3D drukāšanas pamati

2024 Autors: Sherilyn Boyd | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 09:37

Vairāki slāņi

Principā 3D druka ietver objekta uzbūvi, noslaucot secīgus materiālu slāņus, piemēram, pulverus, šķidrumus, plastmasu, metālus un keramiku, un padarot tās cieši pieguļošas. Šī piedevu ražošanas forma sākas, izveidojot trīsdimensiju modeli, izmantojot datorizētu dizainu (CAD).

Pēc parauga

Pēc tam, kad modelis ir izveidots, CAD faila instrukcijas tiek pārveidotas tādā formātā, kā 3D printeris sapratīs, piemēram, standarta testēšanas valoda (STL). Pēc tam instrukcijas tiek "sagrieztas", lai nodrošinātu 3D printeri ar šķērsgriezumiem pēc katra horizontālā slāņa aizpildīšanas.

Produkta drukāšana

Ir daudz 3D ražošanas metožu. Šie ir viens no populārākajiem.

Tintes tehnoloģija

Tāpat kā tintes strūklu, ar tiešu 3-D drukāšanu sprauslas izsmidzina šķidru materiālu virs virsmas. Drukājot 3D, vienlaikus vai abas sprauslas un drukas virsma pārvietojas, kamēr materiāls tiek izmantots secīgos slāņos. Šī metode ir ļoti populāra ātrai prototipēšanai (RP).

Līdzīga tiešai 3D drukāšanai, Binder 3-D druka apvieno līmi (saistvielu) ar smalku pulveri: "Pirmajā caurulē tiek noņemts pulvera plāns pārklājums, bet otrā caurlaide izmanto sprauslas, lai uzliktu saistvielu. Tad celtniecības platforma nedaudz pazeminās, lai uzņemtu jaunu pulvera slāni, un viss process atkārtojas, līdz modelis ir pabeigts."

Lāzeri

Dažas 3D drukāšanas metodes izmanto lāzera starus, lai pārveidotu dažādus materiālus cietos objektos.

Viena izplatīta metode, stereolitogrāfija, izmanto aparātu (SLA) ar: "Četras galvenās daļas: tvertne… piepildīta ar šķidro plastmasu (fotopolimērs), perforēta platforma, kas ir nolaista tvertnē, ultravioletais (UV) lāzers un dators, kas kontrolē [viss. Pirmkārt] plāns fotopolimēra slānis… ir pakļauts virs… platforma. UV lāzers hits [tā]… "Krāsošana" izdrukāto objektu paraugs…. UV cietējošais šķidrums sacietē… platforma tiek nolaista [atkārtoti], pakļaujot jaunu virsmas slāni…. Process atkārtojas atkal un atkal, līdz viss objekts ir izveidots."

Selektīvā lāzera saķepināšana (SLS) un selektīva lāzera kušana (SLM) arī uzņem gaismas starus, bet uz ēkas platformas virsmas - uz plāniem, nevis šķidriem pulvera slāņiem:[The] lāzeru, kuru kontrolē dators, kas parāda, kāds mērķis ir "drukāt", pēkšņi pietuvina platformu, izsekojot objekta šķērsgriezumu pulverim. Lāze uzkarina pulveri vai nu nedaudz zem tā viršanas temperatūras (saķepināšana) vai virs tā viršanas temperatūras (kušanas temperatūra), kas pulvera daļiņās apvieno cietā formā…. Process turpinās atkal un atkal, līdz viss objekts ir izdrukāts."

Tiešā metāla lāzera saķepināšana (DMLS) ir populārs šīs metodes variants.

Laminēšana

Laminēto priekšmetu izgatavošana (LOM) apvieno secīgus papīra, plastmasas vai dažkārt metāla slāņus, pēc tam gala produkta sagriešanu vēlamajā formā: "Nepārtraukta materiāla loksne… ir izvilkta pāri platformas izveidei līdz… veltņi…. Lai izveidotu objektu, apsildāms veltnis tiek pārvietots pa materiāla loksni uz celtnes platformas, kausējot tā līmi un nospiežot to uz platformas. Ar datora vadītu lāzeru vai lāpstiņu materiāls tiek nogriezts vēlamajā paraugā."

Ekstrūzija

Fosfāta nogulsnēšanās modelēšana (FDM) izspiež termoplastisko materiālu, kas ir: "Izmanto 3D printera materiālu nodalījumus drukas galviņai, kas pārvietojas X un Y koordinātās, novietojot materiālu, lai pabeigtu katru slāni, pirms pamatne pārvietojas Z ass un sākas nākamais slānis."

Apdares ražošana

Daudzas 3D drukāšanas metodes atstāj atlieku, bet lielākā daļa no tām tiek vairotas, šķeltas vai mazgātas ar mazgāšanas līdzekli un ūdeni.

Patērētāju produkti

Tā kā tehnoloģija kļūst pieejamāka (mazie 3D printeri pat tagad ir pieejami par diezgan pieņemamām cenām), gandrīz katru dienu tiek paziņots par jaunām 3D lietojumprogrammām. Šeit ir daži no maniem izlases:

Ēdiens

Kornela universitātes Radošo mašīnu laboratorijā virtuves ražošana (labi, ēdieni) ar 3D printeriem kļūst par realitāti. Izmantojot ātro prototipēšanas metodi, kas pazīstama kā Solid Freeform Fabrication (SFF), pētnieki parāda, kā SFF var pārveidot gan labu ēdienu, gan rūpniecisko pārtikas produktu ražošanu.

Šodien vairāki komercuzņēmumi izskata viņu ēdamās 3D iespējas. Hershey, kā ziņots, apsver iespēju izmantot 3D tehnoloģiju, lai "radītu konfektes jaunās formās un pielāgotos dizainus", un Foodini piedāvā 3D pārtikas printeri, kas "pārvalda sarežģītās un laikietilpīgās pārtikas sagatavošanas daļas".

Pistoles

Nesen gan plastmasas, gan metāla pistoles izgatavotas, izmantojot 3D tehnoloģijas.

Plastmasas modeli, ko sauc par atbrīvotāju, pārbaudīja Alkohola, tabakas un šaujamieroču birojs (ATF), lai gan aģenti netika pārsteigti: "Viens, viņi strādā. Divas, viņi nav uzticami, un trīs, viņi nav nosakāmi. Un tas ir drošības un drošības jautājums, jo viņi var nokļūt drošās telpās."

Metāla pistoleta - Browning 1911 pistoles kopija - tika ražota, izmantojot DMLS, un tā izgatavota no "vairāk nekā 30 3D drukātiem komponentiem [un]… ir spējīgs pārspēt dažus buļļa acis vairāk nekā 30 metri."

Narkotikas

Glāzgovas universitātē pētnieki izstrādā "lejupielādējamu ķīmiju, kuras galvenais mērķis ir ļaut cilvēkiem" izdrukāt "savus farmaceitiskos līdzekļus mājās. Zinot, ka lielākā daļa zāļu sastāv no dažām vienkāršām sastāvdaļām, piemēram, skābekļa, oglekļa, parafīna un augu eļļas, Profesors Cronin uzskata, ka varētu būt tikpat viegli izpildīt savu recepti, jo tas ir jāievēro recepte (kaut arī farmaceitiskā kompānija to ir uzrakstījusi).

Tas izraisa jautājumu: vai, ja mēs varam izdrukāt receptes mājās, kas mūs apturēs no nelegālo narkotiku drukāšanas? Īsā atbilde ir - nekas: "Kad mēs visi saņemsim atomu līmeņa 3D printerus, mēs varēsim vienkārši izveidot savas tabletes mājās. Tad "kontrolēta viela" beidzot būs pilnīgi nekontrolējama."