3D-tekniikat

Kuinka tarkalleen 3D-tulostus toimii?

Kuinka tarkalleen 3D-tulostus toimii?

3D-tulostus on erittäin monipuolinen tuotantomenetelmä ja nopea prototyyppien muodostus. Viime vuosikymmeninä se on lyönyt aaltoja monilla teollisuudenaloilla ympäri maailmaa.

3D-tulostus on osa valmistustekniikan perhettä, jota kutsutaan lisäaineiden valmistukseksi. Tämä kuvaa objektin luomista lisäämällä materiaalia esineeseen kerroksittain. Lisäaineiden valmistus on ollut koko historiansa ajan eri nimillä, mukaan lukien stereolitografia, 3D-kerrostus ja 3D-tulostus, mutta 3D-tulostus on tunnetuin.

Joten miten 3D-tulostimet toimivat?

LIITTYVÄT: ALOITA OMA 3D-TULOSTUSYRITYS: 11 ASIANOMAISTEN TAPAUSTEN YRITYKSISTÄ, JOTKA Käyvät 3D-TULOSTUKSESSA

Kuinka 3D-tulostin toimii?

3D-tulostusprosessi alkaa tekemällä graafinen malli tulostettavasta kohteesta. Nämä suunnitellaan yleensä tietokoneavusteisen suunnittelun (CAD) ohjelmistopaketeilla, ja tämä voi olla kaikkein työvoimavaltaisin osa prosessia. Tähän käytettyjä ohjelmia ovat TinkerCAD, Fusion360 ja Sketchup.

Monimutkaisille tuotteille näitä malleja testataan usein perusteellisesti simuloinnissa mahdollisten lopputuotteen virheiden varalta. Tietysti, jos tulostettava kohde on puhtaasti koristeellinen, tämä ei ole yhtä tärkeää.

Yksi 3D-tulostuksen tärkeimmistä eduista on, että se mahdollistaa melkein kaiken nopean prototyypin. Ainoa todellinen rajoitus on mielikuvitus.

Itse asiassa on joitain esineitä, jotka ovat yksinkertaisesti liian monimutkaisia, jotta niitä ei voida luoda perinteisemmissä valmistus- tai prototyyppiprosesseissa, kuten CNC-jyrsinnässä tai muovauksessa. Se on myös paljon halvempi kuin monet muut perinteiset valmistusmenetelmät.

Suunnittelun jälkeen seuraava vaihe leikkaa mallin digitaalisesti, jotta se saadaan tulostettavaksi. Tämä on tärkeä askel, koska 3D-tulostin ei pysty käsittelemään 3D-mallia samalla tavalla kuin sinä tai minä. Viipalointiprosessi jakaa mallin moniin kerroksiin. Jokaisen kerroksen malli lähetetään sitten tulostuspäähän tulostamaan tai asettamaan järjestyksessä.

Viipalointi suoritetaan yleensä käyttämällä erityistä viipalointiohjelmaa, kuten CraftWare tai Astroprint. Tämä viipalo-ohjelmisto hoitaa myös mallin "täytön" luomalla kiinteän mallin sisälle ristikkorakenteen, mikä lisää vakautta tarvittaessa.

Tämä sattuu olemaan myös alue, jolla 3D-tulostimet ovat erinomaisia. He pystyvät tulostamaan erittäin vahvoja materiaaleja, joiden tiheys on erittäin pieni lisäämällä strategisesti lopputuotteen sisälle ilmataskuja.

Slicer-ohjelmisto lisää tarvittaessa myös tukisarakkeisiin. Nämä ovat välttämättömiä, koska muovia ei voida asettaa ohueseen ilmaan, ja pylväät auttavat tulostinta siltaamaan aukkoja. Nämä sarakkeet poistetaan myöhemmin tarvittaessa.

Kun leikkuriohjelma on toiminut taikuudessa, tiedot lähetetään sitten tulostimeen viimeistä vaihetta varten.

Täältä 3D-tulostin itse ottaa haltuunsa. Se alkaa tulostaa mallin leikkausohjelman erityisten ohjeiden mukaisesti käyttäen eri menetelmiä käytetyn tulostimen tyypistä riippuen. Esimerkiksi suorassa 3D-tulostuksessa käytetään samanlaista tekniikkaa kuin mustesuihkutekniikassa, jossa suuttimet liikkuvat edestakaisin, ylöspäin ja alaspäin, jakelevat paksut vahat tai muovipolymeerit, jotka kiinteytyvät muodostaen jokaisen uuden poikkileikkauksen 3D-esineestä. Monisuihkumallinnus käyttää kymmeniä samanaikaisesti toimivia suihkukoneita nopeampaan mallintamiseen.

Sideaineen 3D-tulostuksessa mustesuihkusuuttimissa käytetään hienoa kuivajauhetta ja nestemäistä liimaa tai sideainetta, jotka muodostavat yhdessä muodostaen jokaisen painetun kerroksen. Sideainekirjoittimet tekevät kaksi kulkua muodostaakseen jokaisen kerroksen. Ensimmäisessä kerroksessa kerrostuu ohut jauhepinnoite, ja toisessa kerroksessa käytetään suuttimia sideaineen levittämiseen.

Fotopolymeroinnissa nestemäisen muovin pisarat altistetaan ultraviolettivalon lasersäteelle, joka muuntaa nesteen kiinteäksi aineeksi.

Sintraus on toinen 3D-tulostustekniikka, johon kuuluu hiukkasten sulattaminen ja sulattaminen yhteen peräkkäisten kerrosten tulostamiseksi. Tähän liittyvä valikoiva lasersintraus perustuu laseriin sulattaakseen palamista hidastavan muovijauheen, joka sitten jähmettyy muodostaen painetun kerroksen. Sintrausta voidaan käyttää myös metalliesineiden rakentamiseen.

3D-prosessi voi kestää tunteja tai jopa päiviä projektin koosta ja monimutkaisuudesta riippuen.

"Alalla on joitain nopeampia tekniikoita, jotka aiheuttavat roiskeita, kuten Carbon M1, joka käyttää nestesänkyyn ammuttuja lasereita ja vetää tulosteet siitä ylöspäin, mikä nopeuttaa prosessia merkittävästi. Mutta tällaiset tulostimet ovat monta kertaa enemmän monimutkainen, paljon kalliimpi ja toimii toistaiseksi vain muovin kanssa. " - howtogeek.com.

Riippumatta siitä, minkä tyyppistä 3D-tulostinta käytetään, yleinen tulostusprosessi on yleensä sama.

  • Vaihe 1: Tuota 3D-malli CAD-ohjelmistolla.
  • Vaihe 2: CAD-piirustus muunnetaan tavalliseksi tessellation language (STL) -muodoksi. Suurin osa 3D-tulostimista käyttää STL-tiedostoja muiden tiedostotyyppien, kuten ZPR ja ObjDF, lisäksi.
  • Vaihe 3: STL-tiedosto siirretään tietokoneelle, joka ohjaa 3D-tulostinta. Siellä käyttäjä määrittää tulostamisen koon ja suunnan.
  • Vaihe 4: Itse 3D-tulostin on määritetty. Jokaisella koneella on omat asetuksia koskevat vaatimukset, kuten polymeerien, sideaineiden ja muiden tulostimen käyttämien kulutustarvikkeiden täyttäminen.
  • Vaihe 5: Käynnistä kone ja odota, kunnes koontiversio on valmis. Kone on tarkistettava säännöllisesti tänä aikana varmistaakseen, ettei siinä ole virheitä.
  • Vaihe 6: Tulostettu esine poistetaan koneesta.
  • Vaihe 7: Viimeinen vaihe on jälkikäsittely. Monet 3D-tulostimet vaativat jonkinlaista jälkikäsittelyä, kuten jäljellä olevan jauheen harjaamisen tai painetun esineen pesemisen vesiliukoisten tukien poistamiseksi. Uusi esine saattaa myös tarvita kovettumista.

Mitä 3D-tulostin voi tehdä?

Kuten olemme jo nähneet, 3D-tulostimet ovat uskomattoman monipuolisia. He voivat teoriassa luoda melkein kaiken mitä vain ajatella.

Mutta niitä rajoittavat materiaalit, joita he voivat käyttää "musteena", ja niiden koko. Jos kyseessä on erittäin suuri esine, esimerkiksi talo, sinun on tulostettava yksittäisiä kappaleita - tai käytettävä erittäin suurta 3D-tulostinta

3D-tulostimet pystyvät tulostamaan muovissa, betonissa, metallissa ja jopa eläinsoluissa. Mutta useimmat tulostimet suunnitellaan käyttämään vain yhtä tyyppistä materiaalia.

Joitakin mielenkiintoisia esimerkkejä 3D-tulostetuista kohteista ovat muun muassa: -

  • Raajojen proteesit ja muut ruumiinosat
  • Kodit ja muut rakennukset
  • Ruoka
  • Lääke
  • Ampuma-aseet
  • Nestemäiset rakenteet
  • Lasituotteet
  • Akryyliesineet
  • Elokuvatarvikkeet
  • Soittimet
  • Vaatetus
  • Lääketieteelliset mallit ja laitteet

3D-tulostuksella on selvästi sovelluksia monilla teollisuudenaloilla.

Mitä eräitä 3D-tulostusohjelmistoja on?

Erilaiset CAD-ohjelmistot käyttävät erilaisia ​​tiedostomuotoja, mutta joitain yleisimpiä ovat:

  • STL - Tavallinen tessellointikieli tai STL on 3D-mallinnusmuoto, joka pystyy yleensä käsittelemään vain yhtä väriä. Tämä on tyypillisesti tiedostomuoto, jota useimmat työpöydän 3D-tulostimet käyttävät.
  • VRML - Virtual Reality Modeling Language, VRML-tiedosto on uudempi tiedostomuoto. Näitä käytetään tyypillisesti tulostimissa, joissa on enemmän kuin yksi suulakepuristin, ja ne pystyvät käsittelemään monivärisen mallin luomista.
  • AMF - Lisäaineen valmistustiedostomuoto, tämä on .xml-pohjainen avoin standardi 3D-tulostukselle. Se voi myös tukea useita värejä.
  • GCode - GCode on toinen tiedostomuoto, joka voi sisältää yksityiskohtaiset ohjeet 3D-tulostimelle, jota on noudatettava kunkin viipaleen asettamisessa.
  • Muut muodot - Muilla 3D-tulostimien valmistajilla on myös omat tiedostomuodot.

Mitkä ovat 3D-tulostuksen edut?

Kuten olemme jo käsitelleet edellä, 3D-tulostuksella voi olla useita etuja perinteisempiin valmistusprosesseihin, kuten ruiskupuristus tai CNC-jyrsintä.

3D-tulostus on lisäaineprosessi eikä subtraktiivinen kuten CNC-jyrsintä. 3D-tulostus rakentaa asioita kerrokselta kerralla, kun taas myöhemmin materiaalit poistetaan asteittain kiinteästä kappaleesta tuotteen luomiseksi. Tämä tarkoittaa, että joissakin tapauksissa 3D-tulostus voi olla resurssitehokkaampaa kuin CNC.

Toinen esimerkki perinteisistä valmistusprosesseista, ruiskupuristus, on loistava, kun tehdään paljon esineitä suurina määrinä. Vaikka sitä voidaan käyttää prototyyppien luomiseen, ruiskuvalu soveltuu parhaiten hyväksytyn tuotesuunnittelun laajamittaiseen massatuotantoon. 3D-tulostus soveltuu kuitenkin paremmin pieniin, rajoitettuihin tuotantoajoihin tai prototyyppien valmistamiseen.

Käytöstä riippuen 3D-tulostuksella on joitain muita etuja muihin tuotantoprosesseihin verrattuna. Näitä ovat muun muassa seuraavat:

  • Nopeampi tuotanto - Vaikka 3D-tulostus on toisinaan hidasta, se voi olla nopeampaa kuin jotkut tavanomaiset prosessit, kuten ruiskupuristus ja subtraktiivinen tuotanto.
  • Helppo käyttää - 3D-tulostus on ollut käytössä jo muutaman vuosikymmenen ajan, ja se on räjähtänyt noin vuodesta 2010. Nykyään saatavilla on laaja valikoima tulostimia ja ohjelmistopaketteja (monet ovat avoimen lähdekoodin), joten melkein kenenkään on helppo oppia tekemään se.
  • Laadukkaampia tuotteita - 3D-tulostus tuottaa tasaisen laadukkaan tuotteen. Niin kauan kuin malli on tarkka ja sopiva käyttötarkoitukseensa ja käytetään samantyyppistä tulostinta, lopputuote on yleensä aina samaa laatua.
  • Erinomainen suunnitteluun ja tuotetestaukseen - 3D-tulostus on yksi parhaista työkaluista tuotesuunnittelussa ja testauksessa. Se tarjoaa mahdollisuuden suunnitella ja testata malleja, jotta ne voidaan viimeistellä helposti.
  • Kustannustehokas - Kuten olemme nähneet, 3D-tulostus voi olla kustannustehokas tuotantomenetelmä. Kun malli on luotu, prosessi on yleensä automatisoitu, ja raaka-ainejätteet ovat yleensä rajallisia.
  • Tuotemallit ovat melkein rajattomat - 3D-tulostuksen mahdollisuudet ovat melkein rajattomat. Niin kauan kuin se voidaan suunnitella CAD-muodossa ja tulostin on riittävän suuri sen tulostamiseen, taivas on raja.
  • 3D-tulostimet voivat tulostaa käyttämällä erilaisia ​​materiaaleja - Jotkut 3D-tulostimet voivat todella sekoittua tai vaihtaa materiaalien välillä. Perinteisessä painatuksessa tämä voi olla vaikeaa ja kallista.


Katso video: OSTIN 3D TULOSTIMEN! - Ender 3 pro kasaus u0026 esittely (Syyskuu 2021).