3D-печать - это производственный процесс, при котором из цифрового файла создается трехмерный физический объект. Этот процесс называется аддитивным производством, что означает, что материал добавляется, а не удаляется.
С помощью 3D-печати вы создаете 3D-цифровой дизайн в программе моделирования, известной как программное обеспечение САПР, а затем используете 3D-принтер для создания слоев материала для формирования готового объекта. Предприятия, исследователи, медицинские работники, любители и многие другие используют 3D-печать для целого ряда приложений.
Вот как появилась 3D-печать, как она работает, для чего используется и какое будущее ждет эту технологию.
3D-печать может стать частью вашего любимого фильма. Реквизит в таких фильмах, как «Черная пантера», «Железный человек», «Мстители» и «Звездные войны», использует 3D-печать, что позволяет дизайнерам декораций легко и недорого создавать и воссоздавать реквизит..
История (и будущее) 3D-печати
В начале 1980-х годов появилась технология 3D-печати, но она была известна как технология быстрого прототипирования или RP. В 1980 году д-р Кодама из Японии подал заявку на патент на технологию RP, но процесс так и не был завершен.
В 1984 году Чарльз «Чак» Халл изобрел процесс, который он назвал стереолитографией, в котором использовался ультрафиолетовый свет для затвердевания материала и создания 3D-объекта слой за слоем. В 1986 году Халл получил патент на свой стереолитографический аппарат, или машину SLA.
Чак Халл основал 3D Systems Corporation, одну из крупнейших компаний в области 3D-технологий в мире.
Другие процессы и технологии 3D-печати разрабатывались примерно в то же время, и дальнейшие улучшения продолжались в течение 1990-х и начала 2000-х годов. Тем не менее, основным направлением технологии 3D-печати было создание прототипов и промышленное применение.
Технология 3D-печати стала привлекать внимание средств массовой информации в 2000 году, когда была создана первая напечатанная на 3D-принтере почка, хотя успешная трансплантация 3D-почки произошла только в 2013 году. В 2004 году проект RepRap Project 3D-принтер распечатывает другой 3D-принтер. Больше внимания средств массовой информации привлек в 2008 году первый напечатанный на 3D-принтере протез конечности.
Вскоре последовали и другие достижения в области 3D, в том числе 3D-печатный дом, в который семья переехала в 2018 году.
Сегодня 3D-печать - это не только прототипы и промышленное производство. Любители, ученые и все, кто находится между ними, используют 3D-печать для производства продуктов, потребительских товаров, медицинских достижений, образовательных материалов и многого другого. Он быстро становится все более полезным для повседневного использования.
Оскар Адельман, генеральный директор Remi, говорит, что этот процесс становится все более популярным, например, в стоматологической отрасли. Точность 3D-печати невероятно впечатляет и может помочь клиентам стоматологии сэкономить до 80 процентов на продуктах по сравнению с ценами на традиционные стоматологические кабинеты.
«По мере того, как технология печати становится быстрее, дешевле и все более распространенной, мы увидим, что такие отрасли, как стоматологический сектор, все больше полагаются на технологию для повседневных процедур», - говорит он.
4D-печать также на подходе, с печатными объектами, которые со временем могут менять форму.
Как работают 3D-принтеры
Существует несколько типов технологий 3D-печати, в том числе моделирование методом наплавления (FDM), также известное как изготовление методом наплавления (FFF). FDM - наиболее распространенный и популярный метод, который используется в самых доступных 3D-принтерах.
В методе печати FDM используется нить из пластика, немного похожая на струну. Нить подается с рулона в нагретую головку, которая расплавляет пластик. Голова выдавливает расплавленный пластик на станину машины. Голова движется над кроватью в 2D, откладывая первый слой материала.
После того, как первый слой завершен, головка перемещается вверх на толщину первого слоя и наносит следующий слой сверху. Часть строится слой за слоем, как выпекание буханки хлеба ломтик за ломтиком.
Популярные 3D-принтеры FDM включают MakerBot и Ultimaker.
Пример использования 3D-принтера
Вот посмотрите, как простая 3D-печать может работать на FDM-принтере.
-
Загрузите 3D-модель, которую хотите распечатать, или создайте ее самостоятельно.
Найдите загружаемые модели на Thingiverse или GrabCAD. Чтобы создать модель самостоятельно, попробуйте SketchUp или Blender. Для инженерных деталей попробуйте программное обеспечение САПР, такое как SolidWorks.
- Если это еще не сделано, преобразуйте модель в формат для 3D-печати, например, в файл STL.
-
Импортируйте модель в программное обеспечение для нарезки, такое как MakerWare, Cura или Simplify 3D.
MakerWare работает с 3D-принтерами MakerBot. Cura и Simplify 3D создают G-код, который работает с большинством 3D-принтеров.
-
Настройте сборку в программе для нарезки. Решите, как ориентировать модель на 3D-принтере. Для FDM сведите к минимуму выступы с крутизной более 45 градусов, поскольку для них требуются опорные конструкции.
При выборе ориентации учитывайте, как будет загружаться модель, чтобы слои не разделялись легко.
Image В целях экономии времени и материалов модели, как правило, не цельные. Укажите процент заполнения (обычно от 10 до 35 процентов), количество слоев по периметру (обычно 1 или 2) и количество нижних и верхних слоев (обычно от 2 до 4). Есть и другие вещи, которые следует учитывать при подготовке модели к 3D-печати.
- Экспортируйте программу, которая обычно представляет собой файл G-кода. Программное обеспечение для нарезки преобразует указанную вами модель и конфигурацию сборки в набор инструкций. 3D-принтер следует этому, чтобы построить деталь.
- Перенесите программу на 3D-принтер с помощью SD-карты, USB или Wi-Fi.
-
Распечатайте модель на 3D-принтере.
Image - Когда 3D-принтер закончит создание модели, снимите ее и, возможно, также очистите. Отломайте все поддерживающие конструкции и сотрите оставшиеся комки мелкой наждачной бумагой.
Другие типы машин для 3D-печати
Кроме FDM-принтеров, методы 3D-печати также включают стереолитографию (SLA), цифровую обработку света (DLP), селективное лазерное спекание (SLS), селективное лазерное плавление (SLM), производство ламинированных объектов (LOM) и цифровую печать. Лучевая плавка (EBM).
SLA - старейшая технология 3D-печати, которая используется до сих пор. DLP использует освещение, а также полимеры, в то время как SLS использует лазер в качестве источника питания для создания прочных 3D-печатных объектов. SLM, LOM и EBM в значительной степени потеряли популярность.
Будущее 3D-печати
Приведет ли 3D-печать к созданию в будущем индивидуальной продукции по запросу, которая мгновенно изготавливается в точном соответствии с нашими спецификациями? Хотя это остается неясным, технология 3D-печати быстро развивается и используется во многих областях.
3D-печать домов, органов тела, таких как почки и конечности, и другие достижения могут улучшить жизнь огромного количества людей во всем мире.
