Share
În ultimii ani, imprimarea 3D a primit multă atenție, promițând să revoluționeze fabricarea și să răstoarne complet modul în care producem articole. Ca și în cazul multor tehnologii perturbatoare emergente, o mulțime de acoperire în presa populară este exagerată, mai mult ca un replicator Star Trek decât procesele reale.
Cu toate acestea, dacă unele dintre afirmațiile sălbatice afișează sau nu, pentru designeri, tipărirea 3D oferă o perspectivă tantalizantă: capacitatea de a produce obiecte fără constrângerile tradiționale de fabricare, capacitatea chiar de a fabrica obiecte de pe birou,.
Până la sfârșitul acestui articol, veți fi introdus terminologia tipăririi 3D și veți avea o idee care este cea mai bună metodă pentru dvs. Mai întâi vom discuta despre cele trei tehnologii cele mai comune, și apoi câteva opțiuni în proiectarea unui model.
Ar fi incorect să ne gândim la imprimarea 3D ca pe o singură tehnologie. În schimb, este vorba despre un set de tehnologii care urmează o idee comună de fabricare a aditivilor, condusă de software.
Deci, ce este fabricarea aditivului? Multe tehnici de fabricație încep cu un bloc de material și îl scoatem selectiv până când rămânem cu obiectul dorit. Fabricarea de aditivi transformă acest lucru pe cap, pornind de la o pânză goală și adăugând doar ceea ce este necesar pentru obiectul final.
În sine, această producție de aditivi nu este nimic special - o castel de nisip de construcție pentru copii pe plajă folosește producția de aditivi. Este adăugarea tehnologiei digitale pentru un rezultat fiabil și precis, care face ca imprimarea 3D să fie specială.
Imprimare 3D constand din mai multe felii 2D. Credit de imagine: Instrumente de creatie prin FlickrDe obicei, acest lucru funcționează prin tăierea unui obiect pe care dorim să-l creăm în secțiuni subțiri și construirea acestor felii unul câte unul, așezate unul peste celălalt. Gândiți-vă la construirea unei piramide ca o serie de clădiri pătrate, fiecare mai mică decât ultima, stivuită pentru a face o formă 3D.
Prima tehnică pe care o vom analiza este FDM, Fusing Depositional Modeling sau FFF, Fused Fabrication Filament dacă dorim să evităm termenii comerciali. Se bazează pe "extrudarea" unui filament de material, adică încălzirea acestuia într-un punct la care acesta poate fi presat printr-o duză, producând un filament chiar mai subțire. Această duză este deplasată pe o suprafață, desenând conturul plăcii pe care o dorim să o creăm, apoi umplem această contur cu un model de material.
Deoarece materialul este fierbinte pe măsură ce este extrudat, acesta se leagă de orice filament deja așezat, formând o bucată solidă de material. Odată terminat, duza se deplasează într-o mică cantitate și începe extrudarea următorului strat.
Parcurgeți o parte prin imprimare FDM, notați conturul și modelul de umplere. Credit de imagine: Tony Buser prin FlickrAceasta este tehnica pe care o veți găsi în majoritatea imprimantelor 3D de tip hobbyist, de obicei cu materialul fiind ABS sau PLA plastic. Tehnica produce o suprafață asemănătoare cu "granulația lemnului", cu mici caneluri între fiecare strat (deși acest lucru poate fi îndepărtat prin șlefuire, lustruire sau vapori de acetonă). Calibrarea imperfectă a unei mașini poate avea ca rezultat lanțuri de filamente care se extind în locurile sau pâlcuri de material topit.
Tehnica se poate lupta cu formele în relief. Deoarece se construiește pe partea superioară a stratului de dedesubt, orice înălțime este extrudată doar pe aer! Atâta timp cât nu trebuie să depășim prea mult, materialul se va susține și nu va călca prea mult. Cu toate acestea, mașinile comerciale abordează acest lucru cu un material de sprijin care este extrudat dintr-un al doilea cap, construit ca o schelă pentru a susține orice consola care poate fi ruptă sau dizolvată după aceea. Există unele încercări de hobbyist pentru a replica acest lucru, dar ele tind să fie mai puțin fiabile.
Următoarea tehnică, Stereolithography sau SLA, se bazează pe rășini fotosensibile, fotopolimere, materiale care se schimbă de la lichid la solid atunci când sunt expuse la lumina (de obicei ultra violetă). Expunând fiecare felie a obiectului pe suprafața unui strat subțire al lichidului cu o lumină ultra-violetă (UV), putem întări doar părțile pe care le dorim. Această rășină întărită este inundată în mod repetat cu un alt strat subțire de lichid și apoi expusă cu lumină UV în forma următoarei bucăți de model, pentru a lăsa o structură 3D întărită odată ce am scurs lichidul.
Metoda expunerii UV diferă: unele imprimante SLA utilizează un laser, direcționându-l peste suprafață pentru a desena felia, în timp ce alții folosesc un proiector DLP pentru a expune un întreg strat simultan.
Imprimări stereolitografice de pe imprimanta Form 1. Image credit: Seth Woodworth prin FlickrSLA produce mai ușor o imprimare mai fină, cu rezoluție mai mare, dar tinde să fie mai scumpă. Are aceeași problemă cu consolele, iar piesele tind să fie construite pe o schelă realizată din aceeași rășină ca și obiectul construit, necesitând destulă șlefuire.
O mulțime de tipăriri de tipul "modelului" din lumea profesională a tipăririi 3D tind să utilizeze această tehnică, iar acum există o mulțime de foto-polimeri care sunt acum disponibile pentru a imita diferite materiale. Până de curând, brevetele au limitat această tehnică la mașini profesionale, dar mașinile accesibile hobbyștilor au apărut în ultimii ani, iar cu aceasta au apărut și rășini mai ieftine. Acestea fiind spuse, tehnica folosește substanțe chimice aglomerate cu viață limitată, deci nu cred că va înlocui complet FDM în sfera pasionatului.
Cele mai bune imprimante 3D utilizează din nou un laser, dar de data aceasta la o putere mai mare, fie pulverizează topirea sau sinterizarea împreună (sinterizarea este atunci când încălziți un material suficient pentru a fuziona împreună, dar nu suficient pentru al topi complet într-un lichid).
Aceste pulberi pot fi materiale plastice de inginerie, cum ar fi Nylon, sau chiar metale, permițând imprimarea 3D a pieselor potrivite pentru mașini. Dacă vedeți un articol de știri despre echipele de curse de Formula 1 sau producătorii de rachete care utilizează tipărirea 3D, acesta va fi tipul pe care îl vor însemna. Rezoluție foarte mare și foarte puternică, dar de obicei destul de scumpă.
Aceste tipuri de mașini sunt de obicei folosite ca o alternativă la tehnicile tradiționale de inginerie și, deși costisitoare, pot fi mai ieftine decât tehnicile tradiționale pentru piese unice sau mici producții.
Motoarele rachetelor SpaceX SuperDraco care utilizează componente 3D imprimate cu superaliaj Inconel. Credit de imagine: fotografii SpaceX prin intermediul FlickrAceste trei tehnologii nu sunt deloc exhaustive. Puteți obține imprimante care depozitează picături de ceară, producând un model care poate fi turnat într-o matriță pentru metale (adesea folosită pentru bijuterii). Puteți utiliza o tehnologie similară unei imprimante cu jet de cerneală pe o cuvă de pulbere, pentru a depozita un liant și pigmenți, făcând modele color pline. Sau o tehnologie foarte asemănătoare, urmată de geam pentru a face ceramică (plăci, cupe, etc.). Chiar mai multe imprimante 3D specializate pot stabili materiale bio-compatibile pentru a imprima țesuturi vii pentru implantare, obiecte nanometrice pentru a face mașini minuscule, iar mașinile uriașe construiesc secțiuni pentru arhitectură.
Pietricele sculptate 3D. Image Credit: EdytaZwirecka prin WikipediaPentru cea mai largă gamă de materiale, uitați-vă la un serviciu de imprimare 3D cu o gamă largă de mașini, de exemplu oferta Shapeway. Te uiți la o serie de materiale plastice, metale și ceramică cu proprietăți diferite pentru a se potrivi cu ceea ce încerci să faci.
Excelent, s-ar putea să credeți - nu trebuie să mă intereseze cum funcționează, atâta timp cât funcționează! Dar există captura: uitați-vă la fiecare material pe care-l oferă și veți vedea că toate au cerințe diferite, grosimea minimă a peretelui, dimensiunile minime ale suprafeței detaliilor, distanțele minime, etc. S-ar putea să găsiți că trebuie să vă ajustați designul pentru a lucra cu materialul pe care îl utilizați.
Dacă mergeți în cealaltă direcție, obținând o imprimantă 3D de tip hobbyist, sunteți puțin mai limitat, dar nu la fel de mult cum v-ați aștepta. Există o serie de filamente care vor funcționa pe acest tip de mașină. Există filamente flexibile, filamente de lemn, materiale translucide și materiale plastice cu tot felul de caracteristici diferite.
Feriți-vă, cu toate acestea: aceste materiale vor avea nevoie, de obicei, un pic de tinkering cu temperaturi și, eventual, chiar și piese alternative în imprimantă. Cu toate acestea, majoritatea oamenilor cu astfel de mașini le place să se ocupe de asemenea lucruri.
Există două abordări mari pentru modelarea 3D: modelarea suprafețelor și modelarea solidă.
Pentru modelarea 3D, fie pot fi folosite, deși există anumite avertismente. Amintiți-vă că software-ul va viza modelul în secțiuni și trebuie să știe care este interiorul și exteriorul acelor secțiuni. Evident, un pachet de modelare care reprezintă obiecte ca solide va fi lipsit de ambiguitate care este, dar modelarea suprafeței poate produce fișiere unde nu este atât de evidentă.
Există o abordare foarte strictă pe care trebuie să o luați pentru a produce fișiere valide cu un astfel de software, destul de diferit de abordarea obișnuită pentru a face un model de făcut. Pe scurt, fișierul trebuie să fie "variat", adică nu există fețe intersectate, nici fețe interioare, nici gauri și toate vârfurile sudate nu doar foarte aproape. Modelul ar trebui să fie etanș, dacă ați făcut-o din foi de plastic. Încercați să urmați acest ghid pentru mai multe detalii.
Deci, dacă nu sunteți deja calificat cu modelarea suprafeței, aș sugera să aveți un pachet de modelare solid. Cu toate că sunt mai puțin expresive, este mai puțin de greșit pentru prima încercare!
Am tendința de a utiliza Solidworks, dar este destul de scump. Din fericire, cu creșterea tipăririi 3D vine o proliferare potrivită a pachetelor de modelare solide gratuite. Compania care produce AutoCAD, un alt pachet scump dar foarte puternic, oferă câteva pachete. Dintre acestea, unele dintre cele mai utile în acest scop sunt Tinkercad, un pachet bazat pe browser bazat pe CAD, și 123D Design, un instrument offline cu capabilități similare.
Instrumentul meu liber este de obicei Trimble Sketchup, care este gratuit pentru uz non-comercial, dar veți avea nevoie de o extensie pentru a obține tipul corect de fișier.
Indiferent de instrumentul pe care îl utilizați, va trebui de obicei să încheiați cu unul sau mai multe fișiere stl. Acesta este un format de fișier foarte simplu, dar ceea ce majoritatea instrumentelor de imprimare 3D vor accepta.
Deci stii cateva tehnologii, stii cateva software-uri, poate ca ai facut chiar si un fisier si vrei doar sa stii cum sa-l tiparizezi deja! Există câteva moduri în care puteți merge aici: puteți investi într-o mașină, puteți utiliza un serviciu de imprimare 3D sau puteți găsi undeva unde să utilizați o imprimantă 3D. Fiecare are argumente pro și contra.
Cumpărarea mașinii dvs. poate fi o investiție destul de mare, deși mult mai mică decât în trecut. Veți fi limitat la tehnologia utilizată de aparatul dvs. și, prin urmare, la unul (sau câteva) materiale utilizate în această tehnologie. Presupunând că nu sunteți făcuți de bani și că ați reușit să obțineți o mașină profesională, este posibil să trebuiască să vă arătați în partea tehnică a mașinii dvs. dacă ceva trebuie înlocuit sau recalibrat, deși multe mașini de hobbyist au comunități excelente online pentru a sprijini acest lucru.
Cu toate acestea, după ce ați spus toate acestea, veți avea cea mai ieftină opțiune pe partea pe care doriți să o faceți, așa că, dacă vă faceți griji, puteți scoate părți din conținutul inimii. Și veți putea itera rapid părți - dacă sunteți ceva ca mine și faceți mai multe părți pentru a vă uni, veți face ceva greșit prima dată când o faceți!
Un model care se desfășoară pe Ultimaker, o imprimantă 3D preferată pentru pasionați. Credit de imagine: Maurizio Pesce prin FlickrO altă opțiune este serviciile de tipărire 3D, fie online, fie prin intermediul companiei locale de tipărire 3D. Aceasta are avantajul că nu există costuri inițiale (deși este mult mai scumpă pe fiecare parte) și o gamă de tehnologii și materiale disponibile. Celălalt dezavantaj principal al costului este timpul, pentru că va trebui să așteptați ca aceștia să o facă și să-l livreze. Există câteva servicii mari acolo, cum ar fi Shapeways sau iMaterialise, dar magazinul în jur și găsiți soluția care are cel mai bun echilibru între preț și viteză pentru dvs..
Piese imprimate 3D de la Shapeways, un serviciu de imprimare 3D online. Credit de imagine: Lunatics TV prin FlickrCea de-a treia opțiune este o casă pe jumătate între acestea, dar depinde de găsirea unei imprimante 3D pe care o puteți utiliza local. Miscarea producatorului a dus la numeroase spatii de productie locale, care pot avea masini disponibile la pretul de intrare si material sau chiar cineva care este dispus sa faca schimburi de timp pe o masina pentru abilitati de modelare 3D pentru proiectele lor. Privește-o!
Sau puteți face ceea ce fac și faceți toate astea! Testați rapid modelele de pe propriile dvs. mașini, trimiteți fișiere pentru materiale alternative și implicați-vă cu producătorii și studenții locali pentru a face lucruri.
Deci, acum știți un pic de terminologie, unele dintre opțiuni, și argumente pro și contra de fiecare. Mergeți în față și tipăriți 3D ceva interesant. De asemenea, asigurați-vă că vă păstrați ochii deschiși pentru tutorialele viitoare care se încadrează în detaliile mai detaliate. Dacă aveți întrebări, postați-le în comentarii!
Pentru primul pas în imprimarea 3D, de ce nu încercați să utilizați un serviciu de imprimare 3D. Încercați tutorialul nostru despre crearea unui caz imprimat în 3D de telefon mobil.
Previzualizare imagine imagine: Seth Woodworth prin Flickr
Accentsconagua