3D tisk je výrobní proces, který vytváří trojrozměrný fyzický objekt z digitálního souboru. Tento proces se nazývá aditivní výroba, což znamená, že materiál se přidává, nikoli odebírá.
Pomocí 3D tisku vytvoříte 3D digitální návrh v modelovacím programu, známém jako CAD software, a poté pomocí 3D tiskárny vytvoříte vrstvy materiálu pro vytvoření hotového objektu. Firmy, výzkumníci, zdravotníci, fandové a další používají 3D tisk pro řadu aplikací.
Zde je pohled na to, jak 3D tisk vznikl, jak funguje, k čemu se používá a jaká bude budoucnost této technologie.
3D tisk může být součástí vašeho oblíbeného filmu. Rekvizity ve filmech jako Black Panther, Iron Man, The Avengers a Star Wars používají 3D tisk, což umožňuje scénografům snadno a levně vytvářet a znovu vytvářet rekvizity.
Historie (a budoucnost) 3D tisku
Na začátku 80. let se objevila technologie 3D tisku, ale byla známá jako technologie rychlého prototypování nebo RP. V roce 1980 podal Dr. Kodama z Japonska patentovou přihlášku na technologii RP, ale proces nebyl dokončen.
V roce 1984 vynalezl Charles „Chuck“Hull proces, který nazval stereolitografie, který používal UV světlo ke ztuhnutí materiálu a vytvoření 3D objektu vrstvu po vrstvě. V roce 1986 byl Hullovi vydán patent na jeho stereolitografický přístroj neboli SLA stroj.
Chuck Hull založil společnost 3D Systems Corporation, jednu z největších 3D technologických společností na světě.
Přibližně ve stejnou dobu byly vyvíjeny další procesy a technologie 3D tisku a další vylepšení pokračovala v průběhu 90. let a na počátku 21. století. Primárním zaměřením technologie 3D tisku však bylo prototypování a průmyslové aplikace.
Technologie 3D tisku si média hlavního proudu začala všímat v roce 2000, kdy byla vytvořena první 3D tištěná ledvina, i když k úspěšné transplantaci 3D ledviny došlo až v roce 2013. V roce 2004 projekt RepRap 3D tiskárna vytiskne jinou 3D tiskárnu. Větší pozornost médií vzbudila v roce 2008 první 3D vytištěná protetická končetina.
Rychle následovaly další 3D pokroky, včetně 3D tištěného domu, do kterého se rodina přestěhovala v roce 2018.
Dnes už 3D tisk není jen o prototypech a průmyslové výrobě. Hobby, vědci a všichni ostatní používají 3D tisk k výrobě produktů, spotřebního zboží, lékařského pokroku, vzdělávacích materiálů a dalších. Pro každodenního spotřebitele se rychle stává užitečnější.
Oscar Adelman, generální ředitel společnosti Remi, říká, že tento proces se například stává populárnějším v dentálním průmyslu. Přesnost 3D tisku je neuvěřitelně působivá a může pomoci zákazníkům zubního lékařství ušetřit až 80 procent na produktech ve srovnání s tradičními cenami v zubních ordinacích.
„Jak bude tisková technologie rychlejší, levnější a běžnější, uvidíme, že průmyslová odvětví, jako je dentální sektor, více spoléhají na technologii pro každodenní postupy,“říká.
4D tisk je na cestě také s tištěnými objekty, které mohou v průběhu času měnit tvar.
Jak fungují 3D tiskárny
Existuje několik typů technologií 3D tisku, včetně Fused Deposition Modeling (FDM), známé také jako Fused Filament Fabrication (FFF). FDM je nejběžnější a nejoblíbenější metoda a používá se v cenově nejdostupnějších 3D tiskárnách.
Metoda tisku FDM využívá vlákno z plastového materiálu, trochu jako provázek. Vlákno je přiváděno z role do vyhřívané hlavy, která taví plast. Hlava vytlačuje roztavený plast na lože stroje. Hlava se pohybuje nad postelí ve 2D a nanáší první vrstvu materiálu.
Jakmile je první vrstva hotová, hlava se posune nahoru o tloušťku první vrstvy a nanese na ni další vrstvu. Část se skládá vrstva po vrstvě, jako když se peče bochník chleba plátek po plátku.
Mezi oblíbené 3D tiskárny FDM patří MakerBot a Ultimaker.
Příklad použití 3D tiskárny
Zde je pohled na to, jak jednoduchý 3D tisk může fungovat na FDM tiskárně.
-
Stáhněte si 3D model, který chcete vytisknout, nebo si jej navrhněte sami.
Najděte modely ke stažení na Thingiverse nebo GrabCAD. Chcete-li si navrhnout model sami, vyzkoušejte SketchUp nebo Blender. Pro technické díly vyzkoušejte CAD software, jako je SolidWorks.
- Pokud ještě není, převeďte model do formátu pro 3D tisk, jako je soubor STL.
-
Importujte model do softwaru pro řezání, jako je MakerWare, Cura nebo Simplify 3D.
MakerWare spolupracuje s 3D tiskárnami MakerBot. Cura a Simplify 3D vytvářejí G-code, který funguje s většinou 3D tiskáren.
-
Nakonfigurujte sestavení v softwaru pro řezání. Rozhodněte se, jak orientovat model na 3D tiskárně. U FDM minimalizujte převisy strmější než 45 stupňů, protože vyžadují podpůrné konstrukce.
Při rozhodování o orientaci zvažte, jak bude model načten, aby se vrstvy neoddělovaly snadno.
Image Aby se ušetřil čas a materiály, modely obecně nejsou pevné. Zadejte procento výplně (obvykle 10 až 35 procent), počet obvodových vrstev (obvykle 1 nebo 2) a počet spodních a horních vrstev (obvykle 2 až 4). Při přípravě modelu pro 3D tisk je třeba zvážit další věci.
- Exportujte program, což je obvykle soubor s G-kódem. Software pro řezání převede model a konfiguraci sestavení, kterou jste zadali, do sady instrukcí. 3D tiskárna takto sestaví součást.
- Přeneste program do 3D tiskárny pomocí SD karty, USB nebo Wi-Fi.
-
Vytiskněte model na 3D tiskárně.
Image - Když 3D tiskárna dokončí stavbu modelu, odstraňte jej a případně také vyčistěte. Odlomte všechny podpůrné struktury a setřete všechny zbývající hrudky jemným brusným papírem.
Další typy 3D tiskových strojů
Metody 3D tisku kromě tiskáren FDM zahrnují také stereolitografii (SLA), digitální zpracování světla (DLP), selektivní laserové slinování (SLS), selektivní laserové tavení (SLM), výrobu laminovaných předmětů (LOM) a digitální Beam Melting (EBM).
SLA je nejstarší technologie 3D tisku a používá se dodnes. DLP využívá osvětlení i polymery, zatímco SLS využívá laser jako zdroj energie k vytváření silných 3D tištěných objektů. SLM, LOM a EBM z velké části upadly v nemilost.
Budoucnost 3D tisku
Povede 3D tisk k budoucnosti produktů na vyžádání, přizpůsobených na míru, okamžitě vyrobených podle našich přesných specifikací? I když to zůstává nejasné, technologie 3D tisku rychle roste a používá se v mnoha oblastech.
3D tisk domů, tělesných orgánů, jako jsou ledviny a končetiny, a další pokroky mají potenciál zlepšit životy nesčetných lidí na celém světě.
