Cumu funziona a stampa 3D?

Un metudu di fabricazione additiva hè a stampa 3D. Hè "additivu" in quantu solu impilate è fusione strati di materiale per creà oggetti reali invece di avè bisognu di un bloccu di materiale o un muffa. Puderà custruisce geometrie più cumplicate di e tecnulugii "cunvinziunali", hè spessu veloce, hà costi di stallazione fissi à pocu pressu, è travaglia cù una gamma di materiali sempre crescente. U settore di l'ingegneria ne face un usu sustanziale, soprattuttu in u prototipu è u sviluppu di geometrie leggere.

Fabricazione additiva è stampa 3D

U terminu "stampa 3D" hè spessu ligatu à a cultura di u fabricatore, dilettanti è dilettanti, stampanti di desktop, tecniche di stampa accessibili cum'è FDM, è materiali di prezzu cum'è ABS è PLA. Questu hè in parte dovutu à l'impresora di desktop accessibile chì emerge da u muvimentu RepRap, cum'è l'uriginale MakerBot è Ultimaker, chì anu cuntribuitu à a democratizazione di a stampa 3D è u boom di stampa 3D 2009.

Tecnulugia di stampa 3D: u futuru di a fabricazione innovativa

3Dstampastoria

I prudutti di cuncettu di stampa 3D sò cuminciati in l'anni 1970. In u 1981, u scienziatu Japanese Dr Kodama, chì era u primu à discrìviri u metudu di fabricazione di stampa strata-da-layer, pruvò a stampa 3D, è hà creatu personalmente a tecnulugia di stampa 3D SLA (stereolithography) resina fotosensibile polimerizzata da a luce ultravioletta.

Uni pochi anni dopu, u scientist americanu Charles Hull hà ancu realizatu una ricerca approfondita nantu à a tecnulugia di SLA, è hà sottumessu a prima patente di SLA in 1986. Fundatu 3D Systems è liberatu u so primu pruduttu cummerciale, SLA-1, in 1988. (foto sottu)

Si pò dì chì SLA hè a prima tecnulugia di stampa 3D sviluppata, allora quandu SLS (Sinterizzazione Laser Selettiva) è FDM (Fused Deposition Modeling) sò più tardi.

In u 1988, l'American Carl Deckard hà patentatu a tecnulugia SLS à l'Università di Texas, chì hè un'altra tecnica di stampa 3D in quale un laser fusione localmente particelle di polvere per stampà. In u stessu annu, Scott Crump, unu di i fundatori di Stratasys, hà dumandatu una patente per a modellazione di deposizione fusa (FDM). Da u 1980 à u 1990, e trè tecnulugii principali di stampa 3D sò tutti patentati, chì marcanu l'iniziu di un periodu di rapidu sviluppu in questa industria. .

In Auropa, EOS GmbH hà creatu un sistema di cuncepimentu per a stampa 3D: u sistema Stereos ". Oghje, i so mudelli stampati 3D in u settore industriale sò usati in u mondu per a tecnulugia di stampa SLS 3D (Sintering Laser Selettiva) per i plastichi è metalli ricunnisciuti in.

In u 1992, u brevettu di a tecnulugia di stampa 3D FDM (Fused Deposition Modeling) hè statu autorizatu da Stratasys, chì hà sviluppatu stampanti 3D per risponde à e diverse esigenze di parechji prufessiunali è individui.

Da u 1993 à u 1999, diverse tecnulugia emergenu in l'industria di stampa 3D. À u stessu tempu, più è più novu software CAD, è software di modellazione 3D sò stati sviluppati, per esempiu, Sanders Prototype (oghji chjamatu Solidscape) chì era unu di i primi participanti creati.

Applicazioni multicampu di stampa 3D

In u 2008, a prima protesica stampata in 3D hè ghjunta, chì hà ancu aumentatu a parte di stampa 3D in i media. A ghjente hà truvatu chì a stampa 3D ùn pò micca solu stampà e parti tradiziunali, ma ancu esse appiicata à a riparazione di u corpu umanu. Stu maravigghiusu prughjettu di stampa 3D medica combina tutte e parte di un membru biologicu è pò esse stampatu "cum'è" senza alcuna assemblea successiva. Oghje, cumminati cù a scansione 3D, e protesi mediche stampate in 3D, è l'ortesi sò diventate più economiche è più veloci per risponde à i bisogni di i pazienti. Inoltre, sti protesi sò sempre più ottimizzati è adattati à a morfologia di u paci. A stampa 3D porta novi opportunità per a persunalizazione di massa. (aghjunghje foto)

2009 hè stata l'annu chì i patenti FDM sò intruti in u campu di u cunsumu di massa, chì hà apertu un novu percorsu per l'innuvazione estensiva di l'imprese 3D FDM. Cum'è u prezzu di l'impresora 3D di desktop hè cascatu, più è più persone anu pussutu attente à u sviluppu di l'industria di stampa 3D.

In u 2013, u presidente di i Stati Uniti, Barack Obama, hà citatu a stampa 3D in u so indirizzu di u Statu di l'Unione cum'è u principale modu di produzzione di u futuru, facendu "stampa 3D" una parola di moda assoluta. Avà, u so postu in a mente publica hè assai prominente. Sempre di più picculi è medie imprese apprufittannu di u prototipu à pocu costu furnitu da a stampa 3D, integrendu cumplettamente in i so prucessi di iterazione, innuvazione è produzzione.

Car conceptu di stampa 3D

In quantu à l'applicazioni di custruzzione, e case stampate in 3D sò oghji una realità. A ghjente si trasfirìu in case stampate 3D per a prima volta in 2018. A casa hà una zona di 1022 metri quadrati, chì hè assai vivable. Pigliò un totale di dui ghjorni per stampà.

U sistema di classificazione di a stampa 3D nantu à e similitudini è differenze trà a fabricazione è a stampa 3D

Pigliate a bola scavata cum'è un esempiu. Ci hè più di una decina di fiori nantu à a superficia. S'ellu hè trattatu da machining tradiziunale, serà assai fastidiosu, è i mudelli devenu esse mudificate unu per unu. È se sceglite a stampa 3D, ùn ci hè micca un perdu di materiale, cusì hà ancu un nome chjamatu additive manufacturing, chì significa chì u metudu di accumulà gradualmente i materiali hè utilizatu per fabricà parti fisiche. U metudu tradiziunale hè di fà l'embriione prima, poi sguassate u materiale in eccesso, è u materiale restante hè a forma necessaria. Se un prublema hè rilevatu, hè necessariu di apre un moldu è mudificà; mentre chì a stampa 3D usa pocu à pocu l'accumulazione di materiale, pudete vede rapidamente u pruduttu finitu.

Realizzazione di tecnulugia di stampa 3D

A tecnulugia di stampa 3D hè appiicata à a produzzione industriale. Ciò chì a stampa 3D deve aduprà ùn hè micca l'ughjettu fisicu, ma u mudellu digitale. Se vulete stampà in 3D l'ughjettu veru davanti à voi, allora duvete aduprà un urdinatore per modellu, o aduprà un scanner 3D per digitalizà l'ughjettu reale, vale à dì un mudellu 3D, è pudete stampà e cose in pocu di quindici minuti. Attualmente, a tecnulugia di stampa 3D hè divisa in quattru categorie principali: FDM, DLP/SLA è SLS.

SLS - prucessu di stampatura di sinterizzazione laser

SLS hè un polveru relativamente high-tech chì si fonde in cundizioni d'alta temperatura di l'irradiazione laser. Spread una strata di polveri magre nantu à u bancu di travagliu, è scansà a sezione trasversale di a strata cù u fasciu laser per elevà a temperatura à u puntu di fusione, in modu di rializà a sinterizzazione è u ligame, ripetite a sparghjera di polvera, sinterizzazione, macinazione è siccazione finu à chì u mudellu hè furmatu. In fatti, a stampa 3D hè una stampa 2D ripetutamente. Se tagliate un oggettu assai magre, truverete chì ogni pezzu hà una forma. Se mette tutte e forme inseme, uttene un oggettu di struttura tridimensionale. Allora usemu laser per disegnà gràfiche. A resistenza di i pezzi stampati SLS à l'ambiente (temperatura, umidità è corrosione chimica) hè simile à quella di i materiali termoplastici; mentre chì a resistenza di e parti stampate SLA hè relativamente povera, per esempiu, i pezzi di travagliu SLA stampati cù resina epossidica sò suscettibili à l'umidità è i chimichi. A corrosione, si stende è deforma in un ambiente sopra à 38 ° C, ma a precisione di furmazione hè alta.

SLA - prucessu di stampa di stereolitografia

SLA hè una tecnulugia di fotopolimerizzazione, chì hè relativamente sviluppata in Cina à u mumentu. "Stereolithography" hè quandu u fasciu laser delinea a prima forma di strata di l'ughjettu nantu à a superficia di a resina liquida, è tandu a piattaforma di produzzione hè abbassata da una certa distanza (trà 0,05-0,025 mm), è dopu a capa solidificata hè immersa in a resina liquida, è cusì. A resina utilizata hè una resina fotosensibile, chì formarà un statu solidu dopu esse irradiata da u fasciu laser, è u mudellu di furmazione hè veloce è precisu.

DLP - prucessu di stampa di stereolitografia

Trattamentu di luce digitale DLP, cunnisciutu cum'è tecnulugia di forma laser. A tecnulugia di stampa DLP 3D hà parechje similarità cù a tecnulugia di stampa 3D SLA. Se a produzzione hè paragunata à disegnu un cercolu cù un lapis, allora a tecnulugia SLA hè equivalente à disegnu strata per strata, mentri DLP hè equivalente à stampà direttamente. A pruduzzione di massa chì perseguite hà dui punti assai impurtanti, unu hè l'efficienza, è l'altru hè u costu materiale. Ci hè una stampante 3D chì pò stampà centinaie di volte più veloce di a fabricazione tradiziunale, vale à dì, a tecnulugia faccia à faccia, chì hè stata sviluppata da una cumpagnia in Shenzhen, Light Prism Technology. Ci vole 2-5 ore per stampà una bola cava cù a stampa tradiziunale FDM 3D, è ci vole una ora à u più veloce, ma ci vole solu circa 10 minuti per stampà cù l'ultima tecnulugia faccia à faccia. A velocità di stampa hè stupente. Una volta chì sta stampa 3D hè nantu à u mercatu, L'impattu nantu à l'artighjani tradiziunali hè sempre grande.

FDM --Processu di stampatura di deposizione fusa

Comparatu cù e tecnulugii DLP è SLS, a tecnulugia FDM hè relativamente simplice, cusì hà un grande audience è hè più faciule per entra in a famiglia. U prototipu hè custruitu direttamente da i dati CAD 3D utilizendu u materiale termoplasticu per esse estrusu in un filamentu semi-funtu, chì hè dipositu nantu à una basa strata per capa. I vantaghji di a tecnulugia FDM sò struttura meccanica simplice, cuncepimentu faciule, costu di fabricazione bassu, costu di mantenimentu è costu di materiale, è senza contaminazione di l'ambiente. Per quessa, FDM hè ancu a tecnulugia più largamente usata in l'imprese 3D di desktop di casa. Hè un metudu di stampa relativamente tradiziunale, chì ùn usa micca laser è hà un prezzu bassu, ma a precisione ùn hè micca alta è a velocità di stampa hè assai lenta. Questu hè u metudu più accessibile per tutti, è hè generalmente utilizatu in u mercatu di l'educazione.

L'impattu di a stampa 3D nantu à a fabricazione è l'artigianalità tradiziunale

Vantaghji di a stampa 3D

(1) persunalizazione

Pigliendu l'odontoiatria cum'è un esempiu, i denti di tutti sò diffirenti, ma a stampa 3D pò risolve a cuntradizioni trà a pruduzzione persunalizata è a pruduzzione di massa, è a massa pruduce implanti persunalizati, bretelle, etc.

(2) campione in tempu reale

A causa di a veloce veloce di a stampa 3D, u designer disigna una versione di u produttu in a matina, è u capu pò vede u pruduttu finitu à meziornu, è poi cuncepisce una altra versione à 6 pm, è pò vede u pruduttu finitu a matina dopu, chì accelera assai u sviluppu di a nova velocità di i prudutti. Se ùn hè micca particularmente complicata, a stampa 3D pò pruduce prudutti finiti in 3 ore, mentre chì a prova tradiziunale dura 4-6 settimane ogni volta, cusì a velocità generale di u disignu industriale hè ancu migliurata.

(3) Nisuna contaminazione

 Siccomu e materie prime prudutte sò tutte amichevuli di l'ambiente, tuttu u prucessu di produzzione hè una produzzione senza contaminazione. Ùn ci hè micca contaminazione di gasi di scarti è di l'acqua residuale, è ùn ci hè micca rifiuti di materiali rimanenti.

(4) Dataization

Quandu l'odontoiatria digitale matura, i requisiti tecnichi per i medichi saranu assai ridotti. I Pacienti solu bisognu di utilizà l'instrumentu per scansà per dui minuti in l'uspidale, è ponu cunnosce e cause è suluzione di tutti i prublemi dentali.

Inoltre, a stampa 3D pò ancu esse aduprata per l'ortodonzia, stampendu bretelle trasparenti persunalizate è persunalizate. Durante a cirurgia plastica, i denti si movenu à manca o avanti? Quantu millimetri à spustà ? In u passatu, a chirurgia dentale si basava solu nantu à l'esperienza persunale di u duttore, ma l'odontoiatria digitale hà aumentatu a stabilità di l'operazione è hà diminuitu u sogliu tècnicu per i medichi.

(5) Rapidu

 In cunfrontu cù i prucessi industriali tradiziunali, a stampa 3D ùn hà micca bisognu di preparazione preliminare cum'è a forza di travagliu è u trasportu. Hè solu bisognu di machini è materie prime, è pò esse messu in produzzione rapidamente.

(6) Automation

 Si pò dì chì ci hè solu una stampante 3D trà l'imaginazione virtuale è a cosa reale. A produzzione di una chjave di stampa 3D salva assai costi di travagliu è errori umani.