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 modelēšanas programmā, kas pazīstama 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.
Šeit ir apskats, kā radās 3D drukāšana, kā tā darbojas, kam tā tiek izmantota un kāda ir šīs tehnoloģijas nākotne.
3D drukāšana var būt daļa no jūsu iecienītākās filmas. Rekvizīti tādās filmās kā Black Panther, Iron Man, The Avengers un Star Wars izmanto 3D drukāšanu, ļaujot scenogrāfiem viegli un lēti izveidot un atjaunot rekvizītus.
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" Hols izgudroja procesu, ko viņš nosauca par stereolitogrāfiju, kas izmantoja UV gaismu, lai sacietētu materiālu un izveidotu 3D objektu slāni pa slānim. 1986. gadā Hulam tika izdots patents viņa stereolitogrāfijas aparātam jeb SLA iekārtai.
Čaks Hulls izveidoja 3D Systems Corporation, vienu no lielākajiem 3D tehnoloģiju uzņēmumiem pasaulē.
Citi 3D drukāšanas procesi un tehnoloģijas tika izstrādātas aptuveni tajā pašā laikā, un turpmāki uzlabojumi turpinājās 90. gados un 2000. gadu sākumā. Tomēr 3D drukāšanas tehnoloģiju galvenā uzmanība tika pievērsta prototipu veidošanai un rūpnieciskiem lietojumiem.
3D drukāšanas tehnoloģiju plašie plašsaziņas līdzekļi sāka pamanīt 2000. gadā, kad tika izveidota pirmā 3D niere, lai gan veiksmīga 3D nieres transplantācija notika tikai 2013. gadā. 2004. gadā RepRap projekts 3D printeris izdrukā 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 nav saistīta tikai ar prototipiem un rūpniecisko ražošanu. Hobisti, zinātnieki un visi pārējie izmanto 3D drukāšanu produktu ražošanai, patēriņa precēm, medicīnas sasniegumiem, izglītojošiem materiāliem un daudz ko citu. Tas ātri kļūst noderīgāks ikdienas patērētājam.
Oskars Adelmans, Remi izpilddirektors, saka, ka process kļūst arvien populārāks, piemēram, zobārstniecības nozarē. 3D drukāšanas precizitāte ir neticami iespaidīga un var palīdzēt zobārstniecības klientiem ietaupīt līdz pat 80 procentiem 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 procedūrās," viņš saka.
Ir ceļā arī 4D drukāšana ar drukātiem objektiem, kas laika gaitā var mainīt formu.
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 lētākajos 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 mašīnas gultas. Galva pārvietojas virs gultas 2D formātā, uzklājot pirmo materiāla slāni.
Kad pirmais slānis ir pabeigts, galviņa tiek pārvietota uz augšu par pirmā slāņa biezumu, un tā uzklāj nākamo slāni. Daļa tiek veidota pa slānim, piemēram, cepot maizes klaipu šķēli pa šķēlei.
Populāri FDM 3D printeri ietver MakerBot un Ultimaker.
3D printera lietošanas piemērs
Lūk, ieskats, kā vienkārša 3D drukāšana var darboties FDM printerī.
-
Lejupielādējiet 3D modeli, kuru vēlaties drukāt, vai izveidojiet to pats.
Atrodiet lejupielādējamus modeļus Thingiverse vai GrabCAD. Lai pats izveidotu modeli, izmēģiniet SketchUp vai Blender. Inženiertehniskajām daļām izmēģiniet CAD programmatūru, piemēram, SolidWorks.
- Ja tā vēl nav, pārveidojiet modeli 3D drukāšanas formātā, piemēram, STL failā.
-
Importējiet modeli griešanas programmatūrā, piemēram, MakerWare, Cura vai Simplify 3D.
MakerWare darbojas ar MakerBot 3D printeriem. Cura un Simplify 3D ražo G kodu, kas darbojas ar lielāko daļu 3D printeru.
-
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 viegli neatdalītos.
Image 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, gatavojot modeli 3D drukāšanai.
- Eksportējiet programmu, kas parasti ir G-koda fails. Sagriešanas programmatūra pārveido modeli un jūsu norādīto būvējuma konfigurāciju instrukciju komplektā. 3D printeris ievēro šo, lai izveidotu daļu.
- Pārsūtiet programmu uz 3D printeri, izmantojot SD karti, USB vai Wi-Fi.
-
Izdrukājiet modeli 3D printerī.
Image - Kad 3D printeris pabeidz modeļa izveidi, noņemiet to un, iespējams, arī notīriet. Nolauziet visas atbalsta konstrukcijas un noberzējiet visus atlikušos kunkuļus ar smalku smilšpapīru.
Citi 3D drukas iekārtu veidi
Izņemot FDM printerus, 3D drukāšanas metodes ietver arī stereolitogrāfiju (SLA), digitālo gaismas apstrādi (DLP), selektīvo lāzera saķepināšanu (SLS), selektīvo lāzerkausēšanu (SLM), laminētu objektu ražošanu (LOM) un digitālo. Staru kausēšana (EBM).
SLA ir vecākā 3D drukāšanas tehnoloģija, un to izmanto arī mūsdienās. 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 drukāšanas nākotne
Vai 3D drukāšana radīs nākotni pēc pieprasījuma, pielāgotiem produktiem, 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.
