Što je 3D printanje?

3D ispis je skup tehnologija koje pokušavaju odgovoriti na pitanje: "Koji je najbolji način za izradu bilo kojeg pojedinačnog fizičkog objekta izgradnjom sloj po sloj?" S 3D printanjem obično gradite štrucu kruha krišku po krišku.

Sve tehnologije rade drugačije, ali jedna od najčešćih FDM (Fused Deposition Modelling) radi s glavom za ispis koja se puni plastičnom niti (obično ABS, ista plastika od koje je napravljen LEGO).

3D datoteku softver provjerava može li se ispisati.

Softver zatim izrezuje datoteku i šalje je na stroj.

Kroz glavu za ispis prolazi plastična nit.

Filament se topi i glava ga zatim odlaže na građevnu platformu.

Glava se pomiče okolo odlažući materijal tako da čini donji dio predmeta.

Glava se vraća u početni položaj i platforma se spušta.

Glava zatim gradi novi sloj na vrhu prvog i to se ponavlja dok objekt nije gotov.

Za DIY simulaciju, istisnite tubu paste za zube na svoju ruku.

Kad bismo gradili oblik čaše za vino, naišli bismo na problem. Kad bismo htjeli otisnuti zdjelu od stakla, plastika bi išla posvuda. Zbog toga napredni strojevi (a uskoro i stolni strojevi) također polažu pomoćni materijal. S potpornim materijalom glava za ispis ima dva ekstrudera, jedan koji nanosi ugradbeni materijal, a drugi potporni materijal. Dakle, kada gradite čašu za vino, zapravo biste izgradili oblik cilindra koji se proteže do najudaljenijih dijelova posude čaše.

Glava za ispis bi istisnula građevinski materijal za dijelove sloja koji bi na kraju bili čaša za vino, a također bi istisnula puno potpornog materijala tako da se nakon što se mora izgraditi nadvišena struktura, građevinski materijal može postaviti na to. Tako da završite s plastičnim cilindrom u kojem je vaša čaša za vino. Zatim možete upotrijebiti vodu ili kupku s otapalom (postoji mnogo načina) da isperete potporni materijal i ostaje vam vaš konačni objekt.

Evo videozapisa koji pokazuje kako ovaj proces funkcionira (otkrivanje, video je napravila tvrtka Materialize za koju sam radio):

Evo još jednog videa Shapewaysa (otkrivanje, i ja sam tamo radio) koji vam pokazuje neke materijale za podršku i njihovo uklanjanje:

FDM vam daje visoku točnost dimenzija, ali dijelovi su općenito manje privlačni od onih izrađenih drugim tehnologijama.

Selektivno lasersko sinteriranje

 

 

Selektivno lasersko interiranje ili lasersko sinteriranje drugačiji je postupak pri kojem se taloži fini plastični prah (PA12 sličan najlonu) i laser sinterira dijelove koji će postati vaš model. Ostatak pudera služi kao podrška. Zatim se nanosi novi sloj i proces se ponavlja. Tada vam ostaje komad finog praha koji drži vaše dijelove. SLS ima osjećaj poput traperica i ima odlična mehanička svojstva, ali materijal je porozan pa upija prljavštinu i tekućine. Iznad je krilo UAV-a napravljeno sa SLS-om.

DMLS

 

 

Također možete 3D printati titan i čelik s DMLS (Direct Metal Laser Sintering) koji radi na isti način, ali s titanovim prahom. Ovdje možete vidjeti kako se izrađuje čeljusni implantat:

DMLS vam daje metalne dijelove i vrlo visoku čvrstoću, ali uz potporu koja dolazi od nesinteriranog praha, potrebno je napraviti dodatne potporne strukture zbog visokih temperatura koje djeluju na dio. Oni se moraju ukloniti ručno pomoću flex ili drugog alatnog stroja.

EBM

 

 

Electon Beam Melting (EBM) radi s usmjerenim snopom elektrona. EBM ima grublju teksturu površine od drugih procesa, ali to ga čini idealnim za implantate. Više od 30000 ortopedskih implantata izradi se svake godine pomoću EBM-a.

3D ispis

 

Pravi točan naziv za sve tehnologije 3D ispisa je aditivna proizvodnja, no javnost je kao pojam odabrala 3D ispis. 3D ispis je zapravo naziv jednog skupa tehnologija izvedenih iz MIT patenta za 3D ispis pri čemu glava za ispis (ista kao u vašem Hewlett-Packard printeru) prelazi preko sloja praha i veže ovaj materijal vezivom. Ovim postupkom možete ispisivati ​​u boji i to Zcorp strojevi rade. Koristeći istu tehnologiju, ali uz složeniji proces, ExOne može tiskati metal. Zcorp dijelovi imaju boju, ali su lomljivi. ExOne proizvodi metalne dijelove jeftino (čelični vjenčani prsten je 8 dolara), ali ima manju točnost dimenzija i usporedno zahtijeva dosta vremena.

Voxeljet koristi istu tehnologiju za ispis pijeska i PMMA i ovaj se postupak koristi za lijevanje mnogih pumpi i drugih industrijskih strojeva. Voxeljet trenutno ima najveći 3D printer na svijetu koji ima ugradbeni volumen od 4 x 2 x 1 metar.

 

Stereolitografija

 

Stereolitografija je zapravo bila prva tehnologija koja je komercijalizirana, a izumio ju je Chuck Hull iz 3D Systemsa. Laseri stvaraju i objekt u kupki od smole. Ovaj proces vam daje veliku glatkoću i dijelove koji lijepo izgledaju, ali zahtijeva korak naknadnog stvrdnjavanja i potporne strukture moraju se ukloniti ručno. Na gornjoj fotografiji možete vidjeti potporne strukture koje drže repliku mumije kralja Tut-a (obratite pažnju na rešetkastu potpornu strukturu koja drži glavu). SLA dijelovi također su obično manje otporni na habanje u stvarnom svijetu i koriste se za stvari kao što su prototipovi jer izgledaju dobro i izgledaju nevjerojatno kada budu gotovi. Na primjeru unutrašnjosti automobila Citroen GT i ploče prikazanoj u nastavku, video prikazuje svjetiljku napravljenu sa SLA.

 

Envisiontec

 

(Otkrivanje, trenutno radim savjetodavni posao za Envisiontec) Dok gotovo sve tehnologije 3D ispisa rade sloj po sloj, postoje iznimke. Uz Envisiontec koristi se digitalna obrada svjetla (ista tehnologija koja se nalazi u DLP projektorima i DLP TV-ima). Tekuća smola se stvrdnjava i postaje čvrsta pomoću DLP projektora koji na nju projicira sliku voksela (volumetrijskog piksela). Veličina i oblik dobivenog ispisanog voksela može varirati ovisno o slici. Envisiontec ne može izraditi stvarno velike stvari, ali izrađuje male vrlo detaljne stvari kao što su prilagođena slušna pomagala, zubni implantati i kalupi za dragulje. Iznad možete vidjeti ladicu za izradu slušnih pomagala. Više od 10,000,000 pari slušnih pomagala ispisano je 3D. Drugi je video na njemačkom, ali vam pokazuje kako stomatolozi koriste tehnologiju.

 

Objekt

Objet radi kada se fotopolimer nanese pomoću glave za inkjet ispis. Dobiveni sloj zatim se suši UV lampom. Tradicionalno je problem s Objetom bio taj što su dijelovi napravljeni s njim bili vrlo krhki, ali oni su poboljšavali materijale. Najzanimljivija stvar kod Objeta je to što može raditi 3D ispis od više materijala, tako da možete izraditi stvari različite gustoće i tvrdoće na primjer. Drška brijača ispod može se učiniti fleksibilnom u dijelovima i krutom u drugim dijelovima dok ima mekane jastučiće na mjestu gdje je držite, sve u jednoj seriji (zabavno, britva ispod može biti slučaj kršenja autorskih prava jer Gillette ima patente koji pokrivaju izradu 3D tiskanih brijača, 3D pa to može značiti da je ovo oblik koji ne smijete napraviti. Patent EP2266727A1 - Metoda oblikovanja funkcionalnog uloška za brijač i funkcionalnog uloška za brijač)

 

Zašto je 3D printanje korisno?

3D ispis omogućuje brzu izradu jedinstvenih oblika bez početnih troškova. U tradicionalnoj masovnoj proizvodnji potrošite osam tjedana na izradu kalupa i alata i morate čekati osam tjedana da vaše stvari stignu iz Kine. Kalup vas može koštati od $10,000 do $200,000, ali nakon što odvojite vrijeme i novac za izradu ovog kalupa, on može ispljunuti milijun identičnih stvari po visokoj cijeni za vrlo niske cijene.

S 3D printerom objekt se mora zasebno sastaviti u stroju. Čim imate dizajn, možete krenuti s ispisom. Ali, zbog cijene materijala i cijene stroja te prostora koji dio zauzima u stroju (kupnja, unutarnji volumen i brzina), vaša će stvar obično biti skuplja od predmeta lijevanog injekcijskim prešanjem. Dakle, 3D tiskana svjetiljka mogla bi vas koštati 80 dolara, dok bi žarulja lijevana injekcijom bila 1 dolar. No, uz 3D ispis možete napraviti tisuće varijanti ove lampe i sve ih ispisati bez dodatnih troškova ili vremena, a svaka košta 80 dolara (veće lampe bit će skuplje, a prilagođavanje dizajna može biti trošak).

3D printanje ističe se u izradi unikatnih stvari. Stvari koje treba napraviti samo jednom, stvari koje su individualizirane, stvari koje su namijenjene da budu lijepe samo za jednu osobu.

Zašto je 3D printanje revolucionarno?

Uz 3D ispis možete ispisivati ​​u blizini kupca ili čak u vlastitom domu. Budući da su mnoge stvari koje nas okružuju masovno proizvedene, te su stvari sranje. Predviđeno je da se proizvode u milijunima jer tako funkcioniraju procesi masovne proizvodnje. Dakle, namijenjeni su da se dopadnu velikom broju ljudi, a da ne zadovolje ničije potrebe. S 3D ispisom možete izraditi i dizajnirati unikatne stvari i izraditi stvari za jednu osobu. Također možete proizvesti oblike koji se ne mogu napraviti ni na koji drugi način. Različitom proizvodnjom možete proizvoditi stvari na zahtjev ili ponavljati i testirati svoj dizajn dok neprestano izrađujete bolje stvari. Također možemo raditi zajedno i dijeliti dizajne te ih poboljšati pomoću softvera i na taj način poboljšati kvalitetu svih stvari. Također ćemo moći demokratizirati proizvodnju i potencijalno dopustiti bilo kome da proizvodi bilo što. To će imati temeljni utjecaj na naš svijet.

Za više informacija možete pogledati ovaj odgovor:
Zašto se 3D printanje smatra trećom industrijskom revolucijom?

Industrija 3D ispisa

Industrija 3D ispisa je industrija vrijedna 2,000,000,000 dolara koja raste za 26 posto godišnje u prihodima od 1989. Dok se mediji fokusiraju na kućni 3D ispis, gotovo cijela industrija je business to business.

Mnoge tvrtke koriste 3D pisače za izradu prototipa stvari. Koriste ih za testiranje dizajna i brži razvoj proizvoda. Druge tvrtke koriste tehnologiju za kratkotrajne dijelove, rezervne dijelove ili proizvodnju male količine. Koristi se u automobilskim utrkama za izradu dijelova, a također i u prilagodbi automobila i u stvarima kao što je kontrolna ploča Veyrona. Dijelovi Dreamlinera i Airbusa A380 ispisani su 3D i koriste se u medicinskim prototipovima, kirurškim vodičima i implantatima. Gdje god postoji potreba za unikatnim predmetom specifičnog dizajna može se pronaći 3D ispis. U svojoj srži obećanje 3D ispisa je tehnologija ispunjenja želja koja će nam omogućiti da sanjamo bilo što i ostvarimo ga.

Koja su neka od ograničenja 3D ispisa?

Strojevi su preskupi i nepouzdani.
Materijali nisu dovoljno jaki.
Mnogi 3D printani dijelovi ne izgledaju dovoljno dobro.
Preteško ga je dizajnirati za 3D ispis.
Problem s praznim platnom znači da često nismo nadahnuti ili se zapravo bojimo nešto stvoriti.
Strojevi nisu dovoljno brzi.
Mnogi dijelovi nisu dovoljno glatki.
itd.