3D çap necə işləyir?

Əlavə istehsal üsullarından biri 3D çapdır. Bu, material blokuna və ya qəlibə ehtiyac duymaq əvəzinə, faktiki obyektlər yaratmaq üçün sadəcə olaraq material təbəqələrini yığaraq əridərək "əlavədir". O, "ənənəvi" texnologiyalardan daha mürəkkəb həndəsələr qura bilir, tez-tez tezdir, ucuz sabit quraşdırma xərclərinə malikdir və getdikcə artan material çeşidi ilə işləyir. Mühəndislik sektoru, xüsusilə yüngül həndəsələrin prototipini hazırlayarkən və inkişaf etdirərkən ondan əhəmiyyətli dərəcədə istifadə edir.

Əlavə istehsal və 3D çap

"3D çap" termini tez-tez istehsalçı mədəniyyəti, həvəskarlar və həvəskarlar, masaüstü printerlər, FDM kimi əlçatan çap üsulları və ABS və PLA kimi ucuz materiallarla əlaqələndirilir. Bu qismən 3D çapın demokratikləşməsinə və 2009-cu ildə 3D çap bumuna töhfə verən orijinal MakerBot və Ultimaker kimi RepRap hərəkatından yaranan sərfəli masa üstü printerləri ilə bağlıdır.

3D Çap Texnologiyası: İnnovativ İstehsalın Gələcəyi

3Dçaptarix

3D çap konsepsiyası məhsulları 1970-ci illərdə başlamışdır. 1981-ci ildə lay-lay çap istehsalı üsulunu ilk dəfə təsvir edən yapon alimi Dr.Kodama 3D çapı sınadı və şəxsən SLA (stereolitoqrafiya) 3D çap texnologiyasını yaratdı - ultrabənövşəyi şüalarla polimerləşdirilmiş fotohəssas qatran.

Bir neçə il sonra, amerikalı alim Çarlz Hull da SLA texnologiyası üzərində dərin araşdırma apardı və 1986-cı ildə SLA-nın ilk patentini təqdim etdi. 3D Systems-i qurdu və 1988-ci ildə ilk kommersiya məhsulu olan SLA-1-i buraxdı. (aşağıdakı şəkil)

SLA-nın ən erkən inkişaf etdirilmiş 3D çap texnologiyası olduğunu söyləmək olar, belə ki, SLS (Seçici Lazer Sinterləmə) və FDM (Fused Deposition Modeling) daha sonra nə vaxt ortaya çıxdı

1988-ci ildə amerikalı Karl Dekard Texas Universitetində SLS texnologiyasını patentləşdirdi ki, bu da lazerin toz hissəciklərini çap etmək üçün yerli olaraq birləşdirdiyi başqa bir 3D çap üsuludur. Elə həmin il Stratasys-in qurucularından biri olan Scott Crump, əridilmiş çökmə modelləşdirmə (FDM) üçün patent üçün müraciət etdi. 1980-ci ildən 1990-cı ilə qədər 3D çapın üç əsas texnologiyasının hamısı patentləşdirildi və bu sənayedə sürətli inkişaf dövrünün başlanğıcını qeyd etdi. .

Avropada EOS GmbH 3D çap üçün dizayn sistemi: Stereos” sistemi yaratmışdır. Bu gün onun sənaye sektorundakı 3D çap modelləri dünyada tanınmış plastik və metallar üçün SLS 3D çap texnologiyası (Selective Laser Sintering) üçün istifadə olunur.

1992-ci ildə FDM (Fused Deposition Modeling) 3D çap texnologiyası patentinə bir çox peşəkar və fərdin müxtəlif ehtiyaclarını ödəmək üçün 3D printerlər hazırlayan Stratasys tərəfindən icazə verildi.

1993-1999-cu illərdə 3D çap sənayesində müxtəlif texnologiyalar yarandı. Eyni zamanda, getdikcə daha çox yeni CAD proqramı və 3D modelləşdirmə proqramı hazırlanmışdır, məsələn, ilk iştirakçılardan biri olan Sanders Prototipi (indi Solidscape adlanır).

3D çap çox sahəli proqramlar

2008-ci ildə ilk 3D çaplı protez çıxdı ki, bu da mediada 3D çapın payını daha da artırdı. İnsanlar tapdılar ki, 3D çap yalnız ənənəvi hissələri çap edə bilməz, həm də insan bədəninin təmirinə tətbiq edilə bilər. Bu heyrətamiz tibbi 3D çap layihəsi bioloji əzanın bütün hissələrini birləşdirir və heç bir sonrakı montaj olmadan "olduğu kimi" çap edilə bilər. Bu gün 3D skanlama ilə birlikdə 3D çaplı tibbi protezlər və ortopedlər pasiyentlərin ehtiyaclarını ödəmək üçün daha ucuz və sürətlə əldə edilir. Üstəlik, bu protezlər getdikcə optimallaşdırılır və xəstənin morfologiyasına uyğunlaşdırılır. 3D çap kütləvi fərdiləşdirmə üçün yeni imkanlar gətirir. (şəkil əlavə et)

2009-cu il FDM patentlərinin kütləvi istehlak sahəsinə daxil olduğu il oldu ki, bu da FDM 3D printerlərinin geniş innovasiyası üçün yeni yol açdı. Masaüstü 3D printerlərin qiyməti aşağı düşdükcə, getdikcə daha çox insan 3D çap sənayesinin inkişafına diqqət yetirə bildi.

2013-cü ildə ABŞ prezidenti Barak Obama 3D-çapı “İttifaq vəziyyəti” ilə bağlı müraciətində gələcəyin əsas istehsal üsulu kimi qeyd etdi və “3D çap”ı mütləq səs-küyə çevirdi. İndi onun ictimai şüurda yeri çox qabarıqdır. Getdikcə daha çox kiçik və orta şirkətlər 3D çapın təqdim etdiyi ucuz prototipləmə imkanlarından istifadə edərək, onu öz iterasiya, innovasiya və istehsal proseslərinə tam inteqrasiya edirlər.

3D çap konsept avtomobili

Tikinti tətbiqlərinə gəldikdə, 3D çap evləri artıq reallıqdır. İnsanlar ilk dəfə 2018-ci ildə 3D çap edilmiş evlərə köçdülər. Evin sahəsi 1022 kvadrat metrdir və bu yaşayış üçün çox əlverişlidir. Çap etmək cəmi iki gün çəkdi.

İstehsal və 3D çap arasındakı oxşarlıqlar və fərqlər üzrə 3D çapın təsnifat sistemi

Nümunə olaraq içi boş topu götürün. Səthində ondan çox çiçək var. Ənənəvi emal üsulu ilə işlənirsə, çox əziyyətli olacaq və naxışlar bir-bir dəyişdirilməlidir. Əgər siz 3D çapı seçsəniz, material itkisi yoxdur, ona görə də onun əlavə istehsalı deyilən bir adı var, yəni fiziki hissələrin istehsalı üçün materialların tədricən yığılması üsulundan istifadə olunur. Ənənəvi üsul əvvəlcə embrionun hazırlanması, sonra artıq materialın çıxarılması, qalan material isə tələb olunan formadır. Problem aşkar edilərsə, qəlibi açmaq və onu dəyişdirmək lazımdır; 3D çap az-az material yığılmasından istifadə edərkən, siz hazır məhsulu tez bir zamanda görə bilərsiniz.

3D çap texnologiyasının reallaşdırılması

3D çap texnologiyası sənaye istehsalına tətbiq edilir. 3D çapın istifadə etməli olduğu şey fiziki obyekt deyil, rəqəmsal modeldir. Qarşınızdakı real obyekti 3D formatında çap etmək istəyirsinizsə, o zaman onu modelləşdirmək üçün kompüterdən istifadə etməli və ya real obyekti, yəni 3D modeli rəqəmsallaşdırmaq üçün 3D skanerdən istifadə etməlisiniz və siz on beş dəqiqə ərzində hər şeyi çap edə bilərsiniz. Hazırda 3D çap texnologiyası dörd əsas kateqoriyaya bölünür: FDM, DLP/SLA və SLS

SLS -- lazer sinterləmə qəlibləmə prosesi

SLS lazer şüalanmasının yüksək temperatur şəraitində əriyən nisbətən yüksək texnologiyalı tozdur. İş dəzgahına nazik bir toz qatını yayın və təbəqənin kəsiyini lazer şüası ilə tarayın ki, temperaturu ərimə nöqtəsinə qədər yüksəldin, beləliklə sinterləmə və yapışdırma həyata keçirilsin, model yaranana qədər tozun yayılması, sinterlənməsi, üyüdülməsi və qurudulması təkrarlanır. Əslində, 3D çap təkrar-təkrar 2D çapdır. Bir obyekti çox incə dilimləsəniz, hər bir parçanın bir forması olduğunu görəcəksiniz. Bütün formaları bir yerə qoyursanız, üç ölçülü struktur obyekti əldə edirsiniz. Beləliklə, qrafikləri çəkmək üçün lazerlərdən istifadə edirik. SLS qəliblənmiş hissələrin ətraf mühitə (temperatur, rütubət və kimyəvi korroziya) müqaviməti termoplastik materialların müqavimətinə bənzəyir; SLA qəliblənmiş hissələrin müqaviməti nisbətən zəif olsa da, məsələn, epoksi qatranı ilə qəliblənmiş SLA iş parçaları nəmə və kimyəvi maddələrə həssasdır. Korroziya, 38°C-dən yuxarı bir mühitdə yumşalacaq və əyiləcək, lakin formalaşma dəqiqliyi yüksəkdir.

SLA --stereolitoqrafiya qəlibləmə prosesi

SLA, hazırda Çində nisbətən inkişaf etdirilən işıqla müalicə olunan texnologiyadır. “Stereolitoqrafiya” lazer şüasının maye qatran səthində obyektin birinci təbəqəsinin formasını təsvir etməsi, sonra isə istehsal platformasının müəyyən məsafəyə (0,05-0,025 mm arasında) endirilməsi və sonra bərkimiş təbəqənin maye qatranına batırılması və s. İstifadə olunan qatran fotohəssas qatrandır, lazer şüası ilə şüalandıqdan sonra bərk vəziyyət əmələ gətirir və formalaşma modeli sürətli və dəqiqdir.

DLP -- stereolitoqrafiya qəlibləmə prosesi

Lazer formalaşdırma texnologiyası kimi tanınan DLP rəqəmsal işıq emalı. DLP 3D çap texnologiyası SLA 3D çap texnologiyası ilə çox oxşarlıqlara malikdir. İstehsal karandaşla dairənin çəkilməsi ilə müqayisə edilirsə, SLA texnologiyası təbəqə-lay çəkməyə, DLP isə birbaşa ştamplamaya bərabərdir. İzlədiyimiz kütləvi istehsalın iki çox vacib məqamı var, biri səmərəlilik, digəri isə maddi xərcdir. Ənənəvi istehsaldan yüzlərlə dəfə daha sürətli çap edə bilən 3D printer var, yəni üz-üzə texnologiya, Shenzhendəki bir şirkət tərəfindən hazırlanmış Light Prism Technology. Ənənəvi FDM 3D çapı ilə içi boş bir topun çapı 2-5 saat çəkir və ən sürətlisi bir saat çəkir, lakin ən son üz-üzə texnologiya ilə çap etmək cəmi 10 dəqiqə çəkir. Çap sürəti heyrətamizdir. Bu 3D çap bazarda olduqdan sonra ənənəvi sənətkarlığa təsiri hələ də böyükdür.

FDM --Fused Deposition Fording Process

DLP və SLS texnologiyaları ilə müqayisədə FDM texnologiyası nisbətən sadədir, ona görə də geniş auditoriyaya malikdir və ailəyə daxil olmaq daha asandır. Prototip birbaşa 3D CAD məlumatlarından lay-lay əsasında yığılan yarı ərinmiş filamentə ekstrüde edilmək üçün termoplastik materialdan istifadə etməklə hazırlanır. FDM texnologiyasının üstünlükləri sadə mexaniki quruluş, asan dizayn, aşağı istehsal dəyəri, texniki xidmət və material xərcləri və ətraf mühitə heç bir çirklənmədir. Buna görə də, FDM həm də məişət masaüstü 3D printerlərində ən çox istifadə olunan texnologiyadır. Bu, lazerdən istifadə etməyən və aşağı qiymətə malik olan nisbətən ənənəvi çap üsuludur, lakin dəqiqliyi yüksək deyil və çap sürəti çox yavaşdır. Bu, hər kəs üçün ən əlçatan üsuldur və ümumiyyətlə təhsil bazarında istifadə olunur.

3D çapın istehsala və ənənəvi sənətkarlığa təsiri

3D çapın üstünlükləri

(1) Fərdiləşdirmə

Stomatologiyanı nümunə götürsək, hər kəsin dişləri fərqlidir, lakin 3D çap xüsusi istehsal və kütləvi istehsal arasındakı ziddiyyəti həll edə bilər və kütləvi istehsal fərdi implantlar, braketlər və s.

(2) real vaxt nümunəsi

3D çapın sürətli sürətinə görə dizayner səhər saatlarında məhsulun bir versiyasını tərtib edir və lider hazır məhsulu günorta saatlarında görə bilər, sonra isə axşam saat 18:00-da başqa bir variantı tərtib edir və ertəsi gün səhər hazır məhsulu görə bilir ki, bu da yeni məhsulların inkişaf sürətini xeyli sürətləndirir. Xüsusilə mürəkkəb deyilsə, 3D çap 3 saat ərzində hazır məhsul istehsal edə bilər, ənənəvi yoxlama isə hər dəfə 4-6 həftə çəkir, beləliklə, sənaye dizaynının ümumi sürəti də yaxşılaşdırılır.

(3) Çirklənmə yoxdur

 İstehsal olunan xammalların hamısı ekoloji cəhətdən təmiz olduğundan, bütün istehsal prosesi çirklənmədən istehsal olunur. Tullantı qaz və tullantı sularının çirklənməsi, qalıq materialların tullantıları yoxdur.

(4) Məlumatlaşdırma

Rəqəmsal stomatologiya yetkinləşdikdə həkimlər üçün texniki tələblər xeyli azalacaq. Xəstələr yalnız iki dəqiqə xəstəxanada skan etmək üçün alətdən istifadə etməlidirlər və onlar bütün diş problemlərinin səbəblərini və həll yollarını bilə bilərlər.

Bundan əlavə, 3D çap ortodontiya, fərdiləşdirilmiş və xüsusi şəffaf braketlərin çapı üçün də istifadə edilə bilər. Plastik əməliyyat zamanı dişlər sola, yoxsa irəliyə doğru hərəkət etməlidir? Neçə millimetr hərəkət etmək lazımdır? Əvvəllər diş cərrahiyyəsi yalnız həkimin şəxsi təcrübəsinə əsaslanırdı, lakin rəqəmsal stomatologiya əməliyyatın dayanıqlığını artırdı və həkimlər üçün texniki həddi aşağı saldı.

(5) Tez

 Ənənəvi sənaye prosesləri ilə müqayisədə 3D çap işçi qüvvəsi və nəqliyyat kimi ilkin hazırlıq tələb etmir. Ona ancaq maşın və xammal lazımdır və onu tez bir zamanda istehsala vermək olar.

(6) Avtomatlaşdırma

 Demək olar ki, virtual təxəyyüllə real şey arasında yalnız bir 3D printer var. 3D çapın bir açar istehsalı çoxlu əmək xərclərinə və insan səhvlərinə qənaət edir.