Ce poți găti din calmar: rapid și gustos

Tehnologia de imprimare 3D începe să cucerească cu încredere globul. Citim din ce în ce mai mult știri despre modul în care cineva a putut folosi această inovație pentru a „tipări” o lingură sau chiar un motor de avion cu reacție, dar încă avem dificultăți să ne imaginăm unde ar putea fi aplicat acest lucru în domeniul construcțiilor.

Pentru informații: tehnologia de imprimare 3D este crearea strat cu strat a unui obiect material pe baza modelului său 3D digital.

În zilele noastre, imprimantele high-tech creează deja multe obiecte, de la o cană de cafea la, așa că pentru a ține pasul cu vremurile, ar trebui să studiem câteva produse noi pe care le poate crea o imprimantă 3D și pe care cel mai probabil le vom folosi în munca în viitorul apropiat.

Vă prezint câteva inovații în construcții și design despre care ar trebui să le cunoască o persoană educată implicată în afacerile de construcții și arhitectură.

Tehnologia Dremel 3D Idea Builder

nu vă va ajuta să construiți o casă, ci vă va ajuta să o decorați și să o mobilați. Aparatul, creat de compania americană Home Depot și numit Dremel, a devenit un bestseller al anului 2014 în Occident. La fel ca genul mitic dintr-o sticlă, poate îndeplini multe dintre dorințele tale, fie că creează vaza rafinată a viselor tale, o abajur pentru o lampă de masă, un accesoriu pentru aspirator sau o jucărie pentru copii.

De exemplu, o imprimantă 3D va imprima această figurină pentru tine în 3 ore și 51 de minute.

Și această vază este și mai puțin - în doar 3 ore.

Proprietarul acestei tehnologii, Home Depot, vinde dispozitivul Dremel 3D Idea Builder pentru doar 999 USD După ce ați stăpânit această tehnologie și ați achiziționat un dispozitiv sofisticat, vă puteți crea multe articole utile fără a părăsi casa, încântându-vă soția cu o ceașcă frumoasă. iar copiii tăi - un castel de jucărie.

Construcția de locuințe la buget

Când anul trecut puțin cunoscut companie chineză Winsun a anunțat că a creat o imprimantă 3D capabilă să imprime pentru construcția de clădiri, dar sincer să fiu, nimeni nu a crezut. Dar în ianuarie 2015, ea a demonstrat presei rezultatul „credinței” ei, arătând o casă în stil victorian construită folosind o imprimantă 3D. suprafata totala 1100 m2.

O casă despre care se presupune că este imprimată 3D de Winsun, prezentată la o expoziție din Suzhou.

Winsun în sine nu a arătat dispozitivul nimănui, invocând secrete comerciale și documente pentru invenție care nu fuseseră încă finalizate corespunzător. Au fost anunțate însă dimensiunile sale - 6,6 m x 10 m x 150 m, principiul de funcționare și prezentate ca dovadă a unui videoclip în care aparatul voluminos imprima efectiv blocuri de beton dintr-un amestec de ciment, fibră de sticlă, oțel și un liant. Potrivit companiei deținătoare a drepturilor de autor, această casă a fost construită mult mai rapid decât în ​​timpul construcției convenționale, iar costul construcției sale a fost exact jumătate din estimarea obișnuită.

Deocamdată, nu vom îndrăzni să spunem că toate acestea sunt adevăratul adevăr, deoarece dispozitivul în sine, creat de meșteri chinezi, a fost văzut până acum de puțini oameni în funcțiune. Cu toate acestea, acest lucru este foarte asemănător cu adevărul. Și dacă acest lucru este așa, atunci pentru multe țări din lume problema construirii rapide de locuințe la buget ar putea fi rezolvată. Dezastre naturale, nivel de trai scăzut... De fapt, astăzi, în secolul 21, există încă mulți oameni pe planeta Pământ care trăiesc în mahalale. Locuințe ieftine care ar putea fi construite în câteva zile ar fi o adevărată salvare pentru ei.

Între timp, ei spun că guvernul egiptean a semnat deja un contract cu compania Winsun pentru o sumă corectă. Potrivit acestuia, chinezii se angajează să construiască 20.000 de clădiri rezidențiale cu un etaj pentru egipteni.

În timp ce chinezii își păstrează secretul și, probabil, depun un brevet pentru o tehnologie unică, compania olandeză 3DEALISE și firma de constructii Bruil nu se sfiește să-și etaleze mașina, numită imprimanta S-Max, care poate crea structuri complexe din beton de mărimea unei cabine telefonice.

Ceea ce face tehnologia olandeză de imprimare 3D unică este faptul că structurile pe care le creează au forme complexe pe care de obicei betonul nu le poate găzdui. În plus, imprimanta S-Max imprimă structuri metalice cu aceeași ușurință și este capabilă să turneze matrițe sub formă de faguri uriași și ochiuri. Astfel, inventatorii olandezi au mers mai departe decât concurenții lor chinezi, inventând o imprimantă care poate imprima forme arhitecturale complexe pe care le solicită construcția modernă.

Dispozitivul S-Max demonstrat de 3DEALISE și Bruil pe 22 februarie 2015 la Conferința Additive World.

Imprimarea 3D deschide noi oportunități fundamentale pentru umanitate, și toate acestea datorită unei game largi de tehnologii care sunt în mod constant îmbunătățite. Astăzi sunt deja peste zece dintre ele și suntem siguri că zborul gândirii inginerești iscoditoare nu se va opri aici. Deocamdată, să ne uităm pe scurt la caracteristicile cheie ale metodelor de prototipare 3D pe care le avem la dispoziție.

FDM - depunere strat cu strat.

FDM (Fused Deposition Modeling) este cea mai simplă și mai comună tehnologie de prototipare tridimensională în fabricarea aditivă și industrială, datorită căreia imprimantele 3D scop general a devenit disponibilă nu numai comercială şi organizatii de productie, dar și persoanelor fizice. A apărut în 1988 în bucătăria lui Scott Crump, un dezvoltator talentat care doi ani mai târziu a creat liderul mondial în dezvoltarea și soluțiile de imprimare 3D - Stratasys. Fișierul pentru imprimare este creat în principal în format STL, care vă permite să segmentați modelul virtual în straturi. Este suportat de toate programele CAD proiectare asistată de calculatorși este considerat universal. In pachet software Trebuie să existe un slicer care citește datele din aspectul original și le taie în straturi. Materialul consumabil din această tehnologie de imprimare este un filament de plastic, care, atunci când intră în extruder, este încălzit până la punctul de topire și dozat printr-o duză pe suprafața de lucru a imprimantei 3D. Deci, strat cu strat, a cărui grosime depinde de capacitățile imprimantei, un obiect finit este crescut pe masa de lucru, ale cărui contururi și geometrie corespund exact prototipului virtual, care până de curând exista doar pe ecranul unui computer. . O gamă largă de fire de plastic prezentate la piata moderna consumabile pentru imprimarea 3D, face posibilă producerea produselor finite și a fragmentelor acestora de diferite dimensiuni, tipuri și scopuri, determinate de proprietățile fizice și chimice ale materialului.

SLA - stereolitografie

Această tehnologie aditivă se bazează pe modele de imprimare și fragmentele acestora din rășini fotopolimerice lichide care se întăresc sub influența unui laser ultraviolet sau a unei surse de energie similare. Stereolitografia este prima tehnologie de imprimare 3D, inventată în 1984 și patentată în 1986 de Charles Hull, care a proiectat prima mașină din lume pentru producerea de obiecte fizice dense prin stratificarea fotopolimerului lichid. Ca și în cazul firului de plastic, modelul este crescut prin trasarea strat cu strat a contururilor modelului cu un laser - fotopolimerul se întărește în punctele de contact cu laserul. Pe măsură ce se formează fiecare strat, platforma de lucru este scufundată într-un rezervor umplut cu rășină lichidă pentru a nivela suprafața. Acest ciclu se repetă de câte ori este necesar pentru a finaliza procesul de prototipare. Principalul avantaj al stereolitografiei este precizia ridicată, grosimea stratului, în funcție de capacitățile imprimantei, poate ajunge la 15 microni, iar aceasta este de câteva ori mai subțire decât un fir de păr. Aceasta explică cererea de SLA în medicina digitală, în special stomatologie și bijuterii. Modelele industriale de imprimante pentru imprimarea SLA vă permit să creați obiecte de până la câțiva metri în dimensiune.

SLM - topire selectivă cu laser

Această metodă de prototipare aditivă se bazează pe utilizarea unui laser cu fibră de mare putere. Principalul material consumabil este un aliaj de metal pulbere. Dezvoltatorii acestei tehnologii sunt angajați ai Institutului de Tehnologie Laser Wilhelm Meiners, Konrad Wissenbach și angajații F&S Stereolithographietechnik GmbH Dieter Schwarz și Matthias Fokele. Fapt interesant- Schwartz mai lucrează la fosta F&S, care s-a transformat în cele din urmă în SLM Solutions GmbH, iar Fokele a creat principalul concurent al acestei companii - ReaLizer GmbH. Dar să revenim la tehnologie. SLM vă permite să imprimați obiecte cu o precizie de 20-100 de microni, un aspect în format STL este folosit ca desen al viitorului produs. Pe suprafața de lucru se aplică un strat subțire de pulbere, care se află într-o cameră umplută cu un gaz inert (în principal argon). Absența completă a contactului metalului cu oxigenul împiedică oxidarea acestuia, ceea ce face posibilă lucrarea chiar și cu aliaje de titan greu de prelucrat. Fiecare strat nou este fuzionat cu cel anterior sub influența unui fascicul laser îndreptat în planul de coordonate. Materialul consumabil folosit este oțelul inoxidabil și otel pentru scule, aur, argint, aluminiu, titan și aliaje pe bază de cobalt și crom. Această tehnologie este considerată cea mai bună pentru fabricarea de obiecte cu pereți subțiri cu geometrii complexe, care sunt utilizate cu succes în inginerie mecanică, industria aerospațială, industria auto și medicină. Cele mai asemănătoare tehnologii sunt sinterizarea directă cu laser a metalelor (DMLS) și topirea cu fascicul de electroni (EBM).

SLS - sinterizare selectivă cu laser

O altă tehnologie de fabricație aditivă utilizată pentru tipărirea prototipurilor funcționale și în producția la scară mică. Esența sa este sinterizarea secvențială strat cu strat a consumabilelor de pulbere folosind lasere de mare putere. SLS este uneori confundat cu SLM, dar diferența dintre aceste metode este enormă. Primul oferă doar topirea parțială a materiei prime pulbere, al cărei grad este suficient pentru a asigura o aderență fiabilă a straturilor. Al doilea se bazează pe topirea completă și este utilizat pentru producerea de modele monolitice. Fondatorii SLS sunt Carl Deckard și Joseph Beaman, angajați ai Universității din Texas cu sediul în Austin, care lucrează la proiecte de importanță națională, inclusiv apărare. Materialele plastice și metalele pulbere sunt prelucrate de unul sau mai multe lasere cu dioxid de carbon (de obicei) - sinterizate pentru a forma un obiect fizic. Contururile sale sunt desenate treptat în conformitate cu modelul digital. Una dintre caracteristicile obiectelor fabricate prin această metodă este că densitatea lor este determinată nu de durata iradierii, ci de energia maximă a emițătorului. încă unul trăsătură caracteristică- absența completă a necesității de a utiliza o structură de susținere, care este tipică pentru FDM și SLA, deoarece suportul pentru elementele articulate ale viitorului model este asigurat de material neutilizat.

DMLS - sinterizare directă cu laser

Această tehnică a fost dezvoltată de celebra companie din München EOS și este folosită pentru producția de produse metalice. Fișierul deja binecunoscut în format STL este împărțit în desene înainte de imprimare, fiecare dintre ele fiind unul dintre straturile create la construirea modelului. Sinterizarea pulberii metalice este asigurată de lasere cu fibră optică destul de puternice. O cantitate mică de metal este introdusă în camera de construcție și nivelată folosind o rolă specială. Capul laser se deplasează de-a lungul contururilor specificate în desen și sinterizează pulberea proaspătă în conformitate cu conturul viitorului produs și așa mai departe până când obiectul finit apare în fața ta. Principala frumusețe a acestei tehnologii este acuratețea sa ridicată, grosimea stratului ajunge la 20 de microni (pentru comparație, majoritatea imprimantelor personale FDM au o precizie maximă de 100 de microni). Creșterea numărului de lasere poate reduce semnificativ timpul de prototipare fără a sacrifica acuratețea - una dintre cele mai productive tehnologii industriale profesionale de astăzi.

EBM - topirea fasciculului de electroni

Topirea fasciculului de electroni este o altă tehnologie aditivă pentru lucrul cu metale, care amintește oarecum de tehnologia SLM, dar diferă mai mult performante ridicate. Diferența cheie față de alte metode de prototipare rapidă este că, în acest caz, un emițător de electroni este utilizat ca sursă de energie în loc de laser. În timpul procesului de topire, un fascicul de electroni de mare putere acționează asupra pulberii metalice, care se află într-o cameră de construcție cu vid. Straturile viitorului obiect sunt crescute treptat, fără contact cu oxigenul și alte gaze active, ceea ce asigură densitatea și rezistența ridicată a produsului final. Acesta este principalul avantaj al EBM, care poate oferi șanse tuturor celorlalte tehnologii de aditivi pentru lucrul cu consumabile de pulbere.

LOM - laminare tridimensională

Această metodă a fost dezvoltată de renumita companie 3D Helisys Inc și aparține tehnologiilor de prototipare rapidă. Esența sa este lipirea secvențială strat cu strat a materialelor de folie sau foi (folie metalică, plastic și chiar hârtie). Conturul fiecărui strat nou este determinat de parametrii de tăiere cu laser. Procesul de imprimare este următorul: primul strat de material cu un strat adeziv pre-aplicat este plasat pe platforma de lucru, laserul desenează conturul viitorului produs, excesul de material este tăiat, platforma cu stratul finit este mutată jos, iar frunză nouă. Desigur, rezoluția este inferioară stereolitografiei sau sinterizării selective cu laser, dar laminarea tridimensională face posibilă producerea de produse dense și de dimensiuni mari, care răspund bine la post-procesare. Caracteristicile LOM includ nevoia de post-procesare a obiectului finit, precum și faptul că grosimea stratului depinde de materialul de producție selectat. Aceasta este cea mai accesibilă și mai ieftină metodă de prototipare 3D datorită costului scăzut al consumabilelor.

SGC - mască stereolitografică

Această tehnologie de imprimare 3D a apărut în 1986 în Israel. Se bazează pe construcția de înaltă precizie strat cu strat a unui model folosind rășini fotopolimerice și iradierea UV ulterioară a fotomăștii fizice a viitorului produs, sau așa-numita mască (de unde și numele). Ca rezultat, materialul este polimerizat, excesul este îndepărtat din camera de lucru și toate cavitățile sunt umplute cu ceară. La sfârșitul fiecărei etape de construcție a modelului este posibilă tratarea mecanică a suprafeței, după care se reia procesul de imprimare. La sfârșitul procesului este necesar să se topească ceara. Rășinile polimerice utilizate ca consumabile sunt similare ca densitate și grad de vâscozitate cu plasticul ABS. Acest lucru face posibilă să nu se utilizeze structuri de susținere în timpul procesului de imprimare, ca în prototipul SLA și, pe lângă precizia ridicată în plan orizontal, obținerea rezoluție înaltăși pe verticală. Trebuie remarcat faptul că astăzi SGC în forma sa pură nu este practic utilizat - a fost înlocuit cu o tehnologie FTI mai avansată, care amintește de imprimarea digitală LED.

DLP - imprimare digitală LED

Astăzi, această tehnologie relativ tânără este considerată una dintre cele mai demne alternative la stereolitografia cu laser - se bazează și pe procesarea rășinilor fotopolimerice, ceea ce permite o precizie uimitoare în prototipare. În loc de lasere, imprimantele DLP folosesc proiectoare cu lumină LED, care formează nu numai conturul viitorului model, ci și întregul strat. Tehnologia DLP este solicitată în stomatologia digitală, producția de suveniruri, în domeniul designului gratuit și imprimantele 3D care lucrează în ea înlocuiesc treptat echipamentele SLA; Avantajele includ acuratețe excelentă (până la 15 microni), o gamă largă de caracteristici mecanice și fizico-chimice ale rășinilor fotopolimerice și o selecție largă de soluții de culoare.

MJM - modelare multi-jet

Această tehnologie în format de fabricație aditivă este proprietară - a fost dezvoltată și brevetată de specialiștii companiei de renume mondial 3D Systems pentru utilizare în linia de imprimante 3D profesionale ProJet. Unicitatea acestei metode este că combină toate cele mai bune caracteristici ale tehnologiilor FDM, SLA și 3DP (imprimare cu jet de cerneală tridimensională). Gama de consumabile este destul de largă - include termoplastice și ceară care se întăresc treptat pe măsură ce modelul se răcește, precum și rășini fotopolimerice care polimerizează sub expunerea la UV. Ceara poate fi folosită și pentru a construi elemente auxiliare de susținere, iar costul său scăzut reduce semnificativ costul prototipării. Imprimantele MJM sunt indispensabile în producția de mostre și piese, ale căror cerințe de precizie sunt ridicate. Sunt solicitați în stomatologia digitală, bijuterii, inginerie și design industrial.

3DP - imprimare 3D cu jet de cerneală. Tehnologii de imprimare 3D.

Această tehnică, dezvoltată de Institutul de Tehnologie din Massachusetts, este una dintre cele mai vechi și își datorează răspândirea companiei Z Corporation, care a fost absorbită ulterior de concernul 3D Systems. Ca orice tehnologie aditivă, 3DP funcționează în cheia construcției strat cu strat a unui model sau a materialului consumabil pulbere de orice tip și scop. După ce fiecare strat nou de pulbere este distribuit uniform pe suprafața de lucru, capul de imprimare îi aplică un material liant. Fiecare strat ulterior este lipit de cel anterior, formând un model complet. Primele imprimante 3DP au folosit gipsul ca consumabil astăzi, pe lângă coloranți și etanșanți, extruderele fac o treabă excelentă și cu materialele plastice, amestecurile de nisip și unele aliaje metalice. Tehnologia în sine este ieftină, dar în majoritatea cazurilor produsul necesită o post-procesare suplimentară și îmbunătățirea caracteristicilor de rezistență. Un alt avantaj al metodei este că nu este necesară utilizarea structurilor suport, ca în tehnologiile FDM și SLA. 3DP și modificările sale sunt utilizate într-o gamă largă de domenii, în special în bioprinting care vizează creșterea țesuturilor organice.

CJP - imprimare cu jet de cerneală color

CJP este un tip de 3DP care funcționează cu consumabile pulbere, pe un strat subțire din care se aplică un polimer de liant în timpul imprimării. Această tehnologie poate crea cu ușurință modele multicolore cu o complexitate geometrică impresionantă, în timp ce materia primă neconsumată poate fi folosită ca structură suport sau colectată la sfârșitul sesiunii de tipărire pentru utilizare ulterioară. Practic, imprimantele CJP lucrează cu diverse materiale plastice - de la cele care seamănă cu siliconul și cauciucul în caracteristicile lor până la materiale rezistente la impact și rezistente termic. Acest tip de echipament este utilizat în principal în proiectare industrială și arhitecturală, animație. Cu un cost de producție relativ scăzut, avantajele acestei tehnologii includ, de asemenea, precizie ridicată în reproducerea geometriei și capacitatea de a crea produse multicolore.

SHS - Sinterizarea selectivă a căldurii

Ca și alte tehnologii bazate pe topire, această metodă implică sinterizarea pulberii de plastic sau metal sub influența unei surse de energie termică - aceasta este singura diferență semnificativă față de SLS clasic. La sfârșitul formării fiecărui strat, platforma de lucru este coborâtă, după care un nou strat subțire de material consumabil este aplicat pe suprafață folosind un mecanism cu role. Sinterizarea straturilor este contur, corespunde modelului virtual. Acestea au o producție energetică mai mică și pot funcționa numai cu consumabile selectate - materiale plastice și metale cu punct de topire scăzut, ceea ce limitează domeniul de aplicare al acestora. Cu toate acestea, ele sunt populare în domeniul designului industrial și al producției non-seriale de obiecte cu cerințe ridicate la detaliu.

EBF 3 - topirea cu fascicul de electroni industrial

Aceasta este o metodă aditivă modernă de înaltă tehnologie dezvoltată de specialiștii NASA pentru producerea de modele a căror calitate este atât de înaltă încât nu necesită post-procesare și pot fi utilizate imediat în scopul propus. Caracteristica cheie a EBF 3 este adăugarea treptată a materialului, care reduce semnificativ consumul acestuia și, în același timp, asigură o mare precizie în construcția strat cu strat. Ca rezultat al tipăririi, primiți un produs aproape finit - se caracterizează prin acuratețea corespondenței geometrice cu prototipul virtual, densitate excelentă și calitatea suprafeței. Camera pentru topirea metalului (materialul consumabil principal) este vid, circuitul este fixat de un fascicul de electroni în mișcare și un fir metalic subțire este alimentat la punctul de focalizare. Metalul se întărește instantaneu, făcând procesul de imprimare și mai rapid. Această tehnologie poate imprima obiecte complexe din punct de vedere geometric de înaltă precizie, cu dimensiuni cuprinse între câțiva milimetri și câțiva metri.

SDL - Selective Deposition Lamination

Laminarea prin depunere selectivă nu are nimic în comun cu tehnologia LOM deja familiară - în SDL, tăierea este efectuată cu lame specializate și numai anumite fragmente ale viitorului obiect sunt lipite împreună cu o imprimantă. De fapt, aceasta este imprimarea 3D pe și de pe hârtie. Procesul este oarecum neobișnuit. Prima foaie de hârtie este instalată manual pe suprafața plăcii de asamblare înainte de a porni imprimanta, este necesar să se verifice parametrii secțiunii și aplicarea selectivă a adezivului. Trebuie remarcat faptul că se folosesc 2 tipuri de lipici cu densități diferite - cel mai dens formează cadrul viitorului model, cu atât cel mai puțin dens formează cadrul de susținere. Fiecare nouă foaie de hârtie este trimisă exact în zona „lipită”, apoi placa de asamblare se deplasează până la elementul fierbinte și straturile sunt lipite împreună. Apoi, placa de asamblare revine la poziția inițială și fragmentele în exces sunt tăiate.

Au existat deja articole pe hub despre tehnologiile de imprimare care folosesc imprimante 3D, dar în acest articol am încercat să abordez problema în mod sistematic, astfel încât cititorul să aibă o imagine clară în cap despre ce principii sunt inerente tehnologiei de imprimare 3D, ce materiale sunt utilizate și, în ultimă instanță, ce tehnologie este cel mai bine de utilizat pentru a obține un anumit rezultat, fie că este vorba despre o piesă de titan sau un model principal pentru replicare ulterioară.
Articolul se bazează pe cartea Fabricated: The New World of 3D printing

I. Cei care stoarce sau toarnă sau pulverizează ceva

1) FDM (modelare prin depunere fuzionată) Nu voi intra în detalii despre imprimantele care extrud un material strat cu strat printr-o duză de distribuire, știm totul despre ele. Toate imprimantele de tip makerbot + imprimante Stratasys + diverse imprimante culinare (folosiți glazură, brânză, aluat) + cele medicale care imprimă cu „cerneală vie” (când orice set de celule vii este plasat într-un gel medical special care este apoi folosit în biomedicină )

2) Tehnologia Polyjet, a fost inventat de compania israeliană Objet în 2000. Au fost cumpărate de Stratasys în 2012. Esența tehnologiei: fotopolimerul este împușcat în doze mici din duze subțiri, ca în imprimarea cu jet de cerneală, și polimerizează imediat pe suprafața dispozitivului fabricat sub influența radiațiilor UV. Caracteristică importantă Ceea ce distinge PolyJet de stereolitografie este capacitatea de a imprima cu o varietate de materiale.
Avantajele tehnologiei: a) grosimea stratului de până la 16 microni (celule sanguine 10 microni) b) se imprimă rapid, deoarece lichidul poate fi aplicat foarte rapid. Dezavantaje ale tehnologiei: a) se imprimă numai folosind fotopolimer - un plastic foarte specializat, scump, de obicei sensibil la UV și destul de fragil.
Aplicație: prototipuri industriale și medicină

3) LENTILE (CONFIGURARE NETĂ LASER)
Materialul, sub formă de pulbere, este suflat din duză și lovește fasciculul laser focalizat. O parte din pulbere trece peste, iar partea care intră în focarul laserului este sinterizată instantaneu și strat cu strat formează o parte tridimensională. Aceasta este tehnologia folosită pentru imprimarea obiectelor din oțel și titan.
Întrucât înainte de apariția acestei tehnologii era posibil să se imprime doar obiecte din plastic, nimeni nu a luat în mod deosebit în serios imprimarea 3D, iar această tehnologie a deschis ușa pentru imprimarea 3D către industria „mare”. Pulberile din diferite materiale pot fi amestecate pentru a forma aliaje din mers.
Aplicație: de ex. palete din titan pentru turbine cu canale de răcire interne. Producator de echipamente: Optomec

4) LOM (fabricarea obiectelor laminate)
Foile subțiri laminate de material sunt tăiate cu ajutorul unui cuțit sau cu laser și apoi sinterizate sau lipite împreună într-un obiect tridimensional. Aceste. este așezată o foaie subțire de material, care este tăiată de-a lungul conturului obiectului, creând astfel un strat, următoarea foaie este așezată pe ea și așa mai departe. După aceasta, toate foile sunt presate sau sinterizate.
Așa sunt imprimate modelele 3D din hârtie, plastic sau aluminiu. Pentru imprimarea modelelor din aluminiu se folosește hârtie subțire. folie de aluminiu, care este tăiat de-a lungul conturului strat cu strat și apoi sinterizat folosind vibrații ultrasonice.

II. Cei care sinterizează sau lipesc ceva

1) SL (stereolitografia) Stereolitografia.
Există o baie mică cu polimer lichid. Raza laser trece peste suprafață, iar în acest moment polimerul polimerizează sub influența UV. După ce un strat este gata, platforma cu piesa este coborâtă, polimerul lichid umple golul, apoi următorul strat este copt și așa mai departe. Uneori se întâmplă opusul: platforma cu piesa se ridică, laserul se află în consecință mai jos...
După imprimare folosind această metodă, este necesară o post-procesare a obiectului - îndepărtarea excesului de material și suport, uneori suprafața este șlefuită. În funcție de proprietățile necesare ale obiectului final, modelul este copt în așa-numitul. cuptoare cu ultraviolete.
Fotopolimerul este adesea toxic, așa că atunci când lucrați cu acesta trebuie să utilizați echipament de protecție și aparate respiratorii. Întreținerea și întreținerea unei astfel de imprimante acasă este dificilă și costisitoare
Avantaje: rapid și precis, precizie de până la 10 microni. Pentru a sinteriza fotopolimerul, este suficient un laser de la un player Blu-ray, datorită căruia apar pe piață imprimante ieftine și precise care utilizează această tehnologie (de exemplu, Form1).

2) LS (sinterizare cu laser)
Sinterizarea cu laser. Similar cu SL, dar în loc de fotopolimer lichid, se folosește pulbere, care este sinterizată cu laser.
Avantaje: a) este mai puțin probabil ca piesa să se rupă în timpul procesului de imprimare, deoarece pulberea în sine acționează ca un suport de încredere b) materialele sub formă de pulbere sunt destul de ușor de găsit la vânzare, inclusiv: bronz, oțel, nailon, titan
Dezavantaje: a) suprafața este poroasă b) unele pulberi sunt explozive, deci trebuie depozitate în camere umplute cu azot c) sinterizarea are loc la temperaturi ridicate, astfel încât piesele finite durează mult să se răcească, în funcție de dimensiune și grosime dintre straturi, unele obiecte se pot răci până la o zi.

3) 3DP (imprimare tridimensională)
Tehnologia a fost inventată în 1980 la MIT de studentul Paul Williams, tehnologia a fost vândută mai multor organizatii comerciale, dintre care unul este zCorp, este în prezent achiziționat de 3D Systems.
Pe material se aplică un adeziv sub formă de pulbere, care leagă granulele, apoi se aplică un strat proaspăt de pulbere deasupra stratului lipit și așa mai departe. Producția, de regulă, este material gresie (similar ca proprietăți cu gipsul)
Avantaje: a) deoarece se folosește clei, se poate adăuga vopsea și astfel imprima obiecte colorate b) tehnologia este relativ ieftină și eficientă din punct de vedere energetic c) poate fi folosită acasă sau la birou c) poți imprima folosind pulbere de sticlă, os pulbere, cauciuc reciclat, bronz și chiar rumeguș. Folosind o tehnologie similară, puteți imprima obiecte comestibile din zahăr sau pudră de ciocolată, de exemplu. Pulberea este lipită împreună cu un lipici alimentar special și se pot adăuga arome; De exemplu, noi imprimante 3D din sisteme 3D, care au fost demonstrate la CES 2014 - ChefJet și ChefJet Pro
Dezavantaje: a) iesirea este o suprafata destul de rugoasa, cu rezolutie scazuta ~ 100 microni b) materialul trebuie post-procesat (copt) pentru a-i conferi proprietatile necesare.

Sper că materialul vă va fi de folos.
Sunt acceptate completări.

Există un mit conform căruia Dmitri Ivanovici Mendeleev și-a văzut tabelul periodic elemente chimiceîntr-un vis.
Chuck Hull, omul care a inventat imprimarea 3D, și-a văzut și el viitorul creier într-un vis. Desigur, o astfel de imprimantă nu este o sursă de tinerețe veșnică, dar medicii au venit deja cu o utilizare universală pentru imprimantă în serviciul societății. Imprimantele 3D îi ajută pe medici să imprime oase, dinți, tumori și uneori organe întregi.

Au trecut peste 30 de ani de la inventarea acestei tehnologii. Cu fiecare generație de imprimante, principiile întăririi polimerului s-au schimbat, iar calitatea imprimării s-a schimbat. Primul obiect care a fost imprimat de însuși Chuck Hull a fost o cană foarte simplă, care a durat câteva luni pentru a fi creată. În zilele noastre este la modă să tipăriți lucruri frumoase și originale în doar câteva ore.

Prin asamblarea primei sale imprimante 3D și înființarea companiei 3D Systems, Chuck Hull nu numai că a creat un nou obiect, ci a devenit creatorul unei ramuri complet noi de tehnologie - „tehnologii aditive”. Esența aditivității este că un obiect nu este creat dintr-o piesă monolitică prin tăierea fragmentelor inutile, ci este creat „de la zero” prin adăugarea de bucăți de material sursă proaspăt.

Deoarece există un număr mare de opțiuni pentru utilizarea unor astfel de imprimante, este posibil ca aspectul lor să nu semene deloc cu omologii lor „de birou”. Cu ajutorul imprimării 3D, acum se imprimă absolut totul: de la case la prăjituri.

Volumul actual al pieței globale pentru acest grup de mărfuri este de 3 miliarde de dolari conform previziunilor, până în 2020 această cifră va trebui să crească de patru (!) ori.

În ciuda faptului că această tehnologie nu este încă la apogeul popularității sale, producătorul mondial de motoare de avioane Rolls-Royce este în plină desfășurare tipărirea palelor de turbine pentru motoare, având încredere în cele mai noi tehnologii din viața oamenilor și în numele său.

Ce atrage inginerii și designerii din întreaga lume către noile tehnologii? În primul rând, performanță ridicată și simplitate. Este suficient să aveți un model 3D și vă puteți aștepta deja să primiți o copie finalizată a produsului de ieșire. În al doilea rând, costul scăzut al produsului este deosebit de atractiv pentru producători: nu este nevoie să cheltuiți bani în plus pentru plata orelor de lucru petrecute în producție, nu este nevoie să refaceți complet desenele și să faceți o piesă nouă, dacă trebuie să faceți ceva. fi modificat în prototip, nu este nevoie să se fabrice forme complexe în mai multe etape, cheltuind o cantitate imensă de materie primă pentru aceasta.

De unde să obțineți bani pentru a începe propria afacere? Exact aceasta este problema cu care se confruntă 95% dintre noii antreprenori! În acest articol am dezvăluit cele mai actuale modalități de obținere capital de pornire pentru un antreprenor. De asemenea, vă recomandăm să studiați cu atenție rezultatele experimentului nostru cu privire la veniturile din schimb:

În plus, imprimarea volumetrică este o continuare minunată și logică a complet computerizată producție modernă. Absolut totul: de la idee la implementare, este creat folosind un computer. Dezvoltarea schițelor, crearea modelului tehnic, prelucrarea și proiecția model finitîntr-un mediu informatic, crearea unui fișier special pentru imprimantă... Intervenția factorului uman în toate etapele producției este redusă la minimum.
Apropo, Chuck Hull a venit și cu unul dintre formatele de fișiere care pot fi folosite pentru a interpreta comenzile pentru o imprimantă 3D.

În plus, noua tehnologie permite nu numai crearea unui model de la zero, ci și transferul unui obiect existent într-un mediu electronic: aici rolul unei imprimante 3D este înlocuit de un scanner 3D.

Această caracteristică vă permite să ajustați rapid proprietățile unui articol la nevoile unei anumite persoane: personalizare și personalizare atunci când lucrați cu un client la cel mai înalt nivel!

Desigur tehnologie nouă Există și unele deficiențe, dar sunt destul de minore. Criticii se concentrează în principal pe viteza redusă de imprimare și granulația mare a suprafeței. Dar nu uitați că în ultimii 30 de ani s-a făcut deja o descoperire în viteza de funcționare a unor astfel de imprimante, iar în viitor acești indicatori se vor îmbunătăți doar. Au fost deja dezvoltate diverse versiuni de imprimante care pot imprima simultan cu mai multe capete, creând modele multicolore, sau imprimante care folosesc tehnologia de imprimare continuă - fotopolimerul se întărește atât de repede încât nu este nevoie de operarea strat cu strat a capului .

De asemenea, vă puteți gândi mult timp la calitatea tratamentului de suprafață - nu toate industriile necesită o suprafață ideală pentru majoritatea companiilor este mult mai important să obțineți rapid o piesă nouă, să o testați, să o modificați și să obțineți rapid un eșantion real; Iar tehnologiile aditive fac față remarcabil de bine acestor sarcini.

Chuck Hull își amintește că 30 de ani de la mașinile voluminoase și lente la dispozitivele portabile vor trece atât de repede. Deci este încrezător că tehnologiile aditive se vor putea dezvolta în viitor.

Dacă acum materialul principal pentru imprimare este o gamă largă de polimeri, atunci în viitorul apropiat acest loc poate fi ocupat de aliaje și materiale ceramice compozite.

Terminologie

Principii de bază

Tehnologii de imprimare

Model finit al craniului cu suporturile încă nedemontate

Acum există o gamă largă de producție aditivă disponibilă. Principalele diferente sunt in modul de aplicare a straturilor si consumabilele folosite. Unele metode se bazează pe topirea sau înmuierea materialelor pentru a crea straturi: acestea includ sinterizarea selectivă cu laser (SLS), topirea cu laser(SLM), sinterizarea directă cu laser a metalelor (DMLS), imprimarea prin depunere fuzionată (FDM sau FFF). O altă dezvoltare a fost producerea de modele solide prin polimerizarea materialelor lichide, cunoscută sub numele de stereolitografie (SLA).
În cazul laminării cu foi (LOM), straturi subțiri de material sunt tăiate la conturul necesar și apoi unite într-un singur întreg. Hârtia, polimerii și metalele pot fi folosite ca materiale pentru LOM. Fiecare dintre metodele enumerate are propriile avantaje și dezavantaje și, prin urmare, unele companii oferă o gamă de consumabile pentru construirea unui model - polimer sau pulbere. Imprimantele LOM folosesc adesea hârtie de birou obișnuită pentru a construi prototipuri durabile. Punctele cheie atunci când alegeți un dispozitiv potrivit sunt viteza de imprimare, prețul imprimantei 3D, costul prototipurilor tipărite, precum și costul și gama de consumabile compatibile.

Imprimantele care produc modele metalice cu drepturi depline au suficiente cost ridicat, totuși, este posibil să se utilizeze dispozitive mai puțin costisitoare pentru producerea de matrițe cu turnarea ulterioară a pieselor metalice.
Principalele metode de fabricație aditivă sunt prezentate în tabel:

Metodă	Tehnologie	Materialele folosite
extrudare	Modelare prin depunere fuzionată (FDM sau FFF)	Materiale termoplastice (cum ar fi polilactida (PLA), acrilonitril butadienă stiren (ABS) etc.)
Sârmă	Producția de formă liberă prin topirea fasciculului de electroni (EBFȝ)
Pudra	Sinterizarea directă cu laser a metalelor (DMLS)	Aproape orice aliaje metalice
		Aliaje de titan
		Aliaje de titan, aliaje de cobalt-crom, oțel inoxidabil, aluminiu
	Sinterizarea selectivă cu căldură (SHS)	Materiale termoplastice pulbere
	Sinterizarea selectivă cu laser (SLS)	Termoplastice, pulberi metalice, pulberi ceramice
Jet	Imprimare 3D cu jet de cerneală (3DP)	Gips, materiale plastice, pulberi metalice, amestecuri de nisip
Laminare	Fabricarea de obiecte folosind metoda de laminare (LOM)	Hârtie, folie metalică, folie de plastic
Polimerizare	Stereolitografia (SLA)	Fotopolimeri
	Proiecție digitală cu LED (DLP)	Fotopolimeri

Imprimare prin extrudare

Modelarea prin depunere fuzionată (FDM/FFF) a fost dezvoltată de S. Scott Trump la sfârșitul anilor 1980 și comercializată în anii 1990 de o companie co-fondată de Trump însuși. Datorită expirării brevetului, există o comunitate mare de dezvoltatori de imprimante 3D open source, precum și organizații comerciale care folosesc această tehnologie. În consecință, costul dispozitivelor a scăzut cu două ordine de mărime de la inventarea tehnologiei.

Imprimantele 3D variază de la dispozitive simple de casă pentru imprimarea plasticului...
Procesul de imprimare prin fuziune strat cu strat presupune crearea de straturi prin extrudarea unui material cu întărire rapidă sub formă de micropicături sau jeturi subțiri. De obicei, consumabilele (cum ar fi termoplasticul) sunt furnizate sub formă de bobine din care materialul este alimentat într-un cap de imprimare numit „extruder”. Extruderul încălzește materialul la temperatura de topire, urmată de extrudarea masei topite printr-o duză. Extruderul in sine este actionat de motoare pas cu pas sau servomotoare, care asigura pozitionarea capului de imprimare in trei planuri. Mișcarea extruderului este controlată de un software de producție (CAM) conectat la un microcontroler.
Sunt utilizați diferiți polimeri, inclusiv acrilonitril butadien stiren (ABS), policarbonat (), polilactidă (PLA), polietilenă de înaltă densitate (HDPE), amestecuri de policarbonat și plastic ABS, polifenilen sulfonă (PPSU), etc. De obicei, polimerul este furnizat sub formă de umplutură din plastic pur. În comunitatea pasionaților de imprimare 3D, există mai multe proiecte care se concentrează pe materialele de imprimare 3D. Proiectele se bazează pe producția de consumabile folosind tocatoare și dispozitive de topire.

Tehnologia FDM/FFF are anumite limitări în ceea ce privește complexitatea formelor geometrice create. De exemplu, crearea unor structuri suspendate (cum ar fi stalactitele) este imposibilă de la sine din cauza lipsei suportului necesar. Această limitare este compensată prin crearea unor structuri de sprijin temporare care sunt îndepărtate la finalizarea tipăririi.
Imprimare cu pulbere

Una dintre metodele de fabricație aditivă este. Straturile modelului sunt trase (sinterizate) într-un strat subțire de material pulbere, după care platforma de lucru este coborâtă și se aplică un nou strat de pulbere. Procesul se repetă până când se obține un model complet. Materialul nefolosit rămâne în camera de lucru și servește la susținerea straturilor în surplus, fără a necesita crearea unor suporturi speciale.

Cele mai comune metode se bazează pe sinterizarea laser: sinterizarea selectivă cu laser (SLS) pentru metale și polimeri (de exemplu, poliamidă (PA), poliamidă armată cu fibră de sticlă (PA-GF), fibră de sticlă (GF), polieteretercetonă (PEEK) ), polistiren (PS), alumidă, poliamidă, poliamidă armată cu fibră de carbon (Carbonmide), elastomeri) și sinterizarea directă cu laser a metalelor (DMLS).
... la fabrici industriale scumpe care lucrează cu metale
Sinterizarea selectivă cu laser (SLS) a fost dezvoltată și patentată de Carl Deckard și Joseph Beeman de la Universitatea Texas din Austin la mijlocul anilor 1080 sub auspiciile Agenției de Proiecte de Cercetare Avansată a Apărării din SUA (DARPA). O metodă similară a fost brevetată de R. F. Householder în 1979, dar nu a fost comercializată.

Topirea selectivă cu laser (SLM) se remarcă prin faptul că nu sinterizează, ci de fapt topește pulberea în punctele de contact cu un fascicul laser puternic, permițând crearea de materiale de înaltă densitate care sunt similare în ceea ce privește caracteristicile mecanice. produse fabricate metode tradiționale.

Topirea cu fascicul de electroni (EBM) este o metodă similară de fabricație aditivă pentru piesele metalice (cum ar fi aliajele de titan), dar utilizează fascicule de electroni în loc de lasere. EBM se bazează pe topirea pulberilor metalice strat cu strat într-o cameră de vid. Spre deosebire de sinterizarea la temperaturi sub pragurile de topire, modelele realizate prin topirea cu fascicul de electroni se caracterizează prin soliditate cu o rezistență ridicată corespunzătoare.

În cele din urmă, există metoda de imprimare cu jet de cerneală 3D. În acest caz, un material liant este aplicat pe straturi subțiri de pulbere (gips sau plastic) în conformitate cu contururile straturilor succesive ale unui model digital. Procesul se repetă până când se obține modelul finit. Tehnologia oferă o gamă largă de aplicații, inclusiv crearea de modele de culoare, structuri suspendate și utilizarea elastomerilor. Designul modelelor poate fi consolidat prin impregnarea ulterioară cu ceară sau polimeri.

Laminare



Imprimantele 3D care utilizează tehnologia FDM sunt cele mai populare printre pasionați și entuziaști
Unele imprimante folosesc hârtie ca material pentru construirea modelelor, reducând astfel costul tipăririi. Astfel de dispozitive au cunoscut un vârf de popularitate în anii 1990. Tehnologia constă în tăierea straturilor unui model din hârtie utilizând un laser cu dioxid de carbon și simultan laminarea contururilor pentru a forma produsul finit.

În 2005, compania a dezvoltat o versiune a tehnologiei care utilizează hârtie de birou obișnuită, o lamă de carbură de tungsten în loc de laser și aplicarea selectivă a adezivului.

Există și variante de dispozitive care laminează foi subțiri de metal și plastic.

Fotopolimerizare


Imprimarea 3D vă permite să creați piese monolitice funcționale cu geometrii complexe, cum ar fi acest injector cu motor cu reacție
Tehnologia stereolitografică a fost brevetată de Charles Hull în 1986. Fotopolimerizarea este utilizată în principal în stereolitografie (SLA) pentru a crea obiecte solide din materiale lichide. Această metodă diferă semnificativ de încercările anterioare, începând cu portretele sculpturale ale lui François Willem (1830-1905) și terminând cu metoda de fotopolimerizare a lui Matsubara (1974).

Proiecția digitală (DLP) utilizează rășini fotopolimerice lichide care se întăresc prin expunerea la lumina ultravioletă emisă de proiectoarele digitale într-o cameră de construcție acoperită. După ce materialul se întărește, platforma de lucru este scufundată la o adâncime egală cu grosimea unui strat, iar polimerul lichid este din nou iradiat. Procedura se repetă până la finalizarea modelului. Un exemplu de sistem de prototipare rapidă care utilizează proiectoare LED digitale este.

Imprimantele cu jet de cerneală (de exemplu, Objet PolyJet) pulverizează straturi subțiri (16-30 microni) de fotopolimer pe platforma de construcție pentru a produce un model solid. Fiecare strat este iradiat cu un fascicul ultraviolet până se întărește. Rezultatul este un model care este gata de utilizare imediată. Materialul de susținere asemănător gelului utilizat pentru susținerea componentelor modelelor complexe din punct de vedere geometric este îndepărtat după ce modelul este finalizat manual și spălat. Tehnologia permite utilizarea elastomerilor.

Detalierea extrem de precisă a modelelor poate fi realizată folosind polimerizarea multifoton. Această metodă se reduce la trasarea contururilor unui obiect tridimensional cu un fascicul laser focalizat. Datorită fotoexcitației neliniare, materialul îngheață numai în punctele de focalizare ale fasciculului laser. Această metodă face posibilă obținerea cu ușurință a rezoluțiilor de peste 100 de microni, precum și construirea de structuri complexe cu părți mobile și care interacționează.

O altă metodă populară este polimerizarea folosind proiectoare LED sau „stereolitografia de proiecție”.

Stereolitografia de proiecție

Această metodă presupune împărțirea unui model digital tridimensional în straturi orizontale, transformând fiecare strat într-o proiecție bidimensională, similară măștilor foto. Imaginile bidimensionale sunt proiectate pe straturi succesive de rășină fotopolimerică, care se întăresc în funcție de contururile proiectate.

În unele sisteme, proiectoarele sunt amplasate în partea de jos, ajutând la nivelarea suprafeței materialului fotopolimer pe măsură ce modelul se mișcă pe verticală (în acest caz, platforma de construcție cu straturile aplicate se mișcă în sus, în loc să se scufunde în material) și reduce producția. ciclu la minute în loc de ore.

Tehnologia vă permite să creați modele cu straturi din mai multe materiale cu la viteze diferite solidificare.

Unele modele comerciale, cum ar fi Objet Connex, aplică rășină folosind duze mici.

Imprimante 3D

Instalatii industriale

Implementarea industrială a producției aditive se desfășoară într-un ritm rapid. De exemplu, compania comună americano-israeliană Stratasys furnizează mașini pentru fabricarea aditivă care costă între 2.000 și 500.000 USD, iar General Electric folosește dispozitive de ultimă generație pentru producție.
Aparate de uz casnic



Tehnologia LOM crește calitatea hârtiei mâché nou nivel Imprimantele 3D pentru consumatori sunt dezvoltate de un număr tot mai mare de companii și entuziaști. O mare parte din muncă este făcută de amatori pentru nevoile lor proprii și publice, cu ajutorul comunității academice și al hackerilor.

Cel mai vechi și mai longeviv proiect din categoria imprimantelor 3D desktop este RepRap. Proiectul RepRap își propune să creeze imprimante 3D cu sursă deschisă gratuită (FOSH) furnizate sub Licența publică generală GNU. Dispozitivele RepRap sunt capabile să imprime componente din plastic din propriul design, care pot fi folosite pentru a construi clone ale dispozitivului original. Dispozitivele RepRap selectate au fost utilizate cu succes în producția de plăci de circuite imprimate și piese metalice.

Datorită accesului deschis la desenele imprimantelor RepRap, multe dintre proiecte adoptă soluțiile tehnice ale analogilor, creând astfel o aparență de ecosistem, constând în cea mai mare parte din dispozitive liber modificabile. Disponibilitatea pe scară largă a design-urilor open source încurajează doar variațiile. Pe de altă parte, există o variație semnificativă a nivelului de calitate și complexitate atât a modelelor în sine, cât și a dispozitivelor fabricate pe baza acestora. Dezvoltarea rapidă a imprimantelor 3D open source duce la creșterea portalurilor publice și comerciale (cum ar fi Thingiverse sau Cubify) care oferă o varietate de modele 3D imprimabile. În plus, dezvoltarea tehnologiei contribuie la dezvoltarea durabilă a economiilor locale, permițând utilizarea materialelor disponibile local pentru a produce imprimante.

Imprimantele 3D stereolitografice sunt adesea folosite în protezarea dentară

Costul imprimantelor 3D a scăzut într-un ritm semnificativ din jurul anului 2010: dispozitivele care costau 20.000 USD la acea vreme costă acum 1.000 USD sau mai puțin. Multe companii și dezvoltatori individuali oferă deja kituri RepRap la buget care costă mai puțin de 500 USD. Proiect deschis a condus la dezvoltarea imprimantelor de uz general capabile să imprime orice ar putea fi extrudat printr-o duză, de la ciocolată la chit siliconic la produse chimice.
Imprimantele bazate pe acest design sunt disponibile sub formă de kituri de asamblare din 2012 la un preț de aproximativ 2.000 USD. Unele imprimante 3D, inclusiv și, sunt proiectate inițial pentru o accesibilitate maximă - de exemplu, dispozitivul este proiectat să coste aproximativ 100 USD.
Imprimantele profesionale dezvoltate cu finanțare publică pe Kickstarter arată adesea rezultate excelente: dispozitivele sunt silențioase și lipsite de vapori nocivi, la un preț de 1.499 USD. în donații pe Kickstarter, prețul de vânzare al dispozitivului în sine fiind de 99 USD. Adevărat, este dificil să numiți 3D Doodler o imprimantă 3D cu drepturi depline.

3D Systems Cube - o imprimantă 3D populară de uz casnic

Pe măsură ce costurile scad, imprimantele 3D devin din ce în ce mai atractive pentru producția de consumatori. În plus, aplicațiile casnice ale tehnologiilor de imprimare 3D pot reduce daunele mediului cauzate de industrie prin reducerea volumului de materiale consumate și a costurilor cu energie și combustibil pentru transportul materialelor și mărfurilor.

În paralel cu crearea de dispozitive de acasă imprimate 3D, sunt dezvoltate dispozitive pentru procesarea deșeurilor menajere în materiale tipărite, așa-numitele. . De exemplu, modelul comercial Filastrucer a fost conceput pentru a transforma deșeurile din plastic (sticle de șampon, recipiente pentru lapte) în consumabile ieftine pentru imprimantele RepRap. Astfel de metode de reciclare casnică nu sunt doar practice, ci au și un impact pozitiv asupra mediului.

Dezvoltarea și personalizarea imprimantelor 3D RepRap au dus la apariția categorie nouă imprimante semi-profesionale pentru întreprinderi mici. Producători precum , oferă kituri la prețuri sub 1.000 USD. Precizia de imprimare a unor astfel de dispozitive este între imprimantele industriale și cele de uz casnic. ÎN în ultima vreme Imprimantele de înaltă performanță care utilizează un sistem de coordonate în formă de delta, sau așa-numitul „”, câștigă popularitate. Unele companii oferă software pentru a sprijini imprimantele fabricate de alte companii.

Aplicație

Utilizarea proiectoarelor LED ajută la reducerea costurilor imprimantelor stereolitografice. Ilustrația prezintă o imprimantă Nova DLP

Imprimarea 3D face posibilă egalizarea costurilor de producere a unei singure piese și de producție în masă, ceea ce reprezintă o amenințare pentru economiile la scară largă. Impactul imprimării 3D poate fi similar cu introducerea producției. În anii 1450, nimeni nu putea prezice consecințele tiparului, în anii 1750 nimeni nu lua în serios apariția mașinii cu abur, iar tranzistorii din anii 1950 păreau o inovație curioasă. Dar tehnologia continuă să evolueze și este probabil să aibă un impact asupra fiecărei industrie științifice și de producție pe care o atinge.

Cea mai timpurie aplicație a producției aditive poate fi considerată prototipare rapidă, care vizează reducerea timpului de dezvoltare a noilor piese și dispozitive în comparație cu metodele de scădere anterioare (prea lente și costisitoare). Îmbunătățirea tehnologiilor de fabricație aditivă duce la răspândirea lor în cea mai mare parte zone diferiteștiință și industrie. Producția de piese anterior posibilă numai prin prelucrare este acum posibilă prin procese aditive și la un cost mai mic.
Domeniile de aplicare includ aspect, prototipare, turnare, arhitectură, educație, cartografie, asistență medicală, comertul cu amanuntul etc.
Aplicație industrială:
Prototiparea rapidă: Imprimantele 3D industriale au fost folosite pentru prototipare rapidă și cercetare încă de la începutul anilor 1980. De regulă, acestea sunt instalații de dimensiuni destul de mari care folosesc metale pulbere, amestecuri de nisip, materiale plastice și hârtie. Astfel de dispozitive sunt adesea folosite de universități și companii comerciale.

Progresele în prototiparea rapidă au condus la crearea de materiale adecvate pentru producerea produselor finale, care la rândul lor a contribuit la dezvoltarea producției 3D a produselor finite ca alternativă la metodele tradiționale. Unul dintre avantajele producției rapide este costul relativ scăzut al producției de loturi mici.

Producție rapidă: Producția rapidă rămâne o metodă destul de nouă ale cărei capacități nu au fost încă explorate pe deplin. Cu toate acestea, mulți experți tind să considere producția rapidă o tehnologie de un nivel calitativ nou. Unele dintre cele mai promițătoare tendințe de prototipare rapidă pentru adaptarea în producția rapidă sunt sinterizarea selectivă cu laser (SLS) și sinterizarea directă a metalelor (DMLS).
Personalizare în masă: Unele companii oferă servicii de personalizare a obiectelor folosind software simplificat, urmate de crearea de modele 3D unice la comandă. Una dintre cele mai populare domenii a devenit fabricarea de carcase telefoane mobile. În special, Nokia și-a pus la dispoziția publicului modelele de carcasă de telefon pentru personalizarea utilizatorilor și imprimarea 3D.
Producţie în masă: Viteza scăzută actuală de imprimare a imprimantelor 3D limitează utilizarea acestora în producția de masă. Pentru a combate acest dezavantaj, unele dispozitive FDM sunt echipate cu mai multe extrudere care permit imprimarea culori diferite, polimeri diferiți și chiar creează mai multe modele în același timp. În general, această abordare crește productivitatea fără a necesita utilizarea mai multor imprimante - un singur microcontroler este suficient pentru a opera mai multe capete de imprimare.

Dispozitivele cu extrudere multiple vă permit să creați mai multe obiecte identice folosind un singur model digital, dar în același timp permit utilizarea materiale diferite si flori. Viteza de imprimare crește proporțional cu numărul de capete de imprimare. În plus, anumite economii de energie sunt realizate prin utilizarea unei camere de lucru comune, care necesită adesea încălzire. Împreună, aceste două puncte reduc costul procesului.

Multe imprimante sunt echipate cu capete de imprimare duale, dar această configurație este utilizată doar pentru imprimarea modelelor individuale în diferite culori și materiale.

Uz casnic și amator

Până în prezent, imprimarea 3D pentru consumatori a atras în principal atenția entuziaștilor și pasionaților, în timp ce aplicațiile practice sunt destul de limitate. Cu toate acestea, imprimantele 3D au fost deja folosite pentru a imprima ceasuri mecanice funcționale, angrenaje pentru mașini de prelucrat lemnul, bijuterii etc. Site-urile web legate de imprimarea 3D acasă oferă adesea modele pentru cârlige, mânere de uși, instrumente de masaj etc.

Imprimarea 3D este folosită și în medicina veterinară amatori și în zoologie - în 2013, o proteză imprimată 3D a făcut posibilă ridicarea unei rățuci în picioare, iar scoicile elegante imprimate 3D atrag crabii pustnici. Imprimantele 3D sunt utilizate pe scară largă pentru producția casnică de bijuterii - coliere, inele, genți etc.

Proiectul open source Fab@Home își propune să dezvolte imprimante de uz casnic de uz general. Dispozitivele au fost testate într-un cadru de cercetare pentru a utiliza cele mai recente tehnologii de imprimare 3D pentru a produce compuși chimici. Imprimanta poate imprima orice material care poate fi extrudat dintr-o seringă sub formă de lichid sau pastă. Dezvoltarea vizează posibilitatea producerii la domiciliu a medicamentelor și produse chimice de uz casnicîn zonele îndepărtate de reședință.

Proiectul studentesc OpenReflex a condus la proiectarea unui analog Camera SLR, potrivit pentru producția de imprimare 3D.

Pânză

Imprimarea 3D devine larg răspândită - couturierii folosesc imprimante pentru a experimenta crearea de costume de baie, pantofi și rochii. Aplicațiile comerciale includ prototiparea rapidă și imprimarea 3D a pantofilor de atletism profesioniști - Vapor Laser Talon pentru jucătorii de fotbal și New Balance pentru sportivii de atletism.

Bioprinting 3D

Implanturi medicale din titan create folosind tehnologia EBM

Cercetările sunt în curs de desfășurare în domeniul imprimării 3D de către companii de biotehnologieși instituții academice. Cercetarea are ca scop explorarea posibilității de a utiliza imprimarea 3D cu jet de cerneală/picături în ingineria țesuturilor pentru a crea organe artificiale. Tehnologia se bazează pe aplicarea unor straturi de celule vii pe un substrat de gel sau pe o matrice de zahăr, cu acumulare treptată strat cu strat pentru a crea structuri tridimensionale, inclusiv sisteme vasculare. Primul sistem de producție de imprimare a țesuturilor 3D bazat pe tehnologia de bioprintare NovoGen a fost introdus în 2009. O serie de termeni sunt utilizați pentru a descrie acest domeniu de cercetare: tipărire de organe, bioprintare, inginerie computațională a țesuturilor etc.

Unul dintre pionierii imprimării 3D, compania de cercetare efectuează cercetări de laborator și dezvoltă producția de mostre funcționale de țesut uman 3D pentru utilizare în cercetarea medicală și terapeutică. Pentru bioprinting, compania folosește o imprimantă 3D NovoGen MMX. Organovo consideră că bioprintarea va accelera testarea noilor materiale medicaleînainte de studiile clinice, ceea ce va economisi timp și bani investiți în dezvoltarea medicamentelor. Pe termen lung, Organovo speră să adapteze tehnologia de bioprintare pentru crearea de grefe și aplicații în chirurgie.

Imprimarea 3D a implanturilor și dispozitivelor medicale

Imprimarea 3D este folosită pentru a crea implanturi și dispozitive utilizate în medicină. Intervențiile chirurgicale de succes includ exemple precum implantarea, precum și. Cea mai răspândită utilizare a imprimării 3D este de așteptat în producția de aparate auditive și stomatologie. În martie 2014, chirurgii din Swansea au folosit imprimarea 3D pentru a reconstrui chipul unui motociclist care a fost grav rănit într-un accident rutier.

Servicii de imprimare 3D

Unele companii oferă servicii de imprimare 3D online disponibile clienților individuali și companiilor industriale. Clientul este obligat să încarce un design 3D pe site, după care modelul este tipărit folosind instalații industriale. Produsul finit este fie livrat clientului, fie este supus ridicării.

Cercetare de noi aplicații

Imprimarea 3D permite crearea de produse metalice complet funcționale, chiar și de arme.
Aplicațiile viitoare ale imprimării 3D pot include crearea de echipamente științifice open source pentru utilizare în laboratoare deschise și alte aplicații științifice - reconstrucția fosilelor în paleontologie, crearea de duplicate ale artefactelor arheologice neprețuite, reconstrucția oaselor și părților corpului pentru examinarea criminalistică, reconstrucția dovezi grav deteriorate colectate de la locul crimei. De asemenea, tehnologia este luată în considerare pentru utilizare în construcții.

În 2005, reviste academice au început să publice materiale despre posibilitatea utilizării tehnologiilor de imprimare 3D în artă. În 2007, Wall Street Journal și revista Time au inclus designul 3D în lista lor cu cele mai semnificative 100 de progrese ale anului. La Festivalul de Design de la Londra din 2011, Muzeul Victoria și Albert a prezentat o expoziție a lui Murray Moss intitulată „Revoluția industrială 2.0: Cum se rematerializează lumea materială”, dedicată tehnologiilor de imprimare 3D.

În 2012, un proiect pilot de la Universitatea din Glasgow a arătat că imprimarea 3D ar putea fi folosită pentru a produce compuși chimici, inclusiv cei necunoscuți anterior. În timpul proiectului, au fost imprimate vase pentru depozitarea reactivilor chimici, în care a fost injectată „cerneală chimică” cu ajutorul instalațiilor de aditivi, urmată de o reacție. Valabilitatea tehnologiei a fost dovedită prin producerea de noi compuși, dar aplicarea practică specifică nu a fost urmărită în timpul experimentului. Laboratorul Cornell Creative Machines a confirmat fezabilitatea creării folosind imprimarea 3D cu hidrocoloid. Profesorul Leroy Cronin de la Universitatea din Glasgow a propus utilizarea „cernelurilor chimice” pentru a imprima produse medicale.

Utilizarea tehnologiilor de scanare 3D face posibilă crearea de replici ale obiectelor reale fără utilizarea metodelor de turnare, care sunt costisitoare, greu de executat și pot avea un efect distructiv în cazul obiectelor prețioase și fragile de patrimoniu cultural.

Un exemplu suplimentar de tehnologii de imprimare 3D în curs de dezvoltare este utilizarea producției aditive în construcții. Acest lucru ar putea permite accelerarea ritmului de construcție, reducând în același timp costurile. În special, se ia în considerare posibilitatea utilizării tehnologiei pentru a construi colonii spațiale. De exemplu, proiectul Sinterhab își propune să exploreze posibilitatea fabricării aditive a bazelor lunare folosind regolitul lunar ca material principal. material de constructie. În loc să se utilizeze materiale de legare, se ia în considerare posibilitatea sinterizării cu microunde a regolitului în blocuri solide.

Fabricarea aditivă face posibilă crearea de ghiduri de undă, cuplari și curbe în dispozitivele terahertzi. Complexitatea geometrică ridicată a unor astfel de produse nu a putut fi obținută folosind metode tradiționale de producție. O configurație profesională disponibilă în comerț a fost utilizată pentru a crea structuri cu o rezoluție de 100 de microni. Structurile imprimate au fost galvanizate cu aur pentru a crea un dispozitiv plasmonic terahertz.

China a alocat aproape 500 de milioane de dolari. pentru dezvoltarea a 10 institute naționale pentru dezvoltarea tehnologiilor de imprimare 3D. În 2013, oamenii de știință chinezi au început să imprime cartilajele vii, ficatul și țesutul renal folosind imprimante specializate de bioprintare 3D. Cercetătorii de la Universitatea Hangzhou Dianqi chiar au dezvoltat sarcină dificilă propria bioimprimantă 3D, numită Regenovo. Unul dintre dezvoltatorii lui Regenovo, Xu Minggen, a spus că imprimanta durează mai puțin de o oră pentru a produce o mostră mică de țesut hepatic sau o mostră de patru până la cinci inci de cartilaj al urechii. Xu prezice că primele organe artificiale complet imprimate vor apărea în următorii 10 până la 20 de ani. În același an, cercetătorii de la Universitatea Belgiană din Hasselt au avut succes pentru o femeie de 83 de ani. După implantare, pacientul poate mesteca, vorbi și respira normal.

În Bahrain, imprimarea 3D a materialelor asemănătoare gresie a creat structuri unice pentru a sprijini creșterea coralilor și a restabili recifele deteriorate. Aceste structuri au o formă mai naturală decât structurile folosite anterior și nu au aciditatea betonului.

Proprietate intelectuală

O secțiune de țesut hepatic imprimată de specialiști de la Organovo, o companie care lucrează pentru îmbunătățirea tehnologiilor de imprimare 3D pentru producția de organe artificiale
Imprimarea 3D există de zeci de ani și multe aspecte ale tehnologiei sunt supuse brevetelor, drepturilor de autor și protecției mărci. Cu toate acestea, din perspectivă juridică, nu este complet clar cum se vor aplica în practică legile privind proprietatea intelectuală dacă imprimantele 3D se răspândesc pe scară largă.
distribuție și vor fi utilizate în producția casnică de bunuri pentru uz personal, uz necomercial sau pentru vânzare.

Oricare dintre aceste măsuri de protecție ar putea avea un impact negativ asupra distribuției modelelor utilizate în imprimarea 3D sau vânzării de produse tipărite. Utilizarea tehnologiilor protejate poate necesita permisiunea proprietarului, care la rândul său va necesita plata unor redevențe.

Brevetele acoperă anumite procese, dispozitive și materiale. Durata brevetelor variază de la o țară la alta.

Adesea, dreptul de autor se extinde la exprimarea ideilor sub formă de obiecte tangibile și durează pe toată viața autorului, plus 70 de ani. Astfel, dacă cineva creează o statuie și obține dreptul de autor, ar fi ilegal să distribuiți modelele pentru a imprima o statuie identică sau similară.

Impactul imprimării 3D

Fabricarea aditivă necesită companiile producătoare flexibilitatea și îmbunătățirea continuă a tehnologiilor disponibile pentru a menține competitivitatea. Susținătorii producției aditive prevăd o opoziție tot mai mare față de imprimarea 3D și globalizare producția casnică va înlocui comerțul cu mărfuri între consumatori și marii producători. În realitate, integrarea tehnologiilor aditive în producție comercială servește ca o completare a metodelor tradiționale străctive și nu un înlocuitor complet pentru acestea din urmă.

Cercetarea spațială

În 2010, au început lucrările privind utilizarea imprimării 3D în condiții de imponderabilitate și gravitate scăzută. Scopul principal este de a crea instrumente de mână și dispozitive mai complexe „după cum este necesar”, mai degrabă decât utilizarea volumului valoros de încărcătură și combustibil pentru a livra produsele finite pe orbită.

Chiar și NASA este interesată de imprimarea 3D
În același timp, NASA efectuează teste comune cu Made in Space care vizează evaluarea potențialului imprimării 3D de a reduce costurile și de a crește eficiența explorării spațiului. Piese de rachetă fabricate aditiv NASA în iulie 2013: două injectoare de combustibil au funcționat la egalitate cu piesele produse în mod convențional în timpul testelor de performanță care au expus piesele la temperaturi de aproximativ 3.300°C și niveluri înalte presiune. Este de remarcat faptul că NASA se pregătește: agenția urmează să demonstreze posibilitatea de a crea piese de schimb direct pe orbită, în loc de transportul costisitor de la sol.

Schimbarea socială

Tema schimbării sociale și culturale ca urmare a introducerii tehnologiilor aditive disponibile comercial a fost discutată de scriitori și sociologi încă din anii 1950. Una dintre cele mai interesante presupuneri a fost posibila estompare a granițelor dintre viața de zi cu zi și locurile de muncă, ca urmare a introducerii masive a imprimantelor 3D în casă. Este indicată, de asemenea, ușurința transferului de desene digitale, care, în combinație cu producția locală, va contribui la reducerea nevoii de transport. În cele din urmă, protecția drepturilor de autor se poate modifica, având în vedere ușurința producției aditive pentru multe produse.

Arme de foc

În 2012, compania americană Defense Distributed a publicat planuri de a crea „proiecte funcționale de arme din plastic disponibile pentru descărcare și reproducere de către oricine are acces la o imprimantă 3D”. Defense Distributed a dezvoltat o versiune tipărită 3D a unui receptor de pușcă AR-15 care poate rezista la mai mult de 650 de cartușe și un magazin de 30 de cartușe pentru pușca M-16. AR-15 are două receptoare (inferior și superior), dar înregistrarea legală este legată de receptorul inferior, care este ștampilat cu un număr de serie. La scurt timp după ce Defense Distributed a creat primele desene de lucru pentru producția de arme din plastic în mai 2013, Departamentul de Stat al SUA a cerut ca instrucțiunile să fie eliminate de pe site-ul companiei.

Lansarea planurilor de către Defense Distributed a alimentat dezbaterea despre posibilul impact al dispozitivelor de imprimare 3D și de procesare digitală asupra eficienței controlului armelor. Cu toate acestea, lupta împotriva proliferării modelelor de arme digitale se va confrunta inevitabil cu aceleași probleme ca și încercările de a preveni comerțul cu conținut piratat.