A 3D nyomtatás egy olyan gyártási folyamat, amely egy digitális fájlból háromdimenziós, fizikai objektumot hoz létre. Ezt a folyamatot additív gyártásnak nevezik, ami azt jelenti, hogy az anyagot hozzáadják, nem pedig eltávolítják.
A 3D nyomtatással 3D digitális tervet készít egy modellező programban, az úgynevezett CAD-szoftverben, majd egy 3D nyomtatóval anyagrétegeket állít elő a kész objektum kialakításához. Vállalkozások, kutatók, egészségügyi szakemberek, amatőrök és mások használják a 3D nyomtatást számos alkalmazáshoz.
Íme, egy pillantás a 3D nyomtatás létrejöttére, működésére, mire használják, és mit hoz a jövő ennek a technológiának.
A 3D nyomtatás része lehet kedvenc filmjének. Az olyan filmek kellékei, mint a Fekete Párduc, a Vasember, a Bosszúállók és a Csillagok háborúja, 3D nyomtatást használnak, így a díszlettervezők egyszerűen és olcsón hozhatnak létre kellékeket.
A 3D nyomtatás története (és jövője)
Az 1980-as évek elején megjelent a 3D nyomtatási technológia, de ezt gyors prototípus-készítési technológiaként vagy RP-ként ismerték. 1980-ban a japán Dr. Kodama szabadalmi kérelmet nyújtott be az RP technológiára, de az eljárást nem fejezték be.
1984-ben Charles "Chuck" Hull feltalálta az általa sztereolitográfiának nevezett eljárást, amely UV fény segítségével szilárdította meg az anyagot, és rétegről rétegre 3D objektumot hozott létre. 1986-ban Hull szabadalmat kapott sztereolitográfiai készülékére, vagyis SLA-gépére.
Chull ezután megalakította a 3D Systems Corporationt, a világ egyik legnagyobb 3D technológiai vállalatát.
Más 3D nyomtatási eljárásokat és technológiákat fejlesztettek ki nagyjából ugyanebben az időben, és a további fejlesztések az 1990-es években és a 2000-es évek elején folytatódtak. Ennek ellenére a 3D nyomtatási technológia elsődleges fókusza a prototípuskészítés és az ipari alkalmazások voltak.
A 3D nyomtatási technológiát 2000-ben kezdte felfigyelni a mainstream média, amikor az első 3D-nyomtatott vesét létrehozták, bár a 3D vese sikeres átültetése csak 2013-ban történt meg. 2004-ben a RepRap Project egy 3D nyomtató kinyomtat egy másik 3D nyomtatót. 2008-ban nagyobb médiafigyelmet keltett az első 3D nyomtatott művégtag.
Más 3D-s fejlesztések gyorsan követték egymást, köztük egy 3D-s nyomtatott ház, amelybe egy család költözött 2018-ban.
Ma a 3D nyomtatás nem csak a prototípusokról és az ipari gyártásról szól. A hobbibarátok, tudósok és mindenki, aki a kettő között van, 3D nyomtatást használ termékgyártáshoz, fogyasztási cikkekhez, orvosi fejlesztésekhez, oktatási anyagokhoz és sok máshoz. Gyorsan válik hasznosabbá a mindennapi fogyasztók számára.
Oscar Adelman, a Remi vezérigazgatója azt mondja, hogy az eljárás egyre népszerűbb például a fogászati iparban. A 3D nyomtatás pontossága hihetetlenül lenyűgöző, és a hagyományos fogorvosi irodai árakhoz képest akár 80 százalékos megtakarítást is segíthet a fogászati ügyfeleknek.
"Ahogy a nyomtatási technológia gyorsabbá, olcsóbbá és általánosabbá válik, látni fogjuk, hogy az olyan iparágak, mint a fogászati ágazat, egyre nagyobb mértékben támaszkodnak a technológiára a mindennapi eljárások során" - mondja.
A 4D nyomtatás is úton van, olyan nyomtatott objektumokkal, amelyek idővel alakjukat változtathatják.
Hogyan működnek a 3D nyomtatók
Többféle 3D nyomtatási technológia létezik, köztük a Fused Deposition Modeling (FDM), más néven Fused Filament Fabrication (FFF). Az FDM a legelterjedtebb és legnépszerűbb módszer, és a legolcsóbb 3D nyomtatókban használják.
Az FDM nyomtatási módszer műanyag filamentet használ, kicsit olyan, mint egy madzag. Az izzószálat tekercsből egy fűtött fejbe táplálják, amely megolvasztja a műanyagot. A fej a megolvadt műanyagot a gép ágyára extrudálja. A fej az ágy fölött 2D-ben mozog, és lerakja az első anyagréteget.
Miután az első réteg elkészült, a fej az első réteg vastagságával feljebb kerül, és ráhelyezi a következő réteget. A rész rétegről rétegre épül fel, mintha egy vekni kenyeret szeletenként sütnének.
A népszerű FDM 3D nyomtatók közé tartozik a MakerBot és az Ultimaker.
Példa a 3D nyomtató használatára
Íme egy pillantás, hogyan működik az egyszerű 3D nyomtatás egy FDM nyomtatón.
-
Töltse le a nyomtatni kívánt 3D-s modellt, vagy tervezzen egyet saját maga.
Keressen letölthető modelleket a Thingiverse-en vagy a GrabCAD-en. Ha saját maga szeretné megtervezni a modellt, próbálja ki a SketchUpot vagy a Blendert. Mérnöki alkatrészekhez próbálja ki a CAD szoftvert, például a SolidWorks-t.
- Ha még nem így van, alakítsa át a modellt 3D nyomtatási formátumba, például STL fájlba.
-
Importálja a modellt szeletelő szoftverekbe, mint például a MakerWare, Cura vagy Simplify 3D.
A MakerWare a MakerBot 3D nyomtatókkal működik. A Cura és a Simplify 3D G-kódot állít elő, amely a legtöbb 3D nyomtatóval működik.
-
Konfigurálja a buildet a szeletelő szoftverben. Döntse el, hogyan tájolja a modellt a 3D nyomtatón. FDM esetén minimalizálja a 45 foknál meredekebb túlnyúlásokat, mert ezekhez tartószerkezetek szükségesek.
A tájolás eldöntésekor vegye figyelembe, hogy a modell hogyan lesz betöltve, hogy a rétegek ne váljanak el könnyen.
Image Az idő és az anyagok megtakarítása érdekében a modellek általában nem tömörek. Adja meg a kitöltési százalékot (általában 10–35 százalék), a kerületi rétegek számát (általában 1 vagy 2), valamint az alsó és felső rétegek számát (általában 2–4). Más dolgokat is figyelembe kell venni, amikor modellt készítünk 3D nyomtatáshoz.
- Exportálja a programot, amely általában egy G-kód fájl. A szeletelő szoftver a modellt és a megadott összeállítási konfigurációt utasítások készletévé alakítja. A 3D nyomtató ezt követi az alkatrész elkészítéséhez.
- Vigye át a programot a 3D nyomtatóra SD-kártya, USB vagy Wi-Fi segítségével.
-
Nyomtassa ki a modellt a 3D nyomtatón.
Image - Amikor a 3D nyomtató befejezi a modell felépítését, távolítsa el, és esetleg tisztítsa meg. Törje le az összes tartószerkezetet, és finom csiszolópapírral dörzsölje le a megmaradt csomókat.
Egyéb típusú 3D nyomtatógépek
Az FDM nyomtatókon kívül a 3D nyomtatási módszerek közé tartozik még a sztereolitográfia (SLA), a digitális fényfeldolgozás (DLP), a szelektív lézeres szinterezés (SLS), a szelektív lézeres olvasztás (SLM), a laminált objektum gyártás (LOM) és a digitális Nyalábolvadás (EBM).
Az SLA a legrégebbi 3D nyomtatási technológia, és ma is használatos. A DLP világítást és polimereket használ, míg az SLS lézert használ tápegységként erős 3D nyomtatott objektumok létrehozásához. Az SLM, a LOM és az EBM nagyrészt kiesett a kegyéből.
A 3D nyomtatás jövője
A 3D nyomtatás az igény szerinti, személyre szabott termékek jövőjét eredményezi, amelyek azonnal a mi pontos specifikációink szerint készülnek? Bár ez továbbra sem világos, a 3D nyomtatási technológia gyorsan növekszik, és számos területen használják.
A házak, a testszervek, például a vesék és a végtagok 3D nyomtatása, valamint más fejlesztések potenciálisan javíthatják az emberek életét szerte a világon.
