مروری بر تاریخچه چاپگر های سه بعدی

از زمان معرفی چاپ سه بعدی- که موسوم به نمونه­سازی سریع نیز می باشد- در دهه 1980 میلادی، در طی سه دهه اخیر، تغییرات و پیشرفت های چشمگیری توسط دانشمندان از نظر تغییر در کاربردها، مواد و نیز صحت و دقت این فناوری انجام شده است.

هم چنین با افزایش روز افزون توجه جوامع علمی، اخیرا منابع و مطالعات علمی، امکان پذیر بودن  چاپ سه بعدی از بافت ها و اندام ها و کاربرد آن در شرایط بالینی دشوار را برجسته و پر رنگ کرده اند. در عین حال، این فناوری به طور عمده ای در دستگاه های دقیق و بسیار ویژه  نظیر تراشه های نای-نایژه ای، گوش های بیونیک و حتی موارد بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

چاپ سه بعدی (3D) در ابعاد مختلف تولید اشیای مختلف از سلاح ها، قایق و غذا گرفته تا مدل های نوزادان متولد نشده مورد استفاده قرار گرفته است. از میان بیش از 1450 مقاله مربوط به چاپ سه بعدی در فهرست PubMed، تقریبا یک سوم آن ها تنها در طی دو سال اخیر منتشر شده اند. چاپ سه بعدی (3D) در واقع یک فرایند تولید است که در آن اشیا در یک روش لایه بندی در طی ترکیب یا رسوب مواد مختلف نظیر پلاستیک ها، فلز، سرامیک، پودر ها، مایعات یا حتی سلول های زنده برای تولید یک ماده سه بعدی مورد استفاده قرار می گیرند. چاپ سه بعدی، فرایند تولید مدل های فیزیکی از طرح های دیجیتال می باشد. این فناوری به عنوان  روشی مطرح شده است که در آن یک محصول طراحی شده از طریق طرح کامپیوتری در یک سیستم لایه به لایه تولید می شود. هم چنین این فرایند به عنوان فناوری نمونه سازی سریع (RP)، فناوری شکل آزاد جامد (SFF) یا تولید افزایشی (AM) مطرح شده است.

این فناوری در ابتدا توسط چارلز هال در 1986 معرفی و ابداع شد و برای اولین بار در صنعت مهندسی و اتومبیل سازی برای تولید چارچوب ها و قالب های پلی اورتان برای مدل ها، قطعات و ابزار های مختلف استفاده شد. در اصل، هال عبارت “استریولیتوگرافی” را در ثبت اختراع 4,575,330US به نام “دستگاه تولید اشیای سه بعدی توسط استریولیتوگرافی” در 1986 به کار برد. تکنیک استریولیتوگرافی شامل افزودن لایه ها بر روی یک دیگر با بسپارش فوتو پلیمرها با لیزرهای فرابنفش (UV) می باشد. از آن زمان به بعد، مدل های سه بعدی برای طیف وسیعی از اهداف مختلف استفاده شده اند. از سال 1986 میلادی، این فرایند تسریع شده و در مقیاس جهانی شناخته شده و بر عرصه های مختلف از جمله پزشکی تاثیر بسزایی داشته است.

توسعه بازار برای چاپ گر های رومیزی سه بعدی، موجب افزایش پژوهش های گسترده در این زمینه شده است. به طور کلی، کاربردهای پزشکی این چاپگر ها شامل برنامه ریزی درمان ، پروتز، ساخت ایمپلنت، آموزش پزشکی و کاربرد های دیگر است. بعد از کاربرد نمونه سازی سریع در صنایع غذایی، نظامی و هنر ، این زمینه توجه روز افزونی در زمینه های مختلف پزشکی ، دندانپزشکی و جراحی در طی ده سال اخیر به خود معطوف داشته است.

در زمینه دندانپزشکی، نخستین بار در سال 1985 بریکس و لامبرچت از استریولیتوگرافی در جراحی دهان و فک و صورت استفاده کردند. بعد از این روش توسط آن ها برای برنامه ریزی درمان در جراحی سر و صورت استفاده شد. در 1990 میلادی، استریولیتوگرافی توسط منکویچ و همکاران برای درمان بیماران مبتلا به ناهنجاری های سر و صورت استفاده شد. آن ها از این روش برای شبیه سازی آناتومیک استخوان جمجمه با استفاده از توموگرافی محاسبه شده با اجزای داخلی کامل استفاده کردند. چاپ سه بعدی با نقش مهم خود در بازسازی های پیچیده سر و صورت، اخیرا توجه زیادی را در زمینه پزشکی و جراحی به خود جلب کرده است.