3D spausdinimas yra gamybos procesas, kurio metu iš skaitmeninio failo sukuriamas trimatis fizinis objektas. Šis procesas vadinamas priedų gamyba, tai reiškia, kad medžiaga pridedama, o ne pašalinama.
Naudodami 3D spausdinimą, modeliavimo programoje, vadinamoje CAD programine įranga, sukuriate 3D skaitmeninį dizainą, o tada naudojate 3D spausdintuvą, kad sukurtumėte medžiagos sluoksnius, kad suformuotumėte galutinį objektą. Įmonės, mokslininkai, medicinos specialistai, mėgėjai ir kt. naudoja 3D spausdinimą įvairioms programoms.
Pažiūrėkite, kaip atsirado 3D spausdinimas, kaip jis veikia, kam jis naudojamas ir kokia šios technologijos ateitis.
3D spausdinimas gali būti jūsų mėgstamiausio filmo dalis. Tokių filmų kaip „Juodoji pantera“, „Geležinis žmogus“, „Keršytojai“ir „Žvaigždžių karai“rekvizitai naudoja 3D spausdinimą, todėl scenografai gali lengvai ir nebrangiai kurti ir atkurti rekvizitus.
3D spausdinimo istorija (ir ateitis)
Devintojo dešimtmečio pradžioje pasirodė 3D spausdinimo technologija, tačiau ji buvo žinoma kaip greitojo prototipų kūrimo technologija arba RP. 1980 m. daktaras Kodama iš Japonijos pateikė RP technologijos patento paraišką, tačiau procesas nebuvo baigtas.
1984 m. Charlesas "Chuckas" Hullas išrado procesą, kurį pavadino stereolitografija, kuri naudojo UV šviesą medžiagai sutvirtinti ir sluoksnis po sluoksnio sukurti 3D objektą. 1986 m. Hull buvo išduotas patentas savo stereolitografijos aparatui arba SLA mašinai.
Chuckas Hullas įkūrė 3D Systems Corporation, vieną didžiausių 3D technologijų kompanijų pasaulyje.
Kiti 3D spausdinimo procesai ir technologijos buvo kuriami maždaug tuo pačiu metu, o tolesni patobulinimai buvo tęsiami XX a. dešimtajame dešimtmetyje ir 2000-ųjų pradžioje. Vis dėlto pagrindinis dėmesys 3D spausdinimo technologijai buvo prototipų kūrimas ir pramoninis pritaikymas.
3D spausdinimo technologiją pagrindinė žiniasklaida pradėjo pastebėti 2000 m., kai buvo sukurtas pirmasis 3D atspausdintas inkstas, nors sėkmingas 3D inksto persodinimas įvyko tik 2013 m. 2004 m. RepRap projektas 3D spausdintuvas išspausdina kitą 3D spausdintuvą. Daugiau žiniasklaidos dėmesio sulaukė 2008 m. su pirmuoju 3D spausdintu galūnės protezu.
Sparčiai sekė kiti 3D pasiekimai, įskaitant 3D spausdintą namą, į kurį šeima persikėlė 2018 m.
Šiandien 3D spausdinimas yra ne tik prototipai ir pramoninė gamyba. Mėgėjai, mokslininkai ir visi kiti naudoja 3D spausdinimą gamindami produktus, plataus vartojimo prekes, medicinos pažangą, mokomąją medžiagą ir kt. Tai greitai tampa naudingesnė kasdieniam vartotojui.
Oscaras Adelmanas, Remi generalinis direktorius, sako, kad, pavyzdžiui, šis procesas populiarėja odontologijos pramonėje. 3D spausdinimo tikslumas yra neįtikėtinai įspūdingas ir gali padėti odontologijos klientams sutaupyti net 80 procentų produktų, palyginti su tradicine odontologijos biuro kainomis.
„Kadangi spausdinimo technologija taps greitesnė, pigesnė ir įprastesnė, pamatysime, kad tokios pramonės šakos kaip odontologijos sektorius labiau priklauso nuo kasdienių procedūrų technologijos“, – sako jis.
4D spausdinimas taip pat vyksta su spausdintais objektais, kurie laikui bėgant gali keisti formą.
Kaip veikia 3D spausdintuvai
Yra kelių tipų 3D spausdinimo technologijos, įskaitant lydytą nusodinimo modeliavimą (FDM), dar žinomą kaip lydyto gijų gamyba (FFF). FDM yra labiausiai paplitęs ir populiariausias metodas ir naudojamas labiausiai prieinamuose 3D spausdintuvuose.
FDM spausdinimo metodu naudojamas plastikinės medžiagos siūlelis, panašus į virvelę. Kaitinamasis siūlas tiekiamas iš ritinio į šildomą galvutę, kuri išlydo plastiką. Galvutė išspaudžia ištirpusį plastiką ant mašinos lovos. Galva juda virš lovos 2D formatu, nusodindama pirmąjį medžiagos sluoksnį.
Užbaigus pirmąjį sluoksnį, galvutė pakeliama aukštyn pirmojo sluoksnio storiu ir ant viršaus uždedamas kitas sluoksnis. Dalis sudaromas sluoksnis po sluoksnio, pavyzdžiui, kepant duonos kepalą po riekelę.
Populiarūs FDM 3D spausdintuvai yra MakerBot ir Ultimaker.
3D spausdintuvo naudojimo pavyzdys
Pažiūrėkite, kaip paprastas 3D spausdinimas gali veikti naudojant FDM spausdintuvą.
-
Atsisiųskite 3D modelį, kurį norite spausdinti, arba sukurkite jį patys.
Raskite atsisiunčiamus modelius Thingiverse arba GrabCAD. Norėdami patys sukurti modelį, išbandykite „SketchUp“arba „Blender“. Dėl inžinerinių dalių išbandykite CAD programinę įrangą, pvz., SolidWorks.
- Jei dar ne, konvertuokite modelį į 3D spausdinimo formatą, pvz., STL failą.
-
Importuokite modelį į pjaustymo programinę įrangą, pvz., MakerWare, Cura arba Simplify 3D.
MakerWare veikia su MakerBot 3D spausdintuvais. Cura ir Simplify 3D gamina G kodą, kuris veikia su dauguma 3D spausdintuvų.
-
Konfigūruokite kūrimą pjaustymo programinėje įrangoje. Nuspręskite, kaip orientuoti modelį 3D spausdintuve. Naudojant FDM, sumažinkite iškyšas, kurios yra statesnės nei 45 laipsniai, nes tam reikalingos atraminės konstrukcijos.
Spręsdami dėl orientacijos, apsvarstykite, kaip modelis bus įkeltas, kad sluoksniai lengvai neatsiskirtų.
Image Siekiant sutaupyti laiko ir medžiagų, modeliai paprastai nėra tvirti. Nurodykite užpildymo procentą (paprastai nuo 10 iki 35 procentų), perimetro sluoksnių skaičių (paprastai 1 arba 2) ir apatinių bei viršutinių sluoksnių skaičių (paprastai nuo 2 iki 4). Rengiant modelį 3D spausdinimui reikia atsižvelgti į kitus dalykus.
- Eksportuokite programą, kuri paprastai yra G kodo failas. Pjaustymo programinė įranga konvertuoja jūsų nurodytą modelį ir kūrimo konfigūraciją į instrukcijų rinkinį. 3D spausdintuvas vadovaujasi tuo, kad sukurtų dalį.
- Perkelkite programą į 3D spausdintuvą naudodami SD kortelę, USB arba „Wi-Fi“.
-
Atspausdinkite modelį 3D spausdintuvu.
Image - Kai 3D spausdintuvas baigs kurti modelį, išimkite jį ir galbūt išvalykite. Nulaužkite visas atramines konstrukcijas ir smulkiu švitriniu popieriumi nuvalykite likusius gabalėlius.
Kiti 3D spausdinimo mašinų tipai
Išskyrus FDM spausdintuvus, 3D spausdinimo metodai taip pat apima stereolitografiją (SLA), skaitmeninį šviesos apdorojimą (DLP), selektyvų lazerinį sukepinimą (SLS), selektyvų lazerio lydymą (SLM), laminuotų objektų gamybą (LOM) ir skaitmeninį. Spindulio lydymas (EBM).
SLA yra seniausia 3D spausdinimo technologija ir vis dar naudojama šiandien. DLP naudoja apšvietimą ir polimerus, o SLS naudoja lazerį kaip maitinimo š altinį, kad sukurtų stiprius 3D spausdintus objektus. SLM, LOM ir EBM iš esmės nukrito iš palankumo.
3D spausdinimo ateitis
Ar 3D spausdinimas padės sukurti pagal poreikį pritaikytus produktus, kurie bus akimirksniu pagaminti pagal tikslias mūsų specifikacijas? Nors tai lieka neaišku, 3D spausdinimo technologija sparčiai auga ir naudojama daugelyje sričių.
Namų, kūno organų, pvz., inkstų ir galūnių, 3D spausdinimas ir kiti pasiekimai gali pagerinti neapsakomų žmonių gyvenimus visame pasaulyje.
