Τι είναι ο τρισδιάστατος εκτυπωτής

Μία από τις πιο υποσχόμενες τάσεις στον σύγχρονο κόσμο είναι η δημιουργία τρισδιάστατων αντικειμένων με χρήση τρισδιάστατης εκτύπωσης. Η τεχνολογία εκτύπωσης σάς επιτρέπει να δημιουργείτε αρκετά περίπλοκα και λεπτομερή προϊόντα. Σήμερα, η χρήση της τρισδιάστατης εκτύπωσης είναι δυνατή όχι μόνο σε χώρους παραγωγής, αλλά και στο σπίτι· για να γίνει αυτό, αρκεί να αγοράσετε έναν 3D εκτυπωτή.

Τι είναι ένας 3D εκτυπωτής;

Ένας τρισδιάστατος εκτυπωτής είναι μια συσκευή ικανή να δημιουργεί αντικείμενα με βάση τα δημιουργημένα ψηφιακά τρισδιάστατα μοντέλα. Τα προϊόντα λαμβάνονται με εφαρμογή υλικού στρώμα-στρώμα. Ως βάση χρησιμοποιούνται θερμοπλαστικές και φωτοπολυμερείς ρητίνες, αλλά με την ανάπτυξη της τεχνολογίας αυξάνεται ο αριθμός των υλικών που χρησιμοποιούνται ως πρώτες ύλες.

Η διαδικασία κατασκευής μοιάζει με αυτό:

1. Πραγματοποιείται η διαδικασία δημιουργίας τρισδιάστατου μοντέλου, δηλ. αναπτύσσεται μια οπτική εικόνα του μελλοντικού προϊόντος διατηρώντας όλες τις αναλογίες. Το μοντέλο δημιουργείται χρησιμοποιώντας εξειδικευμένο λογισμικό.
2. Αφού δημιουργήσετε το μοντέλο, πρέπει να επεξεργαστείτε το αρχείο. Η επεξεργασία συνίσταται στη μετατροπή του αρχείου σε ψηφιακό κώδικα που χωρίζει ολόκληρο το μοντέλο σε πολλά παράλληλα επίπεδα. Με αυτόν τον τρόπο, δημιουργούνται εντολές για τη συσκευή 3D, η οποία διανέμει το υλικό για τη δημιουργία του αντικειμένου.
3. Το τελικό στάδιο είναι η τρισδιάστατη εκτύπωση του προϊόντος, δηλ. η διαδικασία δημιουργίας ενός προϊόντος με εφαρμογή στρώμα-στρώμα υλικού.Η διαδικασία εκτελείται χρησιμοποιώντας μια κεφαλή εκτύπωσης (εξωθητήρα), η οποία κινείται κατά μήκος των αξόνων 0Y και 0X, δηλ. το υλικό τροφοδοτείται μόνο κατά μήκος του οριζόντιου επιπέδου σύμφωνα με τον κώδικα προγράμματος του στρώματος. Για την εφαρμογή του επόμενου στρώματος, ο εξωθητής κινείται κατά μήκος του κατακόρυφου οδηγού (κατά μήκος του άξονα 0Z) σε απόσταση ίση με το μέγεθος του στρώματος. Μετά από αυτό αρχίζει να εφαρμόζεται το επόμενο οριζόντιο στρώμα.

Αναφορά: Η διαδικασία εκτύπωσης μπορεί να διαφέρει ανάλογα με την τεχνολογία κατασκευής, αλλά η γενική διαδικασία δημιουργίας προϊόντων συνίσταται στην εφαρμογή στρώμα-στρώμα του υλικού.

Τύποι τρισδιάστατων εκτυπωτών

Οι συσκευές χωρίζονται ανάλογα με τη μοναδικότητα της διαδικασίας εκτύπωσης, π.χ. σχετικά με την τεχνολογία που χρησιμοποιείται. Οι πιο συνηθισμένες μέθοδοι εκτύπωσης είναι η FDM (Fused Deposition Modeling) και η SLA (στερεολιθογραφία λέιζερ).

Η τεχνολογία κατευθυντικής μοντελοποίησης είναι μια από τις πρώτες μεθόδους εκτύπωσης που εμφανίστηκαν. Το θερμοπλαστικό χρησιμοποιείται ως υλικό για την κατασκευή αντικειμένων με τη μορφή πληγών βελόνων πλεξίματος ή νημάτων σε καρούλι. Η μέθοδος εκτύπωσης είναι η εξής:

1. Το καρούλι ή το νήμα είναι εγκατεστημένο στον εξωθητήρα. Υπό την επίδραση της συσκευής θέρμανσης, το υλικό αρχίζει να λιώνει και ρέει μέσω του καναλιού στην επιφάνεια εργασίας.
2. Ο εξωθητής κινείται κατά μήκος καθορισμένων συντεταγμένων σύμφωνα με έναν ψηφιακό κώδικα. Η κατασκευή γίνεται σε στρώματα σε σχέση με το οριζόντιο επίπεδο.
3. Στην κατασκευή σύνθετων προϊόντων χρησιμοποιούνται δύο υλικά: κύριο και βοηθητικό. Το προϊόν δημιουργείται με βασικό υλικό. Το βοηθητικό υλικό προορίζεται για τη δημιουργία προσωρινών στηρίξεων, καθώς και για την πλήρωση του κοίλου χώρου του προϊόντος. ΕπειδήΟ εκτυπωτής δεν μπορεί να εκτυπώσει ένα αντικείμενο στον αέρα χωρίς κανένα λόγο.

Αναφορά: Στη συνέχεια, το βοηθητικό υλικό αφαιρείται με ειδικό διαλύτη ή αποκόπτεται εύκολα.

Τα προϊόντα που κατασκευάζονται με τεχνολογία FDM έχουν καλή μηχανική και χημική αντοχή. Τέτοιες ιδιότητες επιτυγχάνονται με τη χρήση θερμοπλαστικού βιομηχανικής ποιότητας. Αυτή η τεχνολογία είναι επίσης ελαφριά και κατάλληλη για χρήση στο σπίτι.

Οι τεχνολογίες SLA, ή στερεολιθογραφία, εκτυπώνουν προϊόντα χρησιμοποιώντας υγρές φωτοπολυμερείς ρητίνες που σκληραίνουν υπό την επίδραση μιας πηγής ενέργειας με τη μορφή λέιζερ. Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, τα προϊόντα έχουν υψηλή ακρίβεια (έως 15 μικρά). Τα αντικείμενα εκτυπώνονται ως εξής:

1. Η επιφάνεια εργασίας χαμηλώνεται σε δοχείο με υγρό φωτοπολυμερούς στο βάθος ενός στρώματος.
2. Η πηγή ενέργειας (λέιζερ) κόβει το σχήμα του αντικειμένου σύμφωνα με τις δεδομένες συντεταγμένες του αντικειμένου.
3. Συμβαίνει μια διαδικασία πολυμερισμού ως αποτέλεσμα της οποίας λαμβάνει χώρα σκλήρυνση στα σημεία επαφής.
4. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται για κάθε στρώμα μέχρι να παραχθεί το αντικείμενο.
5. Μετά την παραγωγή, το μοντέλο βυθίζεται σε δοχείο με ειδικό διάλυμα για τον καθαρισμό του από βοηθητικά στοιχεία.
6. Το τελικό στάδιο είναι η υπεριώδης ακτινοβολία προκειμένου να επιταχυνθεί η διαδικασία σχηματισμού του προϊόντος.

Η στερεολιθογραφία είναι μια από τις πιο σύγχρονες τεχνολογίες, αλλά απαιτεί ακριβά υλικά. Υπάρχουν επίσης λιγότερο γνωστοί τύποι εκτύπωσης:

SlS (επιλεκτική πυροσυσσωμάτωση λέιζερ) η αρχή της δημιουργίας ενός αντικειμένου είναι η παροχή ενός λεπτού στρώματος υλικού σε μορφή σκόνης στην περιοχή εργασίας, το οποίο συντήκεται υπό τη δράση ενός λέιζερ.Το κύριο πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι η απουσία της ανάγκης χρήσης βοηθητικών στοιχείων, αλλά απαιτεί πρόσθετη θερμική επεξεργασία. Δεν προορίζεται για χρήση σε οικιακές συνθήκες.

EBM (τήξη δέσμης ηλεκτρονίων). Η τεχνολογία είναι παρόμοια με την επιλεκτική πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ, αλλά το προϊόν δημιουργείται σε κενό και δεν απαιτεί πρόσθετη θερμική επεξεργασία.

Η τρισδιάστατη εκτύπωση περιλαμβάνει στυλό 3D. Η αρχή της λειτουργίας του είναι παρόμοια με την τεχνολογία FDM, αλλά έχει μια πιο μινιατούρα εμφάνιση και χρησιμοποιείται για τη δημιουργία σχεδίων με τρισδιάστατο εφέ.

Τι μπορεί να κάνει ένας 3D εκτυπωτής;

Σήμερα, η τρισδιάστατη εκτύπωση χρησιμοποιείται σχεδόν σε όλους τους τομείς της ζωής. Υπάρχουν παραδείγματα δημιουργίας γαστρονομικών πιάτων χρησιμοποιώντας τρισδιάστατη εκτύπωση. Μέρη οποιασδήποτε πολυπλοκότητας δημιουργούνται για πιο σύνθετες δομές σε όλους τους κλάδους. Αλλά ο πιο σχετικός και απαραίτητος τομέας εξακολουθεί να είναι η ιατρική.

Αρκετές εταιρείες αναπτύσσουν οργανικούς προσομοιωτές που μπορούν πρακτικά να αντικαταστήσουν τα φυσικά υφάσματα. Η τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί επίσης να βοηθήσει στον τομέα της αντικατάστασης αρθρώσεων. Η πιο κοινή εφαρμογή της τρισδιάστατης κατασκευής είναι στην οδοντιατρική. Εκτός από τα προσθετικά, οι εκτυπωτές χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μοντέλων οργάνων. Οι δυνατότητες τρισδιάστατης εκτύπωσης αυξάνονται και γίνονται πιο προσιτές καθημερινά.

Οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές δεν βοηθούν μόνο τους ανθρώπους, αλλά και τα ζώα. Μία από τις διάσημες περιπτώσεις είναι η δημιουργία οβίδας για χελώνα που τραυματίστηκε σε δασική πυρκαγιά. Έτσι, το νέο κέλυφος έσωσε τη ζωή του ζώου και υπάρχουν πολλές τέτοιες περιπτώσεις. Μια άλλη μοναδική περίπτωση είναι ένα προσθετικό πόδι για έναν ελέφαντα. Η μοναδικότητα της θήκης έγκειται στο γεγονός ότι πρακτικά δεν κατασκευάζονται προσθετικά για ελέφαντες λόγω του μεγάλου βάρους του ζώου.

Η σύγχρονη τεχνολογία εκτύπωσης σας επιτρέπει να δημιουργήσετε ακόμη και ένα ολόκληρο κτίριο. Η κατασκευή του μικρού σπιτιού (37 τ.μ.) πήρε στους ερευνητές μόνο 24 ώρες και ήταν το μισό κόστος της συμβατικής μεθόδου.