Hva er 3D-utskrift og hvordan fungerer det akkurat?

Tenk deg om du kan skrive ut tredimensjonale objekter rett fra en skriver i ditt hjem. Da jeg var barn i grunnskolen, trodde jeg det ville være fantastisk hvis jeg kunne skrive ut pizza fra InkJet. Det er ikke der jeg er på vei i denne artikkelen, men det er en interessant tankeutskrift ut tredimensjonale objekter, det vil si. Det høres ut som borderline science-fiction, og i lang tid var det. Ikke nå lenger.

Prosessen kalles (ikke overraskende) 3D-utskrift. Som tradisjonell utskrift, som tar et tomt stykke papir og skaper todimensjonale bilder og tekst ut av tilsynelatende ingen steder, skaper 3D-utskrift fullt realiserte objekter utenom ingenting. Det er en fascinerende prosedyre som kan være nyttig på en rekke felt.

I fjor fastslår James at 3D-utskrift ikke lenger er en myte 3D-utskrift - Sci-Fi Myth eller Reality? 3D-utskrift - Sci-Fi myte eller virkelighet? En hovedrolle for sci-fi siden sjangeren begynte, er ideen om å kunne lage dine egne gjenstander hjemme, forståelig nok ganske fascinerende. Hvem har ikke drømt om å ha sin egen replikator som lager informasjonskapsler ... Les mer eller farfetched idé. Bare de siste 12 månedene har han blitt bevist korrekt: 3D-utskrift er bare i gang. Bli med meg da jeg undersøker inn-og utgangene til 3D-utskriftsteknologi for å lære hvordan det fungerer og hvilke fordeler det kan bringe til oss som forbrukere.

Kort historie om 3D-utskrift

Tilbake i 1986 arkiverte en fyr med navnet Charles W. Hull et patent for stereolithography, som ble den første kjente metoden for å lage 3D-objekter uten tynn luft. Oppfinnelsen av denne metoden førte til en ny alder av maskineringsprosesser. Mens de fleste gjenstander er bygget med en subtraktiv prosessering (dvs. whittling, boring, carving, skiving, etc.), bruker 3D-utskrift an tilsetningsstoff prosess (dvs. ved å legge til materiale).

3D-skrivere er dyre. Tradisjonelle papir-og blekk skrivere koster deg hundrevis av dollar, men 3D-skrivere vil sette deg tilbake titusener. Heldigvis trenger du ikke å eie en personlig 3D-skriver siden det allerede finnes en rekke tjenester som vil skrive ut 3D-objekter for deg. Hvis du er interessert, sjekk ut Shapeways og Sculpteo.

På grunn av den dyre karakteren av stereolitografi har andre former for 3D-utskrift vært banebrytende. Disse nyere teknikkene har sine egne fordeler og ulemper, men de fleste er langt billigere og mer tilgjengelige for allmennheten.

3D-utskriftsteknikker

Stereolithography (SLA) er den første 3D-utskriftsteknikken som ble utviklet. Det skaper gjenstander ut av tynn luft ved å skrive ut lag og lag av en bestemt fotopolymer på toppen av seg selv. Materialet begynner som en væske og endres til et fast stoff når det rammes av en konsentrert stråle med ultrafiolett lys.

Digital lysbehandling (DLP) ligner stereolithografi ved at den bruker lys for å herding en væske til et fast stoff. Men i digital lysbehandling begynner objektet som et kar med full væske. En del av væsken er utsatt for lys, noe som hardner, da blir byggeplaten senket med en liten mengde. Et annet lysskudd herdes mer av væsken, og denne prosessen gjentar. Overflødig væske er drenert, og etterlater en solid modell.

Selektiv lasersintring (SLS) bruker en høyspennings laser for å smelte materialpartikler (for eksempel plast, glass, keramikk og metall) til en masse som tar den ønskede tredimensjonale formen.

Elektronstrålesmelting (EBM) er en 3D-utskriftsprosess som brukes til metalldeler. Prosessen foregår i vakuum og begynner med å spre ned et lag av metallpulver (oftest titan). En elektronstråle smelter deretter pulveret inn i et solidt lag. Objekter opprettet på denne måten er overraskende tette og sterke.

Multi jet modellering (MJM) fungerer på samme måte som moderne InkJet-skrivere. Det sprer et lag av harpikspulver og sprayer deretter en farget bindende limlignende substans som herder pulveret i et enkelt lag. Multi jet modellering er ekstremt nyttig fordi den er rask og støtter farget utskrift.

Fusjonert deponeringsmodellering (FDM) bruker en oppvarmet ekstruderingsdyse som smelter et materiale (for eksempel plast) når det kommer ut. Dysen kan bevege seg både horisontalt og vertikalt gjennom datamaskinstøttede kontroller. Når materialet kommer ut av dysen, blir det nesten umiddelbart herdet.

Nesten alle former for 3D-utskrift krever en STL-fil. En STL-fil er et bestemt format for 3D-modellen som gjør det mulig for 3D-skrivere å enkelt og enkelt skjære opp objektet i de enkelte lagene som brukes i selve utskriften. De fleste STL-filer blir først opprettet i et CAD-program (Computer Assisted Design) og deretter konvertert.

Fordeler med 3D-utskrift

3D-skrivere er nyttige både i kommersiell og personlig kapasitet. Den eneste virkelige hindringen for personlig 3D-utskrift er den ekstraordinære kostnaden og den tekniske know-howen som er nødvendig for å skape fungerende STL-modeller. Hvis du kan komme over det første humpet, så ser du de mange fordelene.

Designrelatert arbeid gjøres mye raskere og lettere med 3D-skrivere. Designere kan ta konsepter og ideer og raskt produsere en fungerende tredimensjonal representasjon som kalles hurtig prototyping. Etter hvert som design utvikler seg over tid, kan hver iterasjon prototypes nesten umiddelbart.

Bedrifter kan også dra nytte av å bruke 3D-skrivere til å lage sine endelige produkter, ikke bare prototyper. Subtraktive prosesser slutter med mange bortkastede materialer i form av spon, boring, og kutt biter som er for små til å brukes hvor som helst. Den additive prosessen med 3D-utskrift eliminerer de fleste, om ikke alle, former for avfall.

Naturen til 3D-utskrift muliggjør enkel tilpasning. Typiske samlebånd krever forskjellstykkene på en gjenstand for å passe sammen på en bestemt måte, eller hvis linjen svikter. Med en 3D-skriver blir personlige tilpasninger gjort i STL-filen - skriveren trenger ikke å endres.

Og detaljnivået som kan oppnås gjennom 3D-utskrift, er fenomenal-uovertruffen av en hvilken som helst annen produksjonsmetode bortsett fra objekter som er designet og utformet helt for hånd. Nøyaktigheten til en 3D-skriver kan gå så langt som 4-mikron oppløsning. Det er tynnere enn et menneskehår.

3D-utskriftsteknologi er ikke akkurat en verdensveksler, men det er absolutt fascinerende og verdifullt. Bedrifter over hele verden bruker allerede 3D-utskrift i sine produksjonsprosesser. Hobbyister skriver allerede ut enestående objekter for sin egen glede. Innen det neste tiåret er det helt mulig at vi vil se husholdningsprintere som lager 3D-objekter på eget initiativ.

Bilde Kreditt: 4 Farget Balls Via Shutterstock, MJM Diagram Via TurkCADCAM

Utforsk mer om: 3D-utskrift.