روش های تولید افزودنی پتانسیل بسیار بالایی برای ایجاد تحول در اکثر علوم دارند. در زمینه های مختلف مهندسی مکانیک (ساخت قطعاتی از جنس های پلیمری، فلزی، سرامیکی، کامپوزیت های پایه هر سه جنس با ویژگی هندسی بسیار پیچیده و تو در تو)، مهندسی برق (ساخت مدار های الکترونیکی، نیمه هادی ها، اجسام خاص، اجزای رادار ها، نسبت پواسن منفی و LED ها)، مهندسی عمران (ساخت سازه های متنوع، ساختمان ها، مسیر ها) رباتیک، مکاترونیک (اجزای ریات های جدید، قطعات بسیار ریز با دقت میکرونی، مکانیزم های مونتاژ شده)، مهندسی پزشکی (بایوپرینتینگ، تولید انواع پروتز های شخصی سازی شده، تحول در اورتز ها) و بسیاری دیگر از رشته های دانشگاهی (پزشکی، هنر، معماری و …) پروژه های متعددی وجود دارند که می توانند در آزمایشگاه چاپ سه بعدی تعریف و اجرا شوند.

  • پروژه هایی با محوریت توسعه قطعات پیچیده قابل ساخت با روش های ساخت افزودنی: یکی از محدودیت های اصلی روش های تولید سنتی ناتوانی در تولید قطعاتی با هندسه پیچیده و فضایی بوده و این محدودیت اثر مشهودی در طراحی قطعات مکانیکی گذاشته است. با ظهور و توسعه چاپ سه بعدی این محدودیت ها تقریبا به کلی مرتفع شده و امکان طراحی های جدید فراهم شده است. یکی از مباحث بسیار مهم در این حیطه، بهینه سازی توپولوژی است که به کمک نرم افزار های تحلیلی همچون آباکوس، می توان اشکال جدیدی برای قطعات مورد استفاده در صنایع گوناگون (عموما هوافضا) بدست آورد و توسط فناوری چاپ سه بعدی تولید نمود و مورد تست قرار داد. این امر سبب کاهش مواد مصرفی و وزن قطعه شده و کاهش چشمگیری در هزینه ها می شود. این رویه امروزه با سرعت بسیار بالایی در آزمایشگاه های طراز اول جهان دنبال می شود.
  • پروژه هایی با محوریت مواد قابل استفاده در فرایند های ساخت افزودنی: از بدو تولد روش های ساخت افزودنی همواره یکی از چالش های پیش روی این فناروی مواد قابل استفاده در تولید قطعات بوده است. این مساله حتی به بزرگترین عامل جلوگیری از پیشرفت سریع سال های ابتدایی فناوری تبدیل شده بود تا اینکه در دهه اخیر و با توسعه فناوری و امکان استفاده از مواد صنعتی، دامنه مواد قابل استفاده به طرز چشمگیری افزایش یافت و فرصت های بسیاری برای تولید قطعات کاربردی با جنس های مختلف فراهم نمود. هم اکنون جنس های قابل استفاده این فناوری از سرامیک ها و شیشه گرفته تا انواع کامپوزیت ها و همچنین آلیاژ های فلزی مختلف را پوشش می دهد و تقریبا هر هفته یک ماده جدید به این لیست افزوده می شود. لذا توسعه مواد قابل استفاده در روش های چند گانه چاپ سه بعدی یکی از زمینه های مهم تحقیقات در این حیطه می باشد. به طور مشخص می توان از روش FDM شروع نمود و موادی را که می توان از طریق ذوب جزیی و اکسترود کردن به صورت لایه لایه ساخت را توسعه داد. هم اکنون یکی از مهم ترین مقوله ها در این بحث، توانایی اکسترود فلزات جهت چاپ سه بعدی است که هم اکنون یک پروژه دکتری در دانشکده مهندسی مکانیک در این رابطه تعریف شده است.

با وجود پیشرفت های شگرف در زمینه روش های ساخت افزودنی، همواره یک نیاز اصلی باقی مانده است و آن دستیابی به یک روش تولید اجزای فلزی با ساختاری کاملاً فشرده می باشد. تلاش هایی با استفاده از پودر فلزات در این خصوص صورت گرفته است اما علاوه بر مشکل تخلخل، هزینه های تولیدی برخی از این روش ها خصوصا برای قطعات فلزی بسیار بالا بوده و مانعی در سر راه همه گیر شدن آن می باشد. در روش های ساخت افزودنی قطعات، فرآیندی مشابه FDM با استفاده از مواد فلزی یک گزینه جدید می باشد. اما از آنجایی که دمای مورد نیاز برای ذوب فلزات بالا بوده و مهم تر از همه رفتار فلز بسیار پیچیده تر از پلیمر های مورد استفاده در این فرآیند است، گسترش این روش با چالش هایی همراه است. در صورتی که بتوان فرآیندی پایدار برای اکستروژن فلزات از روزنه با قطر پایین بدست آورد، می توان قطعات فلزی را نیز همانند پلیمر ها به روشی شبیه به FDM تولید کرد. این روش قطعات فلزی با استحکام مکانیکی بالا و ریز ساختار کنترل شده را با هزینه ای به مراتب پایین تر از روش های مرتبط با پودر فلزات و البته در مدت زمان کوتاه تر تولید خواهد کرد.

استفاده از آلیاژ های نیمه جامد در تولید لایه لایه قطعات، امکان نرخ رسوب گذاری بالاتری را نسبت فلزات مذاب فراهم می آورد. همچنین آلیاژ های نیمه جامد انقباض کمتری در حین انجماد نهایی شاهد خواهند بود چرا که قسمت هایی از آلیاژ جامد شده و دما نیز پایین تر است. به دلیل اینکه اعوجاج هندسی حاصل از انقباض و تنش های حرارتی مشکلاتی رایج در اکثر فناوری های ساخت افزودنی فلزات هستند، حذف آن ها یک اتفاق ارزشمند خواهد بود. توسعه این روش (SSMED  ) تحولی در ساخت افزودنی فلزات خواهد بود و کار بر روی آلیاژ های مورد استفاده و افزایش قابلیت های فرایند زمینه ای وسیع از تحقیقات علمی پیش رو خواهد داشت.

  • پروژه هایی با محوریت توسعه روش های جدید ساخت افزودنی: فناوری ساخت افزودنی به دلیل نو بودن هنوز در حال تجربه و اختراع روش های جدیدی برای تولید قطعات جدید است. در کنار روش های اصلی ذکر شده در فصول قبل تعدادی زیر روش نیز برای کاربرد های خاص و مواد خاص بوجود می آیند که با فناوری های تلفیقی یا حتی نو امکان تولید قطعات مورد نیاز صنایع را که قبلا قابل تولید نبودند را فراهم می کند. در واقع در دنیا عظمی جدی بوجود آمده است که هر قطعه از هر جنس و ابعادی را بتوان بدین طریق چاپ کرد. چاپ یک قطعه با چندین جنس مختلف در یک مرحله نیز از این قبیل است که نیازمند توسعه روش های جدید چاپ است.
  • پروژه هایی با محوریت افزایش قابلیت های روش های فعلی ساخت افزودنی: یکی دیگر از زمینه های فعالیت آزمایشگاه چاپ سه بعدی می تواند تمرکز بر روی افزایش قابلیت ها و بازدهی سیستم های مجود باشد این امر نیز امروزه در بسیاری از آزمایشگاه های مرتبط با این حوزه در حال پیگیری است. بهبود دقت های ابعادی یا استحکام قطعه، افزایش سرعت فرایند، بهبود کیفیت سطحی، بهینه سازی های نرم افزاری و کنترل فرایند از موارد مرتبط با این نوع پژوهش هاست.

به همین روی اگر توسعه و بومی سازی دانش در این زمینه شروع نشود، همچون بسیاری صنایع دیگر مشکلات بزرگی خواهیم داشت .