3D-printimine on tootmisprotsess, mille käigus luuakse digitaalsest failist kolmemõõtmeline füüsiline objekt. Seda protsessi nimetatakse lisandite tootmiseks, mis tähendab, et materjali lisatakse, mitte ei eemaldata.
3D-printimisega loote modelleerimisprogrammis ehk CAD-tarkvaras 3D-digitaaldisaini ja seejärel kasutate 3D-printerit materjalikihtide tootmiseks, et moodustada valmis objekt. Ettevõtted, teadlased, meditsiinitöötajad, harrastajad ja palju muud kasutavad 3D-printimist mitmesuguste rakenduste jaoks.
Siin on ülevaade sellest, kuidas 3D-printimine kujunes, kuidas see töötab, milleks seda kasutatakse ja milline on selle tehnoloogia tulevik.
3D-printimine võib olla osa teie lemmikfilmist. Selliste filmide nagu Black Panther, Iron Man, The Avengers ja Star Wars rekvisiidid kasutavad 3D-printimist, mis võimaldab lavakujundajatel hõlpsasti ja odav alt rekvisiite luua ja uuesti luua.
3D-printimise ajalugu (ja tulevik)
1980. aastate alguses ilmus 3D-printimise tehnoloogia, kuid seda tunti kui kiirprototüüpimise tehnoloogiat või RP-d. 1980. aastal esitas Jaapani dr Kodama RP-tehnoloogia patenditaotluse, kuid protsessi ei viidud lõpule.
1984. aastal leiutas Charles "Chuck" Hull protsessi, mida ta nimetas stereolitograafiaks, mis kasutas UV-valgust materjali tahkestamiseks ja kiht-kihi haaval 3D-objekti loomiseks. 1986. aastal väljastati Hullile patent tema stereolitograafiaaparaadile ehk SLA-masinale.
Chull asutas 3D Systems Corporationi, mis on üks maailma suurimaid 3D-tehnoloogiaettevõtteid.
Umbes samal ajal töötati välja ka teisi 3D-printimise protsesse ja tehnoloogiaid ning 1990ndatel ja 2000ndate alguses jätkus edasine täiustamine. Siiski oli 3D-printimise tehnoloogia põhirõhk prototüüpidel ja tööstusrakendustel.
Peavoolumeedia hakkas 3D-printimise tehnoloogiat märkama 2000. aastal, kui loodi esimene 3D-prinditud neer, kuigi edukas 3D-neeru siirdamine toimus alles 2013. aastal. 2004. aastal oli RepRapi projekt 3D-printer prindib välja teise 3D-printeri. 2008. aastal tõmbas meedia rohkem tähelepanu esimese 3D-prinditud jäsemeproteesiga.
Muud 3D edusammud järgnesid kiiresti, sealhulgas 3D-prinditud maja, kuhu perekond 2018. aastal kolis.
Tänapäeval ei hõlma 3D-printimine ainult prototüüpe ja tööstuslikku tootmist. Harrastajad, teadlased ja kõik vahepealsed kasutavad 3D-printimist toodete, tarbekaupade, meditsiini arengute, õppematerjalide ja muu jaoks. See muutub igapäevasele tarbijale kiiresti kasulikumaks.
Oscar Adelman, Remi tegevjuht, ütleb, et protsess on muutumas populaarsemaks näiteks hambaravitööstuses. 3D-printimise täpsus on uskumatult muljetavaldav ja võib aidata hambaravi klientidel säästa kuni 80 protsenti toodetelt võrreldes traditsioonilise hambaravikabineti hinnakujundusega.
"Kuna printimistehnoloogia muutub kiiremaks, odavamaks ja tavalisemaks, näeme, et sellised tööstusharud nagu hambaravisektor sõltuvad igapäevaste protseduuride tegemisel rohkem tehnoloogiast," ütleb ta.
4D-printimine on samuti teel, prinditud objektidega, mis võivad aja jooksul kuju muuta.
Kuidas 3D-printerid töötavad
3D-printimise tehnoloogiaid on mitut tüüpi, sealhulgas sulatatud sadestamise modelleerimine (FDM), tuntud ka kui sulatatud filamentide valmistamine (FFF). FDM on kõige levinum ja populaarseim meetod ning seda kasutatakse kõige soodsamates 3D-printerites.
FDM-printimismeetodil kasutatakse plastmaterjalist filamenti, mis on natuke nööri moodi. Hõõgniit juhitakse rullist kuumutatud peasse, mis sulatab plasti. Pea pressib sulanud plastiku masina voodile. Pea liigub üle voodi 2D-s, ladestades esimese materjalikihi.
Kui esimene kiht on valmis, nihutatakse pead esimese kihi paksuse võrra ülespoole ja see asetab peale järgmise kihi. Osa on üles ehitatud kiht-kihi haaval, nagu leivapätsi küpsetamine viilu haaval.
Populaarsete FDM 3D-printerite hulka kuuluvad MakerBot ja Ultimaker.
3D-printeri kasutamise näide
Siin on ülevaade sellest, kuidas lihtne 3D-printimine võib FDM-printeri puhul toimida.
-
Laadige alla 3D-mudel, mida soovite printida, või kujundage see ise.
Leidke Thingiverse'ist või GrabCADist allalaaditavad mudelid. Mudeli ise kujundamiseks proovige SketchUpi või Blenderit. Tehniliste osade jaoks proovige CAD-tarkvara, näiteks SolidWorks.
- Kui see veel pole, teisendage mudel 3D-printimise vormingusse, näiteks STL-faili.
-
Importige mudel viilutamistarkvarasse, nagu MakerWare, Cura või Simplify 3D.
MakerWare töötab koos MakerBoti 3D-printeritega. Cura ja Simplify 3D toodavad G-koodi, mis töötab enamiku 3D-printeritega.
-
Konfigureerige tükeldamise tarkvaras järg. Otsustage, kuidas mudelit 3D-printeris orienteerida. FDM-i puhul minimeerige üle 45 kraadi järsemad üleulatused, kuna need nõuavad tugikonstruktsioone.
Suuna üle otsustamisel kaaluge, kuidas mudel laaditakse, et kihid ei eralduks kergesti.
Image Aja ja materjalide säästmiseks ei ole mudelid üldiselt kindlad. Määrake täiteprotsent (tavaliselt 10 kuni 35 protsenti), perimeetri kihtide arv (tavaliselt 1 või 2) ning alumise ja ülemise kihtide arv (tavaliselt 2 kuni 4). 3D-printimiseks mudeli ettevalmistamisel tuleb arvestada ka muude asjadega.
- Eksportige programm, mis on tavaliselt G-koodi fail. Lõikamistarkvara teisendab teie määratud mudeli ja järgu konfiguratsiooni juhiste komplektiks. 3D-printer järgib seda osa ehitamisel.
- Teisaldage programm 3D-printerile, kasutades SD-kaarti, USB-d või WiFi-ühendust.
-
Prindige mudel 3D-printerile.
Image - Kui 3D-printer on mudeli ehitamise lõpetanud, eemaldage see ja võimalusel ka puhastage. Murdke maha kõik tugistruktuurid ja hõõruge peene liivapaberiga maha kõik allesjäänud tükid.
Muud tüüpi 3D-printimismasinad
Välja arvatud FDM-printerid, hõlmavad 3D-printimise meetodid ka stereolitograafiat (SLA), digitaalset valgustöötlust (DLP), selektiivset laserpaagutamist (SLS), selektiivset lasersulatamist (SLM), lamineeritud objektide tootmist (LOM) ja digitaalset Kiirsulatus (EBM).
SLA on vanim 3D-printimise tehnoloogia ja seda kasutatakse ka tänapäeval. DLP kasutab nii valgustust kui ka polümeere, samas kui SLS kasutab tugevate 3D-prinditud objektide loomiseks toiteallikana laserit. SLM, LOM ja EBM on suures osas soosingust välja langenud.
3D-printimise tulevik
Kas 3D-printimine toob kaasa tellitavate kohandatud toodete tuleviku, mis valmistatakse koheselt meie täpsetele spetsifikatsioonidele? Kuigi see on ebaselge, kasvab 3D-printimise tehnoloogia kiiresti ja seda kasutatakse paljudes valdkondades.
Majade, kehaorganite (nt neerud ja jäsemed) 3D-printimisel ja muudel edusammudel on potentsiaali parandada ütlemata inimeste elusid üle kogu maailma.
