Mi az a 3D nyomtatás?
3D nyomtatás egy gyártási folyamat, amely háromdimenziós, fizikai objektumot hoz létre digitális fájlból. Ezt a folyamatot additív gyártásnak nevezik, ami azt jelenti, hogy az anyagot hozzáadják, nem pedig eltávolítják.
A 3D nyomtatással 3D digitális tervezést készíthet a modellező program, ismert, mint CAD szoftver, majd 3D nyomtató segítségével készítsen anyagrétegeket a kész objektum kialakításához. Vállalkozások, kutatók, egészségügyi szakemberek, amatőrök és mások használják a 3D nyomtatást számos alkalmazáshoz.
Íme egy pillantás arról, hogyan jött létre a 3D nyomtatás, hogyan működik, mire használják, és mit hoz a jövő a technológia számára.
A 3D nyomtatás kedvenc filmed része lehet. Kellékek filmekben, mint pl Fekete párduc, Vasember, A bosszúállók, és Csillagok háborúja használjon 3D nyomtatást, lehetővé téve a díszlettervezők számára, hogy egyszerűen és olcsón készítsenek és készítsenek kellékeket.
A 3D nyomtatás története (és jövője).
Az 1980-as évek elején megjelent a 3D nyomtatási technológia, de gyors prototípus-technológia vagy RP néven ismerték. 1980-ban a japán Dr. Kodama szabadalmi kérelmet nyújtott be az RP technológiára, de a folyamat nem fejeződött be.
1984-ben Charles "Chuck" Hull feltalált egy sztereolitográfiának nevezett eljárást, amely UV fény segítségével szilárdította meg az anyagot, és rétegről rétegre 3D objektumot hozott létre. 1986-ban Hull szabadalmat kapott sztereolitográfiai készülékére, vagyis SLA gépére.
Chuck Hull ezután megalapította a 3D Systems Corporationt, amely a világ egyik legnagyobb 3D technológiai vállalata.
Ugyanebben az időben más 3D nyomtatási folyamatokat és technológiákat is kifejlesztettek, és a további fejlesztések az 1990-es években és a 2000-es évek elején folytatódtak. Ennek ellenére a 3D nyomtatási technológia elsődleges fókusza a prototípuskészítés és az ipari alkalmazások voltak.
A 3D nyomtatási technológiát 2000-ben kezdte felfigyelni a mainstream média, amikor az első 3D-nyomtatott vesét létrehozták, bár a 3D-s vese sikeres átültetésére csak 2013-ban került sor. 2004-ben a RepRap Project egy 3D nyomtatóval egy másik 3D nyomtatót nyomtatott ki. 2008-ban az első 3D-s nyomtatott végtag protézis keltette fel a média figyelmét.
Gyorsan más 3D-s fejlesztések is következtek, köztük egy 3D-nyomtatott ház, amelybe egy család 2018-ban költözött.
Ma a 3D nyomtatás nem csak prototípusokról és ipari gyártásról szól. A hobbibarátok, tudósok és mindenki, aki a kettő között van, 3D nyomtatást használ termékgyártáshoz, fogyasztási cikkekhez, orvosi fejlesztésekhez, oktatási anyagokhoz stb. Gyorsan válik hasznosabbá a mindennapi fogyasztók számára.
Oscar Adelman, a cég vezérigazgatója Remi, azt mondja, hogy az eljárás egyre népszerűbb például a fogászati iparban. A 3D nyomtatás pontossága hihetetlenül lenyűgöző, és a hagyományos fogorvosi irodai árakhoz képest akár 80 százalékot is megtakaríthat a fogorvosi ügyfeleink árán.
"Ahogy a nyomtatási technológia gyorsabbá, olcsóbbá és általánosabbá válik, látni fogjuk, hogy az olyan iparágak, mint a fogászati ágazat, egyre nagyobb mértékben támaszkodnak a technológiára a mindennapi eljárások során" - mondja.
A 4D nyomtatás is úton van, olyan nyomtatott objektumokkal, amelyek idővel alakjukat változtathatják.
Hogyan működnek a 3D nyomtatók
A 3D nyomtatási technológiának többféle típusa létezik, köztük a Fused Deposition Modeling (FDM), más néven Fused Filament Fabrication (FFF). Az FDM a legelterjedtebb és legnépszerűbb módszer, és a legtöbb megfizethető 3D nyomtatóban használják.
Az FDM nyomtatási módszer műanyag filamentet használ, kicsit olyan, mint egy madzag. Az izzószálat tekercsből egy fűtött fejbe táplálják, amely megolvasztja a műanyagot. A fej a megolvadt műanyagot a gép ágyára extrudálja. A fej az ágy fölött mozog 2D-ben, lerakva az első anyagréteget.
Miután elkészült az első réteg, a fejet az első réteg vastagságával felfelé mozgatják, és ráhelyezik a következő réteget. Az alkatrész rétegről rétegre épül fel, mint amikor egy vekni kenyeret szeletenként sütünk.
A népszerű FDM 3D nyomtatók közé tartozik MakerBot és Ultimaker.
Példa a 3D nyomtató használatára
Íme egy pillantás, hogyan működik az egyszerű 3D nyomtatás egy FDM nyomtatón.
-
Töltse le a nyomtatni kívánt 3D-s modellt, vagy tervezzen egyet saját maga.
Keressen letölthető modelleket itt Thingiverse vagy GrabCAD. Ha saját maga szeretne modellt tervezni, próbálkozzon SketchUp vagy Turmixgép. Mérnöki alkatrészekhez próbálja ki a CAD szoftvert, mint pl Megbízható munkák.
Ha még nem tette meg, alakítsa át a modellt 3D nyomtatási formátumba, például egy STL fájl.
-
Importálja a modellt szeletelő szoftverbe, mint pl MakerWare, Cura, vagy A 3D egyszerűsítése.
A MakerWare a MakerBot 3D nyomtatókkal működik. A Cura és a Simplify 3D G-kódot állít elő, amely a legtöbb 3D nyomtatóval működik.
-
Konfigurálja a buildet a szeletelő szoftverben. Döntse el, hogyan tájolja el a modellt a 3D nyomtatón. Az FDM esetében minimalizálja a 45 foknál meredekebb túlnyúlásokat, mert ezekhez tartószerkezetekre van szükség.
A tájolás eldöntésekor vegye figyelembe, hogy a modell hogyan lesz betöltve, hogy a rétegek ne váljanak el könnyen.
Marina Skoropadskaya / Getty Images Az idő és az anyagok megtakarítása érdekében a modellek általában nem tömörek. Adja meg a kitöltési százalékot (általában 10–35 százalék), a kerületi rétegek számát (általában 1 vagy 2), valamint az alsó és felső rétegek számát (általában 2–4). Más dolgokat is figyelembe kell venni, mikor modell elkészítése 3D nyomtatáshoz.
Exportálja a programot, amely általában egy G-kód fájl. A szeletelő szoftver a modellt és a megadott összeállítási konfigurációt utasítások készletévé alakítja. A 3D nyomtató ezt követi az alkatrész elkészítéséhez.
Vigye át a programot a 3D nyomtatóra SD-kártya, USB vagy Wi-Fi segítségével.
-
Nyomtassa ki a modellt a 3D nyomtatón.
vgajic / Getty Images Amikor a 3D nyomtató befejezi a modell felépítését, távolítsa el, és esetleg tisztítsa meg. Törje le a tartószerkezeteket, és finom csiszolópapírral dörzsölje le a megmaradt csomókat.
Más típusú 3D nyomtatógépek
Az FDM nyomtatókon kívül a 3D nyomtatási módszerek közé tartozik a sztereolitográfia (SLA), a digitális fényfeldolgozás (DLP), Szelektív lézeres szinterezés (SLS), szelektív lézerolvasztás (SLM), laminált objektum gyártás (LOM) és digitális sugár Olvadás (EBM).
Az SLA a legrégebbi 3D nyomtatási technológia, és ma is használatos. A DLP világítást és polimereket használ, míg az SLS lézert használ tápegységként erős 3D nyomtatott objektumok létrehozásához. Az SLM, a LOM és az EBM nagyrészt kiesett a kegyből.
A 3D nyomtatás jövője
Vajon a 3D nyomtatás az igény szerinti, testreszabott termékek jövőjét eredményezi, amelyek azonnal a mi pontos specifikációink szerint készülnek? Bár ez továbbra is tisztázatlan, a 3D nyomtatási technológia gyorsan növekszik, és számos területen használják.
A házak, testszervek, például vesék és végtagok 3D-nyomtatása, valamint más fejlesztések potenciálisan javíthatják az emberek életét szerte a világon.