Що таке 3D-друк?

3D друк це виробничий процес, який створює тривимірний фізичний об’єкт з цифрового файлу. Цей процес називається адитивним виробництвом, тобто матеріал додається, а не видаляється.

За допомогою 3D-друку ви створюєте 3D-цифровий дизайн в a програма для моделювання, відомий як CAD програмне забезпечення, а потім за допомогою 3D-принтера створіть шари матеріалу для формування готового об’єкта. Компанії, дослідники, медичні працівники, любителі тощо використовують 3D-друк для цілого ряду застосувань.

Ось подивіться, як виник 3D-друк, як він працює, для чого використовується та яке майбутнє чекає на цю технологію.

Історія (і майбутнє) 3D-друку

На початку 1980-х років з'явилася технологія 3D-друку, але вона була відома як технологія швидкого прототипування або RP. У 1980 році доктор Кодама з Японії подав заявку на патент на технологію RP, але процес не був завершений.

У 1984 році Чарльз «Чак» Халл винайшов процес, який він назвав стереолітографією, який використовує ультрафіолетове світло для затвердіння матеріалу та створення тривимірного об’єкта шар за шаром. У 1986 році Халл отримав патент на свій стереолітографічний апарат або машину SLA.

Інші процеси та технології 3D-друку розроблялися приблизно в той же час, і подальші вдосконалення тривали протягом 1990-х і початку 2000-х років. І все-таки основним напрямком технології 3D-друку було створення прототипів і промислове застосування.

Технологію 3D-друку почали помічати основні ЗМІ в 2000 році, коли була створена перша 3D-друкована нирка, хоча успішна трансплантація 3D-нирки відбулася лише в 2013 році. У 2004 році проект RepRap запропонував 3D-принтер роздрукувати інший 3D-принтер. Більшу увагу ЗМІ привернув у 2008 році перший 3D-друкований протез кінцівки.

Швидко послідували й інші досягнення в області 3D, зокрема будинок, надрукований на 3D-принтері, куди родина переїхала в 2018 році.

Сьогодні 3D-друк — це не тільки прототипи та промислове виробництво. Любителі, вчені та всі, хто знаходиться між ними, використовують 3D-друк для виробництва продуктів, споживчих товарів, медичних досягнень, навчальних матеріалів тощо. Він швидко стає кориснішим для повсякденного споживача.

Оскар Адельман, генеральний директор Ремі, каже, що цей процес стає все більш популярним, наприклад, у стоматологічній галузі. Точність 3D-друку неймовірно вражаюча і може допомогти клієнтам стоматології заощадити до 80 відсотків на продукції в порівнянні з цінами традиційних стоматологічних кабінетів.

«Оскільки технологія друку стає швидшою, дешевшою та звичною, ми побачимо, що такі галузі, як стоматологічний сектор, більше покладаються на технологію для повсякденних процедур», – говорить він.

Як працюють 3D-принтери

Існує кілька типів технологій 3D-друку, включаючи моделювання плавленим осадженням (FDM), також відоме як виготовлення плавленої нитки (FFF). FDM є найпоширенішим і популярним методом, який використовується в більшості доступних 3D-принтерів.

Метод друку FDM використовує нитку з пластмасового матеріалу, трохи схожу на нитку. Нитка з рулону подається в нагріту головку, яка плавить пластик. Головка видавлює розплавлений пластик на станину машини. Головка рухається над ложем у 2D, наносячи перший шар матеріалу.

Після того, як перший шар буде завершено, головка переміщується вгору на товщину першого шару, а зверху наноситься наступний шар. Частина нарощується шар за шаром, як випікання батона скибочка за скибкою.

Серед популярних 3D-принтерів FDM MakerBot і Ultimaker.

Приклад використання 3D-принтера

Ось подивіться, як простий 3D-друк може працювати на FDM-принтері.

1. Завантажте 3D-модель, яку хочете роздрукувати, або створіть її самостійно.

   Знайдіть моделі, які можна завантажити Thingiverse або GrabCAD. Щоб створити модель самостійно, спробуйте SketchUp або Блендер. Для інженерних деталей спробуйте програмне забезпечення САПР, наприклад SolidWorks.

2. Якщо це ще не так, перетворіть модель у формат 3D-друку, наприклад STL файл.

3. Імпортуйте модель у програмне забезпечення для нарізки, наприклад MakerWare, Cura, або Спростіть 3D.

   MakerWare працює з 3D-принтерами MakerBot. Cura і Simplify 3D створюють G-код, який працює з більшістю 3D-принтерів.

4. Налаштуйте збірку в програмному забезпеченні для нарізки. Вирішіть, як орієнтувати модель на 3D-принтері. Для FDM зведіть до мінімуму звиси, крутіші за 45 градусів, оскільки вони потребують опорних конструкцій.

   Вирішуючи орієнтацію, враховуйте, як буде завантажена модель, щоб шари не розділялися легко.

   

   Щоб заощадити час і матеріали, моделі, як правило, не суцільні. Вкажіть відсоток заповнення (зазвичай від 10 до 35 відсотків), кількість шарів по периметру (зазвичай 1 або 2) і кількість нижнього та верхнього шарів (зазвичай від 2 до 4). Є й інші речі, які слід враховувати, коли підготовка моделі до 3D-друку.

5. Експортуйте програму, яка зазвичай є файлом G-коду. Програмне забезпечення для нарізки перетворює вказану вами модель і конфігурацію збірки в набір інструкцій. 3D-принтер дотримується цього, щоб створити деталь.

6. Перенесіть програму на 3D-принтер за допомогою карти SD, USB або Wi-Fi.

7. Роздрукуйте модель на 3D-принтері.

   

8. Коли 3D-принтер закінчить створення моделі, вийміть її та, можливо, також очистіть. Відламайте всі опорні конструкції і затріть всі грудочки, що залишилися, дрібним наждачним папером.

Інші типи 3D-друкарських машин

Крім принтерів FDM, методи 3D-друку також включають стереолітографію (SLA), цифрову обробку світла (DLP), Вибіркове лазерне спікання (SLS), селективне лазерне плавлення (SLM), виробництво ламінованих об'єктів (LOM) і цифровий промінь Плавлення (EBM).

SLA – це найстаріша технологія 3D-друку, яка використовується і сьогодні. DLP використовує освітлення, а також полімери, тоді як SLS використовує лазер як джерело живлення для створення міцних 3D-друкованих об’єктів. SLM, LOM та EBM значною мірою впали в немилість.

Майбутнє 3D-друку

Чи приведе 3D-друк до майбутнього продуктів на замовлення, миттєво виготовлених відповідно до наших точних специфікацій? Хоча це залишається незрозумілим, технологія 3D-друку швидко розвивається і використовується в багатьох областях.

3D-друк будинків, органів тіла, таких як нирки та кінцівки, та інші досягнення можуть покращити життя незлічених людей у ​​всьому світі.