مقالات پرینتر سه بعدی
کاربرد پرینتر سه بعدی در ورزش
پرینت سه بعدی
پرینت سه بعدی، نوعی تکنیک تولید اجسام است که یک شیء سه بعدی را از یک فایل طراحی شده توسط نرم افزار های مهندسی ایجاد می‌کند. این اصطلاح شامل چندین فرآیند مختلف است که یک یا چند ماده به طور معمول پلاستیک، فلز، موم یا مرکب به صورت لایه به لایه روی یکدیگر قرارگرفته می شوند تا شکل مورد نظر ساخته شود.
تمام فرآیند توسط یک کامپیوتر کنترل و سازماندهی می‌شود که پرینت سه بعدی را به یک روش دقیق و کارآمد برای تولید قطعات با هر شکل و پیچیدگی تقریباً ممکن می‌کند. امروزه، پرینت و ساخت قطعات با پرینتر سه بعدی در هر صنعت برای تولید نمونه‌ها، ابزارها و قالب‌ها، اجزا و قطعات استفاده می‌شود.
پرینترهای سه بعدی انواع و اقسام مختلفی دارند. از اندازه‌های کوچک که کافی است بر روی یک صفحه کارگاه جای بگیرند تا دستگاه‌های صنعتی با ابعاد بسیار بزرگ. پرینترهای بزرگ و صنعتی می‌توانند اشیاء بزرگتر را تولید کنند، اما دستگاه‌ها فضای بیشتر و هزینه‌های قابل توجه بیشتری نسبت به پرینترهای کارگاهی دارند. همچنین به دلیل حجم ماده و زمان چاپ، رسیدن به چاپ موفق در پرینترهای با فرمت بزرگ نیز پیچیده‌تر است. برای آشنایی با پرینتر سه بعدی مقاله “پرینتر سه بعدی چیست؟” را مطالعه کنید.
کاربرد پرینتر سه بعدی در ورزش چیست؟
کاربرد پرینتر سه بعدی بسیار گسترده است و در صنایع و مشاغل مختلف تحولات زیادی را ایجاد کرده است. استفاده از پرینتر های سه بعدی در ورزش و تناسب اندام به مزایای زیادی منجر می‌شود، از جمله:
- طراحی و توسعه محصولات سریع‌تر
- انعطاف‌پذیری بیشتر در طراحی
- تغییر و بهبود سریع‌تر محصولات
- تجهیزات سبک‌تر و قوی‌تر
- بهبود دینامیک
- گزینه‌های سفارشی‌سازی بهتر
در دنیای ورزش، فواصل زمانی در حد هزارم ثانیه می تواند تفاوت بین برنده شدن و باختن باشد.
وزن تجهیزات ورزشی نیز برای ورزشکاران که در بالاترین سطح عملکرد خود هستند، بسیار حائز اهمیت بوده زیرا به شدت سرعت، تحمل و قدرت یک ورزشکار را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
کاهش وزن تجهیزات می‌تواند به یک ورزشکار کمک کند تا بهترین عملکرد خود را داشته باشد و در سطح بالاتری رقابت کند. استفاده از پرینت‌های سه بعدی در ورزش، به دلیل صرفه‌جویی در زمان و وزن، بسیار حائز اهمیت است. این امر امکان تولید محصولات سبک‌تر و قوی‌تر از محصولات تولید شده با روش‌های معمولی را فراهم می‌کند.
پرینت‌های سه بعدی در ورزش امکانات طراحی های پیچیده تر و خلاقانه ای را فراهم می‌کنند. این فناوری می‌تواند هندسه‌های پیچیده‌ای را تولید کند که با روش‌های دیگر ساخت و نمایش دادن آنها دشوار یا حتی غیرممکن است. تلفیق پرینت سه بعدی با فناوری اسکن لیزری نیز امکان سفارشی‌سازی محصول به تطابق با آناتومی و نیازهای منحصر به فرد کاربر را فراهم می‌کند.
افزایش قابلیت دسترسی و پذیرش پرینت‌های سه بعدی در ورزش منجر به بهبود عملکرد در هر سطح، از علاقه‌مندان تا ورزشکاران حرفه ای، شده است. بسیاری از بزرگترین تولیدکنندگان تجهیزات ورزشی در جهان، از قابلیت‌های این فناوری جهت ارائه محصولات خود استفاده می کنند.
این فعالیت منجر به گسترش دامنه گسترده‌ای از کاربردهای پرینتر های سه بعدی در ورزش شده است، از اقلام ساده مانند محافظ دهان و دندان و ساق بندهای ورزشی تا اختراعات پیچیده‌تر مانند چوب گلف و تخته های موج سواری. نوآوری در زمینه ورزش با توجه به آگاه شدن از پتانسل پرینت‌های سه بعدی حتماً بیش از پیش خواهد شد.
برای خرید پرینتر سه بعدی و قطعات پرینتر سه بعدی می توانید با مشاورین خرید ما در ارتباط باشید.
نقش پرینترهای سه بعدی در مسابقات پارالمپیک
به روایت ۳ds.com: اِما ویگز، قهرمان جهانی قایقرانی معلولان، می‌دانست که با یک پاروی قوی‌تر و سبک‌تر که با توجه به نیازهای او طراحی شده باشد، می‌تواند قدرت بیشتری کسب کرده و قایق را سریع‌تر حرکت دهد.
طراحی اصلی پارو در سال‌های اخیر تغییر چندانی نکرده و به ارگونومی قایقرانان معلول تطبیق داده نشده بود. در حالی که طول آن ممکن بود تغییر کند، بلید، شفت و دسته برای همه ورزشکاران یکسان بود، بدون توجه به اندازه، وزن یا سبک گیره آنها.
با شناسایی پارو به عنوان یک عنصر کم عملکرد، قهرمان پارالمپیک با مهندسان تعامل و همکاری کرده تا راه‌حلی ابداع کنند.
پدال نهایی با دسته‌ای سفارشی که ۵۰٪ سبک‌تر بود، شفتی که ۲۵۴٪ سفت‌تر بود و بلید باز طراحی شده‌ای که ۱۵۴٪ سفت‌تر بود و زاویه بهبود یافته‌ای داشت تا حداکثر خروج قدرت اما از وارد شدن بلید به آب را فراهم کند. این تغییرات از اطلاعات مدل شبیه‌سازی کامپیوتری از ارگونومی و تکنیک‌های منحصر به فرد الهام گرفته بودند، همچنین گزینه‌های مختلف برای دسته طراحی شده بودند و با استفاده از پرینت سه بعدی پلیمری عملکرد بالا تولید شده بودند. سرانجام با این تغییرات، ویگز توانست مدال طلا المپیک ۲۰۲۰ توکیو را کسب کند.
به گفته اما ویگز، “شرکت کنندگان مسابقات به واسطه‌ی جزئیات کوچک برنده می‌شوند و این نشان می‌دهد که تغییرات مناسب در تجهیزات ما ممکن است در روز مسابقه تاثیر گذار باشند. من مدال طلا خود را زیر فشارهای فوق العاده به دست آوردم، اما دانستن اینکه بهترین پاروی ممکن را در دستان خود دارم تاثیر بسزایی داشت و به طور قابل توجهی به پیروزی من کمک کرد.”
برای شناخت بیشتر کاربردهای پرینتر سه بعدی، توصیه می کنیم مقاله “کاربرد پرینتر سه بعدی” را از دست ندهید.
چگونه از پرینتر سه بعدی در ورزش استفاده می‌شود؟
تجهیزات ورزشی سفارشی
مثال‌هایی از این موارد شامل موارد زیر می‌شود:
- تجهیزات حفاظتی : کلاه، سپرهای چشمی، پد‌ها و محافظ‌ها، دهان‌بندان، دستکش و کفش‌های ورزشی
- لباس‌های ورزشی : کفش، زیره کفش، بوت و برخی اقلام لباس
- تجهیزات ورزشی: چوب‌ها، صندلی‌ها و دستگیره‌ها
یکی از مزایای برجسته استفاده از پرینترهای سه بعدی در ورزش، تولید راحت اقلام سفارشی برای جلوگیری از آسیب های احتمالی و ایجاد راحتی برای ورزشکار است. این در حال حاضر پرکاربردترین ویژگی این فناوری است.
کالاهای ورزشی که به وسیله پرینترهای سه بعدی ساخته شده اند می‌توانند به روش‌های مختلف سفارشی شوند، از تغییرات کوچک مانند تغییر رنگ یا به‌روزرسانی لوگوی تبلیغاتی تا تغییرات پیچیده‌تر مانند طراحی سریع و تولید یک قطعه تجهیزات حفاظتی و …
تجهیزات نامناسب، بر عملکرد ورزشکار بسیار تأثیر می‌گذارد. این ممکن است منجر به درد، زخم و حتی افزایش خطر آسیب دیدگی شود. این بخصوص در مورد پروتز (دستگاه طراحی شده برای جایگزین کردن قسمت های زخم شده یا ازبین رفته بده) صحیح است. با این حال، فرآیند سنتی تولید اقلام سفارشی چندان سریع و هزینه‌بر نبود.
ترکیب اسکن لیزر با دقت بالا، نرم‌افزارهای مدلسازی پیشرفته کامپیوتر و چاپ سه بعدی فرآیند را به شدت ساده و بهینه کرده است.
این فناوری‌ها امکان تولید سریع کالاهای سفارشی با دقت بالا که به طور دقیق با آناتومی، نیازها و سبک کاربر همخوانی دارد را فراهم می‌کنند. دیگر نیاز به اندازه‌گیری دستی یا تولید قالب‌های مختلف نیستو این امکان را فراهم می‌کند که طراحی، تحویل و بهبود عملکرد با سرعت قابل توجهی صورت بگیرد.
علاوه بر این، محصولات چاپ سه بعدی اغلب از ساختارهای شبکه‌ای استفاده می‌کنند که روش‌های دیگر تولید، ناتوان در تقلید آن هستند. این ساختارها انعطاف‌پذیری و جذب شوک بیشتر را ارائه می‌دهند در حالی که همچنین سبک‌تر و مقاوم‌تر هستند. این صفات همگی به حفظ راحتی، خنک بودن و رقابت پذیر بودن ورزشکاران کمک می‌کنند.
پرینت های سه بعدی در حیطه پزشک ورزشی
طراحی و ساخت ماسک صورت، بالش پزشکی، گچ، زانوبند و بوت، یکی از کاربردهای پرسرعت پرینت سه بعدی در ورزش در زمینه پزشکی است. هنگامی که یک آسیب رخ می دهد، تیم های ورزشی و ورزشکاران با فشار قابل توجهی برای بازگشت به تناسب بخصوصی رو به رو هستند. پرینتر های سه بعدی روش هایی نوین و نوآورانه برای تسریع درمان و بازسازی استخوان شکسته فراهم می کند.
محصولات پرینترسه بعدی نه تنها به منظور شتابدهی در بازی ها خارج از زمین استفاده می شود، بلکه به ورزشکاران اجازه می دهد تا در حالی که آسیب هایشان در حال بهبود است، به رقابت ادامه داد. به عنوان مثال، ماسک های صورت پرینت سه بعدی به بازیکنان فوتبال این اجازه را می دهند در حالتی که دچار مصدومیت از ناحیه صورت شده اند در مسابقات رسمی شرکت کنند.
مانند تجهیزات حفاظتی و تجهیزات ورزشی مورد بحث قبلی، محصولات پزشکی پرینت سه بعدی به راحتی قابل سفارش دادن هستند تا در زمان های خاص مورد استفاده قرار گیرند
استفاده از پرینت های سه بعدی در مسابقات موتور سواری
- اجزای تزئینی : صفحه‌های داشبورد، قاب‌های صندلی، صفحه‌های کنترل، جعبه‌های الکتریکی، تهویه و لوله‌های خنک‌کننده، پوشش‌ها و لوازم جانبی کنسول
- قطعات مکانیکی : براکت‌های نصب، سیستم تعلیق، قطعات ترمز، سیستم‌های خروج گاز، قطعات موتور و برخی ساختارهای پشتیبانی
سرعت و وزن از عوامل ضروری و تاثیرگذار در بسیاری از ورزش‌ها هستند، اما در مسابقات رالی، از فرمول ۱ و MotoGP تا مسابقات رالی جهانی و تورد فرانس، رقبا به دنبال راهی هستند تا سرعت بیشتری داشته باشند.
این ورزش‌ها از پرینترهای سه بعدی برای تولید پروتوتایپ‌های فوق سریع در مراحل اولیه استفاده کرده‌اند که می‌توانستند در تونل باد آزمایش شده و طراحی‌ها به نیاز اصلاح شود. پس از بهینه‌سازی، قطعه نهایی به طور معمول با استفاده از تکنیک‌های تولید معمولی مانند ریخته‌گری تزریقی یا ماشینکاری CNC تولید می‌شد.
به طور فزاینده‌ای، پرینترهای سه بعدی در ورزش همچنین برای تولید قطعات نهایی با حجم کم در انواع مختلف مواد و شکل‌های پیچیده استفاده می‌شود. به عنوان مثال، اتومبیل های فرمول یک ،هرکدام شامل ده ها قطعه سبک ساخته شده به وسیله پرینترهای سه بعدی هستند که در برخی موارد هزینه های کمتری دارند.
تزریقات سه بعدی در ورزش
تزریقات سه بعدی می‌تواند به مصدومیت‌های خیلی جدی که باعث تمام شدن دوره حرفه ای ورزشکار می شود جلوگیری کند. زانوها، مچ پا و آرنج‌ها بیشترین قسمت‌های بدن هستند که در مصدومیت‌های مربوط به ورزش آسیب می‌بینند. مصدومیت‌های این استخوان‌ها، از شکستگی های کوچک تا قطع عضو هایی از بدن، می‌توانند دردآور باشند و اغلب باعث اتمام دوران ورزشی شخص می شود.
دانشمندان دانشگاه رایس و دانشگاه مریلند یک ساختار پرینت شده سه بعدی را طراحی کرده‌اند که ویژگی‌های فیزیکی بافت استخوان غضروف (استخوان سخت زیر لایه فشرده‌پذیر غضروف که به عنوان سطح صاف در انتهای استخوان‌های بلند ظاهر می‌شود) را تقلید می‌کند.
آزمایشگاه بیومواد دانشگاه رایس یک ساختار پلکانی با ترکیبات سفارشی پلیمر برای غضروف و سرامیک برای استخوان طراحی و تولید کرده است. منافذ جاساز شده اجازه می‌دهند تا سلول‌ها و عروق خون بیمار در داخل تزریقات نفوذ کرده و در نهایت به آن اجازه می‌دهند تا به قسمت طبیعی استخوان و غضروف تبدیل شود.
این مفهوم ممکن است منجر به مجموعه‌ای از راهکارهای جدید پزشکی بازسازی شود. گام بعدی در پروژه، تعیین نحوه ایجاد یک تزریقات استخوان – غضروف است که به طور کاملا خودکار با بیمار همخوانی داشته باشد؛ چالشی که سازه های سه بعدی راه حل ایده الی جهت حل این مشکلات هستند.
محدودیت‌های استفاده از پرینترهای سه بعدی در ورزش چیست؟
سازه ها و پرینت های سه بعدی در ورزش نماینده‌ای از تغییرات با فرصت‌های رشد تقریباً بی‌پایان برای علاقه‌مندان به ورزش‌های حرفه‌ای است. نوآوری‌های جذاب بهبودهایی را به دنبال دارند که توسط بهبود کیفیت و جزئیات قطعات چاپ شده (که به عنوان وضوح شناخته می‌شوند)، آشنایی بیشتر صنعت با فناوری و تحقیقات مستمر در موادی با مقاومت بیشتر مانند کامپوزیت‌های پیشرفته به وجود آمده است.
اما، این فناوری محدودیت‌های خود را دارد. سازه ها و پرینت های سه بعدی در ورزش برای سطوحی مناسب است که محصولات در تعداد کمی مورد نیاز هستند و شرکت‌ها دارای بودجه تحقیق و توسعه قابل توجهی هستند. با وجود توانایی آن، این فناوری هنوز نمی‌تواند به وعده خود برای تولید محصولات دلخواه به حجم یا قیمت خیلی بالا برسد.
- تولید به مقیاس بزرگ
در بسیاری از موارد، قطعات تولید شده توسط پرینترهای سه بعدی در ورزش می‌تواند یک مورد یا دسته کوچکی از موارد را سریع‌تر و کارآمدتر از روش‌های سنتی تولید کند. با این حال، هنوز فناوری در مواجهه با حجم‌های بزرگ مشکل دارد. هر دستگاه محدودیتی در تعداد اشیاءی دارد که می‌تواند در یک زمان خاص چاپ کند. این محدودیت به تعداد دستگاه و نوع اشیاء وابسته است، بنابراین پرینتر سه بعدی ممکن است برای بسیاری از محصولات با حجم بالا که به سفارش دلخواه تولید می‌شوند، بهترین روش از نظر سرعت یا کارآیی نباشد.
- استانداردهای نظارتی
پرینترهای سه بعدی مورد استفاده در ورزش تحت همان کنترل‌های کیفیتی قرار دارد که هر فناوری یا روش تولید دیگر است. این ارزیابی‌ها گام مهمی در خروج ابتکارات از آزمایشگاه‌های تحقیق و توسعه و وارد عمل گذاردن آنها به استفاده گسترده هستند.
با این وجود هنوز در مراحل اولیه استفاده ازپرینتر های سه بعدی، بسیار از این ارزیابی‌ها هنوز تکمیل نشده یا در برخی موارد شروع نشده است.
- کیفیت نامطلوب
پرینترهای سه بعدی هنوز نمی‌توانند نتیجه کاملی را چاپ کنند. نرخ شکستگی به دستگاه، ماده استفاده شده و قطعه چاپ شده بستگی دارد. حذف سطوح غیرمسطح و ناپایدار ممکن است نیاز به گام‌های پردازش دستی اضافی برای رسیدن به پایان دلخواه داشته باشد.
با پیشرفت فناوری و افزایش آگاهی عمومی در مورد پرینت سه بعدی، احتمالاً مشکلاتی مانند شکستگی و نیاز به پردازش دستی کمتر خواهد شد. همچنین، برای قطعاتی که بر پایه اسکن لیزری ساخته می شوند، کیفیت چاپ معمولاً توسط تجهیزات اسکن قدیمی محدود است، اما برای اسکن چاپی کیفیت بالاتر، ممکن است نیاز به سرمایه‌گذاری بیشتری داشته باشد ولی قطعا کاربرد پرینترها در این زمینه آینده بسیار خوبی خواهد داشت.
نویسنده : مهندس امیرعباس سلطانی