Kas ir 3D drukāšana?

3D druka ir ražošanas process, kurā no digitālā faila tiek izveidots trīsdimensiju fizisks objekts. Šo procesu sauc par piedevu ražošanu, kas nozīmē, ka materiāls tiek pievienots, nevis noņemts.

Izmantojot 3D drukāšanu, jūs izveidojat 3D digitālo dizainu a modelēšanas programma, zināms kā CAD programmatūra, un pēc tam izmantojiet 3D printeri, lai izveidotu materiāla slāņus, lai izveidotu gatavo objektu. Uzņēmumi, pētnieki, medicīnas speciālisti, hobiji un citi izmanto 3D drukāšanu dažādām lietojumprogrammām.

Tālāk ir sniegts ieskats, kā radās 3D drukāšana, kā tā darbojas, kam tā tiek izmantota un kāda ir šīs tehnoloģijas nākotne.

3D drukāšanas vēsture (un nākotne).

Astoņdesmito gadu sākumā parādījās 3D drukas tehnoloģija, taču tā bija pazīstama kā ātrās prototipēšanas tehnoloģija jeb RP. 1980. gadā Dr. Kodama no Japānas iesniedza patenta pieteikumu RP tehnoloģijai, taču process netika pabeigts.

1984. gadā Čārlzs "Čaks" Hulls izgudroja procesu, ko viņš sauca par stereolitogrāfiju, kas izmantoja UV gaismu, lai sacietētu materiālu un izveidotu 3D objektu slāni pa slānim. 1986. gadā Hull tika izdots patents viņa stereolitogrāfijas aparātam jeb SLA iekārtai.

Aptuveni tajā pašā laikā tika izstrādāti citi 3D drukāšanas procesi un tehnoloģijas, un turpmāki uzlabojumi turpinājās 90. gados un 2000. gadu sākumā. Tomēr 3D drukāšanas tehnoloģiju galvenā uzmanība tika pievērsta prototipu veidošanai un rūpnieciskiem lietojumiem.

3D drukas tehnoloģija sāka pievērst uzmanību plašiem plašsaziņas līdzekļiem 2000. gadā, kad tika izveidota pirmā ar 3D drukātā niere, lai gan veiksmīga 3D nieres transplantācija notika tikai 2013. gadā. 2004. gadā RepRap Project lika 3D printerim izdrukāt citu 3D printeri. Plašāka plašsaziņas līdzekļu uzmanība tika pievērsta 2008. gadā ar pirmo 3D drukāto ekstremitāšu protezēšanu.

Strauji sekoja citi 3D sasniegumi, tostarp 3D drukātā māja, kurā ģimene pārcēlās 2018. gadā.

Mūsdienās 3D drukāšana ir saistīta ne tikai ar prototipiem un rūpniecisko ražošanu. Hobisti, zinātnieki un visi pārējie izmanto 3D drukāšanu produktu ražošanai, patēriņa precēm, medicīnas sasniegumiem, izglītojošiem materiāliem un citam. Tas ātri kļūst noderīgāks ikdienas patērētājam.

Oskars Adelmans, uzņēmuma izpilddirektors Remi, stāsta, ka process kļūst arvien populārāks, piemēram, zobārstniecības nozarē. 3D drukāšanas precizitāte ir neticami iespaidīga, un tā var palīdzēt zobārstniecības klientiem ietaupīt pat 80 procentus no produktiem, salīdzinot ar tradicionālajām zobārstniecības biroja cenām.

"Tā kā drukāšanas tehnoloģija kļūst ātrāka, lētāka un ierastāka, mēs redzēsim, ka tādas nozares kā zobārstniecības nozare arvien vairāk paļaujas uz tehnoloģiju ikdienas procedūrām," viņš saka.

Kā darbojas 3D printeri

Ir vairāki 3D drukāšanas tehnoloģiju veidi, tostarp kausētā nogulsnēšanās modelēšana (FDM), kas pazīstama arī kā kausēta šķiedru izgatavošana (FFF). FDM ir visizplatītākā un populārākā metode, un to izmanto visizdevīgākajos 3D printeros.

FDM drukāšanas metode izmanto plastmasas materiāla pavedienu, kas ir nedaudz līdzīgs auklai. Kvēldiegs no ruļļa tiek ievadīts uzkarsētā galviņā, kas izkausē plastmasu. Galva izspiež izkusušo plastmasu uz iekārtas gultas. Galva pārvietojas pa gultu 2D formātā, uzklājot pirmo materiāla slāni.

Kad pirmais slānis ir pabeigts, galva tiek pārvietota uz augšu par pirmā slāņa biezumu, un tā uzklāj nākamo slāni uz augšu. Daļa tiek veidota pa slānim, piemēram, cepot maizes klaipu šķēli pēc šķēles.

Populārie FDM 3D printeri ietver MakerBot un Ultimaker.

3D printera lietošanas piemērs

Šeit ir apskatīts, kā vienkārša 3D drukāšana varētu darboties FDM printerī.

1. Lejupielādējiet 3D modeli, kuru vēlaties drukāt, vai izveidojiet to pats.

   Atrodiet lejupielādējamus modeļus vietnē Thingiverse vai GrabCAD. Lai pats izveidotu modeli, mēģiniet SketchUp vai Blenderis. Inženiertehniskajām daļām izmēģiniet CAD programmatūru, piemēram, SolidWorks.

2. Ja tas vēl nav izdarīts, pārveidojiet modeli 3D drukāšanas formātā, piemēram, STL fails.

3. Importējiet modeli griešanas programmatūrā, piemēram, MakerWare, Cura, vai Vienkāršojiet 3D.

   MakerWare darbojas ar MakerBot 3D printeriem. Cura un Simplify 3D ražo G kodu, kas darbojas ar lielāko daļu 3D printeru.

4. Konfigurējiet būvējumu sagriešanas programmatūrā. Izlemiet, kā orientēt modeli 3D printerī. FDM gadījumā samaziniet pārkares, kas ir stāvākas par 45 grādiem, jo ​​tām ir nepieciešamas atbalsta konstrukcijas.

   Pieņemot lēmumu par orientāciju, apsveriet, kā modelis tiks ielādēts, lai slāņi nebūtu viegli atdalījušies.

   

   Lai ietaupītu laiku un materiālus, modeļi parasti nav cieti. Norādiet aizpildījuma procentuālo daudzumu (parasti no 10 līdz 35 procentiem), perimetra slāņu skaitu (parasti 1 vai 2) un apakšējo un augšējo slāņu skaitu (parasti no 2 līdz 4). Ir arī citas lietas, kas jāņem vērā, kad modeļa sagatavošana 3D drukāšanai.

5. Eksportējiet programmu, kas parasti ir G-koda fails. Sagriešanas programmatūra pārveido modeli un jūsu norādīto būvējuma konfigurāciju instrukciju komplektā. 3D printeris to ievēro, lai izveidotu daļu.

6. Pārsūtiet programmu uz 3D printeri, izmantojot SD karti, USB vai Wi-Fi.

7. Izdrukājiet modeli 3D printerī.

   

8. Kad 3D printeris pabeidz modeļa izveidi, noņemiet to un, iespējams, arī notīriet. Nolauziet visas atbalsta konstrukcijas un noberzējiet visus atlikušos gabaliņus ar smalku smilšpapīru.

Cita veida 3D drukas mašīnas

Izņemot FDM printerus, 3D drukāšanas metodes ietver arī stereolitogrāfiju (SLA), digitālo gaismas apstrādi (DLP), Selektīva lāzera saķepināšana (SLS), selektīvā lāzera kausēšana (SLM), laminētu objektu ražošana (LOM) un digitālais stars Kušana (EBM).

SLA ir vecākā 3D drukāšanas tehnoloģija un joprojām tiek izmantota šodien. DLP izmanto apgaismojumu, kā arī polimērus, savukārt SLS izmanto lāzeru kā barošanas avotu, lai izveidotu spēcīgus 3D drukātus objektus. SLM, LOM un EBM lielākoties ir zaudējuši labvēlību.

3D drukas nākotne

Vai 3D drukāšana radīs nākotnē pēc pieprasījuma pielāgotus produktus, kas uzreiz tiks izgatavoti atbilstoši mūsu precīzajām specifikācijām? Lai gan tas joprojām nav skaidrs, 3D drukas tehnoloģija strauji attīstās un tiek izmantota daudzās jomās.

Māju, ķermeņa orgānu, piemēram, nieru un ekstremitāšu, 3D drukāšana, kā arī citi sasniegumi var uzlabot neskaitāmu cilvēku dzīvi visā pasaulē.