3D bosib chiqarish qanday ishlaydi?

Qo'shimcha ishlab chiqarish usullaridan biri 3D bosib chiqarishdir. Bu "qo'shimcha" dir, chunki u material bloki yoki qolipga muhtoj emas, balki haqiqiy ob'ektlarni yaratish uchun material qatlamlarini yig'adi va birlashtiradi. U "an'anaviy" texnologiyalarga qaraganda murakkabroq geometriyalarni qurishi mumkin, ko'pincha tezdir, arzon o'rnatish xarajatlariga ega va tobora o'sib borayotgan materiallar assortimenti bilan ishlaydi. Muhandislik sektori, ayniqsa, engil geometriyalarni prototiplash va ishlab chiqishda undan sezilarli darajada foydalanadi.

Qo'shimcha ishlab chiqarish va 3D bosib chiqarish

"3D bosib chiqarish" atamasi ko'pincha ishlab chiqaruvchilar madaniyati, havaskorlar va ishqibozlar, ish stoli printerlari, FDM kabi mavjud bosib chiqarish texnikasi va ABS va PLA kabi arzon materiallar bilan bog'liq. Bu qisman 3D bosib chiqarishni demokratlashtirishga va 2009 yildagi 3D bosib chiqarish bumiga hissa qo'shgan original MakerBot va Ultimaker kabi RepRap harakatidan paydo bo'lgan arzon ish stoli printerlari bilan bog'liq.

3D bosib chiqarish texnologiyasi: innovatsion ishlab chiqarishning kelajagi

3Dchop etishtarix

3D bosib chiqarish kontseptsiyasi mahsulotlari 1970-yillarda boshlangan. 1981 yilda birinchi bo'lib qatlamli bosib chiqarish usulini ta'riflagan yapon olimi doktor Kodama 3D bosib chiqarishni sinab ko'rdi va ultrabinafsha nurlar bilan polimerlangan fotosensitiv qatronlar - SLA (stereolitografiya) 3D bosib chiqarish texnologiyasini shaxsan yaratdi.

Bir necha yil o'tgach, amerikalik olim Charlz Xull ham SLA texnologiyasi bo'yicha chuqur tadqiqotlar olib bordi va 1986 yilda SLA birinchi patentini taqdim etdi. 3D Systems kompaniyasiga asos soldi va 1988 yilda o'zining birinchi tijorat mahsuloti SLA-1 ni chiqardi. (quyidagi rasm)

SLA eng birinchi ishlab chiqilgan 3D bosib chiqarish texnologiyasi deb aytish mumkin, shuning uchun keyin qachon SLS (Selective Laser Sintering) va FDM (Fused Deposition Modeling) paydo bo'ldi.

1988 yilda amerikalik Karl Dekard Texas universitetida SLS texnologiyasini patentladi, bu yana bir 3D bosib chiqarish texnikasi bo'lib, unda lazer chop etish uchun kukun zarralarini mahalliy ravishda birlashtiradi. Xuddi shu yili Stratasys asoschilaridan biri Skott Krump eritilgan cho'kma modellashtirish (FDM) uchun patent olish uchun ariza berdi. 1980 yildan 1990 yilgacha 3D bosib chiqarishning uchta asosiy texnologiyasi patentlangan bo'lib, bu sanoatda jadal rivojlanish davrining boshlanishini ko'rsatdi. .

Evropada EOS GmbH 3D bosib chiqarish uchun dizayn tizimini yaratdi: Stereos "tizimi. Bugungi kunda uning sanoat sohasida 3D bosilgan modellari butun dunyo bo'ylab plastik va metallar uchun tan olingan SLS 3D bosib chiqarish texnologiyasi (Selective Laser Sintering) uchun ishlatiladi.

1992 yilda FDM (Fused Deposition Modeling) 3D bosib chiqarish texnologiyasi patentiga Stratasys tomonidan ruxsat berilgan bo'lib, u ko'plab mutaxassislar va shaxslarning turli ehtiyojlarini qondirish uchun 3D printerlarni ishlab chiqdi.

1993 yildan 1999 yilgacha 3D bosib chiqarish sanoatida turli texnologiyalar paydo bo'ldi. Shu bilan birga, tobora ko'proq yangi SAPR dasturlari va 3D modellash dasturlari ishlab chiqildi, masalan, Sanders Prototype (hozirda Solidscape deb ataladi) birinchi ishtirokchilardan biri edi.

3D bosib chiqarish ko'p sohali ilovalar

2008 yilda birinchi 3D-bosma protez chiqdi, bu esa ommaviy axborot vositalarida 3D bosib chiqarish ulushini yanada oshirdi. Odamlar 3D bosib chiqarish nafaqat an'anaviy qismlarni chop etishi, balki inson tanasini ta'mirlashda ham qo'llanilishi mumkinligini aniqladilar. Ushbu ajoyib tibbiy 3D bosib chiqarish loyihasi biologik a'zoning barcha qismlarini o'zida mujassam etgan va keyingi yig'ilishsiz "xuddi shunday" chop etilishi mumkin. Bugungi kunda 3D skanerlash bilan birgalikda 3D bosilgan tibbiy protezlar va ortopediyalar bemorlarning ehtiyojlarini qondirish uchun arzon va tezlashmoqda. Bundan tashqari, bu protezlar tobora optimallashtirilib, bemorning morfologiyasiga moslashtirilmoqda. 3D bosib chiqarish ommaviy shaxsiylashtirish uchun yangi imkoniyatlar keltiradi. (rasm qo'shing)

2009 yil FDM patentlari ommaviy iste'mol sohasiga kirgan yil bo'ldi, bu FDM 3D printerlarini keng qamrovli innovatsiyalar uchun yangi yo'l ochdi. Ish stoli 3D printerlarining narxi pasayganligi sababli, ko'proq odamlar 3D bosib chiqarish sanoatining rivojlanishiga e'tibor qaratishdi.

2013-yilda AQSh prezidenti Barak Obama o‘zining “Ittifoqdagi davlat” murojaatida 3D bosib chiqarishni kelajak ishlab chiqarishning asosiy usuli sifatida tilga olib, “3D bosib chiqarish”ni mutlaqo mashhur so‘zga aylantirgan edi. Endi uning jamoatchilik ongida o'rni juda katta. Ko'proq kichik va o'rta kompaniyalar 3D bosib chiqarish orqali taqdim etilgan arzon prototiplash imkoniyatlaridan foydalanib, uni iteratsiya, innovatsiya va ishlab chiqarish jarayonlariga to'liq integratsiyalashmoqda.

3D bosib chiqarish kontsept avtomobili

Qurilish ilovalariga kelsak, 3D bosma uylar endi haqiqatdir. Odamlar 2018-yilda birinchi marta 3D-bosma uylarga ko‘chib o‘tdi.Uyning maydoni 1022 kvadrat metrni tashkil etadi, bu yashash uchun juda qulay. Chop etish uchun jami ikki kun kerak bo'ldi.

3D bosib chiqarishni ishlab chiqarish va 3D bosib chiqarish o'rtasidagi o'xshashlik va farqlar bo'yicha tasniflash tizimi

Misol sifatida ichi bo'sh to'pni oling. Er yuzida o'ndan ortiq gul bor. Agar u an'anaviy ishlov berish bilan ishlov berilsa, bu juda qiyin bo'ladi va naqshlarni birma-bir o'zgartirish kerak. Va agar siz 3D bosib chiqarishni tanlasangiz, materialning chiqindilari yo'q, shuning uchun u qo'shimcha ishlab chiqarish deb ataladigan nomga ega, ya'ni asta-sekin materiallarni to'plash usuli jismoniy qismlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. An'anaviy usul - birinchi navbatda embrionni qilish, keyin ortiqcha materialni olib tashlash, qolgan material esa kerakli shakldir. Agar muammo aniqlansa, qolipni ochish va uni o'zgartirish kerak; 3D bosib chiqarish asta-sekin material to'planishini ishlatsa-da, siz tayyor mahsulotni tezda ko'rishingiz mumkin.

3D bosib chiqarish texnologiyasini amalga oshirish

3D bosib chiqarish texnologiyasi sanoat ishlab chiqarishida qo'llaniladi. 3D bosib chiqarishda foydalanish kerak bo'lgan narsa jismoniy ob'ekt emas, balki raqamli modeldir. Agar siz oldingizda turgan haqiqiy ob'ektni 3D formatda chop qilmoqchi bo'lsangiz, uni modellashtirish uchun kompyuterdan foydalaning yoki haqiqiy ob'ektni, ya'ni 3D modelni raqamlashtirish uchun 3D skanerdan foydalaning va siz o'n besh daqiqa ichida narsalarni chop etishingiz mumkin. Hozirgi vaqtda 3D bosib chiqarish texnologiyasi to'rtta asosiy toifaga bo'lingan: FDM, DLP/SLA va SLS

SLS -- lazerli sinterlash kalıplama jarayoni

SLS - lazer nurlanishining yuqori haroratli sharoitida eriydigan nisbatan yuqori texnologiyali kukun. Ish stoliga yupqa kukun qatlamini yoyib, haroratni erish nuqtasiga ko'tarish uchun qatlamning kesishishini lazer nurlari bilan skanerlang, shunda sinterlash va yopishtirish amalga oshiriladi, model hosil bo'lgunga qadar kukunni yoyish, sinterlash, maydalash va quritishni takrorlang. Aslida, 3D bosib chiqarish qayta-qayta 2D bosib chiqarishdir. Agar siz ob'ektni juda ingichka qilib kesib qo'ysangiz, har bir bo'lakning shakli borligini bilib olasiz. Agar siz barcha shakllarni birlashtirsangiz, siz uch o'lchamli struktura ob'ektini olasiz. Shunday qilib, biz grafiklarni chizish uchun lazerlardan foydalanamiz. SLS kalıplanmış qismlarining atrof-muhitga (harorat, namlik va kimyoviy korroziya) chidamliligi termoplastik materiallarga o'xshaydi; SLA kalıplanmış qismlarining qarshiligi nisbatan past bo'lsa-da, masalan, epoksi qatroni bilan qoliplangan SLA ish qismlari namlik va kimyoviy moddalarga sezgir. Korroziya, u 38 ° C dan yuqori muhitda yumshaydi va burishadi, ammo shakllantirish aniqligi yuqori.

SLA --stereolitografiyani shakllantirish jarayoni

SLA hozirda Xitoyda nisbatan rivojlangan yorug'lik bilan davolash texnologiyasidir. "Stereolitografiya" - lazer nuri suyuqlik qatroni yuzasida ob'ektning birinchi qatlam shaklini belgilaydi va keyin ishlab chiqarish platformasi ma'lum masofaga (0,05-0,025 mm gacha) tushiriladi va keyin qotib qolgan qatlam suyuq qatronga botiriladi va hokazo. Amaldagi qatronlar fotosensitiv qatron bo'lib, u lazer nurlari bilan nurlanganidan keyin qattiq holatni hosil qiladi va shakllantirish modeli tez va aniq.

DLP -- stereolitografiyani shakllantirish jarayoni

DLP raqamli nurni qayta ishlash, lazerni shakllantirish texnologiyasi sifatida tanilgan. DLP 3D bosib chiqarish texnologiyasi SLA 3D bosib chiqarish texnologiyasi bilan juda ko'p o'xshashliklarga ega. Agar ishlab chiqarish qalam bilan doira chizish bilan taqqoslansa, SLA texnologiyasi qatlamma-qatlam chizishga teng, DLP esa to'g'ridan-to'g'ri shtamplash bilan tengdir. Biz izlayotgan ommaviy ishlab chiqarish ikkita juda muhim nuqtaga ega, biri samaradorlik, ikkinchisi esa moddiy xarajatlar. An'anaviy ishlab chiqarishga qaraganda yuzlab marta tezroq chop eta oladigan 3D printer mavjud, ya'ni Shenzhendagi Light Prism Technology kompaniyasi tomonidan ishlab chiqilgan yuzma-yuz texnologiya. An'anaviy FDM 3D bosib chiqarish bilan ichi bo'sh to'pni chop etish uchun 2-5 soat vaqt ketadi va eng tezda bir soat davom etadi, lekin eng so'nggi yuzma-yuz texnologiya bilan chop etish uchun atigi 10 daqiqa vaqt ketadi. Bosib chiqarish tezligi hayratlanarli. Ushbu 3D bosib chiqarish bozorga chiqqach, an'anaviy hunarmandchilikka ta'siri hali ham katta.

FDM - Eritilgan cho'kindini shakllantirish jarayoni

DLP va SLS texnologiyalari bilan solishtirganda, FDM texnologiyasi nisbatan sodda, shuning uchun u katta auditoriyaga ega va oilaga kirish osonroq. Prototip to'g'ridan-to'g'ri 3D SAPR ma'lumotlaridan qatlamma-qatlam asosida yotqiziladigan yarim erigan filamentga ekstrudirovka qilinadigan termoplastik materialdan foydalangan holda qurilgan. FDM texnologiyasining afzalliklari oddiy mexanik tuzilish, qulay dizayn, past ishlab chiqarish xarajati, texnik xizmat ko'rsatish va moddiy xarajatlar va atrof-muhitni ifloslantirmaydi. Shu sababli, FDM ham uy ish stoli 3D printerlarida eng ko'p qo'llaniladigan texnologiyadir. Bu nisbatan an'anaviy bosib chiqarish usuli bo'lib, u lazerdan foydalanmaydi va arzon narxga ega, ammo aniqlik yuqori emas va bosib chiqarish tezligi juda sekin. Bu hamma uchun eng qulay usul bo'lib, u odatda ta'lim bozorida qo'llaniladi.

3D bosib chiqarishning ishlab chiqarish va an'anaviy hunarmandchilikka ta'siri

3D bosib chiqarishning afzalliklari

(1) Moslashtirish

Misol tariqasida stomatologiyani oladigan bo'lsak, har kimning tishlari har xil, ammo 3D bosib chiqarish moslashtirilgan ishlab chiqarish va ommaviy ishlab chiqarish o'rtasidagi ziddiyatni hal qilishi mumkin va ommaviy ravishda moslashtirilgan implantlar, braketlar va boshqalarni ishlab chiqaradi.

(2) real vaqtda namuna

3D bosib chiqarishning tez tezligi tufayli dizayner ertalab mahsulotning versiyasini loyihalashtiradi va rahbar tayyor mahsulotni tushda ko'rishi mumkin, keyin esa soat 18:00 da boshqa versiyasini loyihalashi mumkin va ertasi kuni ertalab tayyor mahsulotni ko'rishi mumkin, bu esa yangi mahsulotlar tezligini ishlab chiqishni sezilarli darajada tezlashtiradi. Agar u ayniqsa murakkab bo'lmasa, 3D bosib chiqarish 3 soat ichida tayyor mahsulotni ishlab chiqarishi mumkin, an'anaviy tekshirish har safar 4-6 hafta davom etadi, shuning uchun sanoat dizaynining umumiy tezligi ham yaxshilanadi.

(3) ifloslanish yo'q

 Ishlab chiqarilgan xom ashyoning barchasi ekologik toza bo'lganligi sababli, butun ishlab chiqarish jarayoni ifloslanishsiz ishlab chiqarishdir. Chiqindi gaz va chiqindi suvning ifloslanishi, qolgan materiallarning isrof qilinishi yo'q.

(4) Ma'lumotlar uzatish

Raqamli stomatologiya etuklashganda, shifokorlar uchun texnik talablar sezilarli darajada kamayadi. Bemorlar shifoxonada faqat ikki daqiqa davomida skanerlash uchun asbobdan foydalanishlari kerak va ular barcha tish muammolarining sabablari va echimlarini bilishlari mumkin.

Bundan tashqari, 3D bosib chiqarish ortodontika, shaxsiylashtirilgan va moslashtirilgan shaffof qavslarni chop etish uchun ham ishlatilishi mumkin. Plastik jarrohlik paytida tishlar chapga yoki oldinga siljishi kerakmi? Necha millimetr harakat qilish kerak? Ilgari stomatologik jarrohlik faqat shifokorning shaxsiy tajribasiga tayanardi, ammo raqamli stomatologiya operatsiya barqarorligini oshirdi va shifokorlar uchun texnik chegarani pasaytirdi.

(5) Tez

 An'anaviy sanoat jarayonlari bilan taqqoslaganda, 3D bosib chiqarish ishchi kuchi va transport kabi dastlabki tayyorgarlikni talab qilmaydi. Unga faqat mashinalar va xomashyo kerak va uni tezda ishlab chiqarishga kiritish mumkin.

(6) Avtomatlashtirish

 Aytish mumkinki, virtual tasavvur va real narsa o'rtasida faqat bitta 3D printer mavjud. 3D bosib chiqarishning bir kalitli ishlab chiqarilishi ko'p mehnat xarajatlari va inson xatolarini tejaydi.