Η τρισδιάστατη εκτύπωση μετατρέπει τα καρούλια των πλαστικών νηματίων ή των δίσκων ρητίνης σε φυσικά αντικείμενα. Η τρισδιάστατη εκτύπωση δεν ανήκει καθόλου σε αυτόν τον κόσμο. Η NASA διατηρεί έναν 3D εκτυπωτή στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό και οι αστροναύτες μπορούν να κάνουν προσαρμοσμένα εργαλεία (όπως αυτό το κλειδί επισκευής) χωρίς να χρειάζεται να τα πετάξουν στο διάστημα.
Η εκτύπωση 3D έχει υιοθετηθεί από φοιτητές, επιχειρηματίες, ερασιτέχνες και μεγάλα εργοστάσια. Επειδή η εκτύπωση 3D επιτρέπει την μετατροπή των ψηφιακών σχεδίων σε απτά αντικείμενα, έχει ανακαλυφθεί ένα ευρύ φάσμα χρήσεων.
Ο γιατρός μπορεί να εκτυπώσει ένα φυσικό μοντέλο της ανατομίας του ασθενούς για να απεικονίσει καλύτερα το πρόγραμμα και να αποδείξει την πρακτική. Οι εργοστασιακοί μηχανικοί μπορούν να δημιουργήσουν προσαρμοσμένα φωτιστικά και εξαρτήματα που εξοικονομούν χρόνο και μειώνουν τις ζημιές κατά την κατασκευή. Η κοινότητα ενθαρρύνει τον επιχειρηματικό χώρο, διδάσκει δεξιότητες STEM και βοηθά στην εκκίνηση νέων επιχειρήσεων, δημιουργώντας νέες θέσεις εργασίας και τοπικές ευκαιρίες.
Ενώ η εκτύπωση 3D χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή πλαστικών αντικειμένων, η εκτύπωση 3D μπορεί επίσης να παράγει μεταλλικά αντικείμενα, αν και αυτή είναι μια πιο δαπανηρή και λιγότερο κοινή διαδικασία από την πλαστική τρισδιάστατη εκτύπωση.
Περίληψη των κυριότερων σημείων
Τι είναι η εκτύπωση 3D; Η εκτύπωση 3D είναι η διαδικασία δημιουργίας φυσικών αντικειμένων από ψηφιακό μοντέλο. Η εκτύπωση 3D είναι μια διαδικασία προσθήκης. Τα πλαστικά στρώματα είναι χτισμένα το ένα μετά το άλλο για να δημιουργήσουν αντικείμενα.
Πώς επηρεάζει η εκτύπωση 3D την οικονομία;
Η εκτύπωση 3D αποτελεί αναπόσπαστο κομμάτι του κινήματος του κατασκευαστή και ωφελεί την κοινότητα, την εκπαίδευση, τους επιχειρηματίες και τις παραδοσιακές επιχειρήσεις. Βοηθά στην προώθηση της δημιουργίας νέων προϊόντων και νέων εταιρειών και διδάσκει δεξιότητες που μπορούν να μετατραπούν σε διάφορες τεχνικές και επαγγελματικές θέσεις εργασίας.
Πόσο δαπανηρή είναι η τρισδιάστατη εκτύπωση σε σύγκριση με τις παραδοσιακές διαδικασίες παραγωγής;
Αυτο εξαρταται. Κοστίζει πολύ λιγότερο και δημιουργεί πρωτότυπα, φωτιστικά, εργαλεία και φωτιστικά με τρισδιάστατη εκτύπωση πολύ λιγότερο χρόνο. Ωστόσο, μόλις πληρωθούν τα έξοδα εγκατάστασης και εργαλείου, οι παραδοσιακές τεχνικές κατασκευής (όπως η χύτευση με έγχυση) μπορούν να παράγουν αντικείμενα ταχύτερα και με χαμηλότερο κόστος.
Πώς επηρεάζει η εκτύπωση 3D η αλυσίδα εφοδιασμού;
Η εκτύπωση 3D είναι ιδανική για βραχυπρόθεσμη παραγωγή και παραγωγή μικρής κλίμακας. Επιτρέπει επίσης την αποθήκευση των ανταλλακτικών στο σύννεφο, οπότε δεν απαιτείται φυσική απογραφή πριν το αντικείμενο χρειαστεί. Παρέχοντας τρισδιάστατα αντικείμενα παγκοσμίως σε ψηφιακή μορφή και εκτυπώνοντάς τα τοπικά, το κόστος και ο χρόνος μεταφοράς μπορούν να εξαλειφθούν εντελώς.
Μπορεί η εκτύπωση 3D να αλλάξει την κατασκευή;
Η μεταποίηση υπόκειται σε τεράστιες αλλαγές και η εκτύπωση 3D είναι ένα από τα στοιχεία. Άλλοι παράγοντες περιλαμβάνουν τη σημαντική αύξηση του όγκου δεδομένων και της απόδοσης, βελτιωμένη ανάλυση, βελτιωμένους ανθρώπινους παράγοντες και αυτοματοποίηση διαφόρων διαδικασιών παραγωγής.
Τι είναι η εκτύπωση 3D;
Η εκτύπωση 3D είναι η διαδικασία δημιουργίας αντικειμένων (συνήθως πλαστικών, αλλά μερικές φορές μεταλλικών ή σύνθετων υλικών) από ψηφιακό μοντέλο. Οι περισσότεροι τρισδιάστατοι εκτυπωτές προσθέτουν υλικό σε ένα πολύ λεπτό στρώμα κάθε φορά, γι 'αυτό και οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές ταξινομούνται ως "παρασκευή προσθέτων".
Πώς λειτουργεί η παρασκευή προσθέτων;
Οι εκτυπωτές υπολογιστών λειτουργούν κατά κανόνα μία γραμμή τη φορά. Ο τρισδιάστατος εκτυπωτής είναι περισσότερο σαν plotter, μετακινώντας την κεφαλή εκτύπωσης κατά μήκος των αξόνων X και Y για να σχεδιάσετε ένα μοτίβο. Στην περίπτωση ενός 3D εκτυπωτή, ο εκτυπωτής 3D είναι τρισδιάστατος. Μόλις τραβηχτεί το σχέδιο, η κεφαλή εκτύπωσης κινείται προς τα επάνω (ή η εκτύπωση κινείται με την όψη προς τα κάτω) και το άλλο μοτίβο σχεδιάζεται στην πρώτη.
Πώς λειτουργεί ένας εκτυπωτής 3D;
Υπάρχουν διάφοροι τύποι τρισδιάστατων εκτυπωτών, αλλά θα επικεντρωθούμε σε δύο τύπους: μοντελοποίηση εναποτιθέμενων αποθέσεων (ή FDM) και στερεολιθογραφία (ή SLA).
Το FDM αρχίζει με πηνίο νήματος. Αυτά είναι συνήθως κλώνοι πάχους 1.75 ή 2.85 mm που τυλίγονται πάνω στον άξονα. Ο εκτυπωτής FDM θερμαίνει το νήμα, εξωθείται από το ακροφύσιο εξωθήσεως και τοποθετεί ένα στρώμα στην επιφάνεια κατασκευής. Αυτά τα στρώματα είναι πολύ λεπτά και όταν κάθε τετηγμένο στρώμα τοποθετείται πάνω από την προηγούμενη στρώση, τήκεται εν μέρει κατά την ψύξη.
Με την πάροδο του χρόνου - μερικές φορές χρειάζεται πολύς χρόνος - ένα αντικείμενο κατασκευάζεται από εκατοντάδες ή χιλιάδες από αυτά τα στρώματα.
Το SLA αρχίζει με μια υγρή ρητίνη. Ο δίσκος κατασκευής κατεβαίνει στη ρητίνη (συνήθως ανάποδα) και το φως (μερικές φορές από την οθόνη LCD, μερικές φορές από το λέιζερ UV) παράγει μια χημική αντίδραση στη ρητίνη που σκληραίνει. Όταν κάθε στρώμα εκτίθεται στο φως, ο εκτυπωτής ανυψώνει την πλατφόρμα κατασκευής ελαφρώς μακρυά από την κυψέλη ρητίνης, εκθέτοντας την επόμενη στρώση.
Το FDM είναι η πιο κοινή μορφή εκτύπωσης 3D με εξώθηση υλικού. Το SLA είναι η πιο κοινή μορφή φωτοπολυμερικής εκτύπωσης 3D. Αυτές οι δύο μέθοδοι εκτύπωσης έχουν φτάσει σε αρκετά χαμηλό επίπεδο κόστους που μπορούν να αντέξουν οι καταναλωτές, οι ερασιτέχνες, οι εκπαιδευτικοί, οι επιχειρηματίες και οι μικρές επιχειρήσεις, αλλά συνήθως περιορίζονται στην παραγωγή πλαστικών, πλαστικών σύνθετων υλικών και υλικών από νάιλον. .
Άλλες μορφές 3D εκτυπωτών μπορούν να χρησιμοποιηθούν, αλλά απαιτούν μεγάλο κόστος αγοράς. Αυτές περιλαμβάνουν τρισδιάστατη εκτύπωση κλίνης σε σκόνη (πτώση σκόνης και έπειτα σχηματισμό σύντηξης), κατασκευή πολυστρωματικών φύλλων (συγκόλληση φύλλων μαζί και στη συνέχεια κοπή τους), κατεύθυνση ενεργειακής εναπόθεσης (αυτό είναι κάπως παρόμοιο αν γεννηθεί ο συγκολλητής και ο εκτυπωτής FDM) (εκτόξευση μιας δέσμης ηλεκτρονίων σε κενό για την παραγωγή τετηγμένου μετάλλου βάσει ενός 3D μοντέλου).
Αυτές οι τελευταίες μορφές τρισδιάστατης εκτύπωσης χρησιμοποιούνται συνήθως για την κατασκευή μεταλλικών μερών, ενώ τα FDM και SLA χρησιμοποιούνται συνήθως για την κατασκευή πλαστικών αντικειμένων.
Όλα τα κοινά είναι ότι δημιουργούν νέα αντικείμενα με τη σταδιακή προσθήκη και ανάμειξη πρώτων υλών.
Ποια εκτύπωση 3D δεν είναι
Ο εκτυπωτής 3D δεν είναι αναπαραγωγέας Star Trek. Οποιοσδήποτε με έναν 3D εκτυπωτή θα σας πει ότι μόλις ο επισκέπτης βλέπει τον εκτυπωτή σε δράση, η φαντασία του θα ενθουσιαστεί. Σχεδόν αμέσως, θα αρχίσουν να φωνάζουν τα είδη των αντικειμένων που θέλουν να κάνουν. Συχνά αυτά δεν είναι ούτε υπάρχοντα αντικείμενα, αλλά πιστεύουν ότι η μαγεία της 3D εκτύπωσης μπορεί να δημιουργήσει νέες εφευρέσεις όλη τη νύχτα.
Πώς επηρεάζει η εκτύπωση 3D την οικονομία;
Ακριβώς όπως η εκτύπωση 3D είναι ένας παράγοντας στην τάση της μετασχηματισμού της ψηφιακής κατασκευής, η εκτύπωση 3D είναι ένα στοιχείο μιας μεγαλύτερης οικονομικής τάσης και η άνοδος της κίνησης του κατασκευαστή.
Μια συναρπαστική πτυχή της παραγωγής είναι η συμπερίληψη και η ουδετερότητα του φύλου. Καλύπτει τα πάντα από την κατασκευή κούκλας έως το σχεδιασμό ρομπότ, από το scrapbooking μέχρι την κατασκευή επίπλων, από την κατασκευή δερμάτων έως την τρισδιάστατη εκτύπωση. Αυτή είναι μια λέξη που περιέχει οτιδήποτε κάνει τα πράγματα καθαρά και απλά.
Η μεταποίηση είναι διαφορετική από την κατασκευή, αν και οδηγεί συχνά στην κατασκευή. Όταν κάποιος σχεδιάζει ένα προϊόν και κατασκευάζει ένα πρωτότυπο, σκεφτείτε να το κάνετε. Μόλις το πρωτότυπο βρίσκεται σε ενεργό παραγωγή, είναι κατασκευαστικό. Τώρα, συνδυάζοντας την παραγωγή desktop με το crowdfunding, μπορείτε να σχεδιάσετε πολύπλοκα πρωτότυπα που στη συνέχεια χρηματοδοτούνται από πιθανούς πελάτες.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των εκτυπωτών FDM και SLA
Δεδομένου ότι οι εκτυπωτές FDM και SLA είναι ήδη διαθέσιμοι σε ερασιτέχνες και επαγγελματίες, είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος εκτυπωτή 3D. Η έκδοση των καταναλωτών μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εκατοντάδες δολάρια, ενώ οι επαγγελματικές μηχανές για την κατασκευή πρωτοτύπων και εξαρτημάτων κοστίζουν μεταξύ $ 3.000 και $ 6.000.
Αυτές είναι οι τεχνολογίες 3D εκτύπωσης στις οποίες είναι πιο πιθανό να επενδύσετε.
Εκτυπωτής FDM
Η FDM είναι η πρώτη mainstream ερασιτεχνική τεχνολογία 3D εκτύπωσης, η οποία εξακολουθεί να οδηγεί την αγορά όσον αφορά την προσφορά εμπορικών σημάτων και προϊόντων και τον όγκο των πωλήσεων.
Μία από τις κύριες προκλήσεις της εκτύπωσης 3D είναι η επιτυχής εκτύπωση του αντικειμένου. Η εκτύπωση απέτυχε επειδή τα εναποτιθέμενα πλαστικά θερμαίνουν ή ψύχονται πολύ γρήγορα επειδή το στρώμα δεν συνδέεται με επιτυχία, επειδή η εκτύπωση αποσπάται από την επιφάνεια εκτύπωσης της πλάκας κατασκευής εξαιτίας της απόφραξης του νήματος στον εξωθητήρα, καθώς και διάφορα άλλα ζητήματα παραγωγής.
Οι εκτυπωτές FDM μπορούν να εκτυπώσουν σε διάφορα πλαστικά. Κάθε πλαστικό έχει διαφορετικά χαρακτηριστικά τα οποία καθιστούν την εκτύπωση ευκολότερη ή δυσκολότερη και παράγουν διαφορετικά χαρακτηριστικά στο τελικό τμήμα.
Ο πιο συνηθισμένος τύπος νήματος είναι το PLA (πολυγαλακτικό οξύ), το οποίο είναι πολύ εύκολο να εκτυπωθεί, αλλά μπορεί να είναι πολύ εύθραυστο και να παραμορφώνεται στον ήλιο.
Το νάυλον είναι πολύ εύκαμπτο, αλλά συνήθως απαιτεί πολλή περιποίηση για να λειτουργήσει η ρύθμιση της εκτύπωσης.
Το ABS είναι ισχυρότερο (είναι κατασκευασμένο από LEGO), αλλά η ταχύτητα ψύξης του προκαλεί συνήθως την υποκείμενη μπούκλα να παραμορφώσει ολόκληρη την εκτύπωση. Έχει επίσης δυσάρεστη οσμή και μέτρια τοξικούς καπνούς.
Ορισμένοι προμηθευτές εγχέουν βασικά πλαστικά (κυρίως PLA) σε άλλα υλικά, όπως ξύλο, μέταλλο και ίνες άνθρακα. Κάθε μία από αυτές τις αλλαγές στα χαρακτηριστικά του τελικού τυπωμένου αντικειμένου.
Οι περισσότεροι εκτυπωτές FDM διαθέτουν έναν εξωθητήρα που μπορεί να εκτυπώσει έναν κύλινδρο νήματος τη φορά. Οι πιο προηγμένοι (και ακριβοί) εκτυπωτές FDM μπορούν να εκτυπώνουν δύο, τρία, τέσσερα ή περισσότερα νήματα ταυτόχρονα, επιτρέποντας στον εκτυπωτή να συνδυάζει χρώματα, λειτουργικές ιδιότητες (όπως στερεά πλαστικά και εύκαμπτες μεντεσέδες) και διαλυτά υλικά υποστήριξης.
Η εκτύπωση αποτελείται από μια σειρά τετηγμένου πλαστικού, έτσι η προεξοχή μπορεί να είναι ένα πρόβλημα. Αν και οι εκτυπωτές FDM τυπικά μπορούν να εκτυπώσουν κύκλους ή γωνίες έως και 45-60 μοίρες, δεν μπορούν να εκτυπώσουν στο διάκενο, επειδή το λιωμένο πλαστικό απλά θα βυθιστεί στο κενό.
Για να αντισταθμίσουν τα μεγάλα κενά, οι περισσότεροι εκτυπωτές θα παράγουν στήριξη ή ένα προσωρινό πλαστικό πύργο που μπορεί να στηρίξει την περιοχή της γέφυρας. Ο μονόκλωνος εκτυπωτής χρησιμοποιεί το ίδιο υλικό με το ίδιο το αντικείμενο και διαθέτει πολλές ρυθμίσεις που διευκολύνουν την αφαίρεση της υποστήριξης.
Οι εκτυπωτές διπλού νήματος εκτυπώνονται συχνά με ένα διαλυτό υλικό υποστήριξης όπως το PVA (πολυβινυλική αλκοόλη) το οποίο είναι σχεδόν το ίδιο υλικό με το οποίο κατασκευάζεται η κόλλα του Elmer. Μόλις ολοκληρωθεί η εκτύπωση διπλού νήματος, βυθίζεται σε νερό για ώρες (ή μερικές φορές ημέρες) και το PVA διαλύεται, αφήνοντας άθικτη εκτύπωση με τα ανοικτά κενά του σχεδιαστή που προορίζεται για το τελικό αντικείμενο.
Επειδή οι εκτυπωτές FDM εκτυπώνονται σε στρώματα, ο προσανατολισμός του προς εκτύπωση αντικειμένου μπορεί να είναι σημαντικός. Οι δεσμοί μεταξύ των στρωμάτων είναι συχνά ασθενέστεροι από τις γραμμικές διαδρομές πλαστικού. Ως εκ τούτου, η τοποθέτηση στο κρεβάτι θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη αυτό για οποιαδήποτε αντικείμενα που είναι πιθανό να είναι υπό άγχος.
Οι εκτυπωτές FDM διατίθενται σε διάφορα μεγέθη. Όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος, τόσο πιο δύσκολη είναι η εκτύπωση, επειδή είναι συχνά δύσκολο να εξισορροπηθούν τα θερμικά χαρακτηριστικά εντός της περιοχής πλήρους κατασκευής.
Οι εκτυπωτές FDM προσφέρουν επίσης μια ποικιλία μεγεθών ακροφυσίων. Όσο μεγαλύτερο είναι το ακροφύσιο, τόσο περισσότερο υλικό εξωθείται ανά λεπτό, αλλά τόσο λιγότερο εξευγενίζεται το τελικό αποτέλεσμα. Όσο μικρότερο είναι το ακροφύσιο, τόσο πιο λεπτομερής είναι η εκτύπωση. Η εκτύπωση με μεγάλα ακροφύσια ή μικρά ακροφύσια θα εισαγάγει άλλες προκλήσεις, οι οποίες συχνά σχετίζονται με τη στήριξη, τη γεφύρωση και τη διαχείριση της θερμότητας.
Εκτυπωτή SLA
Οι εκτυπωτές SLA διαθέτουν πολλά χαρακτηριστικά που τα εξαλείφουν από το mainstream:
Οι υγρές ρητίνες που χρησιμοποιούν είναι εξαιρετικά τοξικές στην ακατέργαστη μορφή τους. Αν το πάρετε, μπορεί να προκαλέσει επώδυνα εγκαύματα ή εξανθήματα.
Η τελική εκτύπωση πρέπει να υποβληθεί σε επεξεργασία σε λουτρό και στη συνέχεια να θεραπευτεί. Θα παραμορφωθούν κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου επεξεργασίας. Είναι επίσης τοξικά.
Οι εκτυπωτές SLA είναι πιο περίπλοκοι από τους εκτυπωτές FDM λόγω υγρών ρητινών και λουτρών επεξεργασίας.
Οι εκτυπωτές SLA έχουν συνήθως πολύ μικρές περιοχές δημιουργίας, με αποτέλεσμα τυπικά μικρές εκτυπώσεις. Οι ρητίνες τυπικά διατυπώνονται ειδικά για έναν συγκεκριμένο εκτυπωτή, οπότε ο χρήστης μπορεί να κλειδώσει το προϊόν του προμηθευτή, το οποίο μπορεί να περιορίσει τις επιλογές υλικών και χρωμάτων.
Ακόμα κι έτσι, οι εκτυπωτές SLA γίνονται πιο δημοφιλείς, κυρίως επειδή παράγουν εκτυπώσεις με πολύ λεπτή λεπτομέρεια και λίγα στρώματα στρωμάτων. Αυτό τους καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλα για τη δημιουργία πρωτοτύπων σχεδίων και πετσετών κοσμημάτων, μικρών ιατρικών και οδοντιατρικών σχεδίων και χόμπι όπως μοντέλα σιδηροδρόμων και μινιατούρες παιχνιδιών.
Σχεδιασμός και προετοιμασία εκτυπώσεων
Η διαδικασία μετάβασης από δημιουργικά σε τρισδιάστατα τυπωμένα αντικείμενα πρέπει πρώτα να περάσει δύο τεχνολογίες εργαλείων λογισμικού: λογισμικό 3D μοντελοποίησης (ή CAD) και ένα τεμαχιστή.
Λογισμικό 3D μοντελοποίησης
Το λογισμικό 3D μοντελοποίησης (γνωστό και ως CAD (για σχεδιασμό με υπολογιστή) μπορεί να θεωρηθεί ως μηχανισμός δημιουργίας για τρισδιάστατα μοντέλα. Με τον ίδιο τρόπο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το Photoshop για να δημιουργήσετε γραφικά, το Illustrator για να δημιουργήσετε εικονογραφήσεις ή να χρησιμοποιήσετε το Word για να δημιουργήσετε άρθρα όπως αυτό και λογισμικό CAD για τη δημιουργία σχεδίων 3D μοντέλων.
Υπάρχουν πολλά προγράμματα CAD εκεί έξω και κάθε πρόγραμμα είναι το καλύτερο για διάφορες εργασίες. Εναλλασσόμενος μεταξύ TinkerCAD και Fusion 360, ανάλογα με το αν πρέπει να οικοδομήσω ένα γρήγορο κομμάτι ή ένα πιο περίπλοκο σχέδιο.
Κόπτων εις φέτας
Το πρόγραμμα CAD δημιουργεί ένα εικονικό μοντέλο του 3D αντικειμένου. Αλλά η περισσότερη τρισδιάστατη εκτύπωση γίνεται με στρώση ανά στρώμα. Η διαδικασία μετατροπής ενός 3D σχεδίου σε μια σειρά κινήσεων μηχανής σε ένα δισδιάστατο επίπεδο (και στη συνέχεια η μετακίνηση του επιπέδου) είναι η εργασία του προγράμματος τεμαχισμού.
Διαβάστε περισσότερα: https://www.zdnet.com/article/everything-you-need-to-know-about-3d-printing-and-its-impact-on-your-business/