Si funksionon printimi 3D?

Një metodë e prodhimit shtesë është printimi 3D. Është "shtesë" në atë që thjesht grumbullon dhe shkrirë shtresat e materialit për të krijuar objekte aktuale në vend që të ketë nevojë për një bllok materiali ose një kallëp. Mund të ndërtojë gjeometri më të komplikuara se teknologjitë "konvencionale", shpesh është i shpejtë, ka kosto të lira konfigurimi fikse dhe punon me një gamë materialesh gjithnjë në rritje. Sektori i inxhinierisë e përdor atë në mënyrë thelbësore, veçanërisht kur prototipizon dhe zhvillon gjeometri të lehta.

Prodhimi i aditivëve dhe printimi 3D

Termi "printim 3D" është i lidhur shpesh me kulturën e prodhuesve, amatorë dhe entuziastësh, printera desktop, teknika printimi të aksesueshme si FDM dhe materiale të lira si ABS dhe PLA. Kjo është pjesërisht për shkak të printerëve desktop të përballueshëm që dolën nga lëvizja RepRap, të tilla si MakerBot dhe Ultimaker origjinal, të cilët kontribuan në demokratizimin e printimit 3D dhe bumin e printimit 3D të vitit 2009.

Teknologjia e printimit 3D: E ardhmja e prodhimit inovativ

3Dshtypjenhistori

Produktet e konceptit të printimit 3D filluan në vitet 1970. Në vitin 1981, shkencëtari japonez Dr. Kodama, i cili ishte i pari që përshkroi metodën e prodhimit të printimit shtresë pas shtrese, provoi printimin 3D dhe krijoi personalisht rrëshirën SLA (stereolithography) të printimit 3D me teknologji fotosensitive të polimerizuar nga drita ultravjollcë.

Disa vite më vonë, shkencëtari amerikan Charles Hull kreu gjithashtu kërkime të thella mbi teknologjinë e SLA dhe paraqiti patentën e parë të SLA në 1986. Themeloi 3D Systems dhe lëshoi ​​produktin e tyre të parë komercial, SLA-1, në 1988. (foto më poshtë)

SLA mund të thuhet se është teknologjia më e hershme e zhvilluar e printimit 3D, kështu që kur u zhvillua më vonë SLS (Sintering Selective Laser) dhe FDM (Fused Deposition Modeling)

Në vitin 1988, amerikani Carl Deckard patentoi teknologjinë SLS në Universitetin e Teksasit, e cila është një teknikë tjetër e printimit 3D në të cilën një lazer bashkon në vend grimcat pluhur së bashku për të printuar. Në të njëjtin vit, Scott Crump, një nga themeluesit e Stratasys, aplikoi për një patentë për modelimin e depozitimit të shkrirë (FDM). Nga viti 1980 deri në 1990, tre teknologjitë kryesore të printimit 3D u patentuan të gjitha, duke shënuar fillimin e një periudhe zhvillimi të shpejtë në këtë industri. .

Në Evropë, EOS GmbH krijoi një sistem dizajni për printimin 3D: sistemin Stereos". Sot, modelet e tij të printuara 3D në sektorin industrial përdoren në mbarë botën për teknologjinë e printimit 3D SLS (Selective Laser Sintering) për plastikën dhe metalet e njohura në.

Në vitin 1992, patenta e teknologjisë së printimit 3D FDM (Fused Deposition Modeling) u autorizua nga Stratasys, e cila zhvilloi printera 3D për të përmbushur nevojat e ndryshme të shumë profesionistëve dhe individëve.

Nga viti 1993 deri në 1999, teknologji të ndryshme u shfaqën në industrinë e printimit 3D. Në të njëjtën kohë, u zhvilluan gjithnjë e më shumë softuer të ri CAD dhe softuer të modelimit 3D, për shembull, Sanders Prototype (tani i quajtur Solidscape) i cili ishte një nga pjesëmarrësit e parë të krijuar.

Aplikacionet e printimit 3D me shumë fusha

Në vitin 2008, doli proteza e parë e printuar 3D, e cila rriti më tej pjesën e printimit 3D në media. Njerëzit zbuluan se printimi 3D jo vetëm që mund të printojë pjesë tradicionale, por gjithashtu mund të aplikohet në riparimin e trupit të njeriut. Ky projekt i mrekullueshëm i printimit mjekësor 3D kombinon të gjitha pjesët e një gjymtyre biologjike dhe mund të printohet "siç është" pa ndonjë montim të mëvonshëm. Sot, të kombinuara me skanimin 3D, protezat mjekësore të printuara 3D dhe ortotikët po bëhen më të lira dhe më të shpejta për të përmbushur nevojat e pacientëve. Për më tepër, këto proteza optimizohen dhe përshtaten gjithnjë e më shumë me morfologjinë e pacientit. Printimi 3D sjell mundësi të reja për personalizim masiv. (Shto foto)

2009 ishte viti kur patentat FDM hynë në fushën e konsumit masiv, gjë që hapi një rrugë të re për inovacionin e gjerë të printerëve FDM 3D. Ndërsa çmimi i printerëve 3D desktop ra, gjithnjë e më shumë njerëz ishin në gjendje t'i kushtonin vëmendje zhvillimit të industrisë së printimit 3D.

Në vitin 2013, presidenti i SHBA-së, Barack Obama, përmendi printimin 3D në fjalimin e tij për gjendjen e shtetit si mënyrën kryesore të prodhimit të së ardhmes, duke e bërë "printimin 3D" një fjalë kryesore. Tani, vendi i saj në mendjen e publikut është shumë i spikatur. Gjithnjë e më shumë kompani të vogla dhe të mesme po përfitojnë nga prototipizim me kosto të ulët të ofruar nga printimi 3D, duke e integruar atë plotësisht në proceset e tyre të përsëritjes, inovacionit dhe prodhimit.

Makinë koncept printim 3D

Për sa i përket aplikimeve të ndërtimit, shtëpitë e printuara 3D janë tashmë një realitet. Njerëzit u zhvendosën në shtëpi të printuara 3D për herë të parë në vitin 2018. Shtëpia ka një sipërfaqe prej 1022 metrash katrorë, e cila është shumë e jetueshme. U deshën gjithsej dy ditë për t'u shtypur.

Sistemi i klasifikimit të printimit 3D mbi ngjashmëritë dhe ndryshimet midis prodhimit dhe printimit 3D

Merrni si shembull topin e zbrazur. Ka më shumë se një duzinë lulesh në sipërfaqe. Nëse përpunohet me përpunim tradicional, do të jetë shumë i mundimshëm dhe modelet duhet të modifikohen një nga një. Dhe nëse zgjidhni printimin 3D, nuk ka humbje materiale, kështu që ka edhe një emër të quajtur prodhim aditiv, që do të thotë se metoda e grumbullimit gradualisht të materialeve përdoret për prodhimin e pjesëve fizike. Metoda tradicionale është që fillimisht të bëhet embrioni, pastaj të hiqet materiali i tepërt dhe materiali i mbetur të jetë forma e kërkuar. Nëse zbulohet një problem, është e nevojshme të hapni një kallëp dhe ta modifikoni atë; ndërsa printimi 3D përdor pak nga pak akumulimin e materialit, ju mund ta shihni shpejt produktin e përfunduar.

Realizimi i teknologjisë së printimit 3D

Teknologjia e printimit 3D aplikohet në prodhimin industrial. Ajo që printimi 3D duhet të përdorë nuk është objekti fizik, por modeli dixhital. Nëse dëshironi të printoni 3D objektin e vërtetë që keni para jush, atëherë duhet të përdorni një kompjuter për ta modeluar atë, ose të përdorni një skaner 3D për të dixhitalizuar objektin e vërtetë, domethënë një model 3D, dhe mund t'i printoni gjërat në vetëm pesëmbëdhjetë minuta. Aktualisht, teknologjia e printimit 3D ndahet në katër kategori kryesore: FDM, DLP/SLA dhe SLS

SLS-- procesi i formimit të shkrirjes me lazer

SLS është një pluhur relativisht i teknologjisë së lartë që shkrihet në kushte të temperaturës së lartë të rrezatimit lazer. Përhapni një shtresë pluhuri të hollë në tavolinën e punës dhe skanoni prerjen tërthore të shtresës me rreze lazer për të ngritur temperaturën në pikën e shkrirjes, në mënyrë që të realizohet sinterizimi dhe ngjitja, përsëritni përhapjen e pluhurit, sinterizimin, bluarjen dhe tharjen derisa të formohet modeli. Në fakt, printimi 3D është printim 2D pa pushim. Nëse e prisni një objekt shumë të hollë, do të zbuloni se çdo pjesë ka një formë. Nëse bashkoni të gjitha format së bashku, ju merrni një objekt strukturor tredimensional. Pra, ne përdorim lazer për të vizatuar grafika. Rezistenca e pjesëve të derdhura nga SLS ndaj mjedisit (temperatura, lagështia dhe korrozioni kimik) është e ngjashme me atë të materialeve termoplastike; ndërsa rezistenca e pjesëve të derdhura SLA është relativisht e dobët, për shembull, pjesët e punës SLA të derdhura me rrëshirë epokside janë të ndjeshme ndaj lagështirës dhe kimikateve. Korrozioni, ai do të zbutet dhe shtrembërohet në një mjedis mbi 38°C, por saktësia e formimit është e lartë.

SLA -- procesi i formimit të stereolithografisë

SLA është një teknologji e kurimit të dritës, e cila aktualisht është relativisht e zhvilluar në Kinë. "Stereolithografia" është kur rrezja lazer përshkruan formën e shtresës së parë të objektit në sipërfaqen e rrëshirës së lëngshme, dhe më pas platforma e prodhimit ulet me një distancë të caktuar (midis 0,05-0,025 mm), dhe më pas shtresa e ngurtësuar zhytet në rrëshirën e lëngshme, e kështu me radhë. Rrëshira e përdorur është një rrëshirë fotosensitive, e cila do të formojë një gjendje të ngurtë pasi të rrezatohet nga rreze lazer dhe modeli i formimit është i shpejtë dhe i saktë.

DLP-- procesi i formimit të stereolithografisë

Përpunimi dixhital i dritës DLP, i njohur si teknologjia e formësimit me lazer. Teknologjia e printimit 3D DLP ka shumë ngjashmëri me teknologjinë e printimit 3D SLA. Nëse prodhimi krahasohet me vizatimin e një rrethi me laps, atëherë teknologjia SLA është e barabartë me vizatimin shtresë pas shtrese, ndërsa DLP është ekuivalente me stampimin direkt. Prodhimi masiv që po ndjekim ka dy pika shumë të rëndësishme, njëra është efiçenca dhe tjetra është kostoja e materialit. Ekziston një printer 3D që mund të printojë qindra herë më shpejt se prodhimi tradicional, domethënë teknologjia ballë për ballë, e cila është zhvilluar nga një kompani në Shenzhen, Light Prism Technology. Duhen 2-5 orë për të printuar një top të zbrazët me printimin tradicional FDM 3D, dhe më së shpejti duhet një orë, por duhen vetëm rreth 10 minuta për të printuar me teknologjinë më të fundit ballë për ballë. Shpejtësia e printimit është e mahnitshme. Pasi ky printim 3D të dalë në treg, ndikimi në zanatet tradicionale është ende i madh.

FDM -- Procesi i derdhjes së depozitimit të shkrirë

Krahasuar me teknologjitë DLP dhe SLS, teknologjia FDM është relativisht e thjeshtë, kështu që ka një audiencë të madhe dhe është më e lehtë për t'u futur në familje. Prototipi është ndërtuar drejtpërdrejt nga të dhënat 3D CAD duke përdorur materialin termoplastik për t'u ekstruduar në një filament gjysmë të shkrirë, i cili depozitohet në bazë shtresë pas shtrese. Përparësitë e teknologjisë FDM janë struktura e thjeshtë mekanike, dizajni i lehtë, kostoja e ulët e prodhimit, kostoja e mirëmbajtjes dhe kostoja e materialit dhe mungesa e ndotjes së mjedisit. Prandaj, FDM është gjithashtu teknologjia më e përdorur në printerët 3D të desktopit shtëpiake. Është një metodë printimi relativisht tradicionale, e cila nuk përdor lazer dhe ka kosto të ulët, por saktësia nuk është e lartë dhe shpejtësia e printimit është shumë e ngadaltë. Kjo është metoda më e aksesueshme për të gjithë dhe përdoret përgjithësisht në tregun e arsimit.

Ndikimi i printimit 3D në prodhim dhe mjeshtëri tradicionale

Avantazhet e printimit 3D

(1) Përshtatje

Duke marrë si shembull stomatologjinë, dhëmbët e të gjithëve janë të ndryshëm, por printimi 3D mund të zgjidhë kontradiktën midis prodhimit të personalizuar dhe prodhimit masiv, dhe në masë prodhon implante, mbajtëse të personalizuar, etj.

(2) mostër në kohë reale

Për shkak të shpejtësisë së shpejtë të printimit 3D, projektuesi harton një version të produktit në mëngjes, dhe drejtuesi mund të shohë produktin e përfunduar në mesditë, dhe më pas dizajnon një version tjetër në orën 18:00 dhe mund të shohë produktin e përfunduar mëngjesin tjetër, gjë që përshpejton shumë shpejtësinë e zhvillimit të produkteve të reja. Nëse nuk është veçanërisht e komplikuar, printimi 3D mund të prodhojë produkte të gatshme në 3 orë, ndërsa korrigjimi tradicional zgjat 4-6 javë çdo herë, kështu që shpejtësia e përgjithshme e dizajnit industrial përmirësohet gjithashtu.

(3) Nuk ka ndotje

 Meqenëse lëndët e para të prodhuara janë të gjitha miqësore me mjedisin, i gjithë procesi i prodhimit është prodhim pa ndotje. Nuk ka ndotje të gazrave të mbeturinave dhe ujërave të zeza, dhe nuk ka mbeturina të materialeve të mbetura.

(4) Të dhënat

Kur stomatologjia dixhitale të piqet, kërkesat teknike për mjekët do të reduktohen shumë. Pacientët duhet të përdorin instrumentin vetëm për skanim për dy minuta në spital dhe ata mund të dinë shkaqet dhe zgjidhjet e të gjitha problemeve dentare.

Për më tepër, printimi 3D mund të përdoret gjithashtu për ortodonci, printim të mbajtëseve transparente të personalizuara dhe të personalizuara. Gjatë operacionit plastik, dhëmbët duhet të lëvizin majtas apo përpara? Sa milimetra për të lëvizur? Në të kaluarën, kirurgjia dentare mbështetej vetëm në përvojën personale të mjekut, por stomatologjia dixhitale ka rritur stabilitetin e operacionit dhe ka ulur pragun teknik për mjekët.

(5) Shpejt

 Krahasuar me proceset tradicionale industriale, printimi 3D nuk kërkon përgatitje paraprake si fuqia punëtore dhe transporti. Ajo ka nevojë vetëm për makineri dhe lëndë të para dhe mund të vihet në prodhim shpejt.

(6) Automatizimi

 Mund të thuhet se ka vetëm një printer 3D midis imagjinatës virtuale dhe asaj reale. Prodhimi me një çelës i printimit 3D kursen shumë kosto të punës dhe gabime njerëzore.