Mis on 3D-printimine?

3D printimine on tootmisprotsess, mille käigus luuakse digitaalsest failist kolmemõõtmeline füüsiline objekt. Seda protsessi nimetatakse lisandite tootmiseks, mis tähendab, et materjali lisatakse, mitte ei eemaldata.

3D-printimisega loote 3D-digitaalse disaini a modelleerimisprogramm, tuntud kui CAD tarkvaraja seejärel kasutage 3D-printerit, et toota materjalikihte, et moodustada valmis objekt. Ettevõtted, teadlased, meditsiinitöötajad, harrastajad ja teised kasutavad 3D-printimist mitmesuguste rakenduste jaoks.

Siin on ülevaade sellest, kuidas 3D-printimine tekkis, kuidas see töötab, milleks seda kasutatakse ja milline on selle tehnoloogia tulevik.

3D-printimise ajalugu (ja tulevik).

1980. aastate alguses ilmus 3D-printimise tehnoloogia, kuid seda tunti kiirprototüüpimise tehnoloogia või RP nime all. 1980. aastal esitas Jaapani dr Kodama RP-tehnoloogia patenditaotluse, kuid protsessi ei viidud lõpuni.

1984. aastal leiutas Charles "Chuck" Hull protsessi, mida ta nimetas stereolitograafiaks, mis kasutas UV-valgust materjali tahkestamiseks ja kiht-kihi haaval 3D-objekti loomiseks. 1986. aastal väljastati Hullile patent tema stereolitograafiaaparaadile ehk SLA-masinale.

Umbes samal ajal töötati välja ka teisi 3D-printimise protsesse ja tehnoloogiaid ning edasine täiustamine jätkus 1990ndatel ja 2000ndate alguses. Siiski oli 3D-printimise tehnoloogia põhirõhk prototüüpidel ja tööstuslikel rakendustel.

Peavoolumeedia hakkas 3D-printimise tehnoloogiat märkama 2000. aastal, kui loodi esimene 3D-prinditud neer, kuigi edukas 3D-neeru siirdamine toimus alles 2013. aastal. 2004. aastal lasi RepRap Project 3D-printeril välja printida teise 3D-printeri. 2008. aastal tõmbas meedia rohkem tähelepanu esimese 3D-prinditud jäsemeproteesiga.

Kiiresti järgnesid ka muud 3D edusammud, sealhulgas 3D-prinditud maja, kuhu pere kolis 2018. aastal.

Tänapäeval ei hõlma 3D-printimine ainult prototüüpe ja tööstuslikku tootmist. Harrastajad, teadlased ja kõik nende vahepealsed kasutavad 3D-printimist toodete, tarbekaupade, meditsiini arengute, õppematerjalide ja muu jaoks. See muutub igapäevasele tarbijale kiiresti kasulikumaks.

Oscar Adelman, tegevjuht Remi, ütleb, et protsess muutub populaarsemaks näiteks hambaravitööstuses. 3D-printimise täpsus on uskumatult muljetavaldav ja võib aidata hambaravi klientidel säästa kuni 80 protsenti toodetelt võrreldes traditsioonilise hambaravikabineti hinnakujundusega.

"Kuna trükitehnoloogia muutub kiiremaks, odavamaks ja tavalisemaks, näeme, et sellised tööstusharud nagu hambaravisektor sõltuvad igapäevaste protseduuride tegemisel rohkem tehnoloogiast, " ütleb ta.

Kuidas 3D-printerid töötavad

3D-printimise tehnoloogiaid on mitut tüüpi, sealhulgas sulatatud sadestamise modelleerimine (FDM), tuntud ka kui sulatatud filamentide valmistamine (FFF). FDM on kõige levinum ja populaarseim meetod ning seda kasutatakse kõige soodsamates 3D-printerites.

FDM-trükimeetodil kasutatakse plastmaterjalist filamenti, mis on natuke nagu nöör. Hõõgniit juhitakse rullist kuumutatud peasse, mis sulatab plasti. Pea pressib sulanud plasti masina voodile. Pea liigub üle voodi, 2D-s, ladestades esimese materjalikihi.

Kui esimene kiht on valmis, nihutatakse pead esimese kihi paksuse võrra ülespoole ja see ladestab järgmise kihi peale. Osa on üles ehitatud kiht-kihi haaval, nagu leivapätsi küpsetamine viilu haaval.

Populaarsete FDM 3D-printerite hulka kuuluvad MakerBot ja Ultimaker.

Näide 3D-printeri kasutamisest

Siin on ülevaade sellest, kuidas lihtne 3D-printimine võib FDM-printeris töötada.

1. Laadige alla 3D-mudel, mida soovite printida, või kujundage see ise.

   Otsige allalaaditavaid mudeleid saidilt Thingiverse või GrabCAD. Proovige ise mudeli kujundamiseks SketchUp või Blender. Tehniliste osade jaoks proovige CAD-tarkvara, näiteks SolidWorks.

2. Kui see veel pole, teisendage mudel 3D-printimise vormingusse, näiteks STL-fail.

3. Importige mudel viilutamistarkvarasse, nt MakerWare, Cura, või 3D lihtsustamine.

   MakerWare töötab koos MakerBoti 3D-printeritega. Cura ja Simplify 3D toodavad G-koodi, mis töötab enamiku 3D-printeritega.

4. Konfigureerige tükeldamistarkvaras ehitus. Otsustage, kuidas mudelit 3D-printeris orienteerida. FDM-i puhul minimeerige üle 45 kraadi järsemad üleulatused, kuna need nõuavad tugikonstruktsioone.

   Orientatsiooni üle otsustamisel kaaluge, kuidas mudel laaditakse, et kihid ei eralduks kergesti.

   

   Aja ja materjalide säästmiseks ei ole mudelid üldiselt kindlad. Määrake täiteprotsent (tavaliselt 10 kuni 35 protsenti), perimeetri kihtide arv (tavaliselt 1 või 2) ning alumise ja ülemise kihtide arv (tavaliselt 2 kuni 4). Millal tuleb arvestada ka muude asjadega mudeli ettevalmistamine 3D-printimiseks.

5. Eksportige programm, mis on tavaliselt G-koodi fail. Lõikamistarkvara teisendab teie määratud mudeli ja järgu konfiguratsiooni juhiste komplektiks. 3D-printer järgib seda osa ehitamisel.

6. Kandke programm SD-kaardi, USB- või Wi-Fi-ühenduse abil 3D-printerile.

7. Printige mudel 3D-printerile.

   

8. Kui 3D-printer on mudeli ehitamise lõpetanud, eemaldage see ja võimalusel ka puhastage. Murdke maha kõik tugistruktuurid ja hõõruge peene liivapaberiga maha kõik allesjäänud tükid.

Muud tüüpi 3D-trükimasinad

Peale FDM-printerite hõlmavad 3D-printimismeetodid ka stereolitograafiat (SLA), digitaalset valgustöötlust (DLP), Selektiivne laserpaagutamine (SLS), selektiivne lasersulatus (SLM), lamineeritud objektide tootmine (LOM) ja digitaalkiir Sulamine (EBM).

SLA on vanim 3D-printimise tehnoloogia ja seda kasutatakse ka tänapäeval. DLP kasutab nii valgustust kui ka polümeere, samas kui SLS kasutab tugevate 3D-prinditud objektide loomiseks toiteallikana laserit. SLM, LOM ja EBM on suures osas soosingust välja langenud.

3D-printimise tulevik

Kas 3D-printimine toob kaasa tellitavate kohandatud toodete tuleviku, mis valmistatakse koheselt meie täpsetele spetsifikatsioonidele? Kuigi see jääb ebaselgeks, kasvab 3D-printimise tehnoloogia kiiresti ja seda kasutatakse paljudes valdkondades.

Majade, kehaorganite (nt neerud ja jäsemed) 3D-printimine ja muud edusammud võivad parandada inimeste elusid kogu maailmas.