Viena no perspektīvākajām jomām mūsdienu pasaulē ir trīsdimensiju objektu izveidošana, izmantojot 3D drukāšanu. Drukas tehnoloģija ļauj jums izveidot diezgan sarežģītus un detalizētus produktus. Mūsdienās trīsdimensiju drukāšana ir iespējama ne tikai ražošanas vietās, bet arī mājās, lai to izdarītu, pietiek ar 3D printera iegādi.
Kas ir 3D printeris?
Raksta saturs
- Kas ir 3D printeris?
- 3D printeru veidi
- Ko var darīt 3D printeris?
Trīsdimensiju printeris ir ierīce, kas spēj veidot objektus, pamatojoties uz izveidotajiem digitālajiem 3D modeļiem. Produkti tiek iegūti no slāņu materiāla. Par pamatu tiek izmantoti termoplastiski un fotopolimēru sveķi, bet, attīstoties tehnoloģijai, palielinās to materiālu skaits, kurus izmanto kā izejvielas.
Izstrādājumu ražošanas procedūra izskatās šādi:
- 3D modeļa izveides process, t.i. nākotnes produkta vizuālā tēla attīstīšana, saglabājot visas proporcijas. Modelis ir izveidots, izmantojot specializētu programmatūru.
- Pēc modeļa izveidošanas jums ir jāapstrādā fails. Apstrāde sastāv no faila pārvēršanas ciparu kodā, kas visu modeli sadala daudzos paralēlajos slāņos. Tādējādi 3D ierīcei tiek ģenerētas komandas, kas izplata materiālu objekta izveidošanai.
- Pēdējais solis ir produkta 3D drukāšana, t.i. izstrādājuma izveides process, slāni pa slāņiem izmantojot materiālu. Process tiek veikts, izmantojot drukas galviņu (ekstrūderi), kas pārvietojas pa asīm 0Y un 0X, t.i. materiāls tiek padots tikai horizontāli saskaņā ar slāņa programmas kodu. Lai uzklātu nākamo slāni, ekstrūderis pārvietojas pa vertikālu vadotni (gar 0Z asi) attālumā, kas vienāds ar slāņa izmēru. Tad sāk uzklāt nākamo horizontālo slāni.
Palīdzība: Drukāšanas process atkarībā no izgatavošanas tehnoloģijas var atšķirties, bet vispārīgais izstrādājumu radīšanas process ir materiāla slāņa piemērošana.
3D printeru veidi
Ierīces tiek sadalītas atbilstoši drukas procesa unikalitātei, t.i. no izmantotās tehnoloģijas. Izplatītākās drukāšanas metodes ir FDM (Fused Deposition Modeling / Directional Modeling) un SLA (lāzera stereolitogrāfija / lāzera stereolitogrāfija).
Virziena modelēšanas tehnoloģija ir viena no pirmajām drukāšanas metodēm. Kā materiāls priekšmetu ražošanai termoplastika tiek izmantota brūču spieķu vai diegu veidā uz spoles. Drukāšanas metode ir šāda:
- Spole vai vītne ir uzstādīta ekstrūderī. Apkures ierīces darbības laikā materiāls sāk izkausēt, un caur kanālu tas nonāk darba virsmā.
- Ekstrūderis pārvietojas norādītajās koordinātēs saskaņā ar digitālo kodu. Ražošana notiek slāņos attiecībā pret horizontālo plakni.
- Sarežģītu produktu ražošanā tiek izmantoti divi materiāli: galvenais un papildu. Produkts ir izveidots, izmantojot galveno materiālu. Palīgmateriāls ir paredzēts pagaidu balstu izveidošanai, kā arī izstrādājuma dobās vietas aizpildīšanai. Jo printeris bez jebkāda iemesla nevar izdrukāt gaisā esošu priekšmetu.
Palīdzība: Pēc tam palīgmateriālu noņem ar speciālu šķīdinātāju vai viegli sabojājas.
Izstrādājumiem, kas izgatavoti, izmantojot FDM tehnoloģiju, ir laba mehāniskā un ķīmiskā izturība. Šādas īpašības tiek sasniegtas, izmantojot rūpnieciski ražotas termoplastikas. Šī tehnoloģija ir arī viegla un piemērota lietošanai mājas apstākļos.
SLA tehnoloģija vai stereolitogrāfija izdrukā izstrādājumus, izmantojot šķidrus fotopolimēru sveķus, kas lāzera formā sacietē enerģijas avota ietekmē. Izmantojot šo metodi, izstrādājumiem ir augsta precizitāte (līdz 15 mikroniem). Objektu drukāšana ir šāda:
- Darba virsma tiek nolaista traukā ar fotopolimēra šķidrumu līdz viena slāņa dziļumam;
- Enerģijas avots (lāzers) izgriež objekta formu pie dotajām objekta koordinātām;
- Polimerizācijas process turpinās, kā rezultātā sacietēšana notiek kontakta vietās;
- Procedūra tiek atkārtota katram slānim, līdz objekts tiek izgatavots;
- Pēc izgatavošanas modelis tiek iegremdēts traukā ar īpašu šķīdumu tīrīšanai no palīg elementiem;
- Pēdējais posms ir ultravioletā starojums, lai paātrinātu produkta veidošanās procesu.
Stereolitogrāfija ir viena no vismodernākajām tehnoloģijām, taču tai nepieciešami dārgi materiāli. Ir arī mazāk zināmi drukāšanas veidi:
SlS (selektīvā lāzera aglomerācija) objekta izveidošanas princips ir plāna materiāla slāņa pulvera veidā, ko saķepina lāzers, piegāde uz darba zonu. Šīs metodes galvenās priekšrocības ir tas, ka nav vajadzības izmantot palīgierīces, taču tai nepieciešama papildu termiskā apstrāde. Tas neparedz mājas lietošanai.
EBM (elektronu staru kausēšana). Tehnoloģija ir līdzīga selektīvai lāzera aglomerācijai, taču produkts tiek radīts vakuumā un neprasa papildu termisko apstrādi.
Trīsdimensiju drukāšanā ietilpst 3D pildspalva. Tās darbības princips ir līdzīgs FDM tehnoloģijai, taču tam ir vairāk miniatūra izskata, un to izmanto, lai izveidotu rasējumus ar trīsdimensiju efektu.
Ko var darīt 3D printeris?
Trīsdimensiju druka mūsdienās tiek izmantota gandrīz visās dzīves jomās. Ir piemēri, kā izveidot kulinārijas ēdienus, izmantojot 3D drukāšanu. Jebkuras sarežģītības daļas ir izveidotas sarežģītākām struktūrām visās nozarēs. Bet visatbilstošākā un nepieciešamākā joma joprojām ir medicīna.
Vairāki uzņēmumi izstrādā organiskus simulatorus, kas gandrīz var aizstāt dabiskos audumus. 3D drukāšana palīdz arī kopīgās protezēšanas vidē. Visbiežāk trīsdimensiju ražošanu izmantoja zobārstniecībā. Papildus protezēšanai orgānu modeļu izgatavošanā tiek izmantoti arī printeri. Trīsdimensiju drukāšanas iespējas katru dienu palielinās un kļūst pieejamākas.
3D printeri palīdz ne tikai cilvēkiem, bet arī dzīvniekiem. Viens no slavenajiem gadījumiem ir apvalka izveidošana bruņurupucim, kurš ievainots meža ugunsgrēkā. Tādējādi jaunā carapace izglāba dzīvnieka dzīvību, un šādu gadījumu ir daudz. Vēl viens unikāls gadījums ir ziloņa protezēšana. Gadījuma unikalitāte slēpjas faktā, ka ziloņa protēzes praktiski netiek izgatavotas dzīvnieka lielā svara dēļ.
Mūsdienu drukas tehnoloģija ļauj jums izveidot pat visu ēku. Nelielas mājas celtniecības laikā (37 kv.m.) pētnieki pavadīja tikai 24 stundas, un, salīdzinot ar parasto metodi, tā izrādījās par pusi zemāka.
