Kako funkcionira 3D ispis?

3D ispis pomalo zaokuplja svijet. Nije baš u kući Dijamantno doba maštarija koja je bila prorečena, ali brzi 3D ispis trenutno leži u osnovi nekih nevjerojatno učinkovitih industrijskih procesa u kojima sada uživamo. Ne radi se samo o brzoj i jednostavnoj proizvodnji, već o brzom prototipiranju, što inženjerima omogućuje rješavanje jednostavnih problema s dizajnom za nekoliko sati, gdje je prije moglo biti potrebno tjednima. 3D tisak ulazi u bolnice i istraživačke laboratorije, na strelišta i u autoservise. Ali kako to djeluje?

Prvo, općenitosti. Svi 3D printeri koji se danas nalaze na tržištu barem su primarno aditivi. Odnosno, rade preciznim taloženjem sve više građevinskog materijala, stvarajući predmet gore ni iz čega. To je za razliku od procesa skulpture, u kojem brijete postojeći predmet dolje - postoje 3D printeri koji mogu urezivati ​​povrh nedavno stvorenog predmeta, ali skulptura nikada neće moći pružiti prednosti proizvodnje aditiva. Građenjem predmeta, obično u slojevima, 3D ispis čini šuplje predmete ili one sa složenim unutarnjim konvolucijama jednostavnim za fizičku proizvodnju kao čvrstu, homogenu kocku.



3D tiskan pištolj M1911, raščlanjen na dijelove

3D tiskan pištolj M1911, raščlanjen na dijelove.



Trenutno postoji samo nekoliko općih vrsta tehnologije aditivne proizvodnje, iako postoje mnoge male varijacije kod tih vrsta. Svaka ima svoje snage i slabosti, ali čak će i starije tehnologije poput taloženja ekstruzijom vjerojatno pronaći dugoročno mjesto na tržištu zbog jednostavnosti i nedostatka troškova.

Pradeda svih tehnologija 3D ispisa je stereolitografija (SLA). Ovo je sustav zasnovan na sloju koji koristi laser za učvršćivanje dijelova tekućeg medija, koji se naziva fotopolimer. Metalna platforma uronjena je u fotopolimer i drži debljinu jednog sloja od površine, obično 10 mm milimetara ili manje. Ultraljubičasti laser prati oblik prvog sloja stvarajući stvrdnutu krutinu gdje god se dotakne, a zatim platforma silazi s debljinom drugog sloja. Tanak film fotopolimera zameće pokrivač rastući objekt, a laser stvrdne sljedeći sloj na njemu. Ovo nije najučinkovitiji način ispisa, ali može koristiti vrlo zanimljive građevinske materijale, poput keramike, za relativno nisku cijenu.



3d ispis 2Ipak, vjerojatno najjednostavniji oblik 3D ispisa nastao je nešto kasnije, uistinu započevši iznenadnu oluju pažnje koja je došla s masovnog tržišta: taloženje ekstruzijom. Ovo je najjednostavniji oblik 3D ispisa za vizualizaciju: mlaznica robota pomiče se, istiskujući plastični građevinski materijal poput vrlo, vrlo precizno kontroliranog pištolja za vruće ljepilo. Neke plastike trebaju stvrdnuti dok se hlade na zraku, druge se miješaju sa sredstvom za otvrdnjavanje kako su položene, ali u svakom je slučaju cilj stvoriti jedan očvrsnuti sloj na drugom. Ako su slojevi dovoljno tanki i položeni dovoljno precizno, to može stvoriti površine koje se čine prilično glatkima, poput tradicionalno oblikovanog plastičnog predmeta.

Ako se želimo baviti tiskom sa sve više proučavanih i raznolikih materijala, poput metala visoke čvrstoće, trebat će nam nešto bolje od supernaprednog pištolja za vruće ljepilo.

3D tiskan Buddha Davida Cardinala

Povjesničari mogu koristiti 3D ispis za proučavanje drevnih artefakata.



Do sada je primarni odgovor bio selektivno lasersko sinteriranje (SLS). Ovaj pristup uključuje oslobađanje malog oblaka vašeg građevinskog materijala u obliku aerosola, malog ispuhanog ispljuvka preko područja koje pokušavamo izgraditi. Tačno određena laserska eksplozija stapa ove pojedinačne molekule građevinskog materijala, obično metala, s rastućim objektom. Čak i naprednija verzija ove tehnologije nazvana Selektivno lasersko topljenje (SLM) djeluje na približno isti način. Umjesto da koriste laser za spajanje dodatnih molekula s rastućim objektom, SLM strojevi u potpunosti tope svoje čestice građevinskog materijala, u osnovi gradeći se od sitne mrlje otopljenog metala i potencijalno stvarajući puno čvršće i gušće završne materijale.

Zatim, postoje i specijaliziraniji oblici tiska. Jedan od primjera su ugljična vlakna koja se mogu koristiti za ispis dijelova visoke čvrstoće male gustoće. Ove vrste specijaliziranih i kompozitnih građevinskih materijala još uvijek zahtijevaju ulazak u visoki cjenovni spektar - ali ne nužno i u krajnji vrhunski. Za dobro nešto više od 5000 dolara, entuzijast može tiskati na dijelove od ugljičnih vlakana koji su u većini slučajeva bolji od metala.

Sve je to, konačno, počelo pogađati stvarni svijet. Zrakoplovne tvrtke poput Airbusa sada proizvode tisuće jeftinih, laganih dijelova za svoje mlaznice s 3D ispisom, dok medicinski radnici sada mogu brzo proizvesti lijevane odljevke i proteze za pacijente. Većina dizajnerskih tvrtki ima barem jeftini mali 3D printer koji negdje sjedi na stolu, tako da mogu brzo pokupiti ideju i pogledati je iz svih kutova.

Prvi NASA-in ispis spreman za misiju.

Prvi NASA-in ispis spreman za misiju.

To je dokaz svestranosti proizvodnje aditiva da ga čak i entuzijasti koriste u sve vrste zanimljivih svrha. Ljudi stvaraju radno oružje. Oni tiskaju funkcionalne replike glazbenih instrumenata. Ovaj tip čak je napravio ogroman printer na bazi remena čiji je cilj izrada cjelovitih korporativnih umjetničkih djela od, u osnovi, lema.

Učinkovitost 3D ispisa također je savršena za vrhunsku znanstvenu publiku. Takozvano biootiskivanje moglo bi revolucionirati rast organa iz matičnih stanica, jer novi printeri mogu izgraditi matricu krutog polimera prekrivenu hranjivim tvarima i odgovarajućim matičnim stanicama. To omogućuje rastu organa kao organi, strukturirani trodimenzionalni objekti, umjesto homogenih nakupina tkiva organa u Petrijevoj zdjelici.

Srce koje se biootiskujeNASA je SLS i SLM koristila za stvaranje dijelova spremnih za misiju za prava lansiranja. Cilj je dugoročno biti u mogućnosti 3D ispisivati ​​čitave složene misije, možda čak i u svemiru. Bilo je pokušaja ispisa na ljepilo pomiješano s mjesečeve ili Marsove prašine, što potencijalno omogućava slijetaču da samostalno gradi strukture za kasnije ljudske koloniste. Postoji čak i inicijativa nazvana SpiderFab usmjerena na 3D ispis velikih struktura upravo u vakuumu prostora. Sada možemo početi ispisivati ​​meke robote, pa čak i početi izrađivati ​​predmete dinamičan tijekom vremena.

Broj mogućih aplikacija za 3D ispis uistinu je vrtoglav. Poput neuronskih mreža, to je jedna od onih tehnologija koja može promijeniti svijet, a da uopće niste primijetili da se to dogodilo. Ako velika većina tiskara ostane iza zavjese, u tvornicama i laboratorijima širom svijeta, tada bi se njihov utjecaj mogao osjetiti samo u neprestano rastućoj kvaliteti života i u stalnom opadanju životnih troškova.

Pogledajte našu seriju 2007es.com Explains za detaljnije izvještavanje o najnovijim tehnološkim temama današnjice.

Copyright © Sva Prava Pridržana | 2007es.com