Sut mae argraffu 3D yn gweithio?

Un dull gweithgynhyrchu ychwanegyn yw argraffu 3D. Mae'n "ychwanegyn" yn yr ystyr ei fod yn syml yn pentyrru ac yn asio haenau o ddeunydd i greu gwrthrychau gwirioneddol yn lle bod angen bloc o ddeunydd neu fowld. Gall adeiladu geometregau mwy cymhleth na thechnolegau "confensiynol", mae'n aml yn gyflym, mae ganddo gostau sefydlu rhad, ac mae'n gweithio gydag ystod gynyddol o ddeunyddiau. Mae'r sector peirianneg yn gwneud defnydd sylweddol ohono, yn enwedig wrth brototeipio a datblygu geometregau ysgafn.

Gweithgynhyrchu ychwanegion ac argraffu 3D

Mae'r term "argraffu 3D" yn aml yn gysylltiedig â diwylliant gwneuthurwyr, amaturiaid a selogion, argraffwyr bwrdd gwaith, technegau argraffu hygyrch fel FDM, a deunyddiau rhad fel ABS a PLA. Mae hyn yn rhannol oherwydd yr argraffwyr bwrdd gwaith fforddiadwy a ddeilliodd o'r mudiad RepRap, megis y MakerBot and Ultimaker gwreiddiol, a gyfrannodd at ddemocrateiddio argraffu 3D a ffyniant argraffu 3D 2009.

Technoleg Argraffu 3D: Dyfodol Gweithgynhyrchu Arloesol

3Dargraffuhanes

Dechreuodd cynhyrchion cysyniad argraffu 3D yn y 1970au. Ym 1981, ceisiodd gwyddonydd Japaneaidd Dr Kodama, a oedd y cyntaf i ddisgrifio'r dull gweithgynhyrchu argraffu haen-wrth-haen, argraffu 3D, a chreodd yn bersonol y CLG (stereolithography) technoleg argraffu 3D-resin ffotosensitif wedi'i bolymeru gan olau uwchfioled.

Ychydig flynyddoedd yn ddiweddarach, cynhaliodd y gwyddonydd Americanaidd Charles Hull hefyd ymchwil manwl ar dechnoleg CLG, a chyflwynodd batent cyntaf CLG ym 1986. Sefydlodd 3D Systems a rhyddhaodd eu cynnyrch masnachol cyntaf, y SLA-1, ym 1988. (llun isod)

Gellir dweud mai CLG yw'r dechnoleg argraffu 3D gynharaf a ddatblygwyd, felly pryd y gwnaeth SLS (Sintering Laser Dewisol) a FDM (Modelu Dyddodiad Cyfunol) yn ddiweddarach

Ym 1988, patentodd yr Americanwr Carl Deckard dechnoleg SLS ym Mhrifysgol Texas, sef techneg argraffu 3D arall lle mae laser yn asio gronynnau powdr yn lleol i'w hargraffu. Yn yr un flwyddyn, gwnaeth Scott Crump, un o sylfaenwyr Stratasys, gais am batent ar gyfer modelu dyddodiad ymdoddedig (FDM). O 1980 i 1990, cafodd y tair prif dechnoleg o argraffu 3D i gyd eu patentio, gan nodi dechrau cyfnod o ddatblygiad cyflym yn y diwydiant hwn. .

Yn Ewrop, creodd EOS GmbH system ddylunio ar gyfer argraffu 3D: y system Stereos" Heddiw, mae ei fodelau printiedig 3D yn y sector diwydiannol yn cael eu defnyddio ledled y byd ar gyfer technoleg argraffu 3D SLS (Sintering Laser Dewisol) ar gyfer plastigau a metelau a gydnabyddir yn.

Ym 1992, awdurdodwyd patent technoleg argraffu 3D FDM (Modelu Dyddodiad Cyfunol) gan Stratasys, a ddatblygodd argraffwyr 3D i ddiwallu gwahanol anghenion llawer o weithwyr proffesiynol ac unigolion.

O 1993 i 1999, daeth technolegau amrywiol i'r amlwg yn y diwydiant argraffu 3D. Ar yr un pryd, datblygwyd mwy a mwy o feddalwedd CAD newydd, a meddalwedd modelu 3D, er enghraifft, Sanders Prototype (a elwir bellach yn Solidscape) a oedd yn un o'r cyfranogwyr cyntaf a grëwyd.

Argraffu 3D aml-faes ceisiadau

Yn 2008, daeth y prosthetig argraffedig 3D cyntaf allan, a gynyddodd ymhellach y gyfran o argraffu 3D yn y cyfryngau. Canfu pobl y gall argraffu 3D nid yn unig argraffu rhannau traddodiadol ond hefyd ei gymhwyso i atgyweirio corff dynol. Mae'r prosiect argraffu 3D meddygol anhygoel hwn yn cyfuno pob rhan o aelod biolegol a gellir ei argraffu "fel y mae" heb unrhyw gynulliad dilynol. Heddiw, ynghyd â sganio 3D, mae prosthesis meddygol printiedig 3D, ac orthoteg yn mynd yn rhatach ac yn gyflymach i ddiwallu anghenion cleifion. At hynny, mae'r prostheses hyn yn cael eu hoptimeiddio'n gynyddol a'u haddasu i forffoleg y claf. Mae argraffu 3D yn dod â chyfleoedd newydd ar gyfer personoli torfol. (ychwanegu llun)

2009 oedd y flwyddyn y daeth patentau FDM i mewn i'r maes defnydd torfol, a agorodd lwybr newydd ar gyfer arloesi helaeth o argraffwyr FDM 3D. Wrth i bris argraffwyr bwrdd gwaith 3D ostwng, roedd mwy a mwy o bobl yn gallu rhoi sylw i ddatblygiad y diwydiant argraffu 3D.

Yn 2013, soniodd Arlywydd yr UD Barack Obama am argraffu 3D yn ei anerchiad Cyflwr yr Undeb fel prif ddull cynhyrchu'r dyfodol, gan wneud "argraffu 3D" yn wefr absoliwt. Yn awr, y mae ei le yn y meddwl cyhoeddus yn amlwg iawn. Mae mwy a mwy o gwmnïau bach a chanolig yn manteisio ar y prototeipio cost isel a ddarperir gan argraffu 3D, gan ei integreiddio'n llawn i'w prosesau iteru, arloesi a chynhyrchu.

Car cysyniad argraffu 3D

Cyn belled ag y mae ceisiadau adeiladu yn y cwestiwn, mae tai argraffedig 3D bellach yn realiti. Symudodd pobl i mewn i dai printiedig 3D am y tro cyntaf yn 2018. Mae gan y tŷ arwynebedd o 1022 troedfedd sgwâr, sy'n hawdd ei fyw. Cymerodd gyfanswm o ddau ddiwrnod i'w argraffu.

Y system ddosbarthu o argraffu 3D ar y tebygrwydd a'r gwahaniaethau rhwng gweithgynhyrchu ac argraffu 3D

Cymerwch y bêl wag fel enghraifft. Mae mwy na dwsin o flodau ar yr wyneb. Os caiff ei brosesu gan beiriannu traddodiadol, bydd yn drafferthus iawn, a rhaid addasu'r patrymau fesul un. Ac os dewiswch argraffu 3D, nid oes unrhyw wastraff deunydd, felly mae ganddo hefyd enw o'r enw gweithgynhyrchu ychwanegion, sy'n golygu bod y dull o gronni deunyddiau yn raddol yn cael ei ddefnyddio i weithgynhyrchu rhannau ffisegol. Y dull traddodiadol yw gwneud yr embryo yn gyntaf, yna tynnwch y deunydd gormodol, a'r deunydd sy'n weddill yw'r siâp gofynnol. Os canfyddir problem, mae angen agor llwydni a'i addasu; tra bod argraffu 3D yn defnyddio cryn dipyn o ddeunydd yn cronni, gallwch chi weld y cynnyrch gorffenedig yn gyflym.

Gwireddu technoleg argraffu 3D

Defnyddir technoleg argraffu 3D i gynhyrchu diwydiannol. Yr hyn y mae angen i argraffu 3D ei ddefnyddio nid y gwrthrych corfforol, ond y model digidol. Os ydych chi eisiau argraffu'r gwrthrych go iawn yn 3D o'ch blaen, yna mae'n rhaid i chi ddefnyddio cyfrifiadur i'w fodelu, neu ddefnyddio sganiwr 3D i ddigideiddio'r gwrthrych go iawn, hynny yw, model 3D, a gallwch chi argraffu pethau mewn cyn lleied â phymtheg munud. Ar hyn o bryd, mae technoleg argraffu 3D wedi'i rhannu'n bedwar prif gategori: FDM, CLLD / SLA, a SLS

SLS - proses mowldio sintering laser

Mae SLS yn bowdwr cymharol uwch-dechnoleg sy'n toddi o dan amodau tymheredd uchel arbelydru laser. Lledaenwch haen o bowdr tenau ar y fainc waith, a sganiwch drawstoriad yr haen gyda'r pelydr laser i godi'r tymheredd i'r pwynt toddi, er mwyn gwireddu sintro a bondio, lledaenu powdr dro ar ôl tro, sintro, malu, a sychu nes bod y model yn cael ei ffurfio. Mewn gwirionedd, argraffu 3D yw argraffu 2D dro ar ôl tro. Os ydych chi'n sleisio gwrthrych yn denau iawn, fe welwch fod siâp i bob darn. Os rhowch yr holl siapiau at ei gilydd, byddwch yn cael gwrthrych strwythur tri dimensiwn. Felly rydyn ni'n defnyddio laserau i dynnu graffeg. Mae ymwrthedd rhannau mowldio SLS i'r amgylchedd (tymheredd, lleithder a chorydiad cemegol) yn debyg i wrthwynebiad deunyddiau thermoplastig; tra bod ymwrthedd rhannau mowldio SLA yn gymharol wael, er enghraifft, mae darnau gwaith CLG wedi'u mowldio â resin epocsi yn agored i leithder a chemegau. Cyrydiad, bydd yn meddalu ac yn ystof mewn amgylchedd uwchlaw 38 ° C, ond mae'r cywirdeb ffurfio yn uchel.

CLG --stereolithography molding broses

Mae CLG yn dechnoleg halltu ysgafn, sydd wedi'i datblygu'n gymharol yn Tsieina ar hyn o bryd. "Stereolithography" yw pan fydd y trawst laser yn amlinellu siâp haen gyntaf y gwrthrych ar wyneb y resin hylif, ac yna mae'r llwyfan cynhyrchu yn cael ei ostwng gan bellter penodol (rhwng 0.05-0.025mm), ac yna mae'r haen solidified yn cael ei drochi yn y resin hylif, ac ati. Mae'r resin a ddefnyddir yn resin ffotosensitif, a fydd yn ffurfio cyflwr solet ar ôl cael ei arbelydru gan y pelydr laser, ac mae'r model ffurfio yn gyflym ac yn fanwl gywir.

CLLD-- proses mowldio stereolithograffeg

Prosesu golau digidol CLLD, a elwir yn dechnoleg siapio laser. Mae gan dechnoleg argraffu 3D CLLD lawer o debygrwydd â thechnoleg argraffu 3D CLG. Os cyffelybir y cynhyrchiad i luniadu cylch gyda phensil, yna mae technoleg SLA yn cyfateb i luniadu haen wrth haen, tra bod CLLD yn cyfateb i stampio'n uniongyrchol. Mae gan y cynhyrchiad màs yr ydym yn ei ddilyn ddau bwynt pwysig iawn, un yw effeithlonrwydd, a'r llall yw cost materol. Mae yna argraffydd 3D a all argraffu cannoedd o weithiau'n gyflymach na gweithgynhyrchu traddodiadol, hynny yw, y dechnoleg wyneb yn wyneb, a ddatblygwyd gan gwmni yn Shenzhen, Light Prism Technology. Mae'n cymryd 2-5 awr i argraffu pêl wag gydag argraffu FDM 3D traddodiadol, ac mae'n cymryd awr ar y cyflymaf, ond dim ond tua 10 munud y mae'n ei gymryd i argraffu gyda'r dechnoleg wyneb yn wyneb ddiweddaraf. Mae'r cyflymder argraffu yn anhygoel. Unwaith y bydd yr argraffu 3D hwn ar y farchnad, mae'r effaith ar grefftau traddodiadol yn dal i fod yn wych.

FDM - Proses Mowldio Dyddodiad Ymdoddedig

O'i gymharu â thechnolegau CLLD a SLS, mae technoleg FDM yn gymharol syml, felly mae ganddi gynulleidfa fawr ac mae'n haws mynd i mewn i'r teulu. Mae'r prototeip wedi'i adeiladu'n uniongyrchol o'r data CAD 3D trwy ddefnyddio'r deunydd thermoplastig i'w allwthio i ffilament lled-tawdd, sy'n cael ei adneuo fesul haen. Manteision technoleg FDM yw strwythur mecanyddol syml, dyluniad hawdd, cost gweithgynhyrchu isel, cost cynnal a chadw a chost materol, a dim llygredd i'r amgylchedd. Felly, FDM hefyd yw'r dechnoleg a ddefnyddir fwyaf mewn argraffwyr 3D bwrdd gwaith cartref. Mae'n ddull argraffu cymharol draddodiadol, nad yw'n defnyddio laser ac mae ganddo gost isel, ond nid yw'r cywirdeb yn uchel ac mae'r cyflymder argraffu yn araf iawn. Dyma'r dull mwyaf hygyrch i bawb, ac fe'i defnyddir yn gyffredinol yn y farchnad addysg.

Effaith Argraffu 3D ar Weithgynhyrchu a Chrefftwaith Traddodiadol

Manteision argraffu 3D

(1) Addasu

Gan gymryd deintyddiaeth fel enghraifft, mae dannedd pawb yn wahanol, ond gall argraffu 3D ddatrys y gwrth-ddweud rhwng cynhyrchu wedi'i addasu a chynhyrchu màs, ac mae màs yn cynhyrchu mewnblaniadau, braces, ac ati wedi'u haddasu.

(2) sampl amser real

Oherwydd cyflymder cyflym argraffu 3D, mae'r dylunydd yn dylunio fersiwn o'r cynnyrch yn y bore, a gall yr arweinydd weld y cynnyrch gorffenedig am hanner dydd, ac yna'n dylunio fersiwn arall am 6 pm, a gall weld y cynnyrch gorffenedig y bore wedyn, sy'n cyflymu datblygiad cyflymder cynhyrchion newydd yn fawr. Os nad yw'n arbennig o gymhleth, gall argraffu 3D gynhyrchu cynhyrchion gorffenedig mewn 3 awr, tra bod prawfesur traddodiadol yn cymryd 4-6 wythnos bob tro, felly mae cyflymder cyffredinol dylunio diwydiannol hefyd yn gwella.

(3) Dim llygredd

 Gan fod y deunyddiau crai a gynhyrchir i gyd yn gyfeillgar i'r amgylchedd, mae'r broses gynhyrchu gyfan yn cynhyrchu heb lygredd. Nid oes llygredd nwy gwastraff a dŵr gwastraff, a dim gwastraff o ddeunyddiau dros ben.

(4) Dataization

Pan fydd deintyddiaeth ddigidol yn aeddfedu, bydd y gofynion technegol ar gyfer meddygon yn cael eu lleihau'n fawr. Dim ond am ddau funud yn yr ysbyty y mae angen i gleifion ddefnyddio'r offeryn i sganio, a gallant wybod achosion ac atebion yr holl broblemau deintyddol.

Yn ogystal, gellir defnyddio argraffu 3D hefyd ar gyfer orthodonteg, argraffu braces tryloyw wedi'u personoli a'u haddasu. Yn ystod llawdriniaeth blastig, a ddylai'r dannedd symud i'r chwith neu ymlaen? Sawl milimetr i symud? Yn y gorffennol, roedd llawdriniaeth ddeintyddol yn dibynnu ar brofiad personol y meddyg yn unig, ond mae deintyddiaeth ddigidol wedi cynyddu sefydlogrwydd y llawdriniaeth ac wedi gostwng y trothwy technegol ar gyfer meddygon.

(5) Cyflym

 O'i gymharu â phrosesau diwydiannol traddodiadol, nid oes angen paratoadau rhagarweiniol fel gweithlu a chludiant ar gyfer argraffu 3D. Dim ond peiriannau a deunyddiau crai sydd eu hangen arno, a gellir ei gynhyrchu'n gyflym.

(6) Awtomatiaeth

 Gellir dweud mai dim ond un argraffydd 3D sydd rhwng y dychymyg rhithwir a'r peth go iawn. Mae cynhyrchu un-allweddol o argraffu 3D yn arbed llawer o gostau llafur a gwallau dynol.