3D tisk převádí cívky z plastových nekonečných vláken nebo pryskyřičných podnosů na fyzické objekty. 3D tisk do tohoto světa vůbec nepatří. NASA udržuje na mezinárodní vesmírné stanici 3D tiskárnu a astronauti mohou vyrábět vlastní nástroje (jako je tento opravný klíč), aniž by je museli létat do vesmíru.
3D tisk přijali studenti, podnikatelé, amatéři a velké továrny. Protože 3D tisk umožňuje převést digitální návrhy na hmotné objekty, objevila se široká škála použití.
Lékař může vytisknout fyzický model anatomie pacienta, aby lépe vizualizoval program a demonstroval praxi. Tovární inženýři mohou vytvářet vlastní příslušenství a příslušenství, které šetří čas a snižují poškození během výroby. Komunita podporuje podnikatelský prostor, učí dovednosti STEM a pomáhá začínajícím podnikům v nových podnicích, vytváření nových pracovních míst a místních příležitostí.
Zatímco 3D tisk se primárně používá pro výrobu plastových předmětů, 3D tisk může také vyrábět kovové předměty, i když je to dražší a méně běžný proces než plastový 3D tisk.
Shrnutí
Co je 3D tisk? 3D tisk je proces vytváření fyzických objektů z digitálního modelu. 3D tisk je proces sčítání. Plastové vrstvy jsou vytvářeny jeden po druhém a vytvářejí tak objekty.
Jak 3D tisk ovlivňuje ekonomiku?
3D tisk je nedílnou součástí pohybu výrobce a přináší výhody komunitě, vzdělávání, podnikatelům a tradičním podnikům. Pomáhá propagovat vytváření nových produktů a nových společností a učí dovednosti, které lze převést na řadu technických a profesionálních pracovních míst.
Jak drahý je 3D tisk ve srovnání s tradičními výrobními procesy?
To záleží. To stojí mnohem méně a vytváří prototypy, příslušenství, nástroje a příslušenství s 3D tiskem mnohem méně času. Jakmile jsou však náklady na nastavení a nástroje zaplaceny, mohou tradiční výrobní techniky (například vstřikování) produkovat objekty rychleji a s nižšími náklady.
Jak 3D tisk ovlivňuje dodavatelský řetězec?
3D tisk je ideální pro krátkodobou výrobu a výrobu v malém měřítku. Umožňuje také „ukládat náhradní díly do cloudu“, takže fyzický inventář není nutný, než je objekt potřebný. Globálním poskytováním 3D objektů v digitální podobě a jejich lokálním tiskem lze zcela eliminovat náklady a dobu přepravy.
Může 3D tisk změnit výrobu?
Výroba prochází obrovskými změnami a 3D tisk je jedním z prvků. Mezi další faktory patří významné zvýšení objemu a propustnosti dat, vylepšená analýza, zlepšení lidských faktorů a automatizace různých výrobních procesů.
Co je 3D tisk?
3D tisk je proces vytváření objektů (obvykle plastových, ale někdy kovových nebo kompozitních materiálů) z digitálního modelu. Většina 3D tiskáren přidává materiál do velmi tenké vrstvy současně, což je důvod, proč jsou 3D tiskárny klasifikovány jako „aditivní výroba“.
Jak funguje výroba aditiv?
Počítačové tiskárny obvykle pracují po jednom řádku najednou. 3D tiskárna je spíš plotr, pohybující se tiskovou hlavou podél os X a Y nakreslí vzor. V případě 3D tiskárny je 3D tiskárna trojrozměrná. Jakmile je vzorek nakreslen, tisková hlava se pohybuje nahoru (nebo se tisk pohybuje lícem dolů) a druhý vzorek je nakreslen na první.
Jak funguje 3D tiskárna?
Existuje několik typů 3D tiskáren, ale my se zaměříme na dva typy: fúzované modelování depozice (nebo FDM) a stereolitografii (nebo SLA).
FDM začíná vláknovou cívkou. Jsou to obvykle prameny o tloušťce 1,75 nebo 2,85 mm, které jsou navíjeny na vřeteno. Tiskárna FDM zahřívá vlákno, vytlačuje jej skrz trysku vytlačovacího stroje a klade vrstvu na povrch sestavení. Tyto vrstvy jsou velmi tenké a když je každá roztavená vrstva položena na vršek předchozí vrstvy, částečně se po ochlazení roztaví.
Postupem času - někdy to zabere hodně času - je objekt postaven ze stovek nebo tisíců těchto vrstev.
SLA začíná kapalnou pryskyřicí. Sestava zásobníku sestupuje do pryskyřice (obvykle vzhůru nohama) a světlo (někdy z LCD, někdy z UV laseru) vyvolává chemickou reakci v pryskyřici, která ztvrdne. Když je každá vrstva vystavena světlu, tiskárna zvedne sestavovací platformu mírně od pryskyřičné buňky a vystaví další vrstvu.
FDM je nejčastější forma 3D tisku vytlačováním materiálu. SLA je nejčastější forma fotopolymerního 3D tisku. Tyto dva způsoby tisku dosáhly dostatečně nízké úrovně nákladů, které si mohou dovolit spotřebitelé, amatéři, pedagogové, podnikatelé a malé podniky, ale obvykle se omezují na výrobu plastů, plastových kompozitů a nylonových materiálů. .
Lze použít i jiné formy 3D tiskáren, ale vyžadují velké nákupní náklady. Patří mezi ně 3D tisk v práškovém loži (padající prášek a poté formování tavením), výroba laminátu (lepení listů k sobě a jejich řezání), směrové ukládání energie (to je poněkud podobné, pokud se zrodil svářeč a tiskárna FDM) a výroba forem bez elektronového paprsku (vytlačení elektronového paprsku ve vakuu za účelem výroby roztaveného kovu na základě 3D modelu).
Tyto poslední formy 3D tisku se běžně používají k výrobě kovových součástí, zatímco FDM a SLA se nejčastěji používají k výrobě plastových předmětů.
Společné je, že vytvářejí nové objekty postupným přidáváním a mísením surovin.
Co 3D tisk není
3D tiskárna není replikátorem Star Trek. Kdokoli s 3D tiskárnou vám řekne, že jakmile host uvidí tiskárnu v akci, bude jejich představivost nadšená. Téměř okamžitě začnou volat typy položek, které chtějí vyrobit. Často to nejsou ani existující položky, ale věří, že kouzlo 3D tisku může vytvořit nové vynálezy přes noc.
Jak 3D tisk ovlivňuje ekonomiku?
Stejně jako 3D tisk je faktorem v trendu transformace digitální výroby, i 3D tisk je prvkem většího ekonomického trendu a vzestupu pohybu výrobce.
Vzrušujícím aspektem produkce je jeho inkluzivnost a genderová neutralita. Zahrnuje vše od výroby panenek po design robota, od scrapbookingu po výrobu nábytku, od výroby kůže až po 3D tisk. Toto slovo obsahuje vše, co činí věci čistými a jednoduchými.
Výroba se liší od výroby, ačkoli to často vede k výrobě. Když někdo navrhne produkt a vytvoří prototyp, zvažte jeho výrobu. Jakmile je prototyp v aktivní výrobě, je to výroba. Nyní, kombinací stolní výroby a crowdfundingu, můžete navrhnout velmi složité prototypy, které jsou pak financovány potenciálními zákazníky.
Výhody a nevýhody tiskáren FDM a SLA
Protože tiskárny FDM a SLA jsou již k dispozici amatérům a profesionálům, jedná se o nejběžnější typ 3D tiskárny. Spotřebitelskou verzi lze použít za stovky dolarů a profesionální stroje pro výrobu prototypů a přípravků se pohybují od 3 000 do 6 000 $.
Jedná se o technologie 3D tisku, do kterých s největší pravděpodobností investujete.
FDM tiskárna
FDM je první tradiční amatérská 3D tisková technologie, která si stále udržuje vedoucí postavení na trhu, pokud jde o dodávky značek a produktů a objem prodeje.
Jednou z hlavních výzev 3D tisku je získání úspěšného tisku objektu. Tisk se nezdařil, protože nanesený plast se zahřívá nebo ochlazuje příliš rychle, protože vrstva se nepřipojuje úspěšně, protože tisk se oddělí od tiskového povrchu sestavovací desky v důsledku ucpání vlákna v extrudéru, jakož i různých jiných výrobních problémů.
Tiskárny FDM mohou tisknout v různých plastech. Každý plast má odlišné vlastnosti, které usnadňují nebo ztížují tisk a vytvářejí různé vlastnosti v hotové součásti.
Nejběžnějším typem vlákna je PLA (kyselina polymléčná), která se velmi snadno tiskne, ale může být velmi křehká a bude se na slunci deformovat.
Nylon je velmi flexibilní, ale obvykle si vyžaduje spoustu hádanek, aby jeho nastavení tisku fungovalo.
ABS je silnější (je vyrobeno z LEGO), ale jeho rychlost ochlazování obvykle způsobuje, že podkladový zvlnění zkresluje celý tisk. Má také nepříjemný zápach a mírně toxické výpary.
Někteří dodavatelé vstřikují základní plasty (především PLA) do jiných materiálů, včetně dřeva, kovu a uhlíkových vláken. Každá z těchto změn mění vlastnosti hotového tištěného objektu.
Většina tiskáren FDM má extruder, který dokáže tisknout po jednom vlákně najednou. Pokročilejší (a dražší) tiskárny FDM mohou tisknout dvě, tři, čtyři nebo více nekonečných vláken najednou, což umožňuje tiskárně míchat barvy, funkční vlastnosti (jako jsou pevné plasty a pružné závěsy) a rozpustné podpůrné materiály.
Potisk je tvořen šňůrou roztaveného plastu, takže převis může být problém. Přestože FDM tiskárny mohou obvykle tisknout kruhy nebo úhly až do 45-60 stupňů, nemohou tisknout na vzduchovou mezeru, protože roztavený plast se jednoduše do této mezery ponoří.
Aby se kompenzovaly velké mezery, většina tiskáren vytvoří podporu nebo dočasnou plastovou věž, která může podporovat oblast mostu. Monofilová tiskárna používá stejný materiál jako samotný objekt a má řadu nastavení, která usnadňují odebrání podpory.
Tiskárny s dvojitým vláknem často tisknou s rozpustným nosným materiálem, jako je PVA (polyvinylalkohol), což je téměř stejný materiál, ze kterého je vyrobeno Elmerovo lepidlo. Jakmile je tisk s duálním vláknem dokončen, ponoří se do vody na hodiny (nebo někdy i dny) a PVA se rozpustí a zanechá neporušený tisk s otevřenými dutinami, který je určen pro konečný objekt.
Protože tiskárny FDM se tisknou ve vrstvách, může být důležitá orientace tištěného objektu. Spoje mezi vrstvami jsou často slabší než lineární běhy plastů. Proto by umístění na postel mělo brát v úvahu všechny předměty, u kterých je pravděpodobné, že budou pod tlakem.
FDM tiskárny se dodávají v různých velikostech. Čím větší je velikost, tím náročnější je tisk, protože je často obtížné vyrovnat tepelné vlastnosti v celé oblasti sestavení.
FDM tiskárny také nabízejí různé velikosti trysek. Čím větší je tryska, tím více materiálu je vytlačováno za minutu, ale čím menší je konečný výsledek, tím je rafinovanější. Čím menší je tryska, tím podrobnější je tisk. Tisk s velkými tryskami nebo malými tryskami představí další výzvy, často související s podporou, přemostěním a řízením tepla.
Tiskárna SLA
Tiskárny SLA mají mnoho funkcí, díky nimž jsou mimo hlavní proud:
Kapalné pryskyřice, které používají, jsou ve své nevytvrzené formě vysoce toxické. Pokud se vám to podaří, může to způsobit bolestivé popáleniny nebo vyrážky.
Hotový tisk musí být zpracován ve vaně a poté vytvrzen. Během této doby zpracování se zdeformují. Jsou také toxické.
Tiskárny SLA jsou těžkopádnější než tiskárny FDM kvůli kapalným pryskyřicím a zpracovatelským lázním.
Tiskárny SLA mají obvykle velmi malé oblasti sestavení, což obvykle vede k malým výtiskům. Pryskyřice jsou obvykle formulovány speciálně pro konkrétní tiskárnu, takže uživatel může uzamknout produkt dodavatele, což může omezit výběr materiálu a barev.
Přesto jsou tiskárny SLA stále populárnější, hlavně proto, že vytvářejí výtisky s velmi jemnými detaily a několika vrstvami vrstev. Díky tomu jsou zvláště vhodné pro prototypování šperkařských vzorů a forem, malých lékařských a dentálních vzorů a koníčků, jako jsou modelové železnice a miniatury her.
Návrh a příprava tiskovin
Proces přechodu z kreativních na 3D tištěné objekty musí nejprve projít dvěma technologiemi softwarových nástrojů: 3D modelovacím (nebo CAD) softwarem a kráječem.
3D modelovací software
Software pro 3D modelování (také známý jako CAD (pro návrh podporovaný počítačem)) lze považovat za motor vytváření 3D modelů. Stejně tak můžete pomocí Photoshopu vytvářet grafiku, Illustrator k vytváření ilustrací, nebo Word používat k vytváření článků jako je tento, a CAD software pro vytváření návrhů 3D modelů.
Existuje mnoho CAD programů a každý program je nejvhodnější pro různé úkoly. Střídám mezi TinkerCADem a Fusion 360 v závislosti na tom, zda potřebuji sestavit rychlou součást nebo složitější design.
Kráječ
Program CAD generuje virtuální model 3D objektu. Ale většina 3D tisku se provádí po vrstvách. Proces převodu 3D návrhu na řadu strojních pohybů v dvourozměrné rovině (a poté přesunutí roviny) je úkolem kráječského programu.
Další informace: https://www.zdnet.com/article/everything-you-need-to-know-about-3d-printing-and-its-impact-on-your-business/