Како функционира 3D печатењето?

Еден метод на производство на адитиви е 3D печатење. Тој е „додаток“ со тоа што едноставно натрупува и спојува слоеви материјал за да создаде вистински предмети наместо да му треба блок материјал или калап. Може да изгради покомплицирани геометрии од „конвенционалните“ технологии, често е брз, има евтини фиксни трошоци за поставување и работи со постојано растечка палета на материјали. Инженерскиот сектор значително го користи, особено кога прави прототипови и развива лесни геометрии.

Производство на адитиви и 3D печатење

Терминот „3D печатење“ често се поврзува со културата на производителите, аматери и ентузијасти, десктоп печатачи, достапни техники за печатење како FDM и евтини материјали како ABS и PLA. Ова делумно се должи на достапните десктоп печатачи кои произлегоа од движењето RepRap, како што се оригиналните MakerBot и Ultimaker, кои придонесоа за демократизација на 3D печатењето и бумот на 3D печатење во 2009 година.

Технологија на 3D печатење: иднината на иновативното производство

3Dпечатењеисторија

Производите за концепт на 3D печатење започнаа во 1970-тите. Во 1981 година, јапонскиот научник д-р Кодама, кој беше првиот што го опиша методот на производство на печатење слој по слој, се обиде со 3D печатење и лично ја создаде SLA (стереолитографија) 3D технологија за печатење смола чувствителна на фотографија полимеризирана со ултравиолетова светлина.

Неколку години подоцна, американскиот научник Чарлс Хал, исто така, спроведе длабинско истражување на технологијата на SLA, и го поднесе првиот патент на SLA во 1986 година.

Може да се каже дека SLA е најраната развиена технологија за 3D печатење, па кога подоцна SLS (Селективно ласерско синтерување) и FDM (Моделирање со сплотена депозиција)

Во 1988 година, Американецот Карл Декард ја патентирал SLS технологијата на Универзитетот во Тексас, што е уште една техника за 3Д печатење во која ласерот локално спојува честички од прав за да печати. Истата година, Скот Крамп, еден од основачите на Стратасис, аплицираше за патент за моделирање со споена депозиција (FDM). Од 1980 до 1990 година, сите три главни технологии на 3D печатење беа патентирани, означувајќи го почетокот на периодот на брз развој во оваа индустрија. .

Во Европа, EOS GmbH создаде систем за дизајн за 3D печатење: системот Stereos". Денес, неговите 3D печатени модели во индустрискиот сектор се користат ширум светот за технологијата за 3D печатење SLS (Selective Laser Sintering) за пластика и метали препознаени во.

Во 1992 година, патентот за технологија за 3D печатење FDM (Fused Deposition Modeling) беше одобрен од Stratasys, кој разви 3D печатачи за да ги задоволи различните потреби на многу професионалци и поединци.

Од 1993 до 1999 година, различни технологии се појавија во индустријата за 3D печатење. Во исто време, се развиваше се повеќе и повеќе нов CAD софтвер и софтвер за 3D моделирање, на пример, Sanders Prototype (сега наречен Solidscape) кој беше еден од првите учесници.

Апликации за 3D печатење на повеќе полиња

Во 2008 година излезе првата 3Д-печатена протетика, што дополнително го зголеми уделот на 3D печатењето во медиумите. Луѓето открија дека 3D печатењето не само што може да печати традиционални делови туку и да се примени за поправка на човечкото тело. Овој неверојатен проект за медицинско 3D печатење ги комбинира сите делови на биолошкиот екстремитет и може да се испечати „како што е“ без последователно склопување. Денес, во комбинација со 3D скенирање, 3D печатените медицински протези и ортозата стануваат поевтини и побрзи за да ги задоволат потребите на пациентите. Покрај тоа, овие протези се повеќе се оптимизираат и се прилагодуваат на морфологијата на пациентот. 3D печатењето носи нови можности за масовна персонализација. (додадете слика)

2009 година беше годината кога патентите FDM влегоа во полето на масовна потрошувачка, што отвори нов пат за обемна иновација на FDM 3D печатачите. Како што паѓаше цената на десктоп 3D печатачите, се повеќе и повеќе луѓе можеа да обрнат внимание на развојот на индустријата за 3D печатење.

Во 2013 година, американскиот претседател Барак Обама го спомна 3Д печатењето во своето обраќање за состојбата на Унијата како главен начин на производство на иднината, правејќи го „3Д печатењето“ апсолутна популарност. Сега, неговото место во умот на јавноста е многу истакнато. Сè повеќе мали и средни компании ги користат предностите на евтините прототипови обезбедени со 3D печатење, целосно интегрирајќи го во нивните процеси на повторување, иновации и производство.

Концептен автомобил за 3D печатење

Што се однесува до градежните апликации, 3D печатените куќи сега се реалност. Луѓето се вселиле во 3Д печатени куќи за прв пат во 2018 година. Куќата има површина од 1022 квадратни метри, што е многу погодно за живеење. За печатење беа потребни вкупно два дена.

Системот за класификација на 3D печатење за сличностите и разликите помеѓу производството и 3D печатењето

Земете ја издлабената топка како пример. На површината има повеќе од десетина цвеќиња. Ако се обработува со традиционална обработка, ќе биде многу проблематично, а шаблоните мора да се менуваат еден по еден. И ако изберете 3D печатење, нема губење материјал, па затоа има и име наречено производство на адитиви, што значи дека методот на постепено акумулирање материјали се користи за производство на физички делови. Традиционалниот метод е прво да се направи ембрионот, а потоа да се отстрани вишокот материјал, а останатиот материјал е потребната форма. Ако се открие проблем, потребно е да се отвори калап и да се измени; додека 3D печатењето користи малку по малку акумулација на материјал, можете брзо да го видите готовиот производ.

Реализација на технологија за 3D печатење

Технологијата за 3D печатење се применува во индустриското производство. Она што треба да го користи 3D печатењето не е физичкиот објект, туку дигиталниот модел. Ако сакате да го испечатите 3Д вистинскиот објект пред вас, тогаш мора да користите компјутер за да го моделирате или да користите 3Д скенер за да го дигитализирате вистинскиот објект, односно 3Д модел, а работите можете да ги испечатите за само петнаесет минути. Во моментов, технологијата за 3D печатење е поделена во четири главни категории: FDM, DLP/SLA и SLS

SLS-- процес на калапи со ласерско синтерување

SLS е релативно високотехнолошки прав кој се топи во услови на висока температура на ласерско зрачење. Нанесете слој од тенок прав на работната маса и скенирајте го пресекот на слојот со ласерскиот зрак за да се подигне температурата до точката на топење, за да се реализира синтерување и спојување, повторете го ширењето на прав, синтерување, мелење и сушење додека не се формира моделот. Всушност, 3D печатењето е 2D печатење одново и одново. Ако пресечете предмет многу тенок, ќе откриете дека секое парче има форма. Ако ги споите сите форми заедно, ќе добиете тродимензионален објект на структура. Затоа користиме ласери за цртање графики. Отпорноста на деловите од обликување SLS кон околината (температура, влажност и хемиска корозија) е слична на онаа на термопластичните материјали; додека отпорноста на деловите со обликување SLA е релативно слаба, на пример, SLA работните парчиња обликувани со епоксидна смола се подложни на влага и хемикалии. Корозијата, ќе омекне и искривува во средина над 38°C, но прецизноста на формирањето е висока.

SLA --процес на обликување на стереолитографија

SLA е технологија за стврднување на светлина, која во моментов е релативно развиена во Кина. „Стереолитографија“ е кога ласерскиот зрак ја опишува формата на првиот слој на предметот на површината на течната смола, а потоа производната платформа се спушта за одредено растојание (помеѓу 0,05-0,025 mm), а потоа зацврстениот слој се потопува во течната смола итн. Смолата што се користи е фотосензитивна смола, која ќе формира цврста состојба откако ќе биде зрачена од ласерскиот зрак, а моделот на формирање е брз и прецизен.

DLP-- процес на обликување на стереолитографија

DLP дигитална обработка на светлина, позната како технологија за ласерско обликување. Технологијата за 3D печатење DLP има многу сличности со технологијата за 3D печатење SLA. Ако производството се спореди со цртање круг со молив, тогаш SLA технологијата е еквивалентна на цртање слој по слој, додека DLP е еквивалентно на директно печат. Масовното производство што го правиме има две многу важни точки, едната е ефикасноста, а другата е материјалната цена. Постои 3D печатач кој може да печати стотици пати побрзо од традиционалното производство, односно технологијата лице-в-лице, која е развиена од компанија во Шенжен, Light Prism Technology. Потребни се 2-5 часа за да се испечати шуплива топка со традиционално FDM 3D печатење, а најбрзо е потребен еден час, но потребни се само околу 10 минути за печатење со најновата технологија лице в лице. Брзината на печатење е неверојатна. Откако ова 3D печатење ќе се појави на пазарот, влијанието врз традиционалните занаети е сè уште големо.

FDM -- Процес на обликување со сплотено таложење

Во споредба со DLP и SLS технологиите, FDM технологијата е релативно едноставна, така што има голема публика и полесно се влегува во семејството. Прототипот е директно конструиран од податоците од 3D CAD со користење на термопластичен материјал кој треба да се истисне во полустопена нишка, која се депонира на основа слој по слој. Предностите на FDM технологијата се едноставна механичка структура, лесен дизајн, ниски трошоци за производство, трошоци за одржување и материјални трошоци и без загадување на животната средина. Затоа, FDM е исто така најшироко користената технологија во 3D печатачите на десктоп домаќинствата. Тоа е релативно традиционален метод на печатење, кој не користи ласер и има ниска цена, но точноста не е висока и брзината на печатење е многу бавна. Ова е најпристапниот метод за секого и генерално се користи на пазарот за образование.

Влијанието на 3D печатењето врз производството и традиционалната изработка

Предности на 3D печатење

(1) Прилагодување

Земајќи ја стоматологијата како пример, забите на секого се различни, но 3D печатењето може да ја реши противречноста помеѓу приспособеното производство и масовното производство, а масовното произведува приспособени импланти, загради итн.

(2) примерок во реално време

Поради големата брзина на 3D печатењето, дизајнерот дизајнира верзија на производот наутро, а лидерот може да го види готовиот производ напладне, а потоа дизајнира друга верзија во 18 часот, а може да го види готовиот производ следното утро, што во голема мера го забрзува развојот на нови производи со брзина. Ако не е особено комплицирано, 3D печатењето може да произведе готови производи за 3 часа, додека традиционалното тестирање трае 4-6 недели секој пат, така што вкупната брзина на индустрискиот дизајн е исто така подобрена.

(3) Без загадување

 Бидејќи сите произведени суровини се еколошки, целиот производствен процес е производство без загадување. Нема загадување на отпадни гасови и отпадни води, а нема трошење на остатоци од материјали.

(4) Податоци

Кога дигиталната стоматологија ќе созрее, техничките барања за лекарите ќе бидат значително намалени. Пациентите треба да го користат инструментот за скенирање само две минути во болница, а можат да ги знаат причините и решенијата за сите проблеми со забите.

Покрај тоа, 3D печатењето може да се користи и за ортодонција, печатење персонализирани и приспособени проѕирни загради. За време на пластична операција, дали забите треба да се движат налево или напред? Колку милиметри да се движите? Во минатото, денталната хирургија се потпираше исклучиво на личното искуство на лекарот, но дигиталната стоматологија ја зголеми стабилноста на операцијата и го намали техничкиот праг за лекарите.

(5) Брзо

 Во споредба со традиционалните индустриски процеси, 3D печатењето не бара прелиминарни подготовки како работна сила и транспорт. Потребни се само машини и суровини, а може брзо да се пушти во производство.

(6) Автоматизација

 Може да се каже дека има само еден 3D печатач помеѓу виртуелната имагинација и вистинската работа. Производството со еден клуч на 3D печатење заштедува многу трошоци за работна сила и човечки грешки.