3D-utskrift er en produksjonsprosess som lager et tredimensjon alt, fysisk objekt fra en digital fil. Denne prosessen kalles additiv produksjon, noe som betyr at materiale legges til, ikke fjernes.
Med 3D-utskrift lager du en 3D digital design i et modelleringsprogram, kjent som CAD-programvare, og bruker deretter en 3D-printer til å produsere lag med materiale for å danne det ferdige objektet. Bedrifter, forskere, medisinske fagfolk, hobbyfolk og flere bruker 3D-utskrift for en rekke bruksområder.
Her er en titt på hvordan 3D-utskrift ble til, hvordan det fungerer, hva det brukes til og hva fremtiden bringer for denne teknologien.
3D-utskrift kan være en del av favorittfilmen din. Rekvisitter i filmer som Black Panther, Iron Man, The Avengers og Star Wars bruker 3D-utskrift, slik at scenografer kan lage og gjenskape rekvisitter enkelt og rimelig.
Historien (og fremtiden) til 3D-utskrift
På begynnelsen av 1980-tallet dukket 3D-utskriftsteknologi opp, men den ble kjent som hurtig prototyping-teknologi eller RP. I 1980 sendte Dr. Kodama fra Japan inn en patentsøknad for RP-teknologi, men prosessen ble ikke fullført.
I 1984 oppfant Charles "Chuck" Hull en prosess han k alte stereolitografi, som brukte UV-lys for å størkne materiale og lage et 3D-objekt lag for lag. I 1986 fikk Hull patent på stereolitografiapparatet sitt, eller SLA-maskinen.
Chuck Hull dannet 3D Systems Corporation, et av de største 3D-teknologiselskapene i verden.
Andre 3D-utskriftsprosesser og -teknologier ble utviklet rundt samme tid, og ytterligere forbedringer fortsatte gjennom 1990-tallet og begynnelsen av 2000-tallet. Likevel var hovedfokuset for 3D-utskriftsteknologi prototyping og industrielle applikasjoner.
3D-utskriftsteknologi begynte å bli lagt merke til av mainstream media i 2000 da den første 3D-printede nyren ble opprettet, selv om den vellykkede transplantasjonen av en 3D-nyre ikke skjedde før i 2013. I 2004 hadde RepRap-prosjektet en 3D-skriver skriver ut en annen 3D-skriver. Mer medieoppmerksomhet ble tiltrukket i 2008 med den første 3D-printede proteseprotesen.
Andre 3D-fremskritt fulgte raskt, inkludert et 3D-trykt hus en familie flyttet inn i i 2018.
I dag handler 3D-utskrift ikke bare om prototyper og industriell produksjon. Hobbyister, forskere og alle i mellom bruker 3D-utskrift til produktproduksjon, forbruksvarer, medisinske fremskritt, undervisningsmateriell og mer. Det blir raskt mer nyttig for den daglige forbrukeren.
Oscar Adelman, administrerende direktør i Remi, sier at prosessen blir mer populær i for eksempel dentalindustrien. Nøyaktigheten til 3D-utskrift er utrolig imponerende og kan hjelpe tannlegekunder å spare så mye som 80 prosent på produkter sammenlignet med tradisjonelle tannlegekontorpriser.
"Etter hvert som utskriftsteknologi blir raskere, billigere og mer vanlig, vil vi se bransjer som tannlegesektoren stole sterkere på teknologien for daglige prosedyrer," sier han.
4D-utskrift er også på vei, med trykte objekter som kan endre form over tid.
Hvordan 3D-skrivere fungerer
Det finnes flere typer 3D-utskriftsteknologier, inkludert Fused Deposition Modeling (FDM), også kjent som Fused Filament Fabrication (FFF). FDM er den vanligste og mest populære metoden og brukes i de fleste rimelige 3D-skrivere.
FDM-trykkmetoden bruker en filament av plastmateriale, litt som en streng. Filamentet mates fra en rull inn i et oppvarmet hode, som smelter plasten. Hodet ekstruderer den smeltede plasten på sengen til maskinen. Hodet beveger seg over sengen, i 2D, og legger det første laget med materiale.
Når det første laget er ferdig, flyttes hodet opp med tykkelsen på det første laget, og det legger det neste laget på toppen. Delen bygges opp lag for lag, som å bake et brød skive for skive.
Populære FDM 3D-skrivere inkluderer MakerBot og Ultimaker.
Eksempel på hvordan du bruker en 3D-skriver
Her er en titt på hvor enkel 3D-utskrift kan fungere på en FDM-skriver.
-
Last ned en 3D-modell du vil skrive ut, eller design en selv.
Finn nedlastbare modeller på Thingiverse eller GrabCAD. For å designe en modell selv, prøv SketchUp eller Blender. For tekniske deler, prøv CAD-programvare som SolidWorks.
- Hvis den ikke allerede er det, konverter modellen til et 3D-utskriftsformat, for eksempel en STL-fil.
-
Importer modellen til skjæringsprogramvare, for eksempel MakerWare, Cura eller Simplify 3D.
MakerWare fungerer med MakerBot 3D-skrivere. Cura og Simplify 3D produserer G-kode, som fungerer med de fleste 3D-skrivere.
-
Konfigurer bygget i skjæringsprogramvaren. Bestem hvordan du skal orientere modellen på 3D-skriveren. For FDM, minimer overheng som er brattere enn 45 grader fordi disse krever støttestrukturer.
Når du bestemmer deg for retningen, bør du vurdere hvordan modellen skal lastes slik at lagene ikke skilles lett.
Image For å spare tid og materialer er modellene generelt ikke solide. Angi utfyllingsprosenten (vanligvis 10 til 35 prosent), antall perimeterlag (vanligvis 1 eller 2) og antall bunn- og topplag (vanligvis 2 til 4). Det er andre ting du bør vurdere når du forbereder en modell for 3D-utskrift.
- Eksporter programmet, som vanligvis er en G-kodefil. Skjæringsprogramvaren konverterer modellen og byggekonfigurasjonen du spesifiserte til et sett med instruksjoner. 3D-printeren følger dette for å bygge delen.
- Overfør programmet til 3D-skriveren ved hjelp av et SD-kort, USB eller Wi-Fi.
-
Skriv ut modellen på 3D-skriveren.
Image - Når 3D-skriveren er ferdig med å bygge modellen, fjern den og muligens også rengjør den. Bryt av eventuelle støttestrukturer og gni av eventuelle gjenværende klumper med fint sandpapir.
Andre typer 3D-utskriftsmaskiner
I tillegg til FDM-skrivere inkluderer 3D-utskriftsmetoder også stereolitografi (SLA), Digital Light Processing (DLP), Selective Laser Sintering (SLS), Selective Laser Melting (SLM), Laminated Object Manufacturing (LOM) og Digital Beam Melting (EBM).
SLA er den eldste 3D-utskriftsteknologien og er fortsatt i bruk i dag. DLP bruker belysning så vel som polymerer, mens SLS bruker en laser som strømforsyning for å lage sterke 3D-printede objekter. SLM, LOM og EBM har stort sett f alt i unåde.
Fremtiden til 3D-utskrift
Vil 3D-utskrift føre til en fremtid med on-demand, tilpassede produkter umiddelbart laget etter våre eksakte spesifikasjoner? Selv om dette fortsatt er uklart, vokser 3D-utskriftsteknologi raskt og brukes på mange områder.
3D-utskrift av hus, kroppsorganer som nyrer og lemmer, og andre fremskritt har potensial til å forbedre livene til utallige mennesker rundt om i verden.
