מהי הדפסת תלת מימד?
הדפסת תלת מימד הוא תהליך ייצור היוצר אובייקט תלת מימדי, פיזי מקובץ דיגיטלי. תהליך זה נקרא ייצור תוסף, כלומר חומר מתווסף, לא מוסר.
עם הדפסת תלת מימד, אתה יוצר עיצוב דיגיטלי תלת מימדי ב תוכנית דוגמנות, ידוע כ תוכנת CAD, ולאחר מכן השתמש במדפסת תלת מימד כדי לייצר שכבות של חומר ליצירת האובייקט המוגמר. עסקים, חוקרים, אנשי מקצוע רפואיים, חובבים ועוד משתמשים בהדפסת תלת מימד עבור מגוון יישומים.
הנה מבט על איך נוצרה הדפסת תלת מימד, איך היא עובדת, למה היא משמשת ומה צופן העתיד לטכנולוגיה זו.
הדפסת תלת מימד עשויה להיות חלק מהסרט האהוב עליך. אביזרים בסרטים כגון פנתר שחור, איש הברזל, הנוקמים, ו מלחמת הכוכבים השתמש בהדפסת תלת מימד, המאפשר למעצבי תפאורה ליצור ולשחזר אביזרים בקלות ובזול.
ההיסטוריה (והעתיד) של הדפסת תלת מימד
בתחילת שנות ה-80 הופיעה טכנולוגיית הדפסת תלת מימד, אך היא הייתה ידועה כטכנולוגיית אב טיפוס מהירה או RP. בשנת 1980, ד"ר קודמה מיפן הגיש בקשה לפטנט על טכנולוגיית RP, אך התהליך לא הושלם.
בשנת 1984, צ'ארלס "צ'אק" האל המציא תהליך שהוא כינה סטריאוליטוגרפיה, שהשתמש באור UV כדי לגבש חומר וליצור אובייקט תלת-ממדי שכבה אחר שכבה. בשנת 1986, הונפק האל פטנט על מכשיר הסטריאוליטוגרפיה שלו, או מכונת SLA.
צ'אק האל המשיך והקים את 3D Systems Corporation, אחת מחברות הטכנולוגיה התלת-ממדיות הגדולות בעולם.
תהליכי הדפסה תלת מימדית וטכנולוגיות אחרות פותחו בערך באותו זמן, ושיפורים נוספים נמשכו לאורך שנות ה-90 ותחילת שנות ה-2000. ובכל זאת, המוקד העיקרי של טכנולוגיית הדפסת תלת מימד היה אב טיפוס ויישומים תעשייתיים.
טכנולוגיית הדפסת תלת מימד החלה להבחין על ידי התקשורת המרכזית בשנת 2000 כאשר הכליה הראשונה בהדפסה תלת מימדית נוצרה, אם כי ההשתלה המוצלחת של כליה תלת מימדית לא התרחשה עד 2013. בשנת 2004, בפרויקט RepRap היה מדפסת תלת מימד להדפיס מדפסת תלת מימד נוספת. יותר תשומת לב תקשורתית משכה בשנת 2008 עם האיבר התותב הראשון מודפס בתלת מימד.
התקדמות תלת-ממדית נוספות הגיעו במהירות, כולל בית מודפס בתלת-ממד שאליו עברה משפחה ב-2018.
כיום, הדפסת תלת מימד אינה עוסקת רק באבות טיפוס וייצור תעשייתי. תחביבים, מדענים וכל מי שביניהם משתמשים בהדפסת תלת מימד לייצור מוצרים, מוצרי צריכה, התקדמות רפואית, חומרים חינוכיים ועוד. זה הופך מהר יותר לשימושי יותר עבור הצרכן היומיומי.
אוסקר אדלמן, מנכ"ל רמי, אומר שהתהליך הופך פופולרי יותר בתעשיית השיניים, למשל. הדיוק של הדפסת תלת מימד מרשים להפליא ויכול לעזור ללקוחות רפואת השיניים לחסוך עד 80 אחוז במוצרים בהשוואה לתמחור של משרדי שיניים מסורתיים.
"ככל שטכנולוגיית ההדפסה הופכת למהירה יותר, זולה יותר ונפוצה יותר, נראה שתעשיות כמו מגזר השיניים מסתמכות יותר על הטכנולוגיה עבור הליכים יומיומיים", הוא אומר.
גם הדפסת 4D יוצאת לדרך, עם אובייקטים מודפסים שיכולים לשנות צורה לאורך זמן.
כיצד פועלות מדפסות תלת מימד
ישנם מספר סוגים של טכנולוגיות הדפסה תלת מימדיות, כולל Fused Deposition Modeling (FDM), הידוע גם בשם Fused Filament Fabrication (FFF). FDM היא השיטה הנפוצה והפופולרית ביותר והיא משמשת ברוב מדפסות התלת מימד הזולות ביותר.
שיטת ההדפסה FDM משתמשת בפילמנט של חומר פלסטי, קצת כמו חוט. החוט מוזן מגליל לתוך ראש מחומם, הממיס את הפלסטיק. הראש מוציא את הפלסטיק המומס על מצע המכונה. הראש נע מעל המיטה, ב-2D, ומפקיד את שכבת החומר הראשונה.
לאחר השלמת השכבה הראשונה, הראש מועבר למעלה בעובי השכבה הראשונה, והוא מפקיד את השכבה הבאה מעל. החלק בנוי שכבה אחר שכבה, כמו אפיית כיכר לחם פרוסה אחר פרוסה.
מדפסות 3D פופולריות FDM כוללות MakerBot ו Ultimaker.
דוגמה כיצד להשתמש במדפסת תלת מימד
הנה מבט על כמה הדפסת תלת מימד פשוטה עשויה לעבוד במדפסת FDM.
-
הורד דגם תלת מימד שברצונך להדפיס, או עצב אחד בעצמך.
מצא דגמים להורדה ב Thingiverse אוֹ GrabCAD. כדי לעצב דגם בעצמך, נסה SketchUp אוֹ מַמחֶה. עבור חלקים הנדסיים, נסה תוכנת CAD כגון עבודות מוצקות.
אם זה עדיין לא, המר את הדגם לפורמט הדפסה תלת מימדית, כגון קובץ STL.
-
ייבא את הדגם לתוכנת חיתוך, כגון MakerWare, קורה, או פשט את התלת מימד.
MakerWare עובד עם מדפסות MakerBot 3D. Cura ו- Simplify 3D מייצרים קוד G, שעובד עם רוב מדפסות התלת מימד.
-
הגדר את ה-build בתוכנת החיתוך. החלט כיצד לכוון את הדגם במדפסת התלת מימד. עבור FDM, צמצם למינימום תלולות תלולות יותר מ-45 מעלות מכיוון שאלו דורשים מבני תמיכה.
כאשר מחליטים על הכיוון, שקול כיצד הדגם ייטען כך שהשכבות לא ייפרדו בקלות.
מרינה Skoropadskaya / Getty Images כדי לחסוך זמן וחומרים, דגמים בדרך כלל אינם מוצקים. ציין את אחוז המילוי (בדרך כלל 10 עד 35 אחוז), את מספר השכבות ההיקפיות (בדרך כלל 1 או 2), ואת מספר השכבות התחתונה והעליונה (בדרך כלל 2 עד 4). יש דברים אחרים שצריך לקחת בחשבון מתי הכנת דגם להדפסת תלת מימד.
ייצא את התוכנית, שהיא בדרך כלל קובץ G-code. תוכנת החיתוך ממירה את הדגם ואת תצורת הבנייה שציינת למערכת הוראות. מדפסת התלת מימד עוקבת אחרי זה כדי לבנות את החלק.
העבר את התוכנית למדפסת התלת מימד באמצעות כרטיס SD, USB או Wi-Fi.
-
הדפס את הדגם במדפסת התלת מימד.
vgajic / Getty Images כאשר מדפסת התלת מימד מסיימת לבנות את הדגם, הסר אותו ואולי גם נקה אותו. שברו את כל מבני התמיכה ושפשפו את כל הגושים שנותרו עם נייר זכוכית עדין.
סוגים אחרים של מכונות הדפסה תלת מימדיות
מלבד מדפסות FDM, שיטות הדפסה תלת מימדיות כוללות גם סטריאוליטוגרפיה (SLA), עיבוד אור דיגיטלי (DLP), סינון לייזר סלקטיבי (SLS), התכת לייזר סלקטיבית (SLM), ייצור אובייקטים למינציה (LOM) וקרן דיגיטלית התכה (EBM).
SLA היא טכנולוגיית ההדפסה התלת מימדית הוותיקה ביותר והיא עדיין בשימוש היום. DLP משתמש בתאורה כמו גם בפולימרים, בעוד ש-SLS משתמש בלייזר כספק כוח ליצירת אובייקטים מודפסים תלת מימדיים חזקים. SLM, LOM ו-EBM נפלו במידה רבה מהרווחה.
העתיד של הדפסת תלת מימד
האם הדפסת תלת מימד תוביל לעתיד של מוצרים מותאמים לפי דרישה המיוצרים באופן מיידי לפי המפרט המדויק שלנו? למרות שזה עדיין לא ברור, טכנולוגיית הדפסת תלת מימד צומחת במהירות ונמצאת בשימוש בתחומים רבים.
להדפסה תלת מימדית של בתים, איברי גוף כמו כליות וגפיים, והתקדמות אחרת יש פוטנציאל לשפר את חייהם של אנשים ללא הסבר ברחבי העולם.