Yksi nykyaikaisen maailman lupaavimmista alueista on kolmiulotteisten esineiden luominen 3D-tulostuksella. Tulostustekniikan avulla voit luoda melko monimutkaisia ja yksityiskohtaisia tuotteita. Nykyään kolmiulotteisen tulostamisen käyttö on mahdollista paitsi tuotantolaitoksissa, myös kotona, tätä varten riittää 3D-tulostimen ostaminen.
Mikä on 3D-tulostin?
Kolmiulotteinen tulostin on laite, joka pystyy muodostamaan esineitä luotujen digitaalisten 3D-mallien perusteella. Tuotteet saadaan kerrostamalla materiaali. Perustana käytetään kestomuovi- ja fotopolymeerihartseja, mutta tekniikan kehittyessä raaka-aineena käytettyjen materiaalien määrä kasvaa.
Tuotteiden valmistusmenettely näyttää tältä:
- 3D-mallin, ts. visuaalista kuvaa tulevaisuuden tuotteesta kehitetään säilyttämällä kaikki mittasuhteet. Malli luodaan erikoistuneilla ohjelmistoilla.
- Kun olet luonut mallin, sinun on käsiteltävä tiedosto. Käsittely käsittää tiedoston muuntamisen digitaaliseksi koodiksi, joka jakaa koko mallin useisiin rinnakkaisiin kerroksiin. Siksi 3D-laitteelle luodaan komentoja, jotka jakavat materiaalin objektin luomiseen.
- Viimeinen vaihe on tuotteen 3D-tulostus, ts. tuotteiden luomisprosessi materiaalin kerrostamisen avulla. Prosessi suoritetaan käyttämällä tulostuspäätä (suulakepuristinta), joka liikkuu pitkin 0Y- ja 0X-akseleita, ts. materiaalia syötetään vain vaakatasoa pitkin kerroksen ohjelmakoodin mukaisesti. Seuraavan kerroksen levittämiseksi suulakepuristin siirtyy pystysuuntaista ohjainta (0Z-akselia pitkin) etäisyydelle, joka on yhtä suuri kuin kerroksen koko. Sen jälkeen seuraava vaakakerros alkaa levittää.
viite: Painoprosessi voi vaihdella valmistustekniikasta riippuen, mutta tuotteiden luomisprosessi koostuu materiaalin kerrostamisesta.
3D-tulostimien tyypit
Laitteet jaetaan tulostusprosessin ainutlaatuisuuden mukaan, ts. käytetystä tekniikasta. Yleisimmät tulostusmenetelmät ovat FDM (Fused Deposition Modeling / Direction Modeling) ja SLA (laser stereolithography / laser stereolithography)
Suuntainen mallinnustekniikka on yksi ensimmäisistä tulostusmenetelmistä. Tuotteiden valmistuksessa käytettiin kestomuovia haavan puolan tai kierteiden muodossa. Tulostustapa on seuraava:
- Kela tai kierre asennetaan suulakepuristimeen. Lämmityslaitteen vaikutuksesta materiaali alkaa sulaa ja kanavan läpi tulee työpinnalle.
- Suulakepuristin suorittaa liikkeen annetuissa koordinaateissa digitaalisen koodin mukaisesti. Tuotanto tapahtuu kerroksittain suhteessa vaakatasoon.
- Valmistettaessa monimutkaisia tuotteita käytettiin kahta materiaalia: pää- ja apuraaka-ainetta. Tuote on luotu perusmateriaalilla. Apumateriaali on tarkoitettu väliaikaisten tukien luomiseen sekä tuotteen onttojen tilojen täyttämiseen. koska tulostin ei pysty tulostamaan ilmassa olevaa esinettä ilman mitään syytä.
viite: Apumateriaali poistetaan myöhemmin erityisellä liuottimella tai se rikkoutuu helposti.
FDM-tekniikalla valmistetuilla tuotteilla on hyvä mekaaninen ja kemiallinen lujuus. Tällaiset ominaisuudet saavutetaan käyttämällä termoplastista tuotantoluokkaa. Tämä tekniikka on myös helppo ja sopiva käytettäväksi kotona.
SLA-tekniikka tai stereolitografia tulostaa tuotteita, joissa käytetään nestemäisiä fotopolymeerihartseja, jotka jäätyvät energialähteen vaikutuksesta laserin muodossa. Tällä menetelmällä tuotteilla on korkea tarkkuus (jopa 15 mikronia). Objektien tulostaminen on seuraava:
- Työpinta lasketaan astiaan fotopolymeerinesteellä yhden kerroksen syvyyteen;
- Energialähde (laser) leikkaa esineen muodon objektin annettujen koordinaattien mukaisesti;
- Polymerointiprosessi etenee, minkä seurauksena kiinteytyminen tapahtuu kosketuspisteissä;
- Menettely toistetaan jokaiselle kerrokselle, kunnes esine valmistetaan;
- Valmistumisen jälkeen malli upotetaan astiaan, jossa on erityisliuos puhdistukseen apuelementeistä;
- Viimeinen vaihe on ultravioletti säteilyttäminen tuotteen muodostumisprosessin nopeuttamiseksi.
Stereolitografia on yksi nykyaikaisimmista tekniikoista, mutta se tarvitsee kalliita materiaaleja. On myös vähemmän tunnettuja tulostustyyppejä:
SlS (selektiivinen lasersintraus) objektin luomisen periaate on syöttää ohut jauhemainen materiaalikerros työalueelle, joka sintrataan laserin vaikutuksesta. Tämän menetelmän tärkeimmät edut ovat se, että apuaineita ei tarvita, mutta se vaatii lisälämpökäsittelyä. Ei sisällä käyttöä kotimaisissa olosuhteissa.
EBM (elektronisäteen sulaminen). Teknologia on samanlainen kuin selektiivinen lasersintraus, mutta tuote luodaan tyhjössä eikä vaadi ylimääräistä lämpökäsittelyä.
3D-tulostuksella voidaan määrittää 3D-kynä. Sen toimintaperiaate on samanlainen kuin FDM-tekniikka, mutta se näyttää pienemmältä ja sitä käytetään kolmiulotteisen piirustuksen luomiseen.
Mitä 3D-tulostin voi käyttää?
Kolmiulotteista painatusta käytetään nykyään melkein kaikilla elämän aloilla. On esimerkkejä kulinaaristen ruokien luomisesta 3D-tulostamalla. Yksityiskohdat mahdollisesta monimutkaisuudesta luodaan monimutkaisemmille rakenteille kaikilla toimialoilla. Mutta merkityksellisin ja tarvittava ala on edelleen lääketiede.
Useat yritykset kehittävät orgaanisia jäljitelmiä, jotka voivat käytännössä korvata luonnolliset kankaat. Lisäksi 3D-tulostaminen auttaa sinua nivelten proteesien valmistuksessa. Kolmiulotteisen valmistuksen yleisin käyttö on saatu hammaslääketieteessä. Proteesin lisäksi tulostimia käytetään valheellisten elinten valmistukseen. Kolmiulotteisen tulostuksen mahdollisuudet kasvavat päivittäin ja ovat entistä helpommin saatavissa.
3D-tulostimet auttavat paitsi ihmisiä myös eläimiä. Yksi tunnetuista tapauksista on kilpikonnan kuoren luominen, joka loukkaantui metsäpalossa. Siten uusi kuori on pelastanut eläimen hengen, ja tällaisia tapauksia on paljon. Toinen ainutlaatuinen tapaus on norsun proteesijalka. Tapauksen ainutlaatuisuus johtuu siitä, että norsulle ei tehdä proteeseja käytännössä eläimen suuren painon vuoksi.
Nykyaikaisen painotekniikan avulla voit luoda jopa koko rakennuksen. Pienen talon (37 neliömetriä) rakentamisen aikana tutkijat käyttivät vain 24 tuntia, ja se osoittautui kaksi kertaa halvemmaksi kuin tavallinen menetelmä.
Jätä Kommentti