Co je 3D tisk?

3D tisk je výrobní proces, který vytváří trojrozměrný fyzický objekt z digitálního souboru. Tento proces se nazývá aditivní výroba, což znamená, že se materiál přidává, nikoli odebírá.

Pomocí 3D tisku vytvoříte 3D digitální design v a modelovací program, známý jako CAD softwarea poté pomocí 3D tiskárny vytvořte vrstvy materiálu pro vytvoření hotového objektu. Firmy, výzkumní pracovníci, zdravotníci, fandové a další používají 3D tisk pro řadu aplikací.

Zde je pohled na to, jak 3D tisk vznikl, jak funguje, k čemu se používá a jaká bude budoucnost této technologie.

Historie (a budoucnost) 3D tisku

Na začátku 80. let se objevila technologie 3D tisku, ale byla známá jako technologie rychlého prototypování nebo RP. V roce 1980 podal Dr. Kodama z Japonska patentovou přihlášku na technologii RP, ale proces nebyl dokončen.

V roce 1984 vynalezl Charles „Chuck“ Hull proces, který nazval stereolitografie, který používal UV světlo ke ztuhnutí materiálu a vytvoření 3D objektu vrstvu po vrstvě. V roce 1986 byl Hullovi vydán patent na jeho stereolitografický přístroj neboli SLA stroj.

Další procesy a technologie 3D tisku byly vyvíjeny přibližně ve stejnou dobu a další vylepšení pokračovala v průběhu 90. let a na počátku 21. století. Primárním zaměřením technologie 3D tisku však bylo prototypování a průmyslové aplikace.

Technologie 3D tisku si média hlavního proudu začala všímat v roce 2000, kdy byla vytvořena první 3D tištěná ledvina, i když k úspěšné transplantaci 3D ledviny došlo až v roce 2013. V roce 2004 projekt RepRap nechal 3D tiskárnu vytisknout další 3D tiskárnu. Větší pozornost médií vzbudila v roce 2008 první 3D vytištěná protetická končetina.

Rychle následovaly další 3D pokroky, včetně 3D tištěného domu, do kterého se rodina přestěhovala v roce 2018.

3D tisk dnes není jen o prototypech a průmyslové výrobě. Hobby, vědci a všichni ostatní používají 3D tisk pro výrobu produktů, spotřební zboží, pokroky v lékařství, vzdělávací materiály a další. Rychle se stává užitečnějším pro každodenního spotřebitele.

Oscar Adelman, generální ředitel společnosti Remi, říká, že tento proces se stává populárnějším například v zubním průmyslu. Přesnost 3D tisku je neuvěřitelně působivá a může pomoci zákazníkům zubního lékařství ušetřit až 80 procent na produktech ve srovnání s cenami v tradičních zubních ordinacích.

"S tím, jak se technologie tisku stává rychlejší, levnější a běžnější, uvidíme, že průmyslová odvětví, jako je dentální sektor, více spoléhají na technologii pro každodenní postupy," říká.

Jak fungují 3D tiskárny

Existuje několik typů technologií 3D tisku, včetně Fused Deposition Modeling (FDM), známé také jako Fused Filament Fabrication (FFF). FDM je nejběžnější a nejoblíbenější metoda a používá se v cenově nejdostupnějších 3D tiskárnách.

Metoda tisku FDM používá vlákno z plastového materiálu, trochu jako provázek. Vlákno je přiváděno z role do vyhřívané hlavy, která taví plast. Hlava vytlačuje roztavený plast na lože stroje. Hlava se pohybuje nad postelí ve 2D a nanáší první vrstvu materiálu.

Jakmile je první vrstva hotová, hlava se posune nahoru o tloušťku první vrstvy a nanese na ni další vrstvu. Část se skládá vrstva po vrstvě, jako když se peče bochník chleba plátek po plátku.

Mezi oblíbené 3D tiskárny FDM patří MakerBot a Ultimaker.

Příklad použití 3D tiskárny

Zde je pohled na to, jak jednoduchý 3D tisk může fungovat na FDM tiskárně.

1. Stáhněte si 3D model, který chcete vytisknout, nebo si jej navrhněte sami.

   Najděte modely ke stažení na Thingiverse nebo GrabCAD. Chcete-li navrhnout model sami, zkuste to SketchUp nebo Mixér. Pro strojírenské díly vyzkoušejte CAD software jako např SolidWorks.

2. Pokud ještě není, převeďte model do formátu pro 3D tisk, jako je např STL soubor.

3. Importujte model do řezacího softwaru, jako je např MakerWare, Cura, nebo Zjednodušte 3D.

   MakerWare spolupracuje s 3D tiskárnami MakerBot. Cura a Simplify 3D vytvářejí G-kód, který funguje s většinou 3D tiskáren.

4. Nakonfigurujte sestavení v softwaru pro řezání. Rozhodněte se, jak orientovat model na 3D tiskárně. U FDM minimalizujte převisy strmější než 45 stupňů, protože vyžadují podpůrné konstrukce.

   Při rozhodování o orientaci zvažte, jak bude model načten, aby se vrstvy neoddělovaly snadno.

   

   Kvůli úspoře času a materiálů nejsou modely obecně pevné. Zadejte procento výplně (obvykle 10 až 35 procent), počet obvodových vrstev (obvykle 1 nebo 2) a počet spodních a horních vrstev (obvykle 2 až 4). Kdy je třeba zvážit další věci příprava modelu pro 3D tisk.

5. Exportujte program, což je obvykle soubor s G-kódem. Software pro řezání převede model a konfiguraci sestavení, kterou jste zadali, do sady instrukcí. 3D tiskárna postupuje při výrobě součásti.

6. Přeneste program do 3D tiskárny pomocí SD karty, USB nebo Wi-Fi.

7. Vytiskněte model na 3D tiskárně.

   

8. Když 3D tiskárna dokončí stavbu modelu, sejměte jej a případně také očistěte. Odlomte všechny podpůrné struktury a všechny zbývající hrudky setřete jemným brusným papírem.

Jiné typy 3D tiskových strojů

Jiné než FDM tiskárny zahrnují metody 3D tisku také stereolitografii (SLA), digitální zpracování světla (DLP), Selektivní laserové slinování (SLS), selektivní laserové tavení (SLM), výroba laminovaných předmětů (LOM) a digitální paprsek Tání (EBM).

SLA je nejstarší technologie 3D tisku a používá se dodnes. DLP využívá osvětlení i polymery, zatímco SLS využívá laser jako zdroj energie k vytváření silných 3D tištěných objektů. SLM, LOM a EBM z velké části upadly v nemilost.

Budoucnost 3D tisku

Povede 3D tisk k budoucnosti on-demand, přizpůsobených produktů okamžitě vyrobených podle našich přesných specifikací? I když to zůstává nejasné, technologie 3D tisku rychle roste a používá se v mnoha oblastech.

3D tisk domů, tělesných orgánů, jako jsou ledviny a končetiny, a další pokroky mají potenciál zlepšit životy nesčetných lidí po celém světě.