A 3D nyomtatás alapjai

2024 Szerző: Sherilyn Boyd | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 09:39

Több réteg

Alapvetően a 3D-s nyomtatás során objektumot építenek ki egymás után következő anyagrétegek, például porok, folyadékok, műanyagok, fémek és kerámiák lefektetésével és egymáshoz való ragaszkodásával. Az adalékanyaggyártás ezen formája egy háromdimenziós modell létrehozásával kezdődik, amelyet számítógépes tervezéssel (CAD) használnak.

A minta követése után

A modell létrehozása után a CAD fájl utasításait olyan formátumúra alakítja át, amelyet a 3D-s nyomtató megért, például a standard tessellációs nyelv (STL). Az utasításokat ezután "szeletelve" jelöli, hogy a 3D-s nyomtató keresztmetszeteket kapjon a minta után az egyes vízszintes rétegek kitöltéséhez.

A termék nyomtatása

Számos 3D gyártási módszer létezik. Ezek a legnépszerűbbek.

Tintasugaras technológia

Mint egy tintasugaras, közvetlen 3-D nyomtatással, a fúvókák folyékony anyagot permeteznek fel a felületen. A 3D nyomtatás során a fúvókák és a nyomtatási felület egyik vagy mindkét oldala mozgásban van, miközben az anyagot egymást követő rétegekben használják. Ez a módszer nagyon népszerű a gyors prototípusok (RP) számára.

A közvetlen 3D nyomtatáshoz hasonlóan a Binder 3-D nyomtatás ötvözi a ragasztót (a kötőanyagot) finom porral: "Az első lépés a por vékony bevonását kinyomja, és a második lépés a fúvókákat használja a kötőanyag alkalmazására. Az építőlemez kissé leereszkedik, hogy egy új porréteghez illeszkedjen, és az egész folyamat a modell befejezéséig megismétlődik."

lézerek

Számos 3D nyomtatási módszer lézersugarat használ különböző anyagok szilárd tárgyakká történő átalakítására.

Egy közös módszer, sztereolitográfia, egy készüléket (SLA) használ a következőkkel: "Négy fő rész: egy tartály… (fotopolimer), egy perforált platform, amely a tartályba esik, egy ultraibolya (UV) lézert és egy számítógépet vezérel [mindent. Először] vékony réteg fotopolimer… a… emelvény. Az UV lézer eltalálja… "Festeni" a nyomtatott tárgy mintáját…. Az UV-keményedő folyadék megszilárdul… a platformot újra leengedjük, és új felületi réteget bocsátunk ki…. A folyamatot újra és újra megismételjük, amíg az egész tárgy meg nem alakul."

A szelektív lézeres szinterezés (SLS) és a szelektív lézerolvasztás (SLM) szintén fénysugarakat, hanem vékony rétegek porát, nem pedig folyadékot tartalmaz az épületplatform tetején: "A [lézer], amelyet egy olyan számítógép vezérel, amely megmondja, hogy milyen objektumot "nyomtasson", impulzussal lefelé a platformra, és az objektum keresztmetszetét a porra nyomja. A lézer felmelegíti a port vagy annak forráspontja alá (szinterezés) vagy annak forráspontja fölé (olvadáspont), amely a por részecskéit szilárd alakúra olvasztja össze…. A folyamat újra és újra folytatódik, amíg az egész objektumot kinyomtatja."

A direkt fém lézeres szinterezés (DMLS) egy népszerű változata ennek a módszernek.

laminálás

A papír, műanyag vagy alkalmanként fém egymást követő rétegeinek összeolvasztásával, majd a végtermék kívánt alakra vágásával a laminált tárgyak gyártása (LOM) a következőképpen működik: "Egy folyamatos anyaglap… rajzol egy építési platformon… hengerek…. Objektum kialakítása érdekében egy fűtött hengeret az építőlemezen lévő anyaglemez felett áthaladnak, megolvasztják a ragasztót és a platformra nyomják. A számítógéppel vezérelt lézer vagy penge majd az anyagot a kívánt mintára vágja."

Extrudálás

Az olvasztott lerakódás-modellezés (FDM) extrudálja a hőre lágyuló anyagot, amely:A 3D-s nyomtató anyagnyílásaitól a nyomtatófejig terjed, amely X és Y koordinátákon mozog, és minden egyes réteget el kell raknia, mielőtt az alap lefelé haladna a Z tengelyen, és elkezdődik a következő réteg.

Befejező termelés

Sok 3D-s nyomtatási módszer hagyja a maradékot, de a legtöbb ilyen vagy csiszolt, törött vagy mosószerrel és vízzel mosott.

Fogyasztói termékek

Mivel a technológia megfizethetőbbé válik (a kis 3D-s nyomtatók még ma is elérhetők meglehetősen kedvező áron), az új 3D-s alkalmazásokat szinte naponta jelentik be. Íme néhány kedvencem:

Élelmiszer

A Cornell Egyetem kreatív gépek laborjában a konyhák (jóllehet, az élelmiszer egyébként) gyártása 3D-s nyomtatókkal valósággá válik. Egy gyors szabadalmaztatással (SFF) ismert prototípus-készítési módszer segítségével a kutatók bemutatják, hogy az SFF hogyan alakíthatja a finom étkezést, valamint az ipari élelmiszertermelést.

Ma számos kereskedelmi vállalkozás feltárja ehető 3D lehetőségét. Hershey azt állítja, hogy 3D-s technológiát használ a "cukorkák új formák és egyedi tervek készítésére", és a Foodini olyan 3D-s élelmiszeripari nyomtatót kínál, amely "kezeli az élelmiszer-előkészítés nehéz és időigényes részeit".

Guns

A közelmúltban mind a műanyag, mind a fém kézifegyverek 3D technológiával készültek.

A Liberator nevű műanyag modellt az Alkohol, Dohány és Lőfegyverek (ATF) által tesztelték, bár az ügynökök nem lenyűgözöttek: "Az egyik, dolgozik. Két, nem megbízhatóak, és három, észrevehetetlenek. És ez egy biztonsági és biztonsági kérdés, mert biztonságba hozhatják őket."

A fém kézifegyver, a Browning 1911-es pisztoly másolatát DMLS-en keresztül gyártották, "több mint 30 3D-s nyomtatott komponensből [és] készült… képes néhány bika szemébe nézni, mint 30 yardot."

Kábítószer

A Glasgow-i Egyetemen a kutatók fejlesztik a "letölthető kémiát", amelynek végső célja az, hogy lehetővé tegye az emberek számára, hogy saját gyógyszereket nyomtassanak otthon. "Tudva, hogy a legtöbb gyógyszer néhány egyszerű összetevőből áll, mint az oxigén, szén, paraffin és növényi olajok, Cronin professzor úgy gondolja, hogy ennyire könnyű kitölteni a saját receptjét, ugyanis egy receptet követni (bár egy gyógyszergyártó által írt).

Ez megkérdőjelezi a kérdést: ha otthon kinyomtathatják a recepteket, mi akadályozza meg a tiltott kábítószerek nyomtatását? A rövid válasz: semmi: "Miután mindannyian atomszintű 3D-s nyomtatókat kaptunk, csak saját tablettákat készíthetünk otthon. Ezután a "szabályozott anyag" végül teljesen ellenőrizhetetlen."