3D-drukwerk is 'n vervaardigingsproses wat 'n driedimensionele, fisiese voorwerp uit 'n digitale lêer skep. Hierdie proses word additiewe vervaardiging genoem, wat beteken dat materiaal bygevoeg word, nie verwyder word nie.
Met 3D-drukwerk skep jy 'n 3D digitale ontwerp in 'n modelleringsprogram, bekend as CAD-sagteware, en gebruik dan 'n 3D-drukker om lae materiaal te vervaardig om die voltooide voorwerp te vorm. Besighede, navorsers, mediese beroepslui, stokperdjies en meer gebruik 3D-drukwerk vir 'n reeks toepassings.
Hier is 'n blik op hoe 3D-drukwerk ontstaan het, hoe dit werk, waarvoor dit gebruik word en wat die toekoms vir hierdie tegnologie inhou.
3D-drukwerk is dalk deel van jou gunsteling fliek. Rekwisiete in flieks soos Black Panther, Iron Man, The Avengers en Star Wars gebruik 3D-drukwerk, wat stelontwerpers in staat stel om rekwisiete maklik en goedkoop te skep en te herskep.
Die geskiedenis (en toekoms) van 3D-drukwerk
In die vroeë 1980's het 3D-druktegnologie verskyn, maar dit was bekend as vinnige prototiperingstegnologie of RP. In 1980 het dr. Kodama van Japan 'n patentaansoek vir RP-tegnologie ingedien, maar die proses was nie voltooi nie.
In 1984 het Charles "Chuck" Hull 'n proses uitgevind wat hy stereolitografie genoem het, wat UV-lig gebruik het om materiaal te stol en 'n 3D-voorwerp laag vir laag te skep. In 1986 is 'n patent aan Hull uitgereik vir sy stereolitografie-apparaat, of SLA-masjien.
Chuck Hull het 3D Systems Corporation gestig, een van die grootste 3D-tegnologiemaatskappye ter wêreld.
Ander 3D-drukprosesse en -tegnologieë is omstreeks dieselfde tyd ontwikkel, en verdere verbeterings het deur die 1990's en vroeë 2000's voortgegaan. Tog was die primêre fokus van 3D-druktegnologie prototipering en industriële toepassings.
3D-druktegnologie het in 2000 deur die hoofstroommedia opgemerk toe die eerste 3D-gedrukte nier geskep is, hoewel die suksesvolle oorplanting van 'n 3D-nier eers in 2013 plaasgevind het. In 2004 het die RepRap-projek 'n 3D-drukker druk 'n ander 3D-drukker uit. Meer media-aandag is in 2008 getrek met die eerste 3D-gedrukte prostetiese ledemaat.
Ander 3D-vooruitgang het vinnig gevolg, insluitend 'n 3D-gedrukte huis waarheen 'n gesin in 2018 ingetrek het.
Vandag gaan 3D-drukwerk nie net oor prototipes en industriële vervaardiging nie. Stokperdjies, wetenskaplikes en almal tussenin gebruik 3D-drukwerk vir produkvervaardiging, verbruikersgoedere, mediese vooruitgang, opvoedkundige materiaal en meer. Dit word vinnig meer bruikbaar vir die alledaagse verbruiker.
Oscar Adelman, HUB van Remi, sê dat die proses meer gewild word in die tandheelkundige industrie, byvoorbeeld. Die akkuraatheid van 3D-drukwerk is ongelooflik indrukwekkend en kan tandheelkundige kliënte help om soveel as 80 persent op produkte te bespaar in vergelyking met tradisionele tandheelkundige kantoorpryse.
"Namate druktegnologie vinniger, goedkoper en meer algemeen word, sal ons sien dat nywerhede soos die tandheelkundige sektor meer op die tegnologie staatmaak vir alledaagse prosedures," sê hy.
4D-drukwerk is ook op pad, met gedrukte voorwerpe wat mettertyd van vorm kan verander.
Hoe 3D-drukkers werk
Daar is verskeie tipes 3D-druktegnologieë, insluitend Fused Deposition Modeling (FDM), ook bekend as Fused Filament Fabrication (FFF). FDM is die algemeenste en gewildste metode en word in die mees bekostigbare 3D-drukkers gebruik.
Die FDM-drukmetode gebruik 'n filament van plastiekmateriaal, 'n bietjie soos 'n tou. Die filament word vanaf 'n rol in 'n verhitte kop gevoer, wat die plastiek smelt. Die kop druk die gesmelte plastiek op die bed van die masjien uit. Die kop beweeg oor die bed, in 2D, en plaas die eerste laag materiaal neer.
Sodra die eerste laag voltooi is, word die kop met die dikte van die eerste laag opbeweeg, en dit plaas die volgende laag bo-op. Die deel word laag-vir-laag opgebou, soos om 'n brood sny vir sny te bak.
Gewilde FDM 3D-drukkers sluit MakerBot en Ultimaker in.
Voorbeeld van hoe om 'n 3D-drukker te gebruik
Hier is 'n blik op hoe eenvoudig 3D-drukwerk op 'n FDM-drukker kan werk.
-
Laai 'n 3D-model af wat jy wil druk, of ontwerp self een.
Vind aflaaibare modelle op Thingiverse of GrabCAD. Probeer SketchUp of Blender om self 'n model te ontwerp. Vir ingenieursonderdele, probeer CAD-sagteware soos SolidWorks.
- As dit nie reeds is nie, skakel die model om in 'n 3D-drukformaat, soos 'n STL-lêer.
-
Voer die model in na snysagteware, soos MakerWare, Cura of Simplify 3D.
MakerWare werk met MakerBot 3D-drukkers. Cura en Simplify 3D produseer G-kode, wat met die meeste 3D-drukkers werk.
-
Konfigureer die bou in die snysagteware. Besluit hoe om die model op die 3D-drukker te oriënteer. Vir FDM, minimaliseer oorhange wat steiler as 45 grade is, want dit vereis ondersteuningstrukture.
Wanneer jy oor die oriëntasie besluit, oorweeg hoe die model gelaai sal word sodat lae nie maklik skei nie.
Image Om tyd en materiaal te bespaar, is modelle oor die algemeen nie solied nie. Spesifiseer die invulpersentasie (tipies 10 tot 35 persent), die aantal omtreklae (tipies 1 of 2), en die aantal onderste en boonste lae (tipies 2 tot 4). Daar is ander dinge om in ag te neem wanneer 'n model vir 3D-drukwerk voorberei word.
- Voer die program uit, wat tipies 'n G-kode-lêer is. Die snysagteware omskep die model en die boukonfigurasie wat jy gespesifiseer het in 'n stel instruksies. Die 3D-drukker volg dit om die onderdeel te bou.
- Dra die program oor na die 3D-drukker deur 'n SD-kaart, USB of Wi-Fi te gebruik.
-
Druk die model op die 3D-drukker.
Image - Wanneer die 3D-drukker klaar is met die bou van die model, verwyder dit en maak dit moontlik ook skoon. Breek enige steunstrukture af en vryf enige oorblywende klonte met fyn skuurpapier af.
Ander tipes 3D-drukmasjiene
Behalwe FDM-drukkers, sluit 3D-drukmetodes ook stereolitografie (SLA), Digital Light Processing (DLP), Selective Laser Sintering (SLS), Selective Laser Melting (SLM), Laminated Object Manufacturing (LOM), en Digitale in Straalsmelting (EBM).
SLA is die oudste 3D-druktegnologie en word vandag steeds gebruik. DLP gebruik beligting sowel as polimere, terwyl SLS 'n laser as 'n kragbron gebruik om sterk 3D-gedrukte voorwerpe te skep. SLM, LOM en EBM het grootliks in onguns geval.
Die toekoms van 3D-drukwerk
Sal 3D-drukwerk lei tot 'n toekoms van op-aanvraag, pasgemaakte produkte wat onmiddellik volgens ons presiese spesifikasies gemaak word? Alhoewel dit onduidelik bly, groei 3D-druktegnologie vinnig en word dit in baie gebiede gebruik.
3D-drukwerk van huise, liggaamsorgane soos niere en ledemate, en ander vooruitgang het die potensiaal om die lewens van ongekende mense regoor die wêreld te verbeter.
