3D басып чыгаруу кантип иштейт?

Бир кошумча өндүрүш ыкмасы 3D басып чыгаруу болуп саналат. Ал "кошумча" болуп саналат, анткени ал материал блогуна же калыпка муктаж болбостон, чыныгы объектилерди түзүү үчүн материалдын катмарларын чогултуп, бириктирет. Ал "кадимки" технологияларга караганда татаал геометрияларды кура алат, көп учурда тез, арзан белгиленген орнотуу чыгымдары бар жана барган сайын өсүп жаткан материалдардын диапазону менен иштейт. Инженердик сектор, өзгөчө жеңил геометрияларды прототиптөө жана иштеп чыгууда, аны олуттуу колдонот.

Кошумча өндүрүш жана 3D басып чыгаруу

"3D басып чыгаруу" термини көбүнчө жасоочулардын маданиятына, ышкыбоздорго жана энтузиасттарга, рабочий принтерлерге, FDM сыяктуу жеткиликтүү басып чыгаруу ыкмаларына жана ABS жана PLA сыяктуу арзан материалдарга байланыштуу. Бул жарым-жартылай RepRap кыймылынан пайда болгон оригиналдуу MakerBot жана Ultimaker сыяктуу 3D басып чыгарууну демократиялаштырууга жана 2009-жылдагы 3D басып чыгаруу бумуна салым кошкон арзан рабочий принтерлерге байланыштуу.

3D басып чыгаруу технологиясы: инновациялык өндүрүштүн келечеги

3Dбасып чыгаруутарых

3D басып чыгаруу концепциясы продуктылары 1970-жылдары башталган. 1981-жылы жапон окумуштуусу доктор Кодама, биринчилерден болуп катмар-кабат басып чыгаруу ыкмасын сүрөттөгөн, 3D басып чыгарууну сынап көрүп, SLA (стереолитография) 3D басып чыгаруу технологиясын - ультрафиолет нурлары менен полимерленген фотосезгич чайырды жеке өзү жараткан.

Бир нече жылдан кийин америкалык окумуштуу Чарльз Халл да SLA технологиясы боюнча терең изилдөө жүргүзүп, 1986-жылы SLA биринчи патентин тапшырган. 3D системаларын негиздеген жана 1988-жылы өзүнүн биринчи коммерциялык продуктусу, SLA-1ди чыгарган. (төмөндөгү сүрөт)

SLA эң алгачкы иштелип чыккан 3D басып чыгаруу технологиясы деп айтууга болот, андыктан SLS (Selective Laser Sintering) жана FDM (Fused Deposition Modeling) кийин качан пайда болгон

1988-жылы америкалык Карл Декард Техас университетинде SLS технологиясын патенттеген. Ошол эле жылы Скотт Крамп, Stratasys компаниясынын негиздөөчүлөрүнүн бири, эритилген депозиттик моделдөө (FDM) үчүн патент алуу үчүн кайрылган. 1980-жылдан 1990-жылга чейин 3D басып чыгаруунун үч негизги технологиясы патенттелген, бул тармактын тез өнүгүү мезгилинин башталышы болгон. .

Европада, EOS GmbH 3D басып чыгаруу үчүн дизайн системасын түздү: Stereos" системасын. Бүгүнкү күндө өнөр жай секторунда анын 3D басып чыгарылган моделдери дүйнө жүзү боюнча SLS 3D басып чыгаруу технологиясы (Selective Laser Sintering) үчүн колдонулган пластмасса жана металлдар үчүн.

1992-жылы FDM (Fused Deposition Modeling) 3D басып чыгаруу технологиясы патентине көптөгөн адистердин жана жеке адамдардын ар кандай муктаждыктарын канааттандыруу үчүн 3D принтерлерин иштеп чыккан Stratasys уруксат берген.

1993-жылдан 1999-жылга чейин 3D басып чыгаруу тармагында ар кандай технологиялар пайда болгон. Ошол эле учурда, барган сайын жаңы CAD программалык камсыздоосу жана 3D моделдөөчү программалык камсыздоо иштелип чыкты, мисалы, Sanders Prototype (азыр Solidscape деп аталат) биринчи катышуучуларынын бири болгон.

3D басып чыгаруу көп талаа колдонмолору

2008-жылы биринчи 3D-принтер протези чыкты, бул маалымат каражаттарында 3D басып чыгаруунун үлүшүн дагы көбөйттү. Адамдар 3D басып чыгаруу салттуу бөлүктөрүн басып чыгарбастан, адамдын денесин оңдоодо да колдонсо болорун аныкташкан. Бул укмуштуудай медициналык 3D басып чыгаруу долбоору биологиялык мүчөнүн бардык бөлүктөрүн бириктирет жана андан кийин эч кандай чогулушсуз эле "кандай болсо, ошондой" басып чыгарууга болот. Бүгүнкү күндө 3D сканерлөө менен айкалышып, 3D басып чыгарылган медициналык протездер жана ортопедиялар бейтаптардын муктаждыктарын канааттандыруу үчүн арзан жана ылдам болуп баратат. Мындан тышкары, бул протездер барган сайын оптималдаштырылган жана пациенттин морфологиясына ылайыкташтырылган. 3D басып чыгаруу массалык жекелештирүү үчүн жаңы мүмкүнчүлүктөрдү алып келет. (сүрөт кошуу)

2009-жыл FDM патенттери массалык керектөө тармагына кирген жыл болду, ал FDM 3D принтерлеринин кеңири инновациялары үчүн жаңы жолду ачты. Үстөлдүк 3D принтерлердин баасы төмөндөгөн сайын, 3D басып чыгаруу индустриясынын өнүгүшүнө көбүрөөк адамдар көңүл бура алышты.

2013-жылы АКШнын президенти Барак Обама Биримдиктин абалына кайрылуусунда 3D басып чыгарууну келечектин негизги өндүрүшү катары атап, "3D басып чыгарууну" абсолюттук сөзгө айланткан. Азыр анын коомдук аң-сезимдеги орду абдан чоң. Көбүрөөк чакан жана орто компаниялар 3D басып чыгаруу менен камсыздалган арзан прототиптөөнүн артыкчылыктарын пайдаланып, аны кайталоо, инновация жана өндүрүш процесстерине толугу менен интеграциялоодо.

3D басып чыгаруу концептуалдык унаа

Курулуш колдонмолоруна келсек, 3D басып чыгарылган үйлөр азыр реалдуулукка айланды. Адамдар биринчи жолу 2018-жылы 3D басып чыгарылган үйлөргө көчүштү. Үйдүн аянты 1022 чарчы фут, бул жашоого абдан ыңгайлуу. Аны басып чыгарууга жалпысынан эки күн кетти.

Өндүрүш менен 3D басып чыгаруунун ортосундагы окшоштуктар жана айырмачылыктар боюнча 3D басып чыгаруунун классификация системасы

Мисал катары оюп кеткен топту алалы. Бетинде ондон ашык гүл бар. Эгерде ал салттуу иштетүү жолу менен иштетилсе, анда бул абдан кыйынчылык жаратат жана үлгүлөрдү бир-бирден өзгөртүү керек. Ал эми 3D басып чыгарууну тандасаңыз, анда материалдын калдыктары жок, андыктан анын кошумча өндүрүш деген аталышы да бар, демек, физикалык бөлүктөрдү жасоо үчүн материалдарды акырындык менен топтоо ыкмасы колдонулат. Салттуу ыкма биринчи эмбрионду жасап, андан кийин ашыкча материалды алып салуу, калган материал талап кылынган форма болуп саналат. Эгер көйгөй аныкталса, форманы ачып, аны өзгөртүү керек; 3D басып чыгаруу аз-аздан материалдын топтолушун колдонот, ал эми сиз даяр продукцияны тез көрө аласыз.

3D басып чыгаруу технологиясын ишке ашыруу

3D басып чыгаруу технологиясы өнөр жай өндүрүшүндө колдонулат. 3D басып чыгарууда физикалык объект эмес, санариптик модель колдонулушу керек. Эгерде сиз алдыңызда турган чыныгы объектти 3D басып чыгаргыңыз келсе, анда аны моделдөө үчүн компьютерди колдонушуңуз керек же чыныгы объектти санариптештирүү үчүн 3D сканерди колдонушуңуз керек, башкача айтканда, 3D моделин жана сиз он беш мүнөттүн ичинде нерселерди басып чыгара аласыз. Учурда 3D басып чыгаруу технологиясы төрт негизги категорияга бөлүнөт: FDM, DLP/SLA жана SLS

SLS -- лазердик агломерациялоо процесси

SLS - лазердик нурлануунун жогорку температуралык шарттарында эриген салыштырмалуу жогорку технологиялуу порошок. Жумушчу столго жука порошок катмарын жайып, катмардын кесилишин лазер нуру менен сканерлеп, температураны эрүү чекитине чейин көтөрүңүз, андыктан агломерация жана байланышты ишке ашырыңыз, порошок чачууну, агломерациялоону, майдалоону жана модел түзүлгөнгө чейин кургатууну кайталаңыз. Чынында, 3D басып чыгаруу кайра-кайра 2D басып чыгаруу болуп саналат. Эгер сиз бир нерсени өтө жука кессеңиз, ар бир кесимдин формасы бар экенин көрөсүз. Эгер сиз бардык фигураларды бириктирсеңиз, үч өлчөмдүү түзүлүш объектисин аласыз. Ошентип, биз графиканы тартуу үчүн лазерди колдонобуз. SLS калыптанган бөлүктөрүнүн айлана-чөйрөгө (температура, нымдуулук жана химиялык коррозия) туруктуулугу термопластикалык материалдардыкына окшош; ал эми SLA калыптанган бөлүктөрүнүн каршылыгы салыштырмалуу начар, мисалы, эпоксиддик чайыр менен калыптанган SLA даярдыгы нымдуулукка жана химиялык заттарга кабылышат. Коррозия, ал 38°Cден жогору чөйрөдө жумшарып, ийрилет, бирок калыптандыруунун тактыгы жогору.

SLA --стереолитография калыптоо процесси

SLA учурда Кытайда салыштырмалуу өнүккөн жарык менен айыктыруу технологиясы болуп саналат. "Стереолитография" - бул лазер нуру суюк чайырдын бетиндеги объекттин биринчи катмар формасын контурлап, андан кийин өндүрүш платформасын белгилүү бир аралыкка түшүрүп (0,05-0,025мм ортосунда), андан кийин катууланган катмар суюк чайырга чөмүлдүрүлөт жана башкалар. Колдонулган чайыр - бул фотосезгич чайыр, ал лазер нуру менен нурлангандан кийин катуу абалды пайда кылат жана калыптандыруу модели тез жана так.

DLP -- стереолитография калыптоо процесси

DLP санарип жарык иштетүү, лазер калыптандыруу технологиясы катары белгилүү. DLP 3D басып чыгаруу технологиясы SLA 3D басып чыгаруу технологиясы менен көп окшоштуктарга ээ. Эгерде өндүрүш карандаш менен тегерек тартууга окшоштурулса, анда SLA технологиясы катмар-катмар тартууга барабар, ал эми DLP түз штамптоого барабар. Биз көздөгөн массалык өндүрүштүн эки маанилүү пункту бар, бири эффективдүүлүк, экинчиси материалдык чыгым. Салттуу өндүрүшкө караганда жүздөгөн эсе тез басып чыгара турган 3D принтери бар, башкача айтканда, бетме-бет технология, аны Шэньчжэндеги Light Prism Technology компаниясы иштеп чыккан. Салттуу FDM 3D басып чыгаруу менен көңдөй топту басып чыгаруу үчүн 2-5 саат талап кылынат, ал эми эң ылдамда бир саат талап кылынат, бирок эң акыркы бетме-бет технология менен басып чыгарууга болгону 10 мүнөт керектелет. басып чыгаруу ылдамдыгы укмуш. Бул 3D басып чыгаруу рынокко чыккандан кийин, салттуу кол өнөрчүлүккө тийгизген таасири дагы деле чоң.

FDM --Fused Deposition Fording Process

DLP жана SLS технологиялары менен салыштырганда, FDM технологиясы салыштырмалуу жөнөкөй, ошондуктан анын аудиториясы чоң жана үй-бүлөгө кирүү оңой. Прототип 3D CAD маалыматтарынан түздөн-түз түзүлөт, термопластикалык материалды колдонуу менен жарым-жартылай эриген жипчеге экструдировкаланат, ал катмар-катмар негизинде жайгаштырылат. FDM технологиясынын артыкчылыктары жөнөкөй механикалык түзүлүш, жеңил дизайн, өндүрүштүн төмөн наркы, техникалык тейлөө жана материалдык чыгым жана айлана-чөйрөнү булгабайт. Ошондуктан, FDM ошондой эле үй рабочий 3D принтерлерде эң кеңири колдонулган технология болуп саналат. Бул салыштырмалуу салттуу басып чыгаруу ыкмасы, ал лазерди колдонбойт жана баасы арзан, бирок тактыгы жогору эмес жана басып чыгаруу ылдамдыгы өтө жай. Бул ар бир адам үчүн эң жеткиликтүү ыкма жана ал жалпысынан билим берүү рыногунда колдонулат.

3D басып чыгаруунун өндүрүшкө жана салттуу кол өнөрчүлүккө тийгизген таасири

3D басып чыгаруунун артыкчылыктары

(1) Ыңгайлаштыруу

Мисал катары стоматологияны алсак, ар бир адамдын тиштери ар кандай, бирок 3D басып чыгаруу ылайыкташтырылган өндүрүш менен массалык өндүрүштүн ортосундагы карама-каршылыкты чече алат, ал эми массалык түрдө ылайыкташтырылган импланттарды, брекеттерди ж.б.

(2) реалдуу убакыт үлгүсү

3D басып чыгаруунун ылдамдыгынан улам, дизайнер эртең менен буюмдун версиясын иштеп чыгат, ал эми лидер даяр продукцияны түштө көрө алат, андан кийин кечки саат 18:00дө башка версиясын иштеп чыгат жана эртеси эртең менен даяр продукцияны көрө алат, бул жаңы продукциянын ылдамдыгын иштеп чыгууну абдан тездетет. Эгерде ал өзгөчө татаал болбосо, 3D басып чыгаруу 3 сааттын ичинде даяр продукцияны чыгара алат, ал эми салттуу текшерүү ар бир жолу 4-6 жуманы талап кылат, ошондуктан өнөр жай үлгүсүнүн жалпы ылдамдыгы да жакшырат.

(3) Булгануусу жок

 Өндүрүлгөн чийки заттын баары экологиялык жактан таза болгондуктан, бүт өндүрүш процесси булгануусуз өндүрүш болуп саналат. Газ жана саркынды суулар булганбайт, калган материалдар ысырап кылынбайт.

(4) Маалыматташтыруу

Санарип стоматология жетилгенде, дарыгерлерге коюлган техникалык талаптар абдан кыскарат. Бейтаптар ооруканада эки мүнөт сканерлөө үчүн аспапты колдонуу гана керек, алар бардык стоматологиялык көйгөйлөрдүн себептерин жана чечүү жолдорун биле алышат.

Мындан тышкары, 3D басып чыгаруу, ошондой эле жекелештирилген жана ылайыкташтырылган тунук кашаа басып, ортодонтия үчүн колдонулушу мүмкүн. Пластикалык операция учурунда тиштер солго же алдыга жылыш керекпи? Канча миллиметрге жылыш керек? Мурда тиш хирургиясы дарыгердин жеке тажрыйбасына гана таянса, санарип стоматологиясы операциянын туруктуулугун жогорулатып, дарыгерлер үчүн техникалык босогону төмөндөттү.

(5) Тез

 Салттуу өнөр жай процесстерине салыштырмалуу 3D басып чыгаруу жумушчу күчү жана транспорт сыяктуу алдын ала даярдыктарды талап кылбайт. Ага машиналар жана сырьё гана керек, аны тез эле ендурушке киргизууге болот.

(6) Автоматташтыруу

 Виртуалдык фантазия менен реалдуу нерсенин ортосунда бир гана 3D принтер бар деп айтууга болот. 3D басып чыгаруунун бир ачкыч өндүрүшү көп эмгек чыгымдарын жана адам каталарын үнөмдөйт.