Мы все слышали о чудесах, которые творит 3D-печать. Эта простая технология нашла применение во множестве приложений в разных областях, от образования и прототипирования до медицины и даже строительства. 3D-печать даже проникла в художественную и ювелирную промышленность. Однако для многих из нас эта технология до сих пор остается загадкой. По этой причине мы решили создать это подробное руководство по 3D-печати для обычных людей. В нем мы ответим на основные вопросы. Что такое 3D-печать? Как работает 3D-печать? Кто использует эту технологию? Мы также рассмотрим другие темы, такие как различные приложения и даже то, как 3D-печать изменит мир.
Что такое 3D-печать?
Название этой технологии говорит само за себя. Если бы мы могли ответить на вопрос «что такое 3D-печать» как можно меньшим количеством слов, это было бы «печать трехмерного объекта». Это так просто. Поясним это немного подробнее для тех, кто сзади.
Большинство из нас знакомы с двумерной печатью — когда мы используем наш домашний принтер для переноса цифрового файла на нашем компьютере на лист бумаги. 3D-печать имеет аналогичную базовую концепцию. Вы создаете трехмерный объект с помощью принтера на основе цифровой модели.
Как работает 3D-печать?
Как можно напечатать трехмерный объект? Как вообще работает 3D-печать? Итак, эта технология известна как процесс аддитивного производства. Как правило, традиционный метод производства представляет собой субтрактивный процесс, когда вы берете такой материал, как пластик или дерево, а затем формируете из него желаемый объект, вырезая то, что не нужно.
С помощью 3D-печати вы не вырезаете части материала при создании объекта. Вместо этого вы добавляете слой за слоем материала, пока не получите желаемый объект. Эти слои подобны тонким поперечным сечениям объекта, наложенным друг на друга.
Пошаговый процесс
- Процесс 3D-печати начинается с цифровой модели, которую вы можете создать с помощью программного обеспечения, такого как CAD — автоматизированное проектирование.
- После того, как у вас есть разработанная цифровая модель, вам необходимо импортировать ее в программное обеспечение для 3D-печати. Программное обеспечение нарежет 3D-модель на тонкие двумерные слои, а затем преобразует их в серию инструкций (G-код), которые 3D-принтер может прочитать и выполнить.
- Этот следующий шаг будет зависеть от типа 3D-принтера и используемого материала. Как правило, принтер считывает файл G-кода и начинает плавить пластик или металл, прежде чем выкладывать материал на платформу принтера через высокоточное сопло.
Сколько времени занимает 3D-печать?
Существует ряд факторов, влияющих на время, необходимое для печати 3D-объекта. К ним относятся размер объекта, сложность программного обеспечения и тип принтера. Как правило, на печать всего объекта может уйти от 4 до 18 часов. Однако 3D-печатные объекты обычно не получаются идеально отполированными и готовыми к использованию. Как правило, им требуется небольшая постобработка (выполняемая вручную), чтобы создать полностью готовый продукт.
Виды 3D-печати
Согласно стандарту ISO/ASTM 52900 существует 7 категорий технологий 3D-печати .
Экструзия материалов
В этой категории есть два типа процессов 3D-печати — моделирование методом наплавления (FDM) и изготовление методом наплавки (FFF). В обоих типах материал проталкивается к соплу, которое расплавляет его, а затем слоями осаждается на рабочую пластину, где он затвердевает.
Кубовая полимеризация
В этом методе используется жидкая фотополимерная смола, которая затвердевает под действием УФ-излучения для создания твердого объекта. К этой категории относятся два типа 3D-печати: стереолитография (SLA) и цифровая обработка света (DLP).
Порошковая кровать Fusion
При этом используется источник высокой энергии, такой как мощный лазер, для сплавления частиц порошка вместе для создания формы объекта. Типы включают селективное лазерное спекание (SLS) и прямое лазерное спекание металла (DMLS).
Струйная обработка материалов
Мелкие капли материала наносятся на строительную платформу послойно с помощью насадки небольшого диаметра. Затем материал затвердевает под действием УФ-излучения.
Связующее Струйное
В этом методе используются два материала – материал на основе порошка и жидкое связующее. Порошок равномерно распределяется внутри рабочей камеры, в то время как жидкое связующее используется для сплавления или склеивания частиц вместе для создания желаемой формы.
Прямое выделение энергии
Вы обнаружите, что этот процесс обычно используется в металлургической промышленности. Он использует металлический порошок, который осаждается на поверхность. Затем источник высокой энергии, такой как лазер или электронный луч, используется для его плавления с целью получения твердого объекта.
Ламинирование листов
Как следует из названия, материал имеет листовую форму. Листы соединяются между собой с помощью ультразвуковой сварки (если металл) или клеевого клея (если бумага). Затем объект фрезеруется на станке с ЧПУ, чтобы придать ему правильную форму.
Для чего используется 3D-печать?
Мы уже упоминали несколько отраслей, которые начали использовать эту революционную технологию. 3D-печать имеет широкий спектр применений, особенно в обрабатывающей промышленности. Но прежде чем мы углубимся в детали, давайте поговорим о трех основных областях применения этой технологии — быстром прототипировании, быстром производстве и объяснении сложных концепций.
Быстрое прототипирование — это когда компании могут создать прототип своего продукта в течение нескольких дней, а не недель, и с гораздо меньшими затратами. Это облегчает компаниям разработку продуктов, поскольку позволяет им проходить различные итерации без использования слишком большого капитала.
Еще одно применение 3D-печати — быстрое производство. Это когда производители используют технологию для запуска небольших партий продукции, изготовленной по индивидуальному заказу. Это позволяет компаниям более оперативно реагировать на запросы своих клиентов, предоставляя им персонализированные 3D-печатные продукты по запросу .
Еще одно применение этой технологии — помочь другим визуализировать сложные проекты, гарантируя, что различные участники проекта получат полное представление о дизайне.
Кто использует 3D-печать?
Ниже приведены несколько примеров того, как 3D-печать используется в различных областях.
Аэрокосмическая промышленность
Аэрокосмическая промышленность давно использует 3D-печать, и не только для создания прототипов. Компании используют эту технологию для создания легких деталей, таких как воздуховоды и стеновые панели, а также инструментов. В этой отрасли часто требуются очень сложные детали, которые производятся в небольших объемах. С помощью 3D-печати промышленность может производить небольшие партии деталей по индивидуальному заказу с минимальными затратами.
Автомобильный
Люди могут не знать, что автомобильные компании уже довольно давно используют 3D-принтеры. Они используют его для создания запасных частей, приспособлений, инструментов и т. д. Благодаря 3D-печати эти компании также могут производить детали конечного использования по запросу, что приводит к снижению уровня запасов и сокращению производственных циклов. И этим занимаются не только компании. Автолюбители, которые любят восстанавливать старые автомобили, используют 3D-печать для изготовления нестандартных колес или деталей, которые автомобильная компания больше не производит.
Строительство
Это может показаться научной фантастикой, но некоторые компании уже предлагают 3D-печатные дома. Они либо производят сборные детали, либо создают детали на месте.
Лекарство
Нужно новое бедро? Вы можете получить замену тазобедренного сустава 3D! Слуховые аппараты также сейчас печатаются на 3D-принтере. Эта технология также принесла пользу дизайну и производству протезов, сделав их более доступными для людей, которые в них нуждаются. Более того, ученые ищут способ использовать эту технологию для разработки тканей, которые можно было бы трансплантировать людям. Хотя это по-прежнему считается второстепенной технологией, нет никаких сомнений в том, что результат принесет пользу всем нам.
Еда
Да, 3D-печать вторглась в пищевую промышленность. На самом деле, есть рестораны, которые используют это как свою главную достопримечательность, например, Food Ink. Но внедрение этой технологии еще не распространилось далеко. Вам нужно будет искать повсюду на кулинарных мероприятиях или конференциях по 3D-печати, чтобы попробовать блюда.
Образование
Школы используют 3D-печать, чтобы помочь своим ученикам воплотить свои идеи в жизнь доступным способом. Студенты, изучающие инженерное дело, архитектуру и даже моду, используют эту технологию для создания своих прототипов. Некоторые университеты даже предлагают курсы по 3D-печати и смежным темам, таким как САПР, что является отличным способом получить идеи и советы по 3D-печати для начинающих.
Почему важна 3D-печать?
Просто взглянув на приведенные выше приложения, легко увидеть, насколько революционной является эта технология. Не будет преувеличением сказать, что 3D-печать определенно оказала влияние на различные отрасли, на то, как мы живем и ведем бизнес. Эта технология предназначена не только для того, чтобы позволить компаниям делать вещи быстрее и дешевле. Также речь идет о том, чтобы сделать продукты более доступными для людей. Это также может дать людям возможность создавать свои собственные продукты, стимулировать инновации и продвигать индивидуализацию. Можете ли вы представить, как легко было бы создавать вещи, необходимые для вашего дома? Или создавать одежду и обувь на заказ? Как насчет того, чтобы быстрее материализовать свои идеи? Что еще более важно, благодаря 3D-печати небольшие деревни смогут получать медицинское оборудование по запросу по низким ценам. Список ожидания на трансплантацию органов станет короче. Затем, есть помощь при стихийных бедствиях. Возможность печатать дома, запасные части, необходимое оборудование и инструменты может помочь сообществам быстрее и с меньшими затратами восстановить свою инфраструктуру. 3D-печать может даже помочь сохранить окружающую среду . Короче говоря, наше будущее намного ярче с технологией 3D-печати.
