Uchapishaji wa 3D hufanyaje kazi?

Njia moja ya utengenezaji wa nyongeza ni uchapishaji wa 3D. Ni "nyongeza" kwa kuwa inakusanya tu na kuunganisha tabaka za nyenzo ili kuunda vitu halisi badala ya kuhitaji kizuizi cha nyenzo au ukungu. Inaweza kuunda jiometri ngumu zaidi kuliko teknolojia "ya kawaida", mara nyingi ni ya haraka, ina gharama nafuu za usanidi zisizobadilika, na inafanya kazi na anuwai ya nyenzo inayokua kila wakati. Sekta ya uhandisi huitumia kwa kiasi kikubwa, hasa wakati wa kutengeneza na kutengeneza jiometri nyepesi.

Utengenezaji wa ziada na uchapishaji wa 3D

Neno "uchapishaji wa 3D" mara nyingi huhusishwa na tamaduni za watengenezaji, wanaopenda na wanaopenda, vichapishaji vya eneo-kazi, mbinu za uchapishaji zinazoweza kufikiwa kama vile FDM, na nyenzo za bei nafuu kama vile ABS na PLA. Hii kwa kiasi fulani inatokana na vichapishi vya kompyuta za mezani vya bei nafuu vilivyotokana na harakati za RepRap, kama vile MakerBot asilia na Ultimaker, ambazo zilichangia uwekaji demokrasia wa uchapishaji wa 3D na uchapishaji wa 2009 wa 3D.

Teknolojia ya Uchapishaji ya 3D: Mustakabali wa Utengenezaji Ubunifu

3Duchapishajihistoria

Bidhaa za dhana ya uchapishaji ya 3D zilianza miaka ya 1970. Mnamo 1981, mwanasayansi wa Kijapani Dk.

Miaka michache baadaye, mwanasayansi wa Marekani Charles Hull pia alifanya utafiti wa kina juu ya teknolojia ya SLA, na kuwasilisha hati miliki ya kwanza ya SLA mwaka wa 1986. Ilianzishwa 3D Systems na ilitoa bidhaa yao ya kwanza ya kibiashara, SLA-1, mwaka wa 1988. (picha hapa chini)

SLA inaweza kusemwa kuwa teknolojia ya mapema zaidi ya uchapishaji ya 3D iliyotengenezwa, kwa hivyo SLS (Selective Laser Sintering) na FDM (Fused Deposition Modeling) ilifanya lini baadaye.

Mnamo mwaka wa 1988, Mmarekani Carl Deckard aliipatia hakimiliki teknolojia ya SLS katika Chuo Kikuu cha Texas, ambayo ni mbinu nyingine ya uchapishaji ya 3D ambapo leza huunganisha chembe za unga ili kuchapisha. Katika mwaka huo huo, Scott Crump, mmoja wa waanzilishi wa Stratasys, aliomba hati miliki ya muundo wa utuaji uliounganishwa (FDM). Kuanzia 1980 hadi 1990, teknolojia kuu tatu za uchapishaji wa 3D zote zilikuwa na hati miliki, kuashiria mwanzo wa kipindi cha maendeleo ya haraka katika sekta hii. .

Huko Ulaya, EOS GmbH iliunda mfumo wa kubuni wa uchapishaji wa 3D: mfumo wa Stereos. Leo, miundo yake iliyochapishwa ya 3D katika sekta ya viwanda inatumiwa duniani kote kwa teknolojia ya uchapishaji ya SLS 3D (Selective Laser Sintering) kwa plastiki na metali zinazotambuliwa ndani.

Mnamo 1992, hataza ya teknolojia ya uchapishaji ya 3D ya FDM (Fused Deposition Modeling) iliidhinishwa na Stratasys, ambayo ilitengeneza vichapishaji vya 3D ili kukidhi mahitaji tofauti ya wataalamu na watu binafsi wengi.

Kuanzia 1993 hadi 1999, teknolojia mbalimbali ziliibuka katika tasnia ya uchapishaji ya 3D. Wakati huo huo, programu mpya zaidi na zaidi za CAD, na programu ya modeli ya 3D ilitengenezwa, kwa mfano, Sanders Prototype (sasa inaitwa Solidscape) ambayo ilikuwa mmoja wa washiriki wa kwanza kuundwa.

Uchapishaji wa 3D utumizi wa nyanja nyingi

Mnamo 2008, bandia ya kwanza ya 3D iliyochapishwa ilitoka, ambayo iliongeza zaidi sehemu ya uchapishaji wa 3D kwenye vyombo vya habari. Watu waligundua kuwa uchapishaji wa 3D hauwezi tu kuchapisha sehemu za jadi lakini pia kutumika kwa ukarabati wa mwili wa binadamu. Mradi huu wa ajabu wa uchapishaji wa 3D wa kimatibabu unachanganya sehemu zote za kiungo cha kibaolojia na unaweza kuchapishwa "kama ilivyo" bila mkusanyiko wowote unaofuata. Leo, pamoja na skanning ya 3D, viungo bandia vya matibabu vilivyochapishwa vya 3D, na viungo vinapata nafuu na haraka ili kukidhi mahitaji ya wagonjwa. Zaidi ya hayo, viungo bandia hivi vinazidi kuboreshwa na kuzoea mofolojia ya mgonjwa. Uchapishaji wa 3D huleta fursa mpya za ubinafsishaji wa wingi. (Ongeza picha)

2009 ulikuwa mwaka ambao hataza za FDM ziliingia katika nyanja ya matumizi ya watu wengi, ambayo ilifungua njia mpya ya uvumbuzi wa kina wa vichapishaji vya FDM 3D. Bei ya vichapishi vya 3D vya mezani iliposhuka, watu zaidi na zaidi waliweza kuzingatia maendeleo ya tasnia ya uchapishaji ya 3D.

Mnamo 2013, Rais wa Marekani Barack Obama alitaja uchapishaji wa 3D katika anwani yake ya Jimbo la Muungano kama njia kuu ya uchapishaji wa siku zijazo, na kufanya "uchapishaji wa 3D" kuwa neno kamili. Sasa, nafasi yake katika akili ya umma ni maarufu sana. Makampuni zaidi na zaidi madogo na ya kati yanachukua fursa ya protoksi ya gharama nafuu iliyotolewa na uchapishaji wa 3D, kuunganisha kikamilifu katika mchakato wao wa kurudia, uvumbuzi na uzalishaji.

Gari la dhana ya uchapishaji ya 3D

Kuhusu maombi ya ujenzi, nyumba zilizochapishwa za 3D sasa ni ukweli. Watu walihamia kwenye nyumba zilizochapishwa za 3D kwa mara ya kwanza mwaka wa 2018. Nyumba ina eneo la mita za mraba 1022, ambayo inaweza kuishi sana. Ilichukua jumla ya siku mbili kuchapisha.

Mfumo wa uainishaji wa uchapishaji wa 3D juu ya kufanana na tofauti kati ya utengenezaji na uchapishaji wa 3D

Chukua mpira uliofungwa kama mfano. Kuna maua zaidi ya kumi na mbili juu ya uso. Ikiwa inasindika na machining ya jadi, itakuwa ya shida sana, na mifumo lazima ibadilishwe moja kwa moja. Na ukichagua uchapishaji wa 3D, hakuna upotezaji wa nyenzo, kwa hiyo pia ina jina linaloitwa viwanda vya kuongeza, ambayo ina maana kwamba njia ya kukusanya vifaa vya hatua kwa hatua hutumiwa kutengeneza sehemu za kimwili. Njia ya jadi ni kufanya kiinitete kwanza, kisha uondoe nyenzo za ziada, na nyenzo iliyobaki ni sura inayohitajika. Ikiwa tatizo limegunduliwa, ni muhimu kufungua mold na kurekebisha; wakati uchapishaji wa 3D unatumia kidogo kidogo mkusanyiko wa nyenzo, unaweza kuona haraka bidhaa iliyokamilishwa.

Utambuzi wa teknolojia ya uchapishaji wa 3D

Teknolojia ya uchapishaji ya 3D inatumika kwa uzalishaji wa viwanda. Kile ambacho uchapishaji wa 3D unahitaji kutumia sio kitu halisi, lakini mtindo wa dijiti. Iwapo ungependa kuchapisha kipengee cha 3D kilicho mbele yako, basi lazima utumie kompyuta kukiiga, au utumie kichanganuzi cha 3D ili kuweka kidijitali kitu halisi, yaani, kielelezo cha 3D, na unaweza kuchapisha vitu kwa muda wa dakika kumi na tano. Kwa sasa, teknolojia ya uchapishaji ya 3D imegawanywa katika makundi makuu manne: FDM, DLP/SLA, na SLS.

SLS-- mchakato wa ukingo wa laser sintering

SLS ni poda ya hali ya juu kiasi ambayo huyeyuka chini ya hali ya joto ya juu ya mwalisho wa leza. Sambaza safu ya poda nyembamba kwenye benchi ya kazi, na uchanganue sehemu ya msalaba ya safu na boriti ya laser ili kuongeza joto hadi kiwango cha kuyeyuka, ili kutambua kuungua na kuunganisha, kurudia kueneza kwa poda, sintering, kusaga, na kukausha mpaka mfano utengenezwe. Kwa kweli, uchapishaji wa 3D ni uchapishaji wa 2D tena na tena. Ikiwa unakata kitu nyembamba sana, utapata kwamba kila kipande kina umbo. Ikiwa unaweka maumbo yote pamoja, unapata kitu cha muundo wa tatu-dimensional. Kwa hivyo tunatumia lasers kuchora michoro. Upinzani wa sehemu zilizoumbwa za SLS kwa mazingira (joto, unyevu, na kutu ya kemikali) ni sawa na ile ya vifaa vya thermoplastic; wakati upinzani wa sehemu zilizoundwa za SLA ni duni, kwa mfano, vifaa vya kazi vya SLA vilivyotengenezwa na resin ya epoxy huathirika na unyevu na kemikali. Ikitu, italainisha na kukunjamana katika mazingira zaidi ya 38°C, lakini usahihi wa kutengeneza ni wa juu.

Mchakato wa kuunda SLA --sterolithography

SLA ni teknolojia ya kuponya mwanga, ambayo imeendelezwa kwa kiasi kikubwa nchini China kwa sasa. "Stereolithography" ni wakati boriti ya laser inaelezea sura ya safu ya kwanza ya kitu kwenye uso wa resin ya kioevu, na kisha jukwaa la uzalishaji linapungua kwa umbali fulani (kati ya 0.05-0.025mm), na kisha safu iliyoimarishwa inaingizwa kwenye resin ya kioevu, na kadhalika. Resin inayotumiwa ni resin ya photosensitive, ambayo itaunda hali imara baada ya kuwashwa na boriti ya laser, na mfano wa kutengeneza ni wa haraka na sahihi.

DLP-- mchakato wa ukingo wa stereolithography

Usindikaji wa mwanga wa dijiti wa DLP, unaojulikana kama teknolojia ya kutengeneza laser. Teknolojia ya uchapishaji ya DLP 3D ina mambo mengi yanayofanana na teknolojia ya uchapishaji ya SLA 3D. Ikiwa uzalishaji unafananishwa na kuchora mduara na penseli, basi teknolojia ya SLA ni sawa na kuchora safu kwa safu, wakati DLP ni sawa na kupiga muhuri moja kwa moja. Uzalishaji wa wingi tunaofuata una pointi mbili muhimu sana, moja ni ufanisi, na nyingine ni gharama ya nyenzo. Kuna kichapishi cha 3D ambacho kinaweza kuchapisha mamia ya mara haraka kuliko utengenezaji wa kitamaduni, yaani, teknolojia ya ana kwa ana, ambayo imetengenezwa na kampuni ya Shenzhen, Light Prism Technology. Inachukua saa 2-5 kuchapisha mpira usio na kitu ukitumia uchapishaji wa kitamaduni wa FDM 3D, na inachukua saa moja kwa kasi zaidi, lakini inachukua takriban dakika 10 tu kuchapisha kwa kutumia teknolojia ya hivi punde ya ana kwa ana. Kasi ya uchapishaji ni ya kushangaza. Pindi uchapishaji huu wa 3D unapokuwa sokoni, Athari kwa ufundi wa kitamaduni bado ni kubwa.

FDM --Fused Deposition Molding Process

Ikilinganishwa na teknolojia za DLP na SLS, teknolojia ya FDM ni rahisi kiasi, kwa hiyo ina watazamaji wengi na ni rahisi kuingia kwenye familia. Mfano huo umeundwa moja kwa moja kutoka kwa data ya 3D CAD kwa kutumia nyenzo ya thermoplastic ili kutolewa kwenye filamenti iliyoyeyuka nusu, ambayo huwekwa kwa msingi wa safu kwa safu. Faida za teknolojia ya FDM ni muundo rahisi wa mitambo, muundo rahisi, gharama ya chini ya utengenezaji, gharama ya matengenezo na gharama ya nyenzo, na hakuna uchafuzi wa mazingira. Kwa hiyo, FDM pia ni teknolojia inayotumiwa zaidi katika vichapishaji vya 3D vya meza ya kaya. Ni njia ya uchapishaji ya jadi, ambayo haitumii laser na ina gharama ya chini, lakini usahihi sio juu na kasi ya uchapishaji ni polepole sana. Hii ndiyo njia inayopatikana zaidi kwa kila mtu, na kwa ujumla hutumiwa katika soko la elimu.

Athari za Uchapishaji wa 3D kwenye Utengenezaji na Ufundi wa Jadi

Faida za uchapishaji wa 3D

(1) Kubinafsisha

Kuchukua daktari wa meno kama mfano, meno ya kila mtu ni tofauti, lakini uchapishaji wa 3D unaweza kutatua mkanganyiko kati ya uzalishaji uliobinafsishwa na uzalishaji wa wingi, na wingi hutoa vipandikizi vilivyobinafsishwa, braces, nk.

(2) sampuli ya muda halisi

Kwa sababu ya kasi ya haraka ya uchapishaji wa 3D, mtengenezaji hutengeneza toleo la bidhaa asubuhi, na kiongozi anaweza kuona bidhaa iliyokamilishwa saa sita mchana, na kisha kuunda toleo jingine saa 6 jioni, na anaweza kuona bidhaa iliyokamilishwa asubuhi iliyofuata, ambayo huharakisha sana maendeleo ya kasi ya bidhaa mpya. Ikiwa sio ngumu sana, uchapishaji wa 3D unaweza kuzalisha bidhaa za kumaliza kwa saa 3, wakati uthibitisho wa jadi unachukua wiki 4-6 kila wakati, hivyo kasi ya jumla ya kubuni viwanda pia inaboreshwa.

(3) Hakuna uchafuzi wa mazingira

 Kwa kuwa malighafi zinazozalishwa zote ni rafiki wa mazingira, mchakato mzima wa uzalishaji ni uzalishaji usio na uchafuzi wa mazingira. Hakuna uchafuzi wa gesi taka na maji taka, na hakuna upotevu wa vifaa vilivyobaki.

(4) Uwekaji data

Dawa ya meno ya kidijitali inapokomaa, mahitaji ya kiufundi kwa madaktari yatapungua sana. Wagonjwa wanahitaji tu kutumia chombo kuchunguza kwa dakika mbili katika hospitali, na wanaweza kujua sababu na ufumbuzi wa matatizo yote ya meno.

Kwa kuongeza, uchapishaji wa 3D pia unaweza kutumika kwa orthodontics, uchapishaji wa braces za uwazi za kibinafsi na zilizobinafsishwa. Wakati wa upasuaji wa plastiki, meno yanapaswa kuhamia kushoto au mbele? Ni milimita ngapi za kusonga? Hapo awali, upasuaji wa meno ulitegemea tu uzoefu wa kibinafsi wa daktari, lakini meno ya dijiti yameongeza uthabiti wa upasuaji na kupunguza kizingiti cha kiufundi kwa madaktari.

(5) Haraka

 Ikilinganishwa na michakato ya kitamaduni ya viwanda, uchapishaji wa 3D hauhitaji maandalizi ya awali kama vile wafanyakazi na usafiri. Inahitaji tu mashine na malighafi, na inaweza kuwekwa katika uzalishaji haraka.

(6) Automation

 Inaweza kusemwa kuwa kuna printa moja tu ya 3D kati ya mawazo ya kweli na kitu halisi. Uzalishaji wa ufunguo mmoja wa uchapishaji wa 3D huokoa gharama nyingi za kazi na makosa ya kibinadamu.