3D ispis: ono što morate znati

Nisu pisač kotača vašeg djedice ili matična matrica vaše mame. U stvari, oni imaju vrlo malo sličnosti s današnjim dokumentima ili dokumentima s fotografijama, koji mogu ispisati samo u dosadne stare dvije dimenzije. Kao što im ime govori, 3D pisači mogu izrađivati ​​trodimenzionalne objekte iz različitih materijala. Idu u glavnom dijelu, pojavljuju se na maloprodajama kao što su Staples, Best Buy i Home Depot, a na Amazon.com i putem drugih prodajnih mjesta možete kupiti brojne 3D printere i njihove zalihe. Iako se još uvijek uglavnom nalaze na prodavaonicama ili u dizajnerskim studijima, u školama i društvenim centrima, te u rukama hobista, 3D printeri se sve češće nalaze na radnim stolovima, u prostorijama za odmor i kuhinjama - i možda u kući u vašoj blizini, ako a ne svoj.

Što je 3D ispis?

3D tisak je u svojoj osnovnoj fazi proizvodni postupak u kojem se materijal slojeva po sloj postavlja u trodimenzionalni objekt. (Ovo se smatra dodatnim postupkom, jer je objekt izgrađen ispočetka, za razliku od oduzimajućih procesa u kojima se materijal reže, buši, glodi ili obrađuje.) Iako 3D pisači upotrebljavaju razne materijale (poput plastike ili metala) i tehnike (pogledajte „Kako funkcionira 3D ispis?“ u nastavku) dijele mogućnost okretanja digitalnih datoteka koje sadrže trodimenzionalne podatke - bilo da su kreirane na računalnom dizajnu (CAD) ili u računalnom programu proizvodnje (CAM), ili iz 3D skenera - u fizičke predmete.

Je li 3D ispis čak i ispis?

Da, 3D ispis može se smatrati tiskanjem, iako ne kao što je to tradicionalno definirano. Odgovarajuće Websterove definicije "tiskarskog" središta za proizvodnju tiskanih materijala, publikacija ili fotografija i izradu pomoću otiska (primjena pritiska). Nijedna se definicija ne uklapa u 3D ispis. Ali s tehnološke perspektive 3D ispis je rast tradicionalnog tiska u koji se nanosi sloj materijala (obično tinte). Obično je toliko tanka da nema primjetne visine (iako je s čvrstim pisačima s tintom nešto gušća). 3D ispis u velikoj mjeri povećava tu visinu primjenom više slojeva. Stoga bi imalo smisla proširiti definiciju tiska i na taj način uključiti izradu trodimenzionalnih predmeta.

Kako funkcionira 3D ispis?

Kao i tradicionalni pisači, 3D printeri koriste različite tehnologije. Najčešće je poznato modeliranje taloženog taloga (FDM), poznato i kao izrada fuzionisanih filamenta (FFF). U njemu se vlakno - sastavljeno od akrilonitril butadien stirena (ABS), pollaktične kiseline (PLA) ili nekog drugog termoplastičnog materijala - taloži i taloži kroz zagrijanu ekstruzijsku mlaznicu u slojevima. Prvi 3D printeri koji su na tržište izradili Stratasys sredinom 1990-ih uz pomoć IBM-a koristili su FDM (pojam koji Stratasys zaštitni znak štiti), kao i većina 3D printera usmjerenih na potrošače, hobiste i škole.

Druga tehnologija koja se koristi u 3D ispisu je stereolitografija. U njemu je UV laser zasvijetljen u kadi za fotopolimere osjetljive na ultraljubičasto svjetlo, tragajući za stvaranjem predmeta na njegovoj površini. Polimer se učvršćuje tamo gdje ga greda dodirne, a snop „ispisuje“ objekt sloj po sloj prema uputama u CAD ili CAM datoteci iz koje radi.

U varijanti toga, imate i 3D tisak digitalnog svjetla (DLP). Ova metoda izlaže tekući polimer svjetlu iz projektora za digitalnu obradu svjetlosti. To očvršćuje polimer sloj po sloj sve dok se ne izgradi objekt, a preostali tekući polimer se ne isuši.

Multi-jet modeliranje je 3D-tiskarski sustav sličan tintnom nanošenju koji na obojane slojeve praha raspršuje obojeno vezivo u obliku ljepila na kojem treba formirati objekt. Ovo je jedna od najbržih metoda i jedna od rijetkih koja podržava višebojni ispis.

Moguće je izmijeniti standardni tintni ispis za druge materijale koji nisu tintni. Poduzetni radnici koji su radili sami napravili su ili modificirali glave za ispis, uglavnom piezoelektrične glave, za rad s raznim materijalima - u nekim slučajevima ispisuju same tiskovne glave na druge 3D pisače! Tvrtke poput MicroFab Technologies prodaju 3D ispisne glave (kao i kompletne sustave za ispis).

Selektivno lasersko sinterovanje (SLS) koristi laser sa visokim naponom za spajanje čestica plastike, metala, keramike ili stakla. Na kraju posla, preostali materijal se reciklira. Za elektronsko taljenje zraka (EBM) koristi se - pogodili ste - elektronska zraka za topljenje metalnog praha, sloj po sloj. Titan se često koristi s EBM-om za sintezu medicinskih implantata, kao i dijelova zrakoplova.

Ovisno o tehnici, 3D pisači mogu koristiti različite materijale, uključujući, ali ne ograničavajući se na metale (među njima su nehrđajući čelik, lem, aluminij i titanijum); plastika i polimeri (uključujući kompozite koji kombiniraju plastiku s metalima, drvom i drugim materijalima); keramika; gips; stakla; pa čak i namirnice poput sira, glazure i čokolade! (Pogledajte naš temeljni premaz o vrstama filamenata 3D pisača.)

Tko je izumio 3D ispis?

Prvi 3D pisač koji je koristio tehniku ​​stereolitografije stvorio je Charles W. Hull sredinom 1980-ih. Stereolitografija je uvelike skupa komercijalna tehnika, a strojevi često koštaju 100 000 ili više dolara.

Hull je 1986. osnovao 3D Systems, tvrtku koja danas prodaje 3D pisače koji koriste razne tehnologije. Oni se kreću u rasponu od ulazne setove do naprednih komercijalnih sustava, a 3D Systems nudi i dijelove na zahtjev, uglavnom za poslovne korisnike.

Koje su prednosti 3D ispisa?

Pomoću 3D ispisa dizajneri mogu brzo pretvoriti koncepte u 3D modele ili prototipove (aka "brzo prototipiranje") i implementirati brze promjene dizajna. Omogućuje proizvođačima da proizvode proizvode na zahtjev, a ne u velikim količinama, poboljšavajući upravljanje zalihama i smanjujući skladišni prostor. Ljudi na udaljenim lokacijama mogu izmišljati predmete koji bi im inače bili nepristupačni.

S praktičnog stajališta, 3D ispis može uštedjeti novac i materijal u odnosu na oduzete tehnike, jer se troši vrlo malo sirovina. I obećava da će promijeniti prirodu proizvodnje, čime će potrošači na kraju preuzimati datoteke za ispis čak i složenih 3D objekata - uključujući, na primjer, elektroničke uređaje - u svoje domove.

Što mogu napraviti 3D pisači?

Dizajneri koriste 3D pisače za brzo stvaranje modela i prototipa proizvoda, ali sve se češće koriste i za izradu konačnih proizvoda. Među predmetima napravljenim pomoću 3D printera su dizajni obuće, namještaj, voštani odljevi za izradu nakita, alata, stativa, predmeta za poklone i novosti te igračaka. Automobilska i zrakoplovna industrija za izradu dijelova koriste 3D pisače. Umjetnici mogu stvarati skulpture, a arhitekti mogu izraditi modele svojih projekata. Arheolozi koriste 3D pisače kako bi rekonstruirali modele krhkih artefakata, uključujući neke antikvitete koje je ISIS posljednjih godina uništio. Isto tako, paleontolozi i njihovi studenti mogu umnožavati kosture dinosaura i druge fosile. Pogledajte našu galeriju jednostavnih i praktičnih predmeta 3D pisača.

Liječnici i medicinski tehničari mogu pomoću 3D skeniranja izraditi protetiku, slušni aparat, umjetne zube i koštane cijeplje, kao i kopirati modele organa, tumora i druge unutarnje tjelesne građe od CT skeniranja u pripremi za operaciju. Dobar primjer je Project Daniel, koji 3D ispisuje protetske ruke i ruke za žrtve nasilja u Sudanu. Također, 3D pisači u razvoju koji mogu položiti slojeve stanica da stvore umjetne organe (poput bubrega i krvnih žila) već su u fazi istraživanja i razvoja. U forenzičkim medicinama postoji čak i prostor za 3D ispis, primjerice za kopiranje metka ubačenog u žrtvu.

Tiskana elektronika skup je metoda ispisa koji omogućuju tiskanje elektroničkih uređaja ili sklopa na fleksibilnom materijalu kao što su naljepnice, tkanine i karton, primjenom elektroničkih ili optičkih tinta. Omogućuje vrlo jeftinu izradu uređaja s niskim performansama. Tiskana elektronika počinje se kombinirati s 3D ispisom, omogućujući ispis slojevitih sklopova ili uređaja. Prirodni rast ovog moćnog kombinacija je da ćete jednog dana možda moći ispisati gadgete iz 3D planova umjesto da ih kupujete.

Priprema hrane je još jedan način korištenja 3D pisača. Francuski kulinarski institut koristi 3D otvoreni izvorni pisač razvijen na Sveučilištu Cornell za pripremu umjetničkih delicija, a MIT je stvorio 3D printer za hranu pod nazivom Cornucopia. Mali broj restorana testira prototipove pisača hrane. NASA-ino istraživanje za 3D tisak obuhvaćalo je ispis hrane, poput 3D-ispisanih pica.

Pregršt 3D printera s hranom postali su komercijalno dostupni. Obično su usredotočene na određene namirnice, poput čokolade ili palačinki ili kolačića.

Što su usluge 3D ispisa?

Ne morate posjedovati 3D printer da biste imali koristi od jednog. Mnoge usluge 3D ispisa, kao što su Shapeways i Sculpteo, na vlastite 3D pisače ispisuju poklone i druge sitnice, a zatim ih otpremaju kupcu. Korisnici mogu slati svoje datoteke 3D predmeta ili birati predmete, većinu koje su osmislili drugi korisnici usluge, iz mrežnog kataloga.

Usluge 3D ispisa više nisu samo domena stručnjaka. Velike tvrtke poput Staples i UPS uvele su usluge 3D ispisa, a neke tradicionalne tiskare dodale su 3D-tisak svom repertoaru.

Gdje mogu nabaviti 3D pisač?

Većina proizvođača 3D pisača svoje proizvode prodaje izravno na mreži. Mnogo e-reketa sada ih ima na skladištu, uključujući i tvrtke koje se bave mrežom, poput Amazon.com, i druge koje također imaju trgovine za cigle i maltere. Neki od ovih potonjih, poput Walmart, Best Buy i Staples, nude ih u trgovinama kao i na mreži, ali budite sigurni da provjerite dostupnost prodavaonica na njihovim web stranicama, jer ih ne imaju svi prodajni centri. Nekoliko prodavaonica 3D pisača otvoreno je u većim gradovima. Na primjer, iMakr ima izloge u Londonu i New Yorku.

Nekoliko mrežnih prodavača specijaliziralo se za 3D pisače, poput Dynamism-a, koji prodaje niz 3D pisača različitih marki, a također pruža i korisničku podršku.

Koji je softver potreban za 3D ispis?

Gotovo svi 3D pisači prihvaćaju datoteke u STL formatu (nazvanom radi stereolitografije). Ove vrste datoteka mogu se proizvesti većinom bilo kojeg CAD softvera, od skupih komercijalnih paketa poput AutoCAD-a do besplatnih ili open-source proizvoda kao što su Google SketchUp i Blender. Za one koji nisu skloni stvaranju vlastitih 3D datoteka, baze podataka 3D objekata kao što je MakerBot's Thingiverse nude brojne datoteke 3D objekata koje se mogu preuzeti i ispisati.

Većina 3D pisača dolazi s softverskim paketom koji se isporučuje na disku ili je dostupan za preuzimanje, koji uključuje sve što je potrebno za ispis. Paketi obično nude program za upravljanje pisačem i rezačem, koji tijekom pripreme za ispis objektne datoteke oblikuju u slojeve na temelju odabrane rezolucije i drugih čimbenika. Neki paketi uključuju program za "liječenje" objektne datoteke ispravljanjem problema koji mogu ometati neometan ispis. Programi su izašli iz pokreta otvorenog koda RepRap iz kojeg se razvio hobistički 3D ispis. S nekim pisačima možete odabrati pojedinačne komponente programa za preuzimanje, a ne ići s onim što je dato u paketu.

Što budućnost ima za 3D ispis?

Različiti su 3D printeri za kuće i male tvrtke lako dostupni - PCMag ih je pregledao prilično velik broj - ali i dalje ih se često smatra egzotičnim i prilično skupim. Očekujte da će se to promijeniti u narednih nekoliko godina, kada će 3D printeri postati uobičajeniji u kućama - na radnim stolima, u studijima, kućnim uredima, pa čak i u kuhinji. Možda ih nećete naći u svakom domaćinstvu, ali oni će postati nezamjenjivi onima koji ih imaju. Predmeti izrađeni pomoću 3D pisača uglavnom su imali homogen interijer, ali počet ćemo vidjeti složenije kreacije koje kombiniraju više materijala i kompozita, kao i elektroniku za ispis. S današnjim 3D pisačima, ako izgubite poklopac baterije vašeg daljinskog TV-a, možete ispisati zamjenski poklopac. Ako sutradan izgubite daljinac, moći ćete ispisati novi daljinac.

Također, 3D ispis postaje uporište u vanjskom prostoru. NASA eksperimentira s 3D pisačima na brodu International Space Station. Na kraju bi se 3D pisači mogli koristiti za stvaranje staništa na Marsu i drugim svjetovima. Kako bi spasio astronaute Apollo 13 od umiranja zbog gušenja ugljičnog monoksida, NASA je zapravo trebala pronaći način da kvadratni zatiljak stavi u okruglo rupu. Da je na njemu bio 3D pisač, problem bi mogli lako riješiti dizajniranjem i ispisom priključka.

Astronauti ne mogu zamahnuti Home Depot ako trebaju zamijeniti ventil ili widget, ali 3D printer može ih izraditi po potrebi. Isto tako, vidjet ćemo 3D printere u bazama Antarktika i drugim udaljenim zemaljskim lokacijama, gdje ljudi ne mogu čekati šest mjeseci da bi zamijenili ključne dijelove ili alate šest mjeseci.

Medicinske primjene 3D ispisa ne prestaju s protetikom, slušnim aparatom i zubnim krunicama. (Pogledajte "Što mogu napraviti 3D pisači?" Gore za pregled onoga što je u tijeku.) Zamjenski dijelovi ne moraju biti ograničeni na mehaničke.

U posljednjih nekoliko godina, vidjeli smo eksploziju u raznolikosti i upotrebi 3D pisača. To je slično onome gdje je bilo osobno računanje oko 1980. godine. Iako je dovoljno lako vidjeti neka područja na koja će se 3D 3D ispisati podružnica, druga su izvan naše mogućnosti predviđanja, baš kao što nitko oko 1980. godine nije mogao zamisliti puno toga osobno računalo pretvorilo bi se u. Moguće je da 3D ispis možda neće imati isti utjecaj kao na PC-u, ali ima potencijal revolucije proizvodnje i, što je još važnije, donijeti ga u ruke svakodnevnih potrošača. Jedno je sigurno, međutim: 3D ispis je ovdje da ostane.

Više informacija potražite u našem vodiču s 10 najboljih 3D pisača i nekim uvidima iz ranog usvajanja.