نقش پرینتر 3 بعدی در ساخت عینک

با ورود یک فناوری جدید به عرصه تجاری، اکثر صنایع تحت تاثیر آن قرار گرفته و فرصت‌ها و چالش‌های جدید را پیش روی خود می‌بینند. فناوری پرینت سه بعدی بعد از ظهور خود، در صنایع مختلف استفاده شده‌ و صنعت اپتیک نیز از فرصت‌های این فناوری جذاب بهره می‌برد. فریم‌ها و عدسی‌ها می‌توانند با استفاده از چاپ سه بعدی تولید شوند.

فناوری پرینت ۳ بعدی چه فرصت‌هایی برای صنعت عینک ایجاد می‌کند؟

عینک پرینت سه بعدی چه ویژگی‌ها و برتری‌هایی نسبت به سایر عینک‌ها دارد؟

آیا استفاده از این فناوری در ساخت عینک به صورت تجاری رایج شده است؟

از چه موادی برای چاپ فریم عینک توسط پرینتر سه بعدی استفاده می‌شود؟

برای دانستن اطلاعات بیشتر درباره نقش پرینتر ۳ بعدی در ساخت عینک با این مقاله بیناطب همراه ما باشید.

پرینتر سه بعدی و عینک سازی

ساخت عینک طبی دهه‌ها از تولید دستی و محدود تا تولید انبوه امروزی با طراحی دیجیتال و تراش کامپیوتری، مسیر طولانی و پر تغییری را طی کرده است. تولیدکنندگان عینک با بهره‌گیری از تکنولوژی‌های روز در نرم افزار و ماشین آلات، خطوط تولید کارخانجات خود را با تغییرات جدید هماهنگ کرده‌اند. یکی از فناوری‌های جدید و جذابی که در دنیای عینک از طراحی تا ساخت فریم را متحول کرده است، پرینت سه بعدی (3D Printing) می‌باشد. این فناوری در حال حاضر در مورد فریم‌های عینک مورد استفاده قرار گرفته، اما استفاده از آن در ساخت عدسی‌های عینک آینده نیز بعید نیست. استفاده از فناوری چاپ سه بعدی نه تنها می‌تواند سرعت و دقت ساخت فریم را افزایش دهد، بلکه امکان شخصی سازی کامل یک عینک را برای مصرف کننده نهایی ایجاد کرده است.

پرینتر ۳ بعدی دستگاهی است که با روش ساخت افزایشی(Additive Manufacturing) لایه به لایه ماده یا متریال موجود در دستگاه را طبق طرح داده شده روی هم قرار می‌دهد تا یک جسم سه بعدی بسازد. این فرآیند بر خلاف روش‌های سنتی کاهش مواد (مانند CNC) است. در روش تولیدی کاهش مواد، مواد اضافی از اطراف طرح تراشیده می‌شود. طرح فریم از داخل متریال مانند مجسمه‌ای از دل یک سنگ با تراشیدن مواد اضافی خارج می‌شود. همچنین در روش سنتی ریخته‌گری یا قالب‌گیری، متریال در یک قالب با شکل ثابت ریخته می‌شود و شکل قالب را به خود می‌گیرد. در این روش برای هر میلی‌متر تغییر اندازه یا طرح متفاوت، به یک قالب جداگانه نیاز است.

اما در روش تولید پرینت سه بعدی، متریال به اندازه مورد نیاز برای ساخت فریم در دستگاه ریخته شده و لایه به لایه روی هم چیده می‌شود تا زمانی که کل فریم ساخته شود. این روش نه به تجهیزات CNC و برش و نه به تولید قالب و ریخته‌گری نیاز ندارد.

دو کاربرد بسیار جالب و تحول آفرین پرینتر سه بعدی در عینک‌سازی عبارتند از:

1.   امکان تولید سریع نمونه اولیه (Prototype): فرآیند ساخت فریم عینک در روش مرسوم نیازمند طراحی طرح اولیه، انتخاب متریال، قالب‌سازی یا برش CNC، تولید نمونه اولیه و اصلاح‌های متعدد این نمونه اولیه است. پس از تایید نمونه اولیه طراحی و قالب برای تولید انبوه به کار گرفته می‌شود. اکنون با استفاده از چاپ‌گر سه بعدی طراح می‌تواند با یک فایل CAD (نرم افزار طراحی کامپیوتری) نمونه اولیه فریم را ظرف چند ساعت چاپ کند. نمونه واقعی طرح به سرعت و بدون نیاز به کارخانه تولید می‌شود و حالا بازبینی و اصلاحات روی آن انجام می‌گیرد.

2.   امکان شخصی‌سازی فریم عینک: تصور کنید به جای اینکه از بین کالکشن فریم‌های متعدد در یک فروشگاه آنلاین یا آفلاین فریم انتخاب کنید، آن را برای صورت خود سفارش دهید، همان‌گونه که یک کت و شلوار یا مانتو را به خیاط سفارش می‌دهید. این سفارش با اسکن چهره شما آغاز می‌شود. طراحی فریم متناسب با ابعاد صورت، نسخه، سبک زندگی، شغل و سلیقه شما صورت می‌گیرد و طرح نهایی فریم به شما نشان داده می‌شود. همان‌گونه که یک معمار طراحی بازسازی اتاق‌تان را به شما نشان می‌دهد. در صورت تایید شما، فریم چاپ می‌گردد. این فرصت بی‌نظیر امکان ساخت فریم مطابق با صورت، PD، ساختار بینی و حتی سلیقه مصرف‌کننده را فراهم می‌کند.

با ورود هرچه بیشتر این فناوری به صنعت اپتیک، ساخت عینک از تولید انبوه با معیارهای استاندارد به سمت طراحی فرد محور و ساخت سفارشی عینک و شخصی‌سازی فریم پیش می‌رود.

کاربرد پرینتر سه بعدی در عینک سازی روز

امروزه در بسیاری از لابراتوارها و فروشگاه‌های پیشرفته دنیا پرینتر سه بعدی برای ساخت فریم قابل استفاده است. این مراکز از پرینتر سه بعدی برای کاربردهای زیر استفاده می‌کنند:

1.   ساخت فریم‌های سفارشی و شخصی‌سازی شده: با اسکن سه بعدی صورت فرد، فریم متناسب با موارد زیر طراحی می‌شود:

·       فیت کامل روی بینی: طراحی ابعاد، نوع و محل پل بینی در فریم

·       هماهنگی اندازه‌های فریم با ابعاد صورت

·       هماهنگی شکل فریم با صورت برای ایجاد تقارن در چهره

·       پخش متوازن وزن فریم

·       فیت مناسب بر پشت گوش: محل و میزان خم دسته

·       تناسب دسته با شقیقه

·       تناسب فریم با مشخصات نسخه

·       تناسب با فاصله بین مردمکی هر چشم

·       تناسب با سبک زندگی و نیازهای بینایی فرد: دید دور، رانندگی، مطالعه، ورزش و …

·       تناسب با سلیقه، مد و عناصر زیبایی شناختی مصرف‌کننده

در حالت سنتی، فریمی با این ویژگی‌ها باید از بین تنوعی از صدها فریم یافته  و انتخاب گردد. اما در روش چاپ سه بعدی، این فریم برای شما ساخته می‌شود. این مزیت به ویژه برای افراد دچار ابنرمالیتی چهره (عدم تقارن در صورت) یا مشکلات بینایی با نیاز به فریم خاص بسیار با اهیمت است و تاثیر به‌سزایی در کیفیت زندگی و راحتی آن‌ها با عینک دارد.

2.   ساخت قطعات یدکی و جانبی فریم: در حالت سنتی قطعات یدکی مورد نیاز برای تعمیر فریم‌ها را پیدا می‌کنیم یا برخی عینک‌سازان ماهر با استفاد از ابزارها و مواد موجود آن را قطعه‌سازی می‌کنند. با استفاد از چاپ‌گر سه بعدی کافی است طراحی قطعه مورد نیاز را انجام دهید، متریال را وارد دستگاه کنید و خروجی قطعه را دریافت کنید.

3.   ساخت عینک‌های فوق سبک و فوق مقاوم: در ساخت سنتی فریم عینک با روش‌های قالب گیری و CNC محدودیت‌هایی در طراحی و اجرای طرح وجود دارد. اما در چاپ سه بعدی بسیاری از این محدودیت‌ها بر طرف شده است. امکان تولید طراحی هندسی‌ای که با روش‌های معمول دیگر غیرممکن است وجود دارد. ساختارهای مشبک یک نمونه از این فریم‌ها هستند. نتیجه طراحی‌های مدرن و ساختار مشبک در فریم کاهش وزن، افزایش استحکام و ظاهر متفاوت و مدرن فریم عینک است.

4.   ساخت عینک اختصاصی کودکان و ورزشکاران: در کودکان که اغلب پیدا کردن فریم کاملا فیت یک چالش بزرگ است، ساخت فریم عینک شخصی‌سازی می‌تواند به یک راه حل ایده‌آل تبدیل شود. امکان ساخت فریم‌های ایرودینامیک برای ورزشکاران حرفه‌ای نیز جزو کاربردهای پرینت سه بعدی در عینک‌سازی خواهد بود.

5.   تولید فریم‌های با طراحی خاص با اهداف پزشکی و درمانی: طراحی و چاپ فریم برای افراد نیازمند فریم‌های خاص مانند ترکیب سمعک و فریم، نگهدارنده پلک، عینک‌های کم بینایی و… نیز از دیگر کاربردهای پرینت سه بعدی در ساخت عینک به شمار می‌آید.

ویژگی‌های عینک‌های پرینت سه بعدی

عینک پرینت سه بعدی قطعا با سایر عینک‌های ساخت سنتی متفاوت است. اما این تفاوت‌ها در چیست؟ و عینک پرینت سه بعدی چه ویژگی هایی دارد؟

1.   انعطاف در طراحی: طراحی‌های پیچیده مانند ساختار مشبک، انحناهای خاص، اتصالات بدون لولا، شکل‌های خاص و مفهومی و… طرح‌هایی هستند که در روش‌های ساخت سنتی مانند قالب‌گیری و حتی CNC (برش کامپیوتری) دچار محدودیت هستند. پرینت سه بعدی عینک این محدودیت‌ها را ندارد.

2.   سبکی فوق‌العاده: متریال مورد استفاده برای پرینت سه بعدی فریم عینک اغلب از پلاستیک‌های بسیار سبک و آلیاژهای تیتانیوم است. تلفیق این متریال‌های سبک در کنار طراحی‌های خاص و مشبک وزن فریم را بسیار کم می‌کند.

3.   راحتی فوق‌العاده: راحتی با عینک پرینت سه بعدی ناشی از تناسب کامل فریم با ابعاد صورت است. در این فریم، تمام نقاط تماس عینک با صورت بر اساس اسکن صورت فرد طراحی شده است. 

4.   استحکام و دوام بالا: متریال به کار برده شده در کنار طراحی‌های خاص، اتصالات بدون لولا و تکنولوژی تولید و ساخت این فریم‌ها دوام و استحکام بالایی به آن می‌بخشد. این موضوع به ویژه در عینک‌های کودکان و ورزشکاران اهمیت بالایی دارد.

5.   فریم‌های شخصی‌سازی شده: امکان هر گونه شخصی‌سازی بر این فریم‌ها وجود دارد. نه تنها فریم بر اساس ابعاد صورت شما طراحی می‌شود، بلکه طراحی رنگ، شکل و بافت اختصاصی آن بر اساس سلیقه و سبک زندگی شما صورت می‌گیرد. اما شخصی‌سازی فریم عینک‌تان به همین جا ختم نمی‌شود. شما می‌توانید نام یا هر لوگوی اختصاصی خود را روی فریم چاپ کنید و حتی خودتان پیشنهاد طرح‌های خاص وهنری بدهید.

6.   سازگاری محیط زیستی: در پرینت سه بعدی فقط به اندازه مورد نیاز برای ساخت فریم، متریال استفاده می‌شود و متریال‌های مورد استفاده قابل بازیافت هستند. در نتیجه پسماند متریال بسیار کم است. در این روش نیازی به ساخت قالب‌های مختلف برای ساخت طرح‌های متفاوت نیست و هزینه این قالب‌ها و دورریز آن‌‌ها نیز حذف می‌گردد.

در حال حاضر این امکان وجود دارد که برندهای پریمیوم و لوکس عینک برای مشتریان خاص خود به جای انتخاب یک فریم از هزاران، از فریم‌های شخصی‌سازی شده استفاده کنند. البته این گزینه از سال‌ها قبل نیز ممکن بوده است. اما از آنجا که پروسه ساخت این عینک هم به خط تولید کارخانه نیاز داشت زمان بر و طولانی بود. در حالیکه با استفاده از چاپگر سه بعدی فرآیند ساخت کاملا محلی (در محل لابراتوار) و به سرعت صورت می‌گیرد.

مراحل ساخت عینک پرینت سه بعدی

به طور خلاصه فرآیند ساخت عینک پرینت ۳ بعدی شامل مراحل زیر است:

1.   اسکن سه بعدی صورت مصرف کننده: با استفاده از اسکنرهای صورت یا حتی موبایل، تصویر سه بعدی از چهره فرد، با مشخصات زیر تهیه می‌شود:

·       ابعاد صورت

·       فاصله بین مردمکی دو چشم

·       پل بینی: اندازه و نوع

·       شکل گونه‌ها

2.   طراحی دیجیتال سه بعدی: CAD computer aided design 3D

طراح فریم، فریم عینک را با استفاده از نرم افزار طراحی مطابق با آناتومی صورت بیمار طراحی می‌کند. تمام مشخصات فریم شامل موارد زیر در طراحی گنجانده می‌شود:

·       پهنای فریم

·       ارتفاع فریم

·       طول و مدل دسته

·       محل انحنا پشت گوش و زاویه آن

·       پل بینی: نوع و اندازه و محل آن در فریم

·       ضخامت فریم

·       شکل فریم

·       ساختار و بافت فریم

·       محل قرارگیری عدسی

·       محل اتصال دسته و بدنه و نوع اتصال:‌لولا و …

در تمام طول مدت طراحی، فریم در حال طراحی روی اسکن سه بعدی صورت فرد قرار دارد. هر تغییر در طراحی روی اسکن صورت قرار داده می‌شود تا شبیه سازی نحوه قرارگیری فریم روی صورت فرد دیده شود.

3.   انتخاب متریال: رایج‌ترین متریال‌های مورد استفاده در پرینت سه بعدی فریم عینک عبارتند از :

·       پلاستیک: نایلون، پی‌آمید تقویت شده با فیبر کربن، رزین‌های اختصاصی برای پرینت سه بعدی

·       فلز: تیتانیوم

4.   پرینت و پرداخت فریم: بعد از پرینت فریم طراحی شده مراحل پس از ساخت برای پرداخت نهایی فریم صورت می‌گیرد. این مراحل شامل:

·       پولیش سطحی

·       رنگ‌آمیزی با تکنیک‌های ویژه

·       نصب لولا‌ها و اتصالات

·       نصب عدسی‌ها یا دمو فریم

پس از پایان تمام مراحل و تایید در کنترل کیفی، فریمی کاملا منحصر به فرد، دقیق و متناسب با صورت فرد، سبک، زیبا و خاص آماده استفاده است.

جمع بندی

با ورود هرچه بیشتر فناوری پرینت سه بعدی به صنعت عینک‌سازی، ساخت عینک از تولید انبوه با معیارهای استاندارد به سمت طراحی فرد محور و ساخت سفارشی عینک و شخصی‌سازی فریم پیش می‌رود. پیش‌بینی می‌شود که تکنولوژی پرینت سه بعدی در سال‌های آینده بخش بزرگی از بازار صنعت عینک را به خود اختصاص دهد. این فناوری شاید نتواند جایگزین تولید انبوه گردد، اما برای اهداف زیر فرصت‌های بسیار عالی ایجاد می‌کند:

·       ساخت فریم‌های شخصی‌سازی شده برای به حداکثر رساندن سطح شخصی‌سازی در عینک

·       ساخت فریم‌های هوشمند با سنسورهای نصب شده در آن

·       ساخت عینک‌های هوشمند واقعیت افزوده  AR

·       پرینت همزمان فریم و عدسی

·       مصرف مواد سازگار با محیط زیست و کاهش پسماندهای تولیدی

·       تولید نمونه‌های اولیه فریم‌ها

این فناوری می‌تواند فرصت‌های بی‌نظیری در اختیار اپتومتریست ها، عینک سازان و مصرف کنندگان نهایی عینک قرار دهد. فیتینگ ارگونومیک متناسب با آناتومی صورت بیمار، طراحی‌های مدرن و غیرمعمول، ساخت قطعات یدکی، تولید فریم‌های منحصر به فرد برای هر فرد بخشی از این مزایا هستند.

نویسنده: اپتومتریست زهره محمدی، کارشناس ارشد اپتومتری