Φανταστείτε εάν θα μπορούσατε να εκτυπώσετε τρισδιάστατα αντικείμενα απευθείας από έναν εκτυπωτή στο σπίτι σας. Όταν ήμουν παιδί στο δημοτικό σχολείο, σκέφτηκα ότι θα ήταν τρομερό εάν θα μπορούσα να εκτυπώσω πίτσες από το InkJet μου. Αυτό δεν είναι όπου πηγαίνω σε αυτό το άρθρο, αλλά είναι μια ενδιαφέρουσα εκτύπωση τρισδιάστατων αντικειμένων, δηλαδή. Ακούγεται σαν οριακή επιστημονική φαντασία, και εδώ και πολύ καιρό ήταν. Οχι πια.
Η διαδικασία είναι (όχι εκπληκτικά) που ονομάζεται 3D εκτύπωση . Όπως και η παραδοσιακή εκτύπωση, η οποία παίρνει ένα κενό κομμάτι χαρτιού και δημιουργεί δισδιάστατες εικόνες και κείμενο από φαινομενικά πουθενά, η τρισδιάστατη εκτύπωση δημιουργεί πλήρως υλοποιημένα αντικείμενα από το τίποτα. Είναι μια συναρπαστική διαδικασία που μπορεί να είναι χρήσιμη σε πολλά πεδία.
Πέρυσι, ο James διαπίστωσε ότι η τρισδιάστατη εκτύπωση δεν είναι πια μύθος Τρισδιάστατη εκτύπωση - Μύθος Sci-Fi ή Πραγματικότητα; Τρισδιάστατη εκτύπωση - Sci-Fi μύθος ή πραγματικότητα; Ένας άξιος της sci-fi από το είδος άρχισε, η ιδέα να είναι σε θέση να δημιουργήσετε τα δικά σας αντικείμενα στο σπίτι είναι κατανοητά αρκετά συναρπαστικό. Ποιος δεν έχει ονειρευτεί ότι έχει το δικό του αντιγραφέα που κάνει τα cookies ... Read More or farfetched ιδέα. Ακριβώς τους τελευταίους 12 μήνες, έχει αποδειχθεί σωστό: η εκτύπωση 3D ξεκινά μόλις τώρα. Ελάτε μαζί μου καθώς εξερευνούμε τις ενσωματωμένες τεχνολογίες εκτύπωσης 3D για να μάθουμε πώς λειτουργεί και τι οφέλη θα μπορούσαν να μας φέρουν ως καταναλωτές.
Σύντομο ιστορικό τρισδιάστατης εκτύπωσης
Το 1986, ένας τύπος Charles W. Hull κατέθεσε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για στερεολιθογραφία, η οποία έγινε η πρώτη γνωστή μέθοδος δημιουργίας τρισδιάστατων αντικειμένων από λεπτό αέρα. Η εφεύρεση αυτής της μεθόδου εισήγαγε μια νέα εποχή μηχανικών κατεργασιών. Ενώ τα περισσότερα αντικείμενα κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας μια αφαιρετική διαδικασία (π.χ. τρύπημα, τρύπημα, σκάλισμα, κόψιμο κλπ.), Η τρισδιάστατη εκτύπωση χρησιμοποιεί μια πρόσθετη διαδικασία (δηλαδή προσθέτοντας υλικό).
Οι εκτυπωτές 3D είναι ακριβοί. Οι παραδοσιακοί εκτυπωτές χαρτιού και μελανιού θα σας κοστίζουν εκατοντάδες δολάρια, αλλά οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές θα σας δώσουν πίσω δεκάδες χιλιάδες. Ευτυχώς, δεν χρειάζεται να διαθέτετε έναν προσωπικό τρισδιάστατο εκτυπωτή, αφού υπάρχουν ήδη πολλές υπηρεσίες που θα εκτυπώσουν 3D αντικείμενα για εσάς. Εάν ενδιαφέρεστε, δείτε Shapeways και Sculpteo.
Λόγω της δαπανηρής φύσης της στερεολιθογραφίας, άλλες μορφές 3D εκτύπωσης έχουν πρωτοπορήσει. Αυτές οι νεώτερες τεχνικές έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, αλλά τα περισσότερα από αυτά είναι πολύ φθηνότερα και πιο προσιτά στον καθένα.
Τεχνικές 3D εκτύπωσης
Η Στερεολιθογραφία (SLA) είναι η πρώτη τεχνική 3D εκτύπωσης που αναπτύχθηκε. Δημιουργεί αντικείμενα από λεπτό αέρα εκτυπώνοντας στρώματα και στρώματα συγκεκριμένου φωτοπολυμερούς πάνω από το ίδιο. Το υλικό αρχίζει ως υγρό και μεταβάλλεται σε ένα στερεό όταν χτυπιέται από μια συγκεντρωμένη δέσμη υπεριώδους φωτός.
Η ψηφιακή επεξεργασία φωτός (DLP) είναι παρόμοια με τη στερεολιθογραφία, καθώς χρησιμοποιεί το φως για να σκληρύνει ένα υγρό σε ένα στερεό. Ωστόσο, στην επεξεργασία ψηφιακού φωτός, το αντικείμενο ξεκινά ως δεξαμενή πλήρους υγρού. Ένα τμήμα του υγρού εκτίθεται στο φως, το οποίο σκληραίνει και στη συνέχεια η πλάκα δημιουργίας μειώνεται σε μικρή ποσότητα. Μια άλλη βολή φωτός σκληραίνει περισσότερο από το υγρό, και αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται. Το απομένον υγρό αποστραγγίζεται αφήνοντας πίσω του ένα συμπαγές μοντέλο.
Η επιλεκτική πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ (SLS) χρησιμοποιεί λέιζερ υψηλής ισχύος για την τήξη σωματιδίων υλικού (π.χ. πλαστικό, γυαλί, κεραμικό και μέταλλο) σε μια μάζα που παίρνει το επιθυμητό τρισδιάστατο σχήμα.
Η τήξη με δέσμη ηλεκτρονίων (EBM) είναι μια διαδικασία 3D εκτύπωσης που χρησιμοποιείται για μεταλλικά μέρη. Η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε κενό και αρχίζει με την εξάπλωση ενός στρώματος μεταλλικής σκόνης (συνήθως τιτανίου). Στη συνέχεια μια δέσμη ηλεκτρονίων τήκεται στη σκόνη σε μια στερεή στοιβάδα. Τα αντικείμενα που δημιουργούνται με αυτόν τον τρόπο είναι εκπληκτικά πυκνά και δυνατά.
Το μοντέλο Multi Jet (MJM) λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο με τους σύγχρονους εκτυπωτές InkJet. Απλώνει ένα στρώμα σκόνης ρητίνης και στη συνέχεια ψεκάζει μια χρωματιστή ουσία που ομοιάζει με κόλλα που σκληραίνει τη σκόνη σε ένα μόνο στρώμα. Το μοντελοποίηση πολλαπλών τζετ είναι εξαιρετικά χρήσιμο επειδή είναι γρήγορο και υποστηρίζει έγχρωμη εκτύπωση.
Η προσομοίωση εναπόθεσης με σύντηξη (FDM) χρησιμοποιεί ένα ακροφύσιο θερμαινόμενης εξώθησης που λιώνει ένα υλικό (π.χ. πλαστικό) καθώς βγαίνει. Το ακροφύσιο μπορεί να μετακινηθεί τόσο οριζόντια όσο και κατακόρυφα μέσω χειριστηρίων με τη βοήθεια υπολογιστή. Καθώς το υλικό εξέρχεται από το ακροφύσιο, σκληραίνει σχεδόν αμέσως.
Σχεδόν όλες οι μορφές εκτύπωσης 3D απαιτούν ένα αρχείο STL. Ένα αρχείο STL είναι μια συγκεκριμένη μορφή τρισδιάστατου μοντέλου που επιτρέπει στους τρισδιάστατους εκτυπωτές να εκτυπώνουν εύκολα και αποτελεσματικά το αντικείμενο στα επιμέρους στρώματα που χρησιμοποιούνται στην πραγματική εκτύπωση. Τα περισσότερα αρχεία STL δημιουργούνται για πρώτη φορά σε ένα πρόγραμμα σχεδιασμού με υπολογιστή (CAD) και στη συνέχεια μετατρέπονται.
Οφέλη από την Τρισδιάστατη εκτύπωση
Οι εκτυπωτές 3D είναι χρήσιμοι τόσο σε εμπορικό όσο και σε προσωπικό επίπεδο. Το μόνο πραγματικό εμπόδιο στην προσωπική εκτύπωση 3D είναι το εξαιρετικό κόστος που συνεπάγεται και η τεχνική τεχνογνωσία που απαιτείται για τη δημιουργία μοντέλων εργασίας STL. Εάν μπορείτε να ξεπεράσετε αυτό το αρχικό κτύπημα, τότε θα δείτε τα πολλά οφέλη.
Η σχετική με το σχεδιασμό εργασία γίνεται πολύ γρηγορότερη και ευκολότερη με τους εκτυπωτές 3D. Οι σχεδιαστές μπορούν να πάρουν ιδέες και ιδέες και να δημιουργήσουν γρήγορα μια λειτουργική τρισδιάστατη αναπαράσταση που ονομάζεται γρήγορη δημιουργία πρωτοτύπων . Καθώς ο σχεδιασμός εξελίσσεται με την πάροδο του χρόνου, κάθε επανάληψη μπορεί να πρωτοτυποποιηθεί σχεδόν αμέσως.
Οι εταιρείες μπορούν επίσης να επωφεληθούν από τη χρήση 3D εκτυπωτών για τη δημιουργία των τελικών προϊόντων τους, όχι μόνο πρωτότυπα. Οι αφαιρετικές διαδικασίες καταλήγουν σε πολλά σπαταλά υλικά με τη μορφή ρινισμάτων, τρυπανιών και κομμένων τεμαχίων που είναι πολύ μικρά για να χρησιμοποιηθούν οπουδήποτε. Η διαδικασία προσθέτου της εκτύπωσης 3D εξαλείφει τις περισσότερες, αν όχι όλες, μορφές αποβλήτων.
Η φύση της εκτύπωσης 3D επιτρέπει την εύκολη προσαρμογή. Τυπικές γραμμές συναρμολόγησης απαιτούν τα τεμάχια διαφοράς ενός αντικειμένου να ταιριάζουν μαζί με έναν συγκεκριμένο τρόπο ή αλλιώς η γραμμή αποτυγχάνει. Με τον εκτυπωτή 3D, πραγματοποιούνται προσωπικές προσαρμογές στο αρχείο STL-ο εκτυπωτής δεν χρειάζεται να αλλάξει.
Και το επίπεδο λεπτομέρειας που μπορεί να επιτευχθεί μέσω της τρισδιάστατης εκτύπωσης είναι φαινομενικό-δεν συνδυάζεται με οποιαδήποτε άλλη μέθοδο κατασκευής εκτός από τα αντικείμενα σχεδιασμένα και κατασκευασμένα εξ ολοκλήρου με το χέρι. Η ακρίβεια ενός τρισδιάστατου εκτυπωτή μπορεί να φθάσει μέχρι την ανάλυση των 4 μικρομέτρων. Αυτό είναι λεπτότερο από μια ανθρώπινη τρίχα.
Η τεχνολογία 3D εκτύπωσης δεν είναι ακριβώς ένας παγκόσμιος changer, αλλά είναι σίγουρα συναρπαστικό και πολύτιμο. Οι εταιρείες σε όλο τον κόσμο χρησιμοποιούν ήδη την εκτύπωση 3D στις διαδικασίες παραγωγής τους. Οι χομπίστες ήδη εκτυπώνουν μοναδικά αντικείμενα για δική τους απόλαυση. Εντός της επόμενης δεκαετίας, είναι τελείως πιθανό ότι θα δούμε τους οικιακούς εκτυπωτές που δημιουργούν 3D αντικείμενα με δική μας διαταγή.
Image Credit: 4 έγχρωμες μπάλες μέσω Shutterstock, διάγραμμα MJM Μέσω του TurkCADCAM