Kaj je 3D tiskanje?

3D tiskanje je proizvodni proces, ki iz digitalne datoteke ustvari tridimenzionalni fizični objekt. Ta postopek se imenuje aditivna proizvodnja, kar pomeni, da se material doda, ne odstrani.

S 3D tiskanjem ustvarite 3D digitalno zasnovo v a program za modeliranje, poznan kot CAD programska oprema, nato pa s 3D-tiskalnikom izdelajte plasti materiala za oblikovanje končnega predmeta. Podjetja, raziskovalci, zdravstveni delavci, hobisti in drugi uporabljajo 3D tiskanje za vrsto aplikacij.

Tukaj si oglejte, kako je nastalo 3D tiskanje, kako deluje, za kaj se uporablja in kaj prinaša prihodnost te tehnologije.

Zgodovina (in prihodnost) 3D tiskanja

V zgodnjih osemdesetih letih se je pojavila tehnologija 3D tiskanja, ki pa je bila znana kot tehnologija hitrega prototipa ali RP. Leta 1980 je dr. Kodama z Japonske vložil patentno prijavo za tehnologijo RP, vendar postopek ni bil končan.

Leta 1984 je Charles "Chuck" Hull izumil postopek, ki ga je imenoval stereolitografija, ki je uporabljal UV svetlobo za strjevanje materiala in ustvarjanje 3D predmeta plast za plastjo. Leta 1986 je Hull izdal patent za svoj stereolitografski aparat ali SLA stroj.

Drugi postopki in tehnologije 3D-tiskanja so se razvijali približno v istem času, nadaljnje izboljšave pa so se nadaljevale v devetdesetih in zgodnjih 2000-ih. Kljub temu je bil primarni poudarek tehnologije 3D tiskanja izdelava prototipov in industrijske aplikacije.

Tehnologijo 3D tiskanja so glavni mediji začeli opaziti leta 2000, ko je bila ustvarjena prva 3D natisnjena ledvica, čeprav se je uspešna presaditev 3D ledvice zgodila šele leta 2013. Leta 2004 je projekt RepRap dal 3D tiskalnik natisniti še en 3D tiskalnik. Več medijske pozornosti je pritegnilo leta 2008 s prvim 3D natisnjenim protetičnim udom.

Hitro je sledil še drugi napredek 3D, vključno s 3D tiskano hišo, v katero se je družina preselila leta 2018.

Danes 3D tiskanje ne pomeni le prototipov in industrijske proizvodnje. Hobisti, znanstveniki in vsi vmes uporabljajo 3D tiskanje za proizvodnjo izdelkov, potrošniškega blaga, napredka v medicini, izobraževalnih materialov in še več. Hitro postaja bolj uporaben za vsakdanjega potrošnika.

Oscar Adelman, izvršni direktor Remi, pravi, da je postopek na primer vse bolj priljubljen v zobozdravstveni industriji. Natančnost 3D tiskanja je neverjetno impresivna in lahko pomaga strankam zobozdravnikov prihraniti kar 80 odstotkov pri izdelkih v primerjavi s tradicionalnimi cenami v zobozdravstvenih ordinacijah.

"Ko postaja tehnologija tiskanja hitrejša, cenejša in bolj običajna, bomo videli, da se industrije, kot je zobozdravstveni sektor, bolj zanašajo na tehnologijo za vsakodnevne postopke," pravi.

Kako delujejo 3D tiskalniki

Obstaja več vrst tehnologij 3D-tiskanja, vključno z modeliranjem taljenega nanosa (FDM), znano tudi kot izdelava taljenih filamentov (FFF). FDM je najpogostejša in priljubljena metoda in se uporablja v najbolj dostopnih 3D tiskalnikih.

Metoda tiskanja FDM uporablja filament iz plastičnega materiala, ki je malo podoben vrvici. Filament se iz zvitka dovaja v segreto glavo, ki topi plastiko. Glava iztisne staljeno plastiko na dno stroja. Glava se v 2D premika nad posteljo in odlaga prvi sloj materiala.

Ko je prvi sloj končan, se glava premakne navzgor za debelino prvega sloja in na vrh položi naslednjo plast. Del se gradi plast za plastjo, kot bi pekli štruco kruha rezino za rezino.

Priljubljeni 3D tiskalniki FDM vključujejo MakerBot in Ultimaker.

Primer uporabe 3D tiskalnika

Tukaj si oglejte, kako lahko preprosto 3D tiskanje deluje na tiskalniku FDM.

1. Prenesite 3D model, ki ga želite natisniti, ali ga oblikujte sami.

   Poiščite prenosne modele na Thingiverse oz GrabCAD. Če želite sami oblikovati model, poskusite SketchUp oz Mešalnik. Za inženirske dele poskusite s programsko opremo CAD, kot je npr SolidWorks.

2. Če še ni, pretvorite model v format za 3D tiskanje, kot je npr STL datoteka.

3. Uvozite model v programsko opremo za rezanje, kot je npr MakerWare, Cura, oz Poenostavite 3D.

   MakerWare deluje s 3D tiskalniki MakerBot. Cura in Simplify 3D proizvajata G-kodo, ki deluje z večino 3D tiskalnikov.

4. Konfigurirajte gradnjo v programski opremi za rezanje. Odločite se, kako orientirati model na 3D tiskalniku. Za FDM zmanjšajte previse, ki so strmejši od 45 stopinj, ker zahtevajo podporne strukture.

   Ko se odločate za orientacijo, upoštevajte, kako bo model naložen, da se plasti ne bodo zlahka ločevale.

   

   Da bi prihranili čas in materiale, modeli praviloma niso trdni. Določite odstotek polnjenja (običajno 10 do 35 odstotkov), število obodnih slojev (običajno 1 ali 2) ter število spodnjih in zgornjih plasti (običajno 2 do 4). Obstajajo druge stvari, ki jih je treba upoštevati, kdaj priprava modela za 3D tisk.

5. Izvozite program, ki je običajno datoteka s kodo G. Programska oprema za rezanje pretvori model in konfiguracijo izdelave, ki ste jo navedli, v niz navodil. 3D-tiskalnik temu sledi pri izdelavi dela.

6. Prenesite program v 3D tiskalnik s kartico SD, USB ali Wi-Fi.

7. Natisnite model na 3D tiskalniku.

   

8. Ko 3D-tiskalnik konča sestavljanje modela, ga odstranite in po možnosti tudi očistite. Odlomite vse podporne strukture in vse preostale grudice odstranite s finim brusnim papirjem.

Druge vrste 3D tiskarskih strojev

Poleg tiskalnikov FDM metode 3D tiskanja vključujejo tudi stereolitografijo (SLA), digitalno obdelavo svetlobe (DLP), Selektivno lasersko sintranje (SLS), selektivno lasersko taljenje (SLM), proizvodnja laminiranih predmetov (LOM) in digitalni žarek Taljenje (EBM).

SLA je najstarejša tehnologija 3D tiskanja in se uporablja še danes. DLP uporablja tako razsvetljavo kot polimere, medtem ko SLS uporablja laser kot napajalnik za ustvarjanje močnih 3D natisnjenih predmetov. SLM, LOM in EBM so v veliki meri padli v nemilost.

Prihodnost 3D tiskanja

Ali bo 3D-tiskanje vodilo v prihodnost izdelkov po meri, takoj izdelanih po naših natančnih specifikacijah? Čeprav to ostaja nejasno, tehnologija 3D tiskanja hitro raste in se uporablja na številnih področjih.

3D-tiskanje hiš, telesnih organov, kot so ledvice in okončine, in drugi napredek lahko izboljšajo življenja neizmernih ljudi po vsem svetu.