Что такое 3D-печать и как она работает?

Представьте себе, что вы можете распечатать трехмерные объекты прямо с принтера в вашем доме. Когда я был ребенком в начальной школе, я думал, что было бы здорово, если бы я мог печатать пиццу из моего InkJet. Это не то, к чему я направляюсь в этой статье, но это интересная мысль — распечатывать трехмерные объекты, то есть. Это звучит как пограничная научная фантастика, и долгое время это было. Уже нет.

Процесс (не удивительно) называется 3D печать. Как и традиционная печать, которая берет чистый лист бумаги и создает двумерные изображения и текст, казалось бы, из ниоткуда, 3D-печать создает полностью реализованные объекты из ничего. Это увлекательная процедура, которая может быть полезна во многих областях.

В прошлом году Джеймс определил, что 3D-печать больше не миф

или надуманная идея. Только за последние 12 месяцев он доказал свою правоту: 3D-печать только начинается. Присоединяйтесь ко мне, чтобы изучить возможности технологии 3D-печати, чтобы узнать, как она работает и какие преимущества она может принести нам как потребителям.

Краткая история 3D-печати

Еще в 1986 году парень по имени Чарльз У. Халл подал патент на стереолитографию, которая стала первым известным методом создания трехмерных объектов из воздуха. Изобретение этого метода открыло новую эпоху процессов обработки. В то время как большинство объектов строятся с использованием вычитающего процесса (то есть, вырезания, сверления, вырезания, нарезки и т. Д.), В 3D-печати используется аддитивный процесс (то есть путем добавления материала).

3D принтеры стоят дорого. Традиционные бумажные и чернильные принтеры обойдутся вам в сотни долларов, а 3D-принтеры обойдутся вам в десятки тысяч. К счастью, вам не нужно иметь персональный 3D-принтер, так как уже есть ряд сервисов, которые будут печатать 3D-объекты для вас. Если вы заинтересованы, проверьте Shapeways и Sculpteo.

Из-за дорогой природы стереолитографии, были впервые использованы другие формы 3D-печати. Эти новые методы имеют свои преимущества и недостатки, но большинство из них гораздо дешевле и доступнее для каждого.

Методы 3D-печати

Стереолитография (SLA) — это первая технология 3D-печати, которая была разработана. Он создает объекты из воздуха, печатая слои и слои конкретного фотополимера поверх себя. Материал начинается в виде жидкости и превращается в твердое вещество при попадании концентрированного луча ультрафиолетового света.

Цифровая обработка света (DLP) аналогична стереолитографии в том, что она использует свет для затвердевания жидкости в твердое вещество. Однако при цифровой обработке света объект начинается как чан с полной жидкостью. Часть жидкости подвергается воздействию света, который затвердевает, затем сборочная плита опускается на небольшое количество. Еще одна вспышка света затвердевает больше жидкости, и этот процесс повторяется. Оставшаяся жидкость сливается, оставляя твердую модель.

Селективное лазерное спекание (SLS) использует лазер высокой мощности для слияния частиц материала (например, пластика, стекла, керамики и металла) в массу, которая принимает желаемую трехмерную форму.

Электронно-лучевая плавка (EBM) — это процесс 3D-печати, используемый для металлических деталей. Процесс происходит в вакууме и начинается с разбрасывания слоя металлического порошка (чаще всего титана). Электронный пучок затем расплавляет порошок в твердый слой. Созданные таким образом объекты на удивление плотные и прочные.

Многоструйное моделирование (MJM) работает аналогично современным струйным принтерам. Он распределяет слой порошка смолы, а затем распыляет цветное связующее вещество, похожее на клей, которое затвердевает порошок в один слой. Многоструйное моделирование чрезвычайно полезно, потому что оно быстрое и поддерживает цветную печать.

При моделировании наплавки (FDM) используется экструзионное сопло с подогревом, которое расплавляет материал (например, пластик) по мере его выхода. Сопло может перемещаться как по горизонтали, так и по вертикали с помощью компьютерного управления. Когда материал выходит из сопла, он почти сразу затвердевает.

Почти для всех форм 3D-печати требуется файл STL. Файл STL — это особый формат 3D-модели, который позволяет 3D-принтерам удобно и эффективно разделять объект на отдельные слои, используемые при фактической печати. Большинство файлов STL сначала создаются в программе автоматизированного проектирования (CAD), а затем конвертируются.

Преимущества 3D-печати

3D-принтеры полезны как в коммерческом, так и в личном качестве. Единственный реальный барьер для личной 3D-печати — это невероятные затраты и технические ноу-хау, необходимые для создания работающих моделей STL. Если вы сможете преодолеть этот начальный горб, вы увидите множество преимуществ.

Работа с дизайном выполняется намного быстрее и проще с помощью 3D-принтеров. Дизайнеры могут использовать концепции и идеи и быстро создавать рабочее трехмерное представление, называемое быстрым прототипированием. Поскольку дизайн развивается со временем, каждая итерация может быть прототипирована практически сразу.

Компании могут также извлечь выгоду, используя 3D-принтеры для создания своих конечных продуктов, а не только прототипов. Субтрактивные процессы заканчиваются большим количеством потраченных впустую материалов в виде стружки, бурового мусора и кусочков, которые слишком малы, чтобы их можно было использовать где угодно. Аддитивный процесс 3D-печати устраняет большинство, если не все формы отходов.

Характер 3D-печати позволяет легко настраивать. Типичные сборочные линии требуют, чтобы разные части объекта соединялись друг с другом особым образом, иначе линия потерпит неудачу. При использовании 3D-принтера личные настройки выполняются в файле STL — принтер не нужно изменять.

А уровень детализации, которого можно достичь с помощью 3D-печати, является феноменальным — не имеет аналогов ни в одном другом способе изготовления, кроме объектов, разработанных и изготовленных полностью вручную. Точность 3D-принтера может достигать 4-микронного разрешения. Это тоньше человеческого волоса.

Технология 3D-печати не совсем меняет мир, но она, безусловно, увлекательна и ценна. Компании по всему миру уже используют 3D-печать в своих производственных процессах. Любители уже распечатывают отдельные объекты для собственного удовольствия. В течение следующего десятилетия вполне возможно, что мы увидим бытовые принтеры, которые создают 3D-объекты по собственному желанию.

Кредит изображения: 4 Цветных Шара Через Shutterstock, Диаграмма MJM Через TurkCADCAM