Podstawy drukowania 3D

2024 Autor: Sherilyn Boyd | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 09:39

Wiele warstw

Zasadniczo drukowanie 3D polega na budowaniu obiektu poprzez odkładanie kolejnych warstw materiałów, takich jak proszki, płyny, tworzywa sztuczne, metale i ceramika oraz ich przyleganie do siebie. Ta forma produkcji dodatków rozpoczyna się od stworzenia trójwymiarowego modelu z wykorzystaniem komputerowego wspomagania projektowania (CAD).

Podążając za wzorem

Po utworzeniu modelu instrukcje pliku CAD są konwertowane do formatu zrozumiałego dla drukarki 3D, na przykład standardowego języka Tesselation (STL). Instrukcje są następnie "krojone", aby zapewnić drukarce 3D przekroje poprzeczne do wzoru po ukończeniu każdej poziomej warstwy.

Drukowanie produktu

Istnieje wiele metod produkcji 3D. Są to jedne z najpopularniejszych.

Technologia atramentowa

Podobnie jak strumień atramentu, z bezpośrednim drukowaniem 3D, dysze rozpylają ciekły materiał na powierzchnię. Podczas drukowania 3D dysze i powierzchnia drukowania poruszają się, gdy materiał jest nakładany na kolejne warstwy. Ta metoda jest bardzo popularna w przypadku szybkiego prototypowania (RP).

Podobnie do bezpośredniego druku 3D, drukarka Binder 3-D łączy klej (lepiszcze) z drobnym proszkiem: "Pierwsze przejście rozwija cienką powłokę proszku, a drugie przejście wykorzystuje dysze do nałożenia spoiwa. Platforma budowlana obniża się nieznacznie, aby pomieścić nową warstwę proszku, a cały proces powtarza się, aż model zostanie ukończony."

Lasery

Kilka metod drukowania 3D wykorzystuje wiązki laserowe do przekształcania różnych materiałów w obiekty stałe.

Jedna powszechna metoda, stereolitografia, wykorzystuje aparat (SLA) z: "Cztery główne części: zbiornik… wypełnione płynnym tworzywem sztucznym (fotopolimerem), perforowaną platformą, która jest zanurzona w zbiorniku, laserem ultrafioletowym (UV) i komputerem sterującym [wszystko. Najpierw] cienka warstwa fotopolimeru… jest wystawiony ponad… Platforma. Laser UV trafia [to]… "Malowanie" wzoru drukowanego obiektu…. Utwardzalna promieniami UV ciecz twardnieje… platforma zostaje opuszczona [ponownie], odsłaniając nową warstwę powierzchniową…. Proces powtarza się raz po raz, aż cały obiekt zostanie uformowany."

Selektywne spiekanie laserowe (SLS) i selektywne topienie laserowe (SLM) również strzelają wiązkami światła, ale na cienkich warstwach proszku, a nie płynnych, na platformie budynku: " Laser sterowany przez komputer, który mówi mu, jaki obiekt "drukować", pulsuje na platformie, śledząc przekrój przedmiotu na proszek. Laser podgrzewa proszek do temperatury tuż poniżej jego temperatury wrzenia (spiekanie) lub powyżej temperatury wrzenia (topnienia), co powoduje stopienie cząstek w proszku razem w postaci stałej…. Proces jest powtarzany, aż cały obiekt zostanie wydrukowany."

Bezpośrednie spiekanie laserowe metalu (DMLS) jest popularnym wariantem tej metody.

Laminowanie

Łącząc ze sobą kolejne warstwy papieru, plastiku lub od czasu do czasu metalu, a następnie cięcie gotowego produktu do pożądanego kształtu, laminowane wytwarzanie przedmiotu (LOM) działa w następujący sposób: "Ciągły arkusz materiału… jest rysowany na platformie budowania wg… rolki…. Aby utworzyć obiekt, podgrzany wałek przechodzi nad arkuszem materiału na platformie budynku, topiąc jego klej i naciskając go na platformę. Sterowany komputerowo laser lub ostrze następnie docina materiał do pożądanego wzoru."

Wyrzucenie

Modelowanie osadzania stopionego (FDM) wytłacza materiał termoplastyczny, który jest: "Zasilanie z wnęki materiałów drukarki 3D do głowicy drukującej, która porusza się we współrzędnych X i Y, odkładając materiał, aby ukończyć każdą warstwę, zanim baza opuści oś Z i rozpocznie się następna warstwa."

Produkcja wykończeniowa

Wiele metod drukowania 3D pozostawia resztki, ale większość z nich jest albo szczotkowana, zepsuta albo zmywana detergentem i wodą.

Produkty konsumenckie

W miarę, jak technologia staje się bardziej przystępna (małe drukarki 3D są obecnie dostępne w dość rozsądnych cenach), nowe aplikacje 3D są ogłaszane niemal codziennie. Oto kilka moich ulubionych:

jedzenie

W Creative Machines Lab Cornell University produkcja kuchni (dobrze, tak czy inaczej) z drukarkami 3D staje się rzeczywistością. Wykorzystując metodę szybkiego prototypowania, znaną jako Solidne wytwarzanie dowolnych form (SFF), naukowcy demonstrują, w jaki sposób SFF może przekształcać zarówno wyśmienitą kuchnię, jak i przemysłową produkcję żywności.

Obecnie kilka komercyjnych przedsiębiorstw bada swoje jadalne opcje 3D. Hershey podobno rozważa zastosowanie technologii 3D do "tworzenia cukierków w nowych kształtach i niestandardowych projektach", a Foodini oferuje drukarkę 3D do żywności, która "zarządza trudnymi i czasochłonnymi komponentami przygotowywania żywności".

Pistolety

Ostatnio zarówno plastikowe, jak i metalowe pistolety zostały wyprodukowane przy użyciu technologii 3D.

Model plastikowy, zwany Liberatorem, był testowany przez Biuro Alkoholu, Tytoniu i Broni Palnej (ATF), chociaż agenci nie byli pod wrażeniem: "Po pierwsze, działają. Po drugie, nie są wiarygodni, a po trzech są niewykrywalne. I to jest kwestia bezpieczeństwa i bezpieczeństwa, ponieważ mogą dostać się do bezpiecznych obiektów."

Metalowy pistolet, replika pistoletu Browninga z 1911 r., Został wyprodukowany przez DMLS, zbudowany jest z "ponad 30 drukowanych elementów 3D … potrafi uderzać kilkoma oczami byka w odległości ponad 30 metrów."

Leki

Na Uniwersytecie w Glasgow naukowcy opracowują "chemię do pobrania, której ostatecznym celem jest umożliwienie ludziom" drukowania "własnych farmaceutyków w domu." Wiedząc, że większość leków składa się z kilku prostych składników, takich jak tlen, węgiel, parafina i oleje roślinne, Profesor Cronin uważa, że równie łatwe może być wypełnienie własnej recepty, jak i przepis na receptę (choć napisany przez firmę farmaceutyczną).

Nasuwa się pytanie: czy możemy drukować receptę w domu, co ma nas powstrzymać przed drukowaniem nielegalnych narkotyków? Krótka odpowiedź brzmi: nic: "Kiedy wszyscy dostaniemy drukarek 3D na poziomie atomowym, możemy po prostu zbudować własne pigułki w domu. Wtedy "substancja kontrolowana" w końcu będzie całkowicie niekontrolowana."