Како функционише 3Д штампа?

Једна метода адитивне производње је 3Д штампа. Он је „адитивни“ по томе што једноставно слаже и спаја слојеве материјала како би створио стварне објекте уместо да му је потребан блок материјала или калуп. Може да гради компликованије геометрије од „конвенционалних“ технологија, често је брз, има јефтине фиксне трошкове подешавања и ради са све већим спектром материјала. Инжењерски сектор га у великој мери користи, посебно када прави прототип и развија лагане геометрије.

Адитивна производња и 3Д штампа

Термин „3Д штампање“ се често повезује са културом произвођача, аматерима и ентузијастима, десктоп штампачима, доступним техникама штампања као што је ФДМ и јефтиним материјалима као што су АБС и ПЛА. Ово је делимично због приступачних десктоп штампача који су настали из РепРап покрета, као што су оригинални МакерБот и Ултимакер, који су допринели демократизацији 3Д штампања и буму 3Д штампања 2009.

Технологија 3Д штампања: Будућност иновативне производње

3Дштампањеисторије

Концептни производи 3Д штампања почели су 1970-их. Године 1981. јапански научник др Кодама, који је први описао метод производње штампања слој-по-слој, покушао је са 3Д штампањем и лично креирао СЛА (стереолитхограпхи) 3Д технологију штампања-фотосензитивну смолу полимеризовану ултраљубичастом светлошћу.

Неколико година касније, амерички научник Чарлс Хал је такође спровео дубинско истраживање о технологији СЛА, и поднео је први патент СЛА 1986. Основали су 3Д Системс и издали свој први комерцијални производ, СЛА-1, 1988. (слика испод)

За СЛА се може рећи да је најраније развијена технологија 3Д штампања, па када су касније СЛС (Селективно ласерско синтеровање) и ФДМ (Фусед Депоситион Моделинг)

Године 1988, Американац Карл Декард патентирао је СЛС технологију на Универзитету у Тексасу, што је још једна техника 3Д штампања у којој ласер локално спаја честице праха да би се штампала. Исте године, Скот Крамп, један од оснивача Стратасиса, пријавио се за патент за моделирање фузионисаног таложења (ФДМ). Од 1980. до 1990. године патентиране су три главне технологије 3Д штампања, што је означило почетак периода брзог развоја ове индустрије. .

У Европи, ЕОС ГмбХ је креирао систем дизајна за 3Д штампање: систем Стереос. Данас се његови 3Д штампани модели у индустријском сектору користе широм света за технологију СЛС 3Д штампања (селективно ласерско синтеровање) за пластику и метале препознате у.

Године 1992. Стратасис је овластио патент за технологију 3Д штампања ФДМ (Фусед Депоситион Моделинг) за технологију штампања, који је развио 3Д штампаче како би задовољио различите потребе многих професионалаца и појединаца.

Од 1993. до 1999. године у индустрији 3Д штампања појавиле су се различите технологије. У исто време, све више и више нових ЦАД софтвера и софтвера за 3Д моделирање је развијено, на пример, Сандерс Прототипе (сада назван Солидсцапе) који је био један од првих учесника који је креиран.

Апликације за 3Д штампање на више поља

2008. године изашла је прва 3Д штампана протетика, што је додатно повећало удео 3Д штампе у медијима. Људи су открили да 3Д штампа не може само да штампа традиционалне делове, већ се може применити и на поправку људског тела. Овај невероватан пројекат медицинског 3Д штампања комбинује све делове биолошког екстремитета и може се штампати „као што јесте“ без накнадног склапања. Данас, у комбинацији са 3Д скенирањем, 3Д штампане медицинске протезе и ортозе постају све јефтиније и брже како би задовољиле потребе пацијената. Штавише, ове протезе се све више оптимизују и прилагођавају морфологији пацијента. 3Д штампа доноси нове могућности за масовну персонализацију. (додај слику)

2009. је била година када су ФДМ патенти ушли у поље масовне потрошње, што је отворило нови пут за опсежне иновације ФДМ 3Д штампача. Како је цена десктоп 3Д штампача пала, све више људи је могло да обрати пажњу на развој индустрије 3Д штампања.

Амерички председник Барак Обама је 2013. године поменуо 3Д штампање у свом обраћању о стању Уније као главни начин производње будућности, чинећи „3Д штампање“ апсолутном популарном речју. Сада је његово место у јавности веома истакнуто. Све више малих и средњих предузећа користи предности јефтиног израде прототипа које пружа 3Д штампање, потпуно га интегришући у своје процесе итерације, иновације и производње.

Концепт аутомобила за 3Д штампање

Што се тиче грађевинских апликација, 3Д штампане куће су сада реалност. Људи су се први пут уселили у 3Д штампане куће 2018. Кућа има површину од 1022 квадратна стопа, што је веома погодно за живот. Штампање је трајало укупно два дана.

Систем класификације 3Д штампе о сличностима и разликама између производње и 3Д штампања

Узмите издубљену лопту као пример. На површини има више десетина цветова. Ако се обрађује традиционалном машинском обрадом, то ће бити веома проблематично, а обрасци се морају мењати један по један. А ако се одлучите за 3Д штампање, нема расипања материјала, па има и назив који се зове адитивна производња, што значи да се метода постепеног акумулирања материјала користи за производњу физичких делова. Традиционална метода је да се прво направи ембрион, затим се уклони вишак материјала, а преостали материјал је потребног облика. Ако се открије проблем, потребно је отворити калуп и модификовати га; док 3Д штампа користи мало по мало акумулацију материјала, можете брзо видети готов производ.

Реализација технологије 3Д штампе

Технологија 3Д штампања се примењује у индустријској производњи. Оно што 3Д штампање треба да користи није физички објекат, већ дигитални модел. Ако желите да 3Д одштампате прави објекат испред себе, онда морате да користите рачунар да га моделујете, или да користите 3Д скенер да дигитализујете стварни објекат, односно 3Д модел, а ствари можете да одштампате за само петнаестак минута. Тренутно је технологија 3Д штампања подељена у четири главне категорије: ФДМ, ДЛП/СЛА и СЛС

СЛС-- процес ласерског синтеровања

СЛС је релативно високотехнолошки прах који се топи у условима високе температуре ласерског зрачења. Нанесите слој танког праха на радни сто и скенирајте попречни пресек слоја ласерским снопом да бисте подигли температуру до тачке топљења, како би се остварило синтеровање и везивање, поновите наношење праха, синтеровање, млевење и сушење док се модел не формира. У ствари, 3Д штампа је 2Д штампа изнова и изнова. Ако веома танко исечете предмет, видећете да сваки комад има облик. Ако спојите све облике заједно, добићете тродимензионални објекат структуре. Дакле, користимо ласере за цртање графике. Отпорност СЛС обликованих делова на околину (температура, влажност и хемијска корозија) је слична отпорности термопластичних материјала; док је отпорност СЛА обликованих делова релативно слаба, на пример, СЛА обрадак обликовани епоксидном смолом су осетљиви на влагу и хемикалије. Корозија, омекшаће и искривити се у окружењу изнад 38°Ц, али је прецизност формирања висока.

СЛА --стереолитографски процес обликовања

СЛА је технологија светлосне полимеризације, која је тренутно релативно развијена у Кини. „Стереолитографија“ је када ласерски сноп оцртава облик првог слоја објекта на површини течне смоле, а затим се производна платформа спушта на одређено растојање (између 0,05-0,025 мм), а затим се очврснути слој урони у течну смолу и тако даље. Смола која се користи је фотоосетљива смола, која ће формирати чврсто стање након што је озрачена ласерским снопом, а модел формирања је брз и прецизан.

ДЛП-- процес стереолитографског обликовања

ДЛП дигитална обрада светлости, позната као технологија ласерског обликовања. Технологија ДЛП 3Д штампања има много сличности са технологијом СЛА 3Д штампања. Ако се производња упореди са цртањем круга оловком, онда је СЛА технологија еквивалентна цртању слој по слој, док је ДЛП еквивалент директном штанцању. Масовна производња коју водимо има две веома важне тачке, једна је ефикасност, а друга цена материјала. Постоји 3Д штампач који може да штампа стотине пута брже од традиционалне производње, односно технологије лицем у лице, коју је развила компанија у Шенжену, Лигхт Присм Тецхнологи. За штампање шупље лопте са традиционалним ФДМ 3Д штампањем потребно је 2-5 сати, а најбрже је потребно сат времена, али је за штампање најновијом технологијом лицем у лице потребно само око 10 минута. Брзина штампања је невероватна. Када се ово 3Д штампање појави на тржишту, утицај на традиционалне занате је и даље велики.

ФДМ -- Процес обликовања топљеним таложењем

У поређењу са ДЛП и СЛС технологијама, ФДМ технологија је релативно једноставна, тако да има велику публику и лакше је ући у породицу. Прототип је директно конструисан из 3Д ЦАД података коришћењем термопластичног материјала који се екструдира у полурастопљени филамент, који се наноси слој по слој. Предности ФДМ технологије су једноставна механичка структура, једноставан дизајн, ниски трошкови производње, трошкови одржавања и трошкови материјала и без загађења животне средине. Стога је ФДМ такође најраспрострањенија технологија у кућним стоним 3Д штампачима. То је релативно традиционална метода штампања која не користи ласер и има ниску цену, али тачност није висока и брзина штампања је веома спора. Ово је свима најприступачнији метод и углавном се користи на тржишту образовања.

Утицај 3Д штампања на производњу и традиционалну занату

Предности 3Д штампања

(1) Прилагођавање

Узимајући стоматологију као пример, сви зуби су различити, али 3Д штампа може решити контрадикцију између прилагођене производње и масовне производње, а масовна производња прилагођених имплантата, протеза итд.

(2) узорак у реалном времену

Због велике брзине 3Д штампе, дизајнер ујутру осмишљава верзију производа, а вођа може да види готов производ у подне, а затим дизајнира другу верзију у 18 часова, а готов производ може да види следећег јутра, што у великој мери убрзава брзину развоја нових производа. Ако није посебно компликовано, 3Д штампа може да произведе готове производе за 3 сата, док традиционално испитивање траје 4-6 недеља сваки пут, тако да је укупна брзина индустријског дизајна такође побољшана.

(3) Без загађења

 Пошто су произведене сировине еколошки прихватљиве, цео процес производње је производња без загађења. Нема загађења отпадним гасовима и отпадним водама, као ни отпада заосталих материјала.

(4) Датаизација

Када дигитална стоматологија сазри, технички захтеви за лекаре ће бити знатно смањени. Пацијенти треба да користе инструмент за скенирање само два минута у болници и могу знати узроке и решења свих стоматолошких проблема.

Поред тога, 3Д штампа се може користити и за ортодонцију, штампање персонализованих и прилагођених провидних протеза. Да ли током пластичне хирургије зуби треба да се померају лево или напред? Колико милиметара да се помери? Раније се стоматолошка хирургија ослањала искључиво на лично искуство лекара, али је дигитална стоматологија повећала стабилност операције и снизила технички праг за лекаре.

(5) Брзо

 У поређењу са традиционалним индустријским процесима, 3Д штампа не захтева прелиминарне припреме као што су радна снага и транспорт. Потребне су му само машине и сировине и може се брзо пустити у производњу.

(6) Аутоматизација

 Може се рећи да постоји само један 3Д штампач између виртуелне маште и стварне ствари. Производња 3Д штампања једним кључем штеди много трошкова рада и људских грешака.