرار می گیرد ارتفاع 928 متر را تشکیل می دهد. این ساختمان حیرات انگیز قرار است تا قبل از سال 2020 آماده شود.
تا آن زمان، شهروندان دبی و توریست ها قادر خواهند بود تا این برج را در یک شکل متفاوت ببینند. شیخ محمدبن رشید، معاون و حاکم دبی، به تازگی یک کپی پرینت شده از این برج در فروشگاه دبی، را رونمایی کرده است.
این برج پرینت شده که وزنی برابر 3000 کیلوگرم دارد در فضای باز مجلل فروشگاه دبی قرار گرفته است. همانطور که گفته شد 4000 ساعت زمان صرف ساخت این سازه شد، و بسیار کمتر از زمانی که نیاز است تا برج اصلی ساخته شود، زمان مورد نیاز داشت! ولی همچنان سه طبقه از این فروشگاه را در بر می گیرد.
اگرچه تحسین برانگیز است، این اولین بار نیست که نسخه ی مدل پرینت شده ی این برج را می بینیم! سال قبل، بازدیدکنندگان برج خلیفه می توانستند یک نمونه ی پرینت شده از آن برج را از مغازه های سوغاتی خریداری کنند (بلندترین آسمان خراش حال حاضر جهان).
دبی نسبت به پرینت سه بعدی ساختمان ها و منازل مسکونی بسیار جدی است. مدت هاست که اعلام کرده اند قصد دارند 25 درصد ساختمان های خود را تا قبل از سال 2030 با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی بسازند.
این برج با استفاده از تکنولوژی پرینت ساخته نخواهد شد، البته، اما چیزی که در این کار انجام گرفت شکستن رکوردهایی بود که توسط آن انجام شد. از انتها تا انتها، طول شمع های استفاده شده بیش از 9 کیلومتر می شد. برج تکمیل شده توسط 110 کیلومتر کابل احاطه خواهد شد، طولی که برابر دبی تا ابوظبی است.
طرح این برج از گل سوسن الهام گرفته شده است، و شکلی شبیه یک مناره را خواهد داشت. این برج در نزدیکی منطقه ی ملی حافظت شده ی حیات وحش Ras Al Khor واقع خواهد بود. این برج دارای سطوح متحرک 360 درجه خواهد بود که مشاهده ی مناظر زیبا را فراهم می کند.
ولی شاید مسخره ترین چیز در مورد این برج 928 متری این باشد که در سال 2020 شاید آن بلندترین ساختمان در جهان نباشد. این افتخار شاید نصیب برج جده، یک آسمان خراش در حال ساخت در عربستان صعودی، شود. با ارتفاع 1008 متر اولین ساختمانی می شود که بیش از یک کیلومتر ارتفاع دارد.
در هنگام پرده برداری از این نمونه ی پرینت شده، شیخ محمد توسط محمد عمار، رئیس ساختمان فروشگاه، و چند نفر از افراد رسمی شهر دبی همراهی شد.