Imprimarea 3D este un proces de fabricație care creează un obiect fizic tridimensional dintr-un fișier digital. Acest proces se numește fabricație aditivă, ceea ce înseamnă că materialul este adăugat, nu îndepărtat.
Cu imprimarea 3D, creați un design digital 3D într-un program de modelare, cunoscut sub numele de software CAD, apoi utilizați o imprimantă 3D pentru a produce straturi de material pentru a forma obiectul finit. Întreprinderile, cercetătorii, profesioniștii din domeniul medical, pasionații și alții folosesc imprimarea 3D pentru o gamă largă de aplicații.
Iată cum a apărut imprimarea 3D, cum funcționează, pentru ce este folosită și ce ne rezervă viitorul acestei tehnologii.
Imprimarea 3D ar putea face parte din filmul tău preferat. Elementele de recuzită din filme precum Black Panther, Iron Man, The Avengers și Star Wars folosesc imprimarea 3D, permițând scenografilor să creeze și să recreeze elemente de recuzită ușor și ieftin.
Istoria (și viitorul) imprimării 3D
La începutul anilor 1980, a apărut tehnologia de imprimare 3D, dar era cunoscută ca tehnologie de prototipare rapidă sau RP. În 1980, dr. Kodama din Japonia a depus o cerere de brevet pentru tehnologia RP, dar procesul nu a fost finalizat.
În 1984, Charles „Chuck” Hull a inventat un proces pe care l-a numit stereolitografie, care folosea lumina UV pentru a solidifica materialul și a crea un obiect 3D strat cu strat. În 1986, Hull a primit un brevet pentru aparatul său de stereolitografie sau mașina SLA.
Chuck Hull a format 3D Systems Corporation, una dintre cele mai mari companii de tehnologie 3D din lume.
Alte procese și tehnologii de imprimare 3D au fost dezvoltate cam în același timp, iar îmbunătățirile ulterioare au continuat în anii 1990 și începutul anilor 2000. Totuși, principalul obiectiv al tehnologiei de imprimare 3D a fost crearea de prototipuri și aplicațiile industriale.
Tehnologia de imprimare 3D a început să fie remarcată de mass-media în 2000, când a fost creat primul rinichi imprimat 3D, deși transplantul de succes al unui rinichi 3D nu a avut loc până în 2013. În 2004, Proiectul RepRap a avut o imprimantă 3D imprimă o altă imprimantă 3D. Mai multă atenție mass-media a fost atrasă în 2008 cu primul membru protetic imprimat 3D.
Au urmat rapid alte progrese 3D, inclusiv o casă tipărită 3D în care s-a mutat o familie în 2018.
Astăzi, imprimarea 3D nu este doar despre prototipuri și producție industrială. Pasionații, oamenii de știință și toți cei aflați între ele folosesc imprimarea 3D pentru fabricarea de produse, bunuri de larg consum, progrese medicale, materiale educaționale și multe altele. Devine rapid mai util pentru consumatorul obișnuit.
Oscar Adelman, CEO al Remi, spune că procesul devine din ce în ce mai popular în industria stomatologică, de exemplu. Precizia imprimării 3D este incredibil de impresionantă și îi poate ajuta pe clienții stomatologici să economisească până la 80% la produse, comparativ cu prețurile tradiționale pentru cabinetele stomatologice.
„Pe măsură ce tehnologia de imprimare devine mai rapidă, mai ieftină și mai obișnuită, vom vedea că industrii precum sectorul stomatologic se bazează mai mult pe tehnologie pentru procedurile de zi cu zi”, spune el.
Imprimarea 4D este pe drum, de asemenea, cu obiecte tipărite care își pot schimba forma în timp.
Cum funcționează imprimantele 3D
Există mai multe tipuri de tehnologii de imprimare 3D, inclusiv Fused Deposition Modeling (FDM), cunoscută și sub numele de Fused Filament Fabrication (FFF). FDM este cea mai comună și populară metodă și este folosită în cele mai accesibile imprimante 3D.
Metoda de imprimare FDM folosește un filament de material plastic, un pic ca o sfoară. Filamentul este alimentat dintr-o rolă într-un cap încălzit, care topește plasticul. Capul extrude plasticul topit pe patul mașinii. Capul se deplasează peste pat, în 2D, depunând primul strat de material.
Odată ce primul strat este complet, capul este mutat în sus cu grosimea primului strat și depune stratul următor deasupra. Piesa este construită strat cu strat, cum ar fi coacerea unei pâine felie cu felie.
Imprimantele 3D FDM populare includ MakerBot și Ultimaker.
Exemplu de utilizare a unei imprimante 3D
Iată cât de simplă ar putea funcționa imprimarea 3D pe o imprimantă FDM.
-
Descărcați un model 3D pe care doriți să îl imprimați sau proiectați unul singur.
Găsiți modele descărcabile pe Thingiverse sau GrabCAD. Pentru a crea singur un model, încercați SketchUp sau Blender. Pentru piese de inginerie, încercați software CAD, cum ar fi SolidWorks.
- Dacă nu este deja, convertiți modelul într-un format de imprimare 3D, cum ar fi un fișier STL.
-
Importați modelul în software-ul de tăiere, cum ar fi MakerWare, Cura sau Simplify 3D.
MakerWare funcționează cu imprimantele 3D MakerBot. Cura și Simplify 3D produc codul G, care funcționează cu majoritatea imprimantelor 3D.
-
Configurați versiunea în software-ul de tăiere. Decideți cum să orientați modelul pe imprimanta 3D. Pentru FDM, minimizați proerpoanele mai abrupte de 45 de grade, deoarece acestea necesită structuri de sprijin.
Când decideți cu privire la orientare, luați în considerare modul în care va fi încărcat modelul, astfel încât straturile să nu se separe ușor.
Image Pentru a economisi timp și materiale, modelele nu sunt în general solide. Specificați procentul de umplere (de obicei 10 până la 35 la sută), numărul de straturi perimetrale (de obicei 1 sau 2) și numărul de straturi de jos și de sus (de obicei, 2 până la 4). Există și alte lucruri de luat în considerare atunci când pregătiți un model pentru imprimarea 3D.
- Exportați programul, care este de obicei un fișier cu cod G. Software-ul de tăiere convertește modelul și configurația de construcție pe care le-ați specificat într-un set de instrucțiuni. Imprimanta 3D urmează acest lucru pentru a construi piesa.
- Transferă programul la imprimanta 3D utilizând un card SD, USB sau Wi-Fi.
-
Imprimați modelul pe imprimanta 3D.
Image - Când imprimanta 3D termină de construit modelul, scoateți-l și, eventual, curățați-l. Rupeți toate structurile de susținere și îndepărtați orice bulgări rămase cu șmirghel fin.
Alte tipuri de mașini de imprimare 3D
Altele decât imprimantele FDM, metodele de imprimare 3D includ și stereolitografia (SLA), procesarea digitală a luminii (DLP), sinterizarea selectivă cu laser (SLS), topirea selectivă cu laser (SLM), fabricarea obiectelor laminate (LOM) și digitală. Topirea fasciculului (EBM).
SLA este cea mai veche tehnologie de imprimare 3D și este încă în uz astăzi. DLP folosește atât iluminare, cât și polimeri, în timp ce SLS folosește un laser ca sursă de alimentare pentru a crea obiecte puternice imprimate 3D. SLM, LOM și EBM au căzut în mare parte din favoarea.
Viitorul imprimării 3D
Va duce imprimarea 3D la un viitor de produse personalizate la cerere, realizate instantaneu conform specificațiilor noastre exacte? Deși acest lucru rămâne neclar, tehnologia de imprimare 3D crește rapid și este utilizată în multe domenii.
Imprimarea 3D a caselor, a organelor corpului, cum ar fi rinichii și membrele, și alte progrese au potențialul de a îmbunătăți viața unor oameni nespus din întreaga lume.
