3D принтирането е производствен процес, който създава триизмерен физически обект от цифров файл. Този процес се нарича адитивно производство, което означава, че материалът се добавя, а не се премахва.
С 3D печат създавате 3D цифров дизайн в програма за моделиране, известна като CAD софтуер, и след това използвате 3D принтер, за да произведете слоеве от материал, за да оформите готовия обект. Бизнеси, изследователи, медицински специалисти, любители и други използват 3D печат за редица приложения.
Ето поглед към това как се появи 3D печатът, как работи, за какво се използва и какво крие бъдещето за тази технология.
3D принтирането може да е част от любимия ви филм. Реквизитите във филми като Черната пантера, Железният човек, Отмъстителите и Междузвездни войни използват 3D печат, което позволява на сценографите да създават и пресъздават реквизити лесно и евтино.
Историята (и бъдещето) на 3D принтирането
В началото на 80-те години се появи технологията за 3D печат, но тя беше известна като технология за бързо създаване на прототипи или RP. През 1980 г. д-р Кодама от Япония подава заявка за патент за RP технология, но процесът не е завършен.
През 1984 г. Чарлз "Чък" Хъл изобрети процес, който нарече стереолитография, който използва UV светлина за втвърдяване на материала и създаване на 3D обект слой по слой. През 1986 г. на Хъл е издаден патент за неговия стереолитографски апарат или SLA машина.
Чък Хъл сформира 3D Systems Corporation, една от най-големите 3D технологични компании в света.
Други процеси и технологии за 3D печат бяха разработени приблизително по същото време и по-нататъшните подобрения продължиха през 90-те и началото на 2000-те години. И все пак, основният фокус на технологията за 3D печат беше прототипирането и индустриалните приложения.
Технологията за 3D принтиране започна да се забелязва от основните медии през 2000 г., когато беше създаден първият 3D отпечатан бъбрек, въпреки че успешната трансплантация на 3D бъбрек се случи едва през 2013 г. През 2004 г. проектът RepRap имаше 3D принтер отпечатва друг 3D принтер. През 2008 г. беше привлечено повече медийно внимание с първия 3D отпечатан протезен крайник.
Бързо последваха други 3D постижения, включително 3D отпечатана къща, в която едно семейство се премести през 2018 г.
Днес 3D печатът не е само прототипи и индустриално производство. Любителите, учените и всички между тях използват 3D принтиране за производство на продукти, потребителски стоки, медицински постижения, образователни материали и др. Бързо става все по-полезен за ежедневния потребител.
Оскар Аделман, главен изпълнителен директор на Remi, казва, че процесът става все по-популярен в денталната индустрия, например. Точността на 3D принтирането е невероятно впечатляваща и може да помогне на клиентите на стоматологията да спестят до 80 процента от продукти в сравнение с традиционните цени на стоматологичните кабинети.
„Тъй като технологията за печат става по-бърза, по-евтина и по-често срещана, ще видим индустрии като стоматологичния сектор да разчитат все повече на технологията за ежедневни процедури“, казва той.
4D печатът също е на път с отпечатани обекти, които могат да променят формата си с времето.
Как работят 3D принтерите
Има няколко вида технологии за 3D печат, включително моделиране на разтопено отлагане (FDM), известно още като производство на разтопени нишки (FFF). FDM е най-често срещаният и популярен метод и се използва в повечето достъпни 3D принтери.
Методът за печат FDM използва нишка от пластмасов материал, малко като връв. Нишката се подава от ролка в нагрята глава, която разтапя пластмасата. Главата екструдира разтопената пластмаса върху леглото на машината. Главата се движи над леглото в 2D, отлагайки първия слой материал.
След като първият слой е завършен, главата се премества нагоре с дебелината на първия слой и отлага следващия слой отгоре. Частта се изгражда слой по слой, като печене на хляб филийка по филийка.
Популярните FDM 3D принтери включват MakerBot и Ultimaker.
Пример за използване на 3D принтер
Ето поглед върху това как простото 3D отпечатване може да работи на FDM принтер.
-
Изтеглете 3D модел, който искате да отпечатате, или проектирайте такъв сами.
Намерете модели за изтегляне в Thingiverse или GrabCAD. За да проектирате сами модел, опитайте SketchUp или Blender. За инженерни части опитайте CAD софтуер като SolidWorks.
- Ако все още не е, конвертирайте модела във формат за 3D печат, като например STL файл.
-
Импортирайте модела в софтуер за нарязване, като MakerWare, Cura или Simplify 3D.
MakerWare работи с 3D принтери MakerBot. Cura и Simplify 3D произвеждат G-код, който работи с повечето 3D принтери.
-
Конфигурирайте изграждането в софтуера за нарязване. Решете как да ориентирате модела на 3D принтера. За FDM минимизирайте надвесите, по-стръмни от 45 градуса, защото те изискват поддържащи конструкции.
Когато решавате ориентацията, помислете как ще бъде зареден моделът, така че слоевете да не се разделят лесно.
Image За да спестите време и материали, моделите обикновено не са твърди. Посочете процента на запълване (обикновено 10 до 35 процента), броя на периметърните слоеве (обикновено 1 или 2) и броя на долните и горните слоеве (обикновено 2 до 4). Има и други неща, които трябва да имате предвид, когато подготвяте модел за 3D печат.
- Експортирайте програмата, която обикновено е файл с G-код. Софтуерът за нарязване преобразува модела и конфигурацията на компилация, които сте посочили, в набор от инструкции. 3D принтерът следва това, за да изгради детайла.
- Прехвърлете програмата на 3D принтера с помощта на SD карта, USB или Wi-Fi.
-
Отпечатайте модела на 3D принтер.
Image - Когато 3D принтерът завърши изграждането на модела, премахнете го и евентуално го почистете. Отчупете всички опорни структури и изтъркайте всички останали бучки с фина шкурка.
Други видове машини за 3D печат
Освен FDM принтерите, методите за 3D печат включват също стереолитография (SLA), цифрова обработка на светлина (DLP), селективно лазерно синтероване (SLS), селективно лазерно топене (SLM), производство на ламинирани обекти (LOM) и цифрово Топене на лъч (EBM).
SLA е най-старата технология за 3D печат и все още се използва днес. DLP използва осветление, както и полимери, докато SLS използва лазер като захранване за създаване на здрави 3D отпечатани обекти. SLM, LOM и EBM до голяма степен са изпаднали в немилост.
Бъдещето на 3D печата
Ще доведе ли 3D принтирането до бъдещето на персонализирани продукти по заявка, незабавно направени според нашите точни спецификации? Въпреки че това остава неясно, технологията за 3D печат се разраства бързо и се използва в много области.
3D отпечатването на къщи, органи на тялото като бъбреци и крайници и други постижения имат потенциала да подобрят живота на безброй хора по света.
