Kas ir 3D druka?

3D druka ir tehnoloģiju kolekcija, kas mēģina atbildēt uz jautājumu: "Kāds ir labākais veids, kā izveidot atsevišķu fizisku objektu, veidojot to slāni pa slānim?" Izmantojot 3D drukāšanu, jūs parasti izveidojat maizes klaipu pa šķēlei.

Visas tehnoloģijas darbojas atšķirīgi, taču viens no visizplatītākajiem FDM (Fused Deposition Modelling) darbojas ar drukas galviņu, kas tiek padots plastmasas pavedienā (parasti ABS, tā pati plastmasa, no kuras izgatavots LEGO).

Programmatūra pārbauda 3D failu, lai noskaidrotu, vai tas ir drukājams.

Pēc tam programmatūra sagriež failu un nosūta to uz mašīnu.

Caur drukas galviņu tiek padots plastmasas pavediens.

Kvēldiegs izkūst, un galva pēc tam uzliek to uz konstrukcijas platformas.

Galva pārvietojas, novietojot materiālu tā, lai tā veidotu objekta apakšējo daļu.

Galva atgriežas sākuma stāvoklī un konstrukcijas platforma tiek nolaista.

Pēc tam galva uzbūvē jauno slāni virs pirmā, un to atkārto, līdz objekts ir pabeigts.

Lai veiktu DIY simulāciju, izspiediet uz rokas zobu pastas tūbiņu.

Ja mēs izveidotu vīna glāzes formu, mēs saskartos ar problēmu. Ja mēs vēlamies apdrukāt stikla bļodu, plastmasa izietu pa visu vietu. Šī iemesla dēļ uzlabotās mašīnas (un drīzumā arī galddatoru iekārtas) nogulda arī atbalsta materiālus. Izmantojot atbalsta materiālu, drukas galviņai ir divi ekstrūderi, viens, kas uzliek būvmateriālu, un otrs atbalsta materiāls. Tāpēc, veidojot vīna glāzi, jūs faktiski izveidojat cilindra formu, kas sniedzas līdz glāzes bļodas vistālākajai daļai.

Drukas galviņa izspiestu būvmateriālu tām slāņa daļām, kas galu galā būtu vīna glāze, kā arī izspiestu daudz atbalsta materiāla, lai pēc tam, kad būs jāuzbūvē pārkares konstrukcija, būvmateriālu varētu uzbūvēt virs tā. Tātad jūs iegūstat plastmasas cilindru, kurā ir jūsu vīna glāze. Pēc tam varat izmantot ūdeni vai šķīdinātāja vannu (ir daudz veidu), lai nomazgātu atbalsta materiālu, un jums atliek gala priekšmets.

Šeit ir video, kurā parādīts, kā šis process darbojas (atklāšanu, video veidojis uzņēmums Materialize, kurā strādāju):

Šeit ir vēl viens Shapeways videoklips (atklāšana, es arī tur strādāju), kurā parādīts atbalsta materiāls un tā noņemšana:

FDM nodrošina augstu izmēru precizitāti, taču detaļas parasti ir mazāk pievilcīgas nekā tās, kas izgatavotas ar citām tehnoloģijām.

Selektīva lāzera saķepināšana

 

 

Selektīvā lāzera interēšana jeb lāzera saķepināšana ir atšķirīgs process, kurā tiek uzklāts smalks plastmasas pulveris (PA12, kas līdzīgs neilonam) un ar lāzeru tiek saķepintas detaļas, kas kļūs par jūsu modeli. Pārējais pulveris darbojas kā atbalsts. Pēc tam tiek uzklāts jauns slānis, un process atkārtojas. Pēc tam jums paliek smalka pulvera bloks, kas notur jūsu daļas. SLS ir džinsiem līdzīga sajūta un lieliskas mehāniskās īpašības, taču materiāls ir porains, tāpēc tas absorbē netīrumus un šķidrumus. Augšpusē ir UAV spārns, kas būvēts ar SLS.

DMLS

 

 

Varat arī 3D drukāt titānu un tēraudu, izmantojot DMLS (tiešo metāla lāzera saķepināšanu), kas darbojas tāpat, bet ar titāna pulveri. Šeit jūs varat redzēt, kā tiek izgatavots žokļa implants:

DMLS nodrošina metāla detaļas un ļoti augstu izturību, taču papildus atbalstam, kas nāk no nesaķepināta pulvera, ir jāizgatavo papildu atbalsta konstrukcijas, jo uz detaļu iedarbojas augstā temperatūra. Tie ir jānoņem ar rokām, izmantojot elastīgu vai citu darbgaldu.

EBM

 

 

Electon Beam Melting (EBM) darbojas ar virzītu elektronu staru kūli. EBM virsmas tekstūra ir raupjāka nekā citiem procesiem, taču tas padara to ideāli piemērotu implantiem. Katru gadu ar EBM tiek izgatavoti vairāk nekā 30 000 ortopēdiskie implanti.

3D druka

 

Faktiski pareizais nosaukums visām 3D drukas tehnoloģijām ir aditīvā ražošana, taču sabiedrība kā terminu ir izvēlējusies 3D drukāšanu. 3D druka faktiski ir vienas tehnoloģiju kopas nosaukums, kas iegūts no MIT 3D drukāšanas patenta, kur drukas galviņa (tā pati kā jūsu Hewlett-Packard printerī) iet pāri pulvera slānim un saista šo materiālu ar saistvielu. Izmantojot šo procesu, varat drukāt krāsu, un to dara Zcorp iekārtas. Izmantojot to pašu tehnoloģiju, bet ar sarežģītāku procesu, ExOne var drukāt metālu. Zcorp daļām ir krāsa, taču tās ir trauslas. ExOne lēti ražo metāla detaļas (tērauda laulības gredzens maksā 8 USD), taču tam ir zemāka izmēru precizitāte un tas prasa salīdzinoši daudz laika.

Voxeljet izmanto to pašu tehnoloģiju, lai drukātu smiltis un PMMA, un šo procesu izmanto daudzu sūkņu un citu rūpniecisko iekārtu liešanai. Voxeljet pašlaik ir pasaulē lielākais 3D printeris, kura tilpums ir 4 x 2 x 1 metri.

 

Stereolitogrāfija

 

Stereolitogrāfija faktiski bija pirmā tehnoloģija, kas tika komercializēta, un to izgudroja Chuck Hull uzņēmumā 3D Systems. Lāzeri uzkrājas un iebilst sveķu vannā. Šis process nodrošina lielisku gludumu un skaistu izskatu, taču tam ir nepieciešams pēcsacietēšanas solis un atbalsta struktūras ir jānoņem ar roku. Augšējā fotoattēlā var redzēt atbalsta struktūras, kas tur karaļa Tuta mūmijas kopiju (ņemiet vērā režģa atbalsta struktūru, kas tur galvu). SLA daļas parasti ir arī mazāk izturīgas pret reālās pasaules nodilumu un tiek izmantotas tādām lietām kā prototipi, jo tās izskatās labi un izskatās lieliski, kad tās ir pabeigtas. Citroen GT automašīnas salona un paneļa piemērs, kas redzams zemāk, video parāda lampu, kas izgatavota ar SLA.

 

Envisiontec

 

(Atklāšana, es pašlaik veicu konsultāciju Envisiontec) Tā kā gandrīz visas 3D drukas tehnoloģijas darbojas slāni pa slānim, ir izņēmumi. Ar Envisiontec tiek izmantota digitālā gaismas apstrāde (tā pati tehnoloģija, kas atrodama DLP projektoros un DLP televizoros). Šķidros sveķus sacietē un padara cietus, izmantojot DLP projektoru, projicējot uz tiem vokseļa (tilpuma pikseļa) attēlu. Izdrukātā vokseļa izmērs un forma var atšķirties atkarībā no attēla. Envisiontec nevar izgatavot patiešām lielas lietas, taču tas ražo mazas, ļoti detalizētas lietas, piemēram, pielāgotus dzirdes aparātus, zobu implantus un veidnes dārgakmeņiem. Augšpusē varat redzēt dzirdes aparātu komplektu. Vairāk nekā 10,000,000 dzirdes aparātu pāri ir izdrukāti 3D formātā. Otrais video ir vācu valodā, taču tajā ir parādīts, kā šo tehnoloģiju izmanto zobārsti.

 

Objekts

Objekts darbojas, kad fotopolimērs tiek uzklāts ar tintes drukas galviņu. Pēc tam iegūtais slānis tiek cietināts ar UV lampu. Tradicionāli Objet problēma bija tā, ka ar to izgatavotās detaļas bija ļoti trauslas, taču tās ir uzlabojušas materiālus. Pats interesantākais par Objet ir tas, ka ar to var veikt vairāku materiālu 3D drukāšanu, lai jūs varētu izgatavot lietas, piemēram, ar dažādu blīvumu un cietību. Zemāk esošo skuvekļa rokturi var padarīt elastīgu daļās un stingru citās daļās, vienlaikus turot to ar mīkstiem spilventiņiem, viss vienā tirāžā (jocīgi, ka zemāk redzamais skuveklis var būt autortiesību pārkāpuma gadījums, jo Gillette ir patenti, kas attiecas uz ražošanu. no 3D drukātiem skuvekļiem, 3D, tāpēc tas var nozīmēt, ka šī ir forma, kuru jums nav atļauts izgatavot. Patents EP2266727A1 - Funkcionālas skuvekļa kasetnes un funkcionālas skuvekļa kasetnes veidošanas metode)

 

Kāpēc 3D drukāšana ir noderīga?

3D drukāšana ļauj ātri izveidot unikālas formas bez sākuma izmaksām. Tradicionālajā masveida ražošanā jūs pavadāt astoņas nedēļas, veidojot veidni un instrumentus, un astoņas nedēļas jāgaida, līdz jūsu lietas atnāks no Ķīnas. Veidne var maksāt no 10 $000 līdz 200 $000, taču, tiklīdz esat veltījis laiku un izdevumus šīs veidnes izgatavošanai, tā var izspļaut miljons identisku lietu par augstu cenu. ļoti zemas izmaksas.

Izmantojot 3D printeri, objekts mašīnā ir jāveido atsevišķi. Tiklīdz jums ir dizains, varat sākt drukāt. Taču, ņemot vērā materiālu izmaksas un iekārtas izmaksas, kā arī vietu, ko daļa aizņem iekārtā (pirkums, iekšējais tilpums un ātrums), jūsu lieta parasti būs dārgāka nekā iesmidzināšana. Tātad 3D drukāta lampa varētu maksāt 80 USD, bet iesmidzināšanas spuldze maksās 1 USD. Taču ar 3D drukāšanu jūs varat izveidot tūkstošiem šīs lampas variāciju un izdrukāt tās visas bez papildu izmaksām vai laika, katra maksājot 80 USD (lielākas lampas būs dārgākas, un var būt jāmaksā par dizaina pielāgošanu).

3D drukāšana ir izcila unikālu lietu izgatavošanā. Lietas, kas jāizgatavo tikai vienreiz, lietas, kas ir individualizētas, lietas, kas ir paredzētas tikai vienam cilvēkam.

Kāpēc 3D drukāšana ir revolucionāra?

Ar 3D drukāšanu varat drukāt tuvu klientam vai pat savās mājās. Tā kā daudzas lietas, kas mūs ieskauj, ir masveidā ražotas, šīs lietas ir sūdīgas. Tie ir paredzēti, lai tos ražotu miljonos, jo tā darbojas šie masveida ražošanas procesi. Tātad tie ir paredzēti, lai uzrunātu lielu skaitu cilvēku, neapmierinot neviena vajadzības. Ar 3D drukāšanu jūs varat izgatavot un noformēt unikālas lietas un izgatavot lietas vienai personai. Varat arī izgatavot formas, kuras nevar izgatavot ar citiem līdzekļiem. Ražojot savādāk, jūs varat ražot lietas pēc pieprasījuma vai atkārtot un pārbaudīt savu dizainu, vienlaikus nepārtraukti uzlabojot lietas. Mēs varam arī strādāt kopā un koplietot dizainus un uzlabot tos, izmantojot programmatūru, tādējādi uzlabojot visu lietu kvalitāti. Mēs arī varēsim demokratizēt ražošanu un, iespējams, ļausim jebkuram izgatavot jebko. Tam būs būtiska ietekme uz mūsu pasauli.

Lai iegūtu papildinformāciju, varat pārbaudīt šo atbildi:
Kāpēc tiek uzskatīts, ka 3D drukāšana ir trešā industriālā revolūcija?

3D drukas nozare

3D drukas nozare ir 2 $,000,000,000 nozare, kuras ieņēmumi ir pieauguši par 26 procentiem gadā kopš 1989. gada. Lai gan plašsaziņas līdzekļi koncentrējas uz mājas 3D drukāšanu, gandrīz visa nozare ir bizness pret biznesu.

Daudzi uzņēmumi izmanto 3D printerus, lai izveidotu prototipus. Viņi tos izmanto, lai pārbaudītu dizainu un ātrāk izstrādātu produktus. Citi uzņēmumi izmanto tehnoloģiju īstermiņa detaļu, rezerves daļu vai neliela apjoma ražošanai. To izmanto autosacīkstēs, lai izgatavotu detaļas, kā arī automašīnu pielāgošanā un tādās lietās kā Veyron informācijas panelis. Dreamliner un Airbus A380 daļas ir drukātas 3D formātā, un tās tiek izmantotas medicīniskajos prototipos, ķirurģiskajos vadotnēs un implantos. Visur, kur ir nepieciešams kāds unikāls priekšmets ar konkrētu dizainu, var atrast 3D druku. Pašā 3D drukāšanas solījums ir kā vēlmju piepildīšanas tehnoloģija, kas ļaus mums izsapņot jebkuru lietu un to realizēt.

Kādi ir daži no 3D drukāšanas ierobežojumiem?

Iekārtas ir pārāk dārgas un nav uzticamas.
Materiāli nav pietiekami izturīgi.
Daudzas 3D drukātās detaļas neizskatās pietiekami labi.
To ir pārāk grūti izstrādāt 3D drukāšanai.
Tukša audekla problēma nozīmē, ka bieži vien mēs neesam iedvesmoti vai pat baidāmies kaut ko radīt.
Mašīnas nav pietiekami ātras.
Daudzas daļas nav pietiekami gludas.
utt.