Mikä on 3D-tulostin

Yksi lupaavimmista trendeistä nykymaailmassa on kolmiulotteisten objektien luominen 3D-tulostuksella. Painotekniikan avulla voit luoda melko monimutkaisia ​​ja yksityiskohtaisia ​​tuotteita. Nykyään 3D-tulostuksen käyttö on mahdollista paitsi tuotantopaikoilla myös kotona, tähän riittää 3D-tulostimen hankinta.

Mikä on 3D-tulostin?

Kolmiulotteinen tulostin on laite, joka pystyy luomaan esineitä luotujen digitaalisten 3D-mallien perusteella. Tuotteet saadaan levittämällä materiaalia kerros kerrokselta. Pohjana käytetään termoplastisia ja fotopolymeerihartseja, mutta tekniikan kehittyessä raaka-aineina käytettävien materiaalien määrä lisääntyy.

Valmistusprosessi näyttää tältä:

1. 3D-mallin luomisprosessi tapahtuu, ts. tulevasta tuotteesta kehitetään visuaalinen kuva mittasuhteet säilyttäen. Malli luodaan erikoisohjelmistolla.
2. Mallin luomisen jälkeen sinun on käsiteltävä tiedosto. Käsittely koostuu tiedoston muuntamisesta digitaaliseksi koodiksi, joka jakaa koko mallin useisiin rinnakkaisiin kerroksiin. Tällä tavalla luodaan komennot 3D-laitteelle, joka jakaa materiaalin objektin luomiseksi.
3. Viimeinen vaihe on tuotteen 3D-tulostus, ts. prosessi tuotteen luomiseksi levittämällä materiaalia kerros kerrokselta.Prosessi suoritetaan käyttämällä tulostuspäätä (ekstruuderia), joka liikkuu 0Y- ja 0X-akseleita pitkin, ts. materiaalia syötetään vain vaakatasoa pitkin kerroksen ohjelmakoodin mukaisesti. Seuraavan kerroksen levittämiseksi ekstruuderi liikkuu pystysuuntaista ohjainta pitkin (0Z-akselia pitkin) etäisyydellä, joka on yhtä suuri kuin kerroksen koko. Tämän jälkeen seuraava vaakasuora kerros alkaa levittää.

Viite: Painoprosessi voi vaihdella valmistustekniikasta riippuen, mutta yleinen tuotteiden luomisprosessi koostuu materiaalin levittämisestä kerroksittain.

3D-tulostimien tyypit

Laitteet jaetaan painoprosessin ainutlaatuisuuden mukaan, ts. käytetystä tekniikasta. Yleisimmät tulostusmenetelmät ovat FDM (Fused Deposition Modeling) ja SLA (laserstereolitografia).

Suuntamallinnustekniikka on yksi ensimmäisistä syntyneistä tulostusmenetelmistä. Kestomuovia käytetään materiaalina esineiden valmistukseen käärittyjen neulojen tai lankojen muodossa kelalla. Tulostusmenetelmä on seuraava:

1. Kela tai filamentti asennetaan suulakepuristimeen. Lämmityslaitteen vaikutuksesta materiaali alkaa sulaa ja virtaa kanavan läpi työpinnalle.
2. Ekstruuderi liikkuu määrättyjä koordinaatteja pitkin digitaalisen koodin mukaisesti. Valmistus tapahtuu kerroksittain suhteessa vaakatasoon.
3. Monimutkaisten tuotteiden valmistuksessa käytetään kahta materiaalia: pää- ja apumateriaalia. Tuote on valmistettu perusmateriaalista. Apumateriaali on tarkoitettu väliaikaisten tukien luomiseen sekä tuotteen onton tilan täyttämiseen. KoskaTulostin ei pysty tulostamaan ilmassa olevaa esinettä ilman syytä.

Viite: Apumateriaali poistetaan myöhemmin erityisellä liuottimella tai se irtoaa helposti.

FDM-teknologialla valmistetuilla tuotteilla on hyvä mekaaninen ja kemiallinen lujuus. Tällaiset ominaisuudet saavutetaan käyttämällä teollisuuslaatuista kestomuovia. Tämä tekniikka on myös kevyt ja sopii kotikäyttöön.

SLA-tekniikat eli stereolitografia tulostavat tuotteita käyttämällä nestemäisiä fotopolymeerihartseja, jotka kovettuvat laserin muodossa olevan energialähteen vaikutuksesta. Tällä menetelmällä tuotteilla on korkea tarkkuus (jopa 15 mikronia). Objektit tulostetaan seuraavasti:

1. Työpinta lasketaan säiliöön, jossa on fotopolymeerinestettä yhden kerroksen syvyyteen;
2. Energialähde (laser) leikkaa kohteen muodon annettujen kohdekoordinaattien mukaan;
3. Tapahtuu polymerointiprosessi, jonka seurauksena tapahtuu kovettumista kosketuspisteissä;
4. Toimenpide toistetaan jokaiselle kerrokselle, kunnes objekti on tuotettu;
5. Tuotannon jälkeen malli upotetaan säiliöön, jossa on erityinen liuos sen puhdistamiseksi apuelementeistä;
6. Viimeinen vaihe on ultraviolettisäteilytys tuotteen muodostumisprosessin nopeuttamiseksi.

Stereolitografia on yksi nykyaikaisimmista tekniikoista, mutta vaatii kalliita materiaaleja. On myös vähemmän tunnettuja tulostustyyppejä:

SlS (selektiivinen lasersintraus) kohteen luomisen periaatteena on syöttää työalueelle ohut kerros materiaalia jauheen muodossa, joka sintrataan laserin vaikutuksesta.Tämän menetelmän tärkein etu on, että apuelementtejä ei tarvita, mutta se vaatii lisälämpökäsittelyä. Ei tarkoitettu käytettäväksi kotioloissa.

EBM (elektronisuihkusulatus). Tekniikka on samanlainen kuin selektiivinen lasersintraus, mutta tuote syntyy tyhjiössä eikä vaadi lisälämpökäsittelyä.

Kolmiulotteinen tulostus sisältää 3D-kynän. Sen toimintaperiaate on samanlainen kuin FDM-tekniikka, mutta sillä on miniatyyrimpi ulkonäkö ja sitä käytetään kolmiulotteisten piirustusten luomiseen.

Mitä 3D-tulostin voi tehdä?

Nykyään 3D-tulostusta käytetään lähes kaikilla elämänalueilla. Esimerkkejä kulinaaristen ruokien luomisesta 3D-tulostuksen avulla. Monimutkaisempia osia luodaan monimutkaisempia rakenteita varten kaikilla toimialoilla. Mutta tärkein ja tarpeellisin alue on edelleen lääketiede.

Useat yritykset kehittävät orgaanisia simulantteja, jotka voivat käytännössä korvata luonnonkankaita. 3D-tulostus voi auttaa myös nivelten korvaamisessa. Kolmiulotteisen valmistuksen yleisin sovellus on hammaslääketiede. Proteesien lisäksi tulostimilla valmistetaan elinmalleja. 3D-tulostusmahdollisuudet lisääntyvät ja ovat entistä helpommin saatavilla joka päivä.

3D-tulostimet eivät auta vain ihmisiä, vaan myös eläimiä. Yksi kuuluisista tapauksista on kuoren luominen metsäpalossa loukkaantuneelle kilpikonnalle. Siten uusi kuori pelasti eläimen hengen, ja tällaisia ​​tapauksia on monia. Toinen ainutlaatuinen tapaus on elefantin jalkaproteesi. Tapauksen ainutlaatuisuus piilee siinä, että norsujen proteeseja ei käytännössä tehdä eläimen suuren painon vuoksi.

Nykyaikainen tulostustekniikka mahdollistaa jopa kokonaisen rakennuksen luomisen. Pienen talon (37 neliömetriä) rakentaminen kesti tutkijoilta vain 24 tuntia ja maksoi puolet perinteiseen menetelmään verrattuna.