3D tlač je výrobný proces, ktorý vytvára trojrozmerný fyzický objekt z digitálneho súboru. Tento proces sa nazýva aditívna výroba, čo znamená, že materiál sa pridáva, nie odoberá.
S 3D tlačou vytvoríte 3D digitálny dizajn v modelovacom programe, známom ako CAD softvér, a potom pomocou 3D tlačiarne vytvoríte vrstvy materiálu na vytvorenie hotového objektu. Firmy, výskumníci, zdravotníci, fanúšikovia a ďalší využívajú 3D tlač na celý rad aplikácií.
Tu je pohľad na to, ako 3D tlač vznikla, ako funguje, na čo sa používa a aká je budúcnosť tejto technológie.
3D tlač môže byť súčasťou vášho obľúbeného filmu. Rekvizity vo filmoch ako Black Panther, Iron Man, The Avengers a Star Wars využívajú 3D tlač, čo umožňuje scénografom vytvárať a pretvárať rekvizity jednoducho a lacno.
História (a budúcnosť) 3D tlače
Začiatkom osemdesiatych rokov sa objavila technológia 3D tlače, no bola známa ako technológia rýchleho prototypovania alebo RP. V roku 1980 Dr. Kodama z Japonska podal patentovú prihlášku na technológiu RP, ale proces nebol dokončený.
V roku 1984 Charles "Chuck" Hull vynašiel proces, ktorý nazval stereolitografia, ktorý využíval UV svetlo na stuhnutie materiálu a vytvorenie 3D objektu vrstvu po vrstve. V roku 1986 bol Hullovi vydaný patent na jeho stereolitografický prístroj alebo stroj SLA.
Chuck Hull založil spoločnosť 3D Systems Corporation, jednu z najväčších 3D technologických spoločností na svete.
Približne v rovnakom čase sa vyvíjali ďalšie procesy a technológie 3D tlače a ďalšie vylepšenia pokračovali počas 90. rokov a začiatkom 21. storočia. Primárnym zameraním technológie 3D tlače však bolo prototypovanie a priemyselné aplikácie.
Technológiu 3D tlače si bežné médiá začali všímať v roku 2000, keď bola vytvorená prvá 3D vytlačená oblička, hoci úspešná transplantácia 3D obličky prebehla až v roku 2013. V roku 2004 projekt RepRap 3D tlačiareň vytlačí inú 3D tlačiareň. Väčšiu pozornosť médií vzbudila v roku 2008 prvá 3D tlačená protetická končatina.
Rýchlo nasledovali ďalšie pokroky v 3D, vrátane 3D tlačeného domu, do ktorého sa rodina presťahovala v roku 2018.
Dnes už 3D tlač nie je len o prototypoch a priemyselnej výrobe. Hobby, vedci a všetci medzi tým používajú 3D tlač na výrobu produktov, spotrebný tovar, medicínske pokroky, vzdelávacie materiály a ďalšie. Rýchlo sa stáva užitočnejším pre každodenného spotrebiteľa.
Oscar Adelman, generálny riaditeľ spoločnosti Remi, hovorí, že tento proces sa stáva čoraz obľúbenejším napríklad v dentálnom priemysle. Presnosť 3D tlače je neuveriteľne pôsobivá a môže pomôcť zákazníkom zubného lekárstva ušetriť až 80 percent na produktoch v porovnaní s tradičnými cenami v zubných ambulanciách.
„Keď sa technológia tlače stáva rýchlejšou, lacnejšou a bežnejšou, uvidíme, ako sa odvetvia, ako je dentálny sektor, viac spoliehajú na technológiu pri každodenných procedúrach,“hovorí.
4D tlač je tiež na ceste s tlačenými objektmi, ktoré môžu časom meniť tvar.
Ako fungujú 3D tlačiarne
Existuje niekoľko typov technológií 3D tlače vrátane Fused Deposition Modeling (FDM), známej aj ako Fused Filament Fabrication (FFF). FDM je najbežnejšia a najobľúbenejšia metóda a používa sa v najdostupnejších 3D tlačiarňach.
Metóda tlače FDM využíva vlákno z plastového materiálu, trochu ako strunu. Vlákno sa privádza z kotúča do vyhrievanej hlavy, ktorá roztaví plast. Hlava vytláča roztavený plast na lôžko stroja. Hlava sa pohybuje nad posteľou v 2D a nanáša prvú vrstvu materiálu.
Po dokončení prvej vrstvy sa hlava posunie nahor o hrúbku prvej vrstvy a na ňu sa nanesie ďalšia vrstva. Časť sa skladá vrstva po vrstve, ako keď pečiete bochník chleba krajec po krajci.
Populárne 3D tlačiarne FDM zahŕňajú MakerBot a Ultimaker.
Príklad použitia 3D tlačiarne
Tu je pohľad na to, ako jednoduchá 3D tlač môže fungovať na tlačiarni FDM.
-
Stiahnite si 3D model, ktorý chcete vytlačiť, alebo si ho navrhnite sami.
Nájdite modely na stiahnutie na Thingiverse alebo GrabCAD. Ak chcete navrhnúť model sami, vyskúšajte SketchUp alebo Blender. V prípade technických dielov vyskúšajte softvér CAD, ako je SolidWorks.
- Ak ešte nie je, preveďte model do formátu 3D tlače, ako je napríklad súbor STL.
-
Importujte model do softvéru na rezanie, ako je MakerWare, Cura alebo Simplify 3D.
MakerWare spolupracuje s 3D tlačiarňami MakerBot. Cura a Simplify 3D vytvárajú G-kód, ktorý funguje s väčšinou 3D tlačiarní.
-
Nakonfigurujte zostavu v softvéri na rezanie. Rozhodnite sa, ako orientovať model na 3D tlačiarni. V prípade FDM minimalizujte previsy strmšie ako 45 stupňov, pretože vyžadujú podporné konštrukcie.
Pri rozhodovaní o orientácii zvážte, ako bude model načítaný, aby sa vrstvy neoddeľovali ľahko.
Image Pre úsporu času a materiálov nie sú modely vo všeobecnosti pevné. Zadajte percento výplne (zvyčajne 10 až 35 percent), počet obvodových vrstiev (zvyčajne 1 alebo 2) a počet spodných a vrchných vrstiev (zvyčajne 2 až 4). Pri príprave modelu na 3D tlač je potrebné zvážiť aj iné veci.
- Exportujte program, čo je zvyčajne súbor s G-kódom. Softvér na rezanie skonvertuje model a konfiguráciu zostavy, ktorú ste zadali, na súbor pokynov. 3D tlačiareň takto zostaví diel.
- Preneste program do 3D tlačiarne pomocou SD karty, USB alebo Wi-Fi.
-
Vytlačte model na 3D tlačiarni.
Image - Keď 3D tlačiareň dokončí stavbu modelu, odstráňte ho a prípadne aj vyčistite. Odlomte všetky nosné konštrukcie a zotrite všetky zostávajúce hrudky jemným brúsnym papierom.
Iné typy 3D tlačových strojov
Metódy 3D tlače okrem tlačiarní FDM zahŕňajú aj stereolitografiu (SLA), digitálne spracovanie svetla (DLP), selektívne laserové spekanie (SLS), selektívne tavenie laserom (SLM), výrobu laminovaných predmetov (LOM) a digitálne Beam Melting (EBM).
SLA je najstaršia technológia 3D tlače a používa sa dodnes. DLP využíva osvetlenie aj polyméry, zatiaľ čo SLS využíva laser ako zdroj energie na vytváranie silných 3D tlačených objektov. SLM, LOM a EBM sa do značnej miery dostali do nemilosti.
Budúcnosť 3D tlače
Povedie 3D tlač k budúcnosti produktov na vyžiadanie, prispôsobených okamžite vyrobeným podľa našich presných špecifikácií? Aj keď to zostáva nejasné, technológia 3D tlače rýchlo rastie a používa sa v mnohých oblastiach.
3D tlač domov, telesných orgánov, ako sú obličky a končatiny, a ďalšie pokroky majú potenciál zlepšiť životy nespočetných ľudí na celom svete.
