Druk 3D - wszystko, co musisz wiedzieć
Dowiesz się tutaj:
-
Co to jest druk 3D?
-
Czy druk 3D naprawdę drukuje?
-
Jak działa drukowanie 3D?
-
Kto wynalazł druk 3D?
-
Jakie są zalety druku 3D?
-
Co potrafią drukarki 3D?
-
Na czym polegają usługi druku 3D?
-
Gdzie mogę kupić drukarkę 3D?
-
Jakiego oprogramowania potrzebuję do drukowania 3D?
-
Jaka jest przyszłość druku 3D?
Co to jest druk 3D?
W swojej najbardziej podstawowej formie, druk 3D jest procesem produkcyjnym, w którym materiał jest układany warstwa po warstwie w celu stworzenia trójwymiarowego obiektu. (Jest to uważane za proces addytywny, ponieważ obiekt jest budowany od podstaw, w przeciwieństwie do procesów subtraktywnych, w których materiał jest cięty, wiercony, frezowany lub obrabiany maszynowo).
Chociaż drukarki 3D wykorzystują różne materiały (takie jak plastik lub metal) i techniki, to łączy je możliwość konwersji plików cyfrowych zawierających trójwymiarowe dane - niezależnie od tego, czy zostały one utworzone w programie do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) lub wspomaganego komputerowo wytwarzania (CAM), czy też ze skanera 3D - na obiekty fizyczne.
Czy drukowanie 3D to naprawdę drukowanie?
Tak, drukowanie 3D można uznać za drukowanie, choć nie w tradycyjny sposób. Odpowiednie definicje "drukowania" koncentrują się na:
- produkcji materiałów drukowanych,
- publikacji lub
- fotografii
- produkcja druku (zastosowanie nacisku)
Żadna z tych definicji nie odpowiada drukowaniu 3D. Jednak z technologicznego punktu widzenia, druk 3D jest rozwinięciem tradycyjnego druku, w którym nakładana jest warstwa materiału (zwykle tuszu). Zwykle jest ona tak cienka, że nie ma zauważalnej wysokości (choć w drukarkach z tuszem stałym jest nieco grubsza).
Druk 3D znacznie zwiększa wysokość nakładanych warstw. Rozszerzenie definicji drukowania o tworzenie w ten sposób trójwymiarowych obiektów miałoby więc sens.
Jak działa druk 3D?
.
Możliwa jest również modyfikacja standardowej drukarki atramentowej w celu drukowania materiałami innymi niż atrament. Przedsiębiorczy majsterkowicze zbudowali lub zmodyfikowali głowice drukujące, zazwyczaj głowice piezoelektryczne, do pracy z różnymi materiałami - w niektórych przypadkach drukując same głowice drukujące na innych drukarkach 3D! Firmy takie jak MicroFab Technologies sprzedają głowice drukujące 3D (a także kompletne systemy drukujące).
| Najbardziej użyteczną technologią jest selektywne spiekanie laserowe (SLS), które wykorzystuje laser o dużej mocy do połączenia cząstek plastiku, metalu, ceramiki lub szkła. Po zakończeniu pracy pozostały materiał jest poddawany recyklingowi. Topienie wiązką elektronów (EBM) wykorzystuje wiązkę elektronów do topienia proszku, warstwa po warstwie. Materiał tytanowy jest często używany z EBM do drukowania implantów medycznych, a także części samolotów. |  |
W zależności od techniki, drukarki 3D mogą wykorzystywać różne materiały, w tym metale (między innymi stal nierdzewną, aluminium i tytan); tworzywa sztuczne i polimery (w tym kompozyty łączące tworzywa sztuczne z metalami, drewnem i innymi materiałami); ceramikę; szkło; a nawet żywność, taką jak ser, lukier i czekolada! (Zobacz nasz elementarz na temat rodzajów filamentów do drukarek 3D).
Kto wynalazł druk 3D?
Pierwsza drukarka 3D wykorzystująca technikę stereolitografii została stworzona przez Charlesa W. Hulla w połowie lat 80-tych XX wieku.
Stereolitografia tradycyjnie była drogą techniką komercyjną, z kosztami rzędu pięciu, a nawet sześciu cyfr, ale w ostatnich latach pojawiły się stacjonarne drukarki stereolitograficzne, które kosztują kilkaset tysięcy, a także systemy konsumenckie, które zaczynają się dużo poniżej tysiąca.
>
W 1986 roku Hull założył 3D Systems, firmę, która dziś sprzedaje drukarki 3D wykorzystujące różne technologie. Począwszy od podstawowych zestawów do zaawansowanych systemów komercyjnych, 3D Systems zapewnia również części zamienne na żądanie, głównie dla klientów korporacyjnych.
Systemy 3D
Jakie są zalety druku 3D?
Dzięki drukowi 3D projektanci mają możliwość szybkiego przekształcania koncepcji w modele 3D lub prototypy ("szybkie prototypowanie") i wdrażania szybkich zmian projektowych. Pozwala to firmom wytwarzać produkty na zamówienie w partiach, a nie w dużych partiach, co usprawnia zarządzanie zapasami i zmniejsza wymagania dotyczące przestrzeni magazynowej. Ludzie w odległych lokalizacjach mogą produkować przedmioty, które w przeciwnym razie byłyby dla nich niedostępne.
Z praktycznego punktu widzenia druk 3D może zaoszczędzić pieniądze i materiały w porównaniu z technikami subtraktywnymi, ponieważ marnuje się bardzo mało surowców. I obiecuje zmienić charakter produkcji, ostatecznie umożliwiając konsumentom pobieranie plików do drukowania nawet złożonych obiektów 3D - w tym, na przykład, urządzeń elektronicznych - i umożliwiając drukowanie we własnych domach.
>
Co potrafią drukarki 3D?
- Projektanci używają drukarek 3D do szybkiego tworzenia modeli produktów i prototypów, ale coraz częściej wykorzystuje się je również do wytwarzania produktów końcowych. .
- Wśród przedmiotów produkowanych na drukarkach 3D znajdują się:
- Przemysł motoryzacyjny i lotniczy również wykorzystuje drukarki 3D do produkcji części.
- Głównie ze względu na redukcję kosztów .
- Artyści mogą tworzyć rzeźby, a architekci modele swoich projektów.
- Archeolodzy używają drukarek 3D do rekonstrukcji modeli delikatnych artefaktów, w tym niektórych antyków, które zostały zniszczone przez ISIS w ostatnich latach.
- Również paleontolodzy i ich studenci mogą powielać szkielety dinozaurów i inne skamieniałości.
- Lekarze i technicy medyczni mogą wykorzystywać druk 3D do tworzenia protez, aparatów słuchowych, sztucznych zębów i przeszczepów kości, a także replikować modele narządów, guzów i innych wewnętrznych struktur ciała ze skanów CT w ramach przygotowań do operacji.
- Dobrym przykładem jest Projekt Daniel, w ramach którego drukowane są protezy ramion i dłoni dla ofiar przemocy w Sudanie.
- Rozwijane są również drukarki 3D, które mogą nakładać warstwy komórek w celu tworzenia sztucznych narządów (takich jak nerki i naczynia krwionośne). Istnieje nawet miejsce dla druku 3D w praktyce kryminalistycznej, na przykład w celu replikacji pocisku uwięzionego wewnątrz ofiary.
- Elektronika drukowana to zestaw metod drukowania, które umożliwiają drukowanie urządzeń elektronicznych lub obwodów na elastycznych materiałach, takich jak etykiety, tkaniny i karton, poprzez zastosowanie atramentów elektronicznych lub optycznych. Zapewnia to bardzo tanią produkcję urządzeń o niskim poborze mocy. Drukowana elektronika zaczyna być łączona z drukiem 3D, umożliwiając drukowanie warstwowych obwodów lub urządzeń. Naturalną konsekwencją tej potężnej kombinacji jest to, że pewnego dnia będzie można drukować gadżety z planów 3D zamiast je kupować.
- Przygotowywanie żywności to kolejny sposób, w jaki można wykorzystać drukarki 3D.
- Francuski Instytut Kulinarny wykorzystuje drukarkę 3D Fab@Home o otwartym kodzie źródłowym opracowaną na Uniwersytecie Cornella do tworzenia artystycznych smakołyków.
- MIT stworzył również drukarkę 3D do żywności o nazwie Cornucopia. Niewielka liczba restauracji testuje prototypowe drukarki do żywności.
- Badania NASA nad drukiem 3D obejmowały drukowanie żywności, takie jak drukowanie pizzy 3D.
- Na rynku dostępnych jest kilka drukarek 3D do żywności. Skupiają się one na konkretnych produktach spożywczych, takich jak czekolada, naleśniki lub ciasteczka.
Czym są usługi druku 3D?
Nie musisz posiadać drukarki 3D, aby z niej korzystać. Wiele usług druku 3D, takich jak 3DWiser i Prusha, drukuje na zamówienie na własnych drukarkach 3D, a następnie wysyła je do klienta. Klienci mogą przesyłać własne pliki obiektów 3D lub wybierać przedmioty, zwykle zaprojektowane przez innych użytkowników usługi, z katalogu online.
Ale usługi druku 3D nie są już domeną specjalistów. Duże firmy, takie jak UPS, wprowadziły usługi druku 3D, a niektóre tradycyjne drukarnie dodały drukowanie 3D na żądanie do swojego repertuaru.
Gdzie mogę kupić drukarkę 3D?
Większość producentów drukarek 3D sprzedaje swoje produkty bezpośrednio online. Wiele sklepów internetowych ma je obecnie w swojej ofercie, w tym firmy działające wyłącznie online i inne, które mają również sklepy stacjonarne. Niektóre z nich, jak ten sklep internetowy, oferują je w sklepach i online, ale pamiętaj, aby sprawdzić dostępność drukarek, na przykład na naszym czacie.
Jakiego oprogramowania potrzebuję do drukowania 3D?
Prawie wszystkie drukarki 3D akceptują pliki w tak zwanym formacie STL (nazwa pochodzi od stereolitografii). Te typy plików mogą być tworzone przez prawie każde oprogramowanie CAD, od drogich pakietów komercyjnych, takich jak AutoCAD, po produkty bezpłatne lub open source, takie jak Fusion360, Google SketchUp i Blender. Dla tych, którzy nie chcą tworzyć własnych plików 3D, bazy danych obiektów 3D, takie jak MakerBot Thingiverse, oferują liczne pliki obiektów 3D, które można pobrać i wydrukować.</p
Większość drukarek 3D jest dostarczana z pakietem oprogramowania, na płycie lub do pobrania, który zawiera wszystko, czego potrzebujesz do drukowania. Zestawy zazwyczaj zawierają program sterujący drukarką i slicer, który formatuje plik obiektu na warstwy w oparciu o wybraną rozdzielczość i inne czynniki w ramach przygotowań do drukowania. Niektóre zestawy zawierają program do "naprawiania" problemów z plikami/obiektami, które mogą przeszkadzać w płynnym drukowaniu - jest to na przykład usługa Netfab. Programy te wywodzą się z ruchu open-source RepRap, z którego wyewoluował fanowski druk 3D. W przypadku niektórych drukarek można wybrać poszczególne komponenty do pobrania, zamiast używać wszystkiego, co jest dostarczane w zestawie.
Jaka przyszłość czeka druk 3D
?
Wiele drukarek 3D dla domów i małych firm jest łatwo dostępnych, ale nadal są one często uważane za egzotyczne i stosunkowo drogie gadżety. Oczekujmy, że zmieni się to w ciągu najbliższych kilku lat, ponieważ drukarki 3D staną się bardziej powszechne w domach - będzie je można znaleźć na biurkach roboczych, w pracowniach, biurach domowych, a nawet w kuchni. Być może nie będzie ich w każdym domu, ale staną się niezbędne dla osób, które je posiadają.
Wydruki wykonane na drukarkach 3D są na razie bardziej prawdopodobne, ale zaczynamy widzieć bardziej złożone kreacje łączące wiele materiałów i kompozytów, a także drukowaną elektronikę. Dzięki dzisiejszym drukarkom 3D, jeśli zgubisz pokrywę baterii pilota do telewizora, będziesz mógł wydrukować zastępczą pokrywę. W przyszłości, jeśli zgubisz pilota, będziesz mógł wydrukować zupełnie nowego pilota.</p
Druk 3D zyskuje więc przyczółek w kosmosie. NASA eksperymentuje z drukarkami 3D na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Ostatecznie, drukarki 3D mogą być wykorzystywane do tworzenia siedlisk na Marsie i innych światach. Aby uratować astronautów Apollo 13 przed śmiercią z powodu uduszenia tlenkiem węgla, NASA musiała znaleźć sposób na umieszczenie kwadratowego kołka w okrągłym otworze. Gdyby na pokładzie znajdowała się drukarka 3D, mogliby z łatwością rozwiązać ten problem, projektując i drukując złącze.
Astronauci nie mogą udać się do Home Depot, jeśli muszą wymienić zawór lub widget, ale drukarka 3D mogłaby je wykonać w razie potrzeby. Podobnie, zobaczymy drukarki 3D w bazach na Antarktydzie i innych odległych lokalizacjach na Ziemi, gdzie ludzie nie mogą czekać sześć miesięcy na kolejną dostawę, aby wymienić niezbędne części lub narzędzia.
Medyczne zastosowania druku 3D nie kończą się na protetyce, aparatach słuchowych i koronach dentystycznych. Części zamienne nie muszą ograniczać się do części mechanicznych. W ciągu ostatnich kilku lat byliśmy świadkami eksplozji różnorodności i wykorzystania drukarek 3D. Przypomina to sytuację, w której komputery osobiste znajdowały się około 1980 roku. Podczas gdy łatwo jest dostrzec niektóre obszary, w których rozwinie się dziedzina druku 3D, inne są poza naszą zdolnością przewidywania, tak jak nikt w 1980 roku nie mógł sobie wyobrazić, w co przekształci się komputer osobisty. Możliwe, że druk 3D nie będzie miał takiego samego wpływu na konsumentów w ich codziennym życiu, jak komputer, ale ma potencjał, aby zrewolucjonizować produkcję, a co ważniejsze, wprowadzić ją w ręce zwykłych konsumentów. Jedno jest jednak pewne: druk 3D pozostanie tutaj.
>