Co je to 3D tisk?

3D tisk je výrobní proces, při kterém se z digitálního souboru vytvoří trojrozměrný fyzický objekt. Tento proces se nazývá aditivní výroba, což znamená, že materiál se přidává, nikoli odebírá. Pomocí 3D tisku vytvoříte 3D digitální design v modelovacím programu známém jako CAD software a poté pomocí 3D tiskárny vytvoříte vrstvy materiálu k vytvoření hotového objektu. Podniky, vědci, lékaři, fandové a další používají 3D tisk pro řadu aplikací. Zde je pohled na to, jak vznikl 3D tisk, jak funguje, k čemu se používá a jaká je budoucnost této technologie. 3D tisk může být součástí vašeho oblíbeného filmu. Rekvizity ve filmech jako Černý panter, Železný muž, Mstitelé, a Hvězdné války používat 3D tisk, což umožňuje scénografům vytvářet a znovu vytvářet rekvizity snadno a levně.

Historie 3D tisku

Na začátku 80. let se objevila technologie 3D tisku, ale byla známá jako technologie rychlého prototypování nebo RP. V roce 1980 podala Dr. Kodama z Japonska žádost o patent na technologii RP, ale proces nebyl dokončen. V roce 1984 vynalezl Charles „Chuck“ Hull proces, který nazýval stereolitografií a který pomocí UV světla zpevňoval materiál a vytvářel 3D vrstvu vrstvu po vrstvě. V roce 1986 byl Hullovi vydán patent na jeho stereolitografický přístroj neboli SLA stroj. Chuck Hull pokračoval v založení společnosti 3D Systems Corporation, jedné z největších společností zabývajících se 3D technologiemi na světě. Přibližně ve stejné době byly vyvíjeny další procesy a technologie 3D tisku a další vylepšení pokračovala v 90. letech a na počátku 2000. Primárním zaměřením technologie 3D tisku však stále byly prototypy a průmyslové aplikace. Technologie 3D tisku si mainstreamová média začala všímat v roce 2000, kdy byla vytvořena první 3D ledvina, k úspěšné transplantaci 3D ledviny však došlo až v roce 2013. V roce 2004 nechal projekt RepRap vytisknout 3D tiskárnu jiná 3D tiskárna. V roce 2008 byla věnována větší pozornost médiím s první 3D protetickou končetinou. Rychle následovaly další 3D pokroky, včetně 3D tištěného domu, do kterého se rodina přestěhovala v roce 2018. 3D tisk dnes není jen o prototypech a průmyslové výrobě. Fandové, vědci a všichni mezi nimi používají 3D tisk pro výrobu produktů, spotřebního zboží, lékařských pokroků, vzdělávacích materiálů a dalších. Na cestě je také 4D tisk s tištěnými objekty, které mohou časem měnit tvar.

Jak fungují 3D tiskárny

Existuje několik typů technologií 3D tisku, včetně Fused Deposition Modeling (FDM), také známého jako Fused Filament Fabrication (FFF). FDM je nejběžnější a nejoblíbenější metoda a používá se ve většině cenově dostupných 3D tiskáren. Metoda tisku FDM používá vlákno z plastu, trochu jako provázek. Vlákno se přivádí z role do vyhřívané hlavy, která roztaví plast. Hlava vytlačuje roztavený plast na lůžko stroje. Hlava se pohybuje přes postel ve 2D a ukládá první vrstvu materiálu. Jakmile je první vrstva dokončena, hlava se posune nahoru o tloušťku první vrstvy a uloží další vrstvu nahoru. Část je vytvářena po vrstvách, jako je pečení bochníku chleba po krajíčku. Mezi oblíbené 3D tiskárny FDM patří MakerBot a Ultimaker.

Příklad použití 3D tiskárny

Zde je pohled na to, jak může jednoduchý 3D tisk fungovat na tiskárně FDM.

1. Stáhněte si 3D model, který chcete vytisknout, nebo si jej sami navrhněte. Najděte modely ke stažení na Thingiverse nebo GrabCAD. Chcete-li si model navrhnout sami, vyzkoušejte SketchUp nebo Blender. U konstrukčních dílů vyzkoušejte CAD software, jako je SolidWorks.

2. Pokud to ještě není, převeďte model do formátu 3D tisku, například do souboru STL.

3. Importujte model do softwaru pro krájení, například MakerWare, Cura nebo Simplify 3D. MakerWare pracuje s 3D tiskárnami MakerBot. Programy Cura a Simplify 3D vytvářejí G-kód, který funguje s většinou 3D tiskáren.

4. Nakonfigurujte sestavení v krájecím softwaru. Rozhodněte se, jak orientovat model na 3D tiskárně. U FDM minimalizujte převisy strmější než 45 stupňů, protože tyto vyžadují nosné konstrukce. Při rozhodování o orientaci zvažte, jak bude model načten, aby se vrstvy neoddělovaly snadno.

   

   Kvůli úspoře času a materiálu nejsou modely obecně pevné. Zadejte procento výplně (obvykle 10 až 35 procent), počet obvodových vrstev (obvykle 1 nebo 2) a počet spodních a horních vrstev (obvykle 2 až 4). Při přípravě modelu pro 3D tisk je třeba vzít v úvahu další věci.

5. Exportujte program, který je obvykle souborem G-kódu. Řezací software převede vámi zadaný model a konfiguraci sestavení do sady pokynů. 3D tiskárna při sestavování součásti postupuje podle tohoto.

6. Přeneste program na 3D tiskárnu pomocí SD karty, USB nebo Wi-Fi.

7. Vytiskněte model na 3D tiskárně.

   

8. Až 3D tiskárna dokončí vytváření modelu, odeberte jej a případně také vyčistěte. Odlomte všechny nosné konstrukce a zbylé hrudky otřete jemným brusným papírem.

Další typy 3D tiskových strojů

Kromě tiskáren FDM zahrnují metody 3D tisku také stereolitografii (SLA), digitální zpracování světla (DLP), selektivní laserové slinování (SLS), selektivní laserové tavení (SLM), výrobu laminovaných předmětů (LOM) a digitální tavení paprsků (EBM). . SLA je nejstarší technologie 3D tisku a používá se dodnes. DLP používá osvětlení i polymery, zatímco SLS používá jako zdroj energie laser k vytváření silných 3D tištěných objektů. SLM, LOM a EBM z velké části upadly v nemilost.

Budoucnost 3D tisku

Povede 3D tisk k budoucnosti přizpůsobených produktů na vyžádání okamžitě vyrobených podle našich přesných specifikací? I když to zůstává nejasné, technologie 3D tisku rychle roste a používá se v mnoha oblastech. 3D tisk domů, tělních orgánů, jako jsou ledviny a končetiny, a další pokroky mají potenciál zlepšit život nevýslovných lidí po celém světě.