A 3D nyomtatás vagy az adalékanyagok gyártása csoportosítja a gyártást az alkatrészek térfogatában úgy, hogy egymást követő rétegekben ad hozzá anyagot a 3D modellezéshez , szemben a gyártás kivonásával .
Az elv egy nagy különbséggel közel marad a hagyományos 2D nyomtatókhoz: a rétegek egymásra rakása hozza létre a hangerőt.
Ezt alkalmazzák a területeken olyan változatos, mint a prototípus , az ipar , űrrepülés , építőipar , katonai , bio-nyomtatás , vagy élelmiszer .
A 3D nyomtatás lehetővé teszi egy valós tárgy előállítását: a tervező számítógépes rajz (CAD) eszköz segítségével rajzolja meg a 3D objektumot . A kapott 3D fájlt egy speciális szoftver dolgozza fel, amely megszervezi az alkatrész gyártásához szükséges különböző rétegek szeletelését. A kivágást elküldik a 3D nyomtatónak, amely rétegenként rétegezi le vagy szilárdítja meg az anyagot, amíg a végső részt meg nem kapja.
Történelmileg a 3D nyomtatás a 2000-es évek elején kezdődött , fűtött gyanta felhasználásával, és gyors prototípus készítésre használták . A 2010-es években megjelentek az innovatív technikák, amelyek sokféle új anyagot alkalmaztak: műanyag (PLA vagy ABS), viasz , fém (alumínium, acél, titán, platina), párizsi vakolat , kerámia és még üveg. A gyártási idő és a pontosság növekedése lehetővé teszi alkatrészek gyártását kis sorozatban.
A 3D nyomtatáshoz számos alkalmazás létezik. Először prototípusok készítésére és az ergonómia vizualizálására korlátozódott építészeti vagy tervezési tanulmányok céljából. majd a felszerelések és a protézisek felé fokozatosan elnyerte az ipari szektorokat, kezdve az autók, repülőgépek, épületek, fogyasztási cikkek alkatrészeinek gyártásától .
A nagy teljesítményű 3D nyomtató ára, korlátozott hasznossága és a megvalósításához szükséges technikai elsajátítás azonban lelassítja a háztartási eszközök megjelenését.
A háromdimenziós nyomtatót először tudományos-fantasztikus könyvnek tekintették ( Arthur C. Clarke az 1960-as években "replikációs gépről" beszélt , olyan gépről, amely olyan tárgyakat replikál, mint egy nyomtatott könyv, ami mélységesen pozitív hatással lenne. A társadalomra: "az emberiség alkalmazkodnak, mint a múltban "), vagy képregény (a 1972 , a rajzfilm Tintin és a cápa-tó , professzor Tournesol feltalálja egy háromdimenziós fénymásoló azonnal áhított Rastapopoulos gyártani a rossz megkettőzése műalkotások lopott a nagyobb múzeumok).
Az első kísérleteket szilárd tárgyak fotopolimerekkel történő létrehozására ( Dual Laser Approach ) az 1960-as évek végén, az Egyesült Államokban, a Battelle Memorial Institute-ban végezték .
Ezzel egyidőben Wyn K. Swainson létrehozta a Formigraphic Engine Co-t, és kifejlesztett egy folyamatot, amelyet fotokémiai megmunkálásnak nevezett .
Az 1970-es évek végén a Dynell Electronics Corp kutatása volt az első lépés a LOM (Laminated Object Manufacturing) folyamatban.
De az első igazán ígéretes teszteket 1980-ban Japánban hajtotta végre Hideo Kodama, aki megalkotta a sztereolitográfia ősét.
A 1984. július 16Az 1 -jén szabadalom „adalék gyártás” nyújtottak be három francia nép: Jean-Claude André, Olivier de Witte és Alain Le Méhauté nevében a Compagnie des Industrielle lézerek (Ci-las Alcatel).
Két héttel később az amerikai Charles Hull (más néven Chuck) szabadalmaztatja a sztereolitográfia technikáját (SLA for StereoLithography Apparatus).
Ez a szabadalom a .stl nyomtatási fájl kiterjesztésének és a 3D Systems cégnek, a 3D nyomtatók gyártásának óriási nevének eredete .
Ez utóbbi 1988 végén dobta piacra az első 3D nyomtatót, az SLA-250-et.
1988-ban Carl Deckard létrehozta az SLS (Selective Laser Sintering) eljárást a texasi egyetemen, Austinban .
1989-ben Scott Crump szabadalmat nyújtott be az FDM folyamatra (Fused Deposition modellezés) és megalapította a Stratasys vállalatot .
1993-ban az MIT fejlesztette ki a Binder Jetting technológiát , amelyet a Z Corporation forgalmazott .
1993-ban a Sanders Prototype.Inc cég létrehozása is, amelyet Solidscape névre keresztelnek, bevezetve az Anyag Jetting folyamatát.
1996-ban a Fraunhofer-Gesellschaft kifejlesztette az SLM (Selective Laser Melting) eljárást.
2004-ben Adrian Bowyer létrehozta a RepRap projektet, az első projekt nyílt forráskódú 3D nyomtatót, és megszülte a Culture készítőt .
2005- ben megszületett az első nagyfelbontású színes nyomtató ( Z Corporation ), amely négyszínnyomtatást, mint a hagyományos nyomtatókat, és pigmenteket ragasztóval kötött egy ásványi anyaghoz.
2009-ben lejárt az FDM (Fused Deposition Modeling) szabadalom, amely utat nyitott ennek a technológiának a fejlesztése előtt.
2014-ben az SLS (Selective Laser Sintering) szabadalom sorra lejárt.
2017-ben lejár az SLM (Selective Laser Melting) szabadalom.
Az első 3D nyomtatók a 2000-es évek elején jelentek meg . Ez a technika kezdetben gyantákat, olyan anyagokat használ , amelyek nem alkalmasak intenzív használatra, és csak prototípusokat állít elő , néha életnagyságúak, későbbi felhasználása továbbra is kutatás és vita tárgya marad.
2010 óta a nyomtatás pontossága és az anyagtípusok folyamatosan növekedtek, és a jövő technikai haladást ígér.
2015-ben sok megfigyelő úgy véli, hogy ezek a technikák fontos szerepet játszanak az új gyártási formában. Jeremy Rifkin úgy gondolja, hogy része lehet a harmadik ipari forradalom koncepciójának , akárcsak Chris Anderson amerikai író és újságíró, a Makers: The New Industrial Revolution írója .
Az Unió állapotáról szóló beszéde során 2013 február, Barack Obama jelezte, hogy hajlandó az Egyesült Államok befektetni a 3D nyomtatóközpontok létrehozásába az innováció fellendítése és a munkahelyteremtés érdekében.
Fejlesztése a termelést gazdag országokba helyezheti át, tekintve, hogy ezentúl a munkaerő elavulttá vált.
A nagy tárgyakat a kontúrkészítés technológiája kezdi el gyártani : A P r Behrokh Khoshnevis a Dél-Kaliforniai Egyetemmel, valamint a NASA és a Cal-Earth Institute támogatásával 2014-ben egy "3D nyomtatóóriást" tesztelt egy ház építésének projektjével. 24 órán belül.
A nyomtató itt egy robot, amely betont vetít az azt vezérlő számítógépben tárolt terv szerint.
Az ilyen robotok részben vagy egészben, a helyszínen felhasznált anyagokkal, polgári és katonai épületekkel, leszállópályákkal, utakkal, hangárokkal vagy akár sugárzásgátló falakkal, valamint a Holdon, a Marson vagy más földön kívüli lakóépületekkel is felépíthetők. környezetek. A vizsgálatokat a NASA laboratóriumában (D-RATS, a sivatagban található) végzik.
Ezt a folyamatot kicsiben tesztelték vagy tesztelték („ A jövő háza / Városi kezdeményezések politikája ” projekt (2004)), és a gyártók több éve fontolgatják.
A háromdimenziós szerkezetek kinyomtatására képes robotok közül már szabadon álló (szerény méretű) fedélzetet is fel lehet építeni, anélkül, hogy állványra lenne szükségük, és azzal, hogy "kinyomtatják" maguknak a saját tartószerkezeteiket, amelyek fokozatosan és tervének megvalósulásával építészeti részekké válhatnak.
Az első projekt a homok alapanyagként való felhasználására összpontosított, és 2015 közepén egy holland start-up bejelentette, hogy tesztelni kívánja (2017 közepén) egy gyalogos híd építését 7 méterrel egy amszterdami csatorna felett , a úgynevezett "kinyomtatás a dobozból" módszer . Ebben az esetben a robotok úgy építik meg a hidat, hogy kis mennyiségű olvadt acélt vetítenek ki, 6 tengely mentén mozgó karokon keresztül, egy speciálisan kifejlesztett hegesztőgázzal (az Air Liquide gyártmányával ).
2014-ben Kínában 10 kis házat készítettek elő egy óriási nyomtató segítségével Sanghajban 24 óra alatt a WinSun ; Ugyanennek a cégnek sikerült 2015-ben egy 5 emeletes épület 3D-s kinyomtatása a kínai Suzhou városában.
Franciaországban az első épületet (pavilont) kinyomtatták2016. szeptemberA Dassault Systems campus Vélizy (78), majd egy 4 méter magas oszlop (Aix-en-Provence iskolaudvaron), mielőtt a Bouygues Construction tesztelt egy 95 m 2 épület Nantes a szociális lakások , összefüggésben a University of Nantes, A CNRS, az École Centrale de Nantes, az Inria és az IMT Atlantique (egy szigetelő poliuretán zsaluzat van kinyomtatva, majd betont kap), míg a „Maisons France Confort” egy szálerősítésű vasbeton nyomtatási technikát is indítással (XtreeE) tesztelt, három terheléssel -tartó oszlopok és egy belső fal.
A 2010-es évektől kezdve a 3D nyomtatás az új anyagok elsajátításának köszönhetően fejlődött, és elhagyta a prototípusok kizárólagos terét.
A fogászati ipar és a luxus ékszerek azonban már sikeresen használják a 3D nyomtatást a végső alkatrészek gyártásához, akárcsak a repülőgépipar, az autóipar és a filmipar. A személyes 3D nyomtatók vagy az online 3D nyomtatási szolgáltatások egyes felhasználói már napi szinten is használják a 3D nyomtatott tárgyakat.
Indult 2013. január, az Európai Űrügynökség Amaze projektje célja, hogy lehetővé tegye az alkatrészek ipari 3D-nyomtatását az űriparban, valamint más erősen korlátozott területeken.
Ezenkívül Amszterdamban egy 3D nyomtatott hidat kell üzembe állítani 2017-ben, egy 6,5 méter széles csatorna két partjának összekapcsolására.
2012-ben a globális 3D nyomtatási piac 2,2 milliárd dollárt ért el, éves növekedése 30% volt.
2013-ban a 3D nyomtatási technikák lehetővé tették az alábbi jellemzőkkel rendelkező anyagok egyszerű nyomtatását:
2013-ban nem tudtuk, hogyan kell az alábbi jellemzőknek megfelelő anyagokat egyszerűen kezelni:
A textíliákat általában külön-külön állítják össze és rögzítik a végső tárgyakhoz.
Ez lehetővé teszi a tranzisztorokat , az elektronikát , a számítógépet , a fotovoltaikus paneleket , a nádkapcsolókat .
Könnyebb a laza részeket külön-külön megépíteni és utólag összeszerelni, de gyakran a már elkészült tárgyakat kinyomtathatják, a már elvégzett összeszereléssel.
Meg kell jegyezni, hogy a Microsoft 2013 szeptemberében nyilvánosságra hozott szabadalmat nyújtott be, amelynek célja a fent leírt korlátok visszaszorítása: valójában a vállalat fontolóra veszi a 3D nyomtatókat, amelyek képesek elektronikus tárgyakat előállítani azáltal, hogy a "fogyóeszközöket" elektronikus alkatrészpatronokkal (chipekkel) látják el. , LED-ek , processzorok stb.).
Az amerikai hadsereg különleges műveleti parancsnoksága "nyolc mobil gyárat" épít, amelyek elférnek a szokásos szállítótartályokban.
Ezek a gyárak egy sikeres tapasztalaton, az MPH-n alapulnak.
Az ilyen típusú „mikragyárak” a gyár ötletének csúcspontját jelentik, háromdimenziós nyomtatási technikákkal.
Az amerikai hadsereg szerint a háromdimenziós nyomtatás 97% -kal, a gyártási idő 83% -kal csökkenti a gyártási költségeket.
A texasi diák, Cody Wilson 3D nyomtatóval sikeresen készített fegyvert.
Ha a fegyver nagy része öntött műanyagból készül, amelyet a 3D nyomtató segítségével gyártanak, a cső és az alapanyag azonban fém marad.
Miután bemutatta a fegyver hatékonyságát, a fegyver készítője az interneten megosztotta a fegyver gyártásának tervrajzait.
Eredetileg ennek a lőfegyvernek az alkotója legalább húsz golyót akart lőni az így létrehozott fegyverrel.
Csak hatot tudott lőni, mire a fegyver teljesen felbomlott.
Az EADS , az Airbus anyavállalata azt tervezi, hogy a repülőgép összes alkatrészét háromdimenziós nyomtatási technikákkal (ALM-kompatibilis: additív réteggyártás) alkalmazza .
Az Airbus már gyártja a repülőgépek egyes részeit a 3D nyomtatási eljárás segítségével, különös tekintettel az A350 XWB-re.
A repülés szempontjából a 30–55% -kal könnyebb alkatrészek vannak a hagyományos és a kézzel készített produkciókhoz képest. Az A350 már több mint 1000 ilyen módon gyártott alkatrészt alkalmaz.
A SpaceX-nek 2014-ben sikerült rakétáinak néhány (fémes) alkatrészét 3D nyomtatott alkatrészekkel pótolni.
Az orvostudomány területén a 3D nyomtatás is profitál: csonthoz hasonló anyag létrehozásával vagy protézisek és implantátumok (műcsípő, kar, személyre szabott fogászati és hallókészülékek) és személyre szabott exoskeletonok létrehozásával.
A közelmúltban az AECS (Wollongongi Egyetem) kutatói megtervezték a BioPen ceruzát, amely képes őssejtek (ideg, izom, csont) nyomtatására a sérült területeken.
Lehetőség van a személy morfológiájához igazított protézisek kinyomtatására. A törött karhoz most gipszöntvényre van szükség, amely higiéniai problémákat vet fel.
A 3D nyomtatás lehetővé teszi a protézisek tökéletes nyomtatását az ember igényeihez igazítva.
Ennek a technológiának az az előnye, hogy a protézis néhány órán belül kinyomtatható, tökéletesen alkalmazkodik a beteg igényeihez (vízszigetelés, jobb szellőzés, jobb esztétika stb. ), Mindezt viszonylag alacsony gyártási költség mellett.
A műtét előtt a sebész 3D-ben kinyomtathatja a műteni kívánt szerv másolatát, hogy pontosan tudják, mire számíthatnak, ami időt és hatékonyságot takarít meg nekik.
A háromdimenziós nyomtatás lehetővé teszi üreges terek vagy lágy szervek materializálását.
Engedélyezett 2015-ben az FDA , az első 3D-nyomtatott gyógyszer forgalomba az Egyesült Államokban a2016. áprilisaz Aprecia, amely a gyógyszeripar számára kizárólagosan az MIT által szabadalmaztatott technikával rendelkezik .
A készítmény hatóanyaga a levetiracetam .
A fogamzásgátló tabletta, porózus köszönhetően a 3D nyomtatás, feloldódik gyorsabban, így könnyebben lenyelik az emberek a dysphagia vagy nyelési zavarok .
3D nyomtatásból létrehoztak egy humanoid robotot, az InMoov-ot , és egy olcsó bionikus kezet, a Bionicohand -ot.
A 3D lézernyomtatásnak köszönhetően emberi szövetek is létrehozhatók: ez a bordeaux-i Poietis vállalat kihívása.
A vállalat nagy kozmetikai csoportokkal és gyógyszeripari laboratóriumokkal dolgozik együtt ipari alkalmazásokhoz; Célja a generatív orvoslás felé fordulni.
Az igény szerinti háromdimenziós nyomdaipari cégek a webszolgáltatás koncepciója alapján jönnek létre: tervek küldés az egyén számára egy weboldalra, fizetés, nyomtatás, esetleges összeszerelés és a késztermék szállítása.
Ugyanakkor a Fab-laboratóriumok demokratizálják a 3D technológiát. 2013-ban a francia termelés-helyreállítási minisztérium 14 fab-labor (vagy adalékanyag-előállító laboratórium) projektjeinek felhívásával támogatta 3D nyomdagépeket.
Ugyanakkor a belépő szintű 3D nyomtatók az 1000 euró alá kerültek, és egyes média okostelefonok és táblagépek után a következő alapvető csúcstechnikai tárgyakat mutatta be.
Az a lelkesedés, amelyet a nyomdatechnika a lakosság körében kelt, azonban nem működik: Az ismételhetőség hiánya , a meghibásodott alkatrészek feleslege és a gyártás lassúsága miatt az egyes gumik gyorsan elkészülnek.
2016-ban a Fab-Lab felhasználók 80% -a volt profi.
A Top Office vezérigazgatója megjegyzi: „A mi szempontunkból a 3D-s nyomtatás a nagyközönség számára továbbra is elterjedt jelenség , miközben a szakmai világban a felhasználás egyre növekszik; Az ügyfelek 95% -a szakember. " .
Egyesek azt is állítják, hogy az otthoni 3D nyomtató haszontalan.
A 3D nyomtatás szerepet kapott a hangszerkészítés fejlesztésében.
Lehetővé teszi új hangszerek vagy hangszórók gyártását és testreszabását.
Például az Odd cég nyomtatott nejlon gitárokat gyárt.
A 3DVarius cég sztereolitográfiai eljárással elektromos hegedűket készít a gyantában.
A SYOS (Shape Your Own Sound) cég személyre szabott szaxofonos szócsöveket gyárt, amelyek a zenész lehetőségeihez és stílusához igazodnak.
A 3D nyomtatás a zene új dimenziójának megvalósítását is lehetővé teszi három dimenzióban: a Reify cég a hallgatott zeneműnek megfelelő totemeket nyomtat.
A 3D nyomtatási technológia lehetővé teszi az épületek nagyon pontos megépítését, nagyon apró részletek figyelembevételével, és mindezt rövid idő alatt.
Számos építészeti cég felfedezte a 3D nyomtatási technológia lehetőségeit, különösen a modellépítésben.
2013-ban a WinSun cég tíz házat és villát épített 3D nyomtatás segítségével.
Ban ben 2017. március, egy amerikai startup egy egész házat csak huszonnégy óra alatt nyomtatott ki. Az orosz Apis Cor cég 3D nyomtatással egy kis házat épített az orosz Stupino faluban. Az induló cég 25-40% -os megtakarítást igényel a ház hagyományos építésével járó költségekhez képest.
2020-ban Franciaországban az XTreeE vállalat kifejlesztett egy egymillió euróba kerülő nyomtatófejet.
Dubajban és Franciaországban alacsony bérletű házak építésére használják . A 3D nyomtatás csökkenti a felhasznált beton mennyiségét.
Az élelmiszeriparban 3D nyomtatás is lehetséges.
Például Londonban a Food Ink étterem 3D-ben nyomtatja ki ételeit.
Az étterem számos 3D nyomtatóval rendelkezik, amelyeket élelmiszer-felhasználásra terveztek.
Számos nagyon nagy pontosságú fejből állnak, és összetett mintákat képesek reprodukálni.
Ez a technológia lehetővé teszi olyan alakzatok és minták reprodukálását, amelyeket a szakács nem tudott megrajzolni.
Az induló Natural Machines létrehozott egy 3D-s élelmiszer-nyomtatót, a Foodini-t, amelyet felajánlottak vendéglőknek és vendéglátóknak, de az egészségügyi szektorban is a kórházak számára.
A 3D nyomtatási technikák a virtuális 3D objektum nagyon vékony 2D rétegekben történő modellezésén alapulnak.
Ezeket a vékony rétegeket egyenként helyezzük el úgy, hogy az előzőekre rögzítjük, ami helyreállítja a valós tárgyat.
A nyomtatófúvókák általában 3 tengely mentén mozognak (a tér 3 fordítása: szélesség (X +), mélység (Y +), magasság (Z +).
Néhány kifinomultabb 3D-nyomtató 2 forgatást ad a fúvóka fején (A + és B +), megkönnyítve az egyes alkatrészekhez szükséges támaszok kialakítását.
A 3D nyomtatók tengelyvezérlése hasonló a MOCN numerikus vezérlésű szerszámgépek tengelyvezérléséhez (az első MOCN a 1960-as évekből származik).
A művelet nagyon hasonló, de egy 3D nyomtatón az alkatrész anyag hozzáadásával, és nem eltávolítással készül.
2019-ben új módszer tűnik annak elkerülésére, hogy egy objektumot egymást követő rétegekben nyomtassanak, azáltal, hogy pontról pontra polimerizálják a forgó tartályban lévő gyanta térfogatát .
Ez a módszer, az úgynevezett axiális számított litográfia ( „digitális litográfia tengelyirányú” ) , használ algoritmus a tomográfia helyileg meghaladja a küszöbértéket a fotopolimer , iteratív optimalizálási.
A legtöbb folyamat viszonylag gyenge felületi kikészítést eredményez; gyakran elengedhetetlen a felületek simítása többé-kevésbé összetett polírozási technikákkal.
Az utolsó Tribofinishing lépés jelentősen javítja a felület megmunkálását az alkatrész összes térfogatán. A nagyteljesítményű porok, például a gyémánt, Ra értékét 15-20 µm nagyságrendűre garantálják.
Lehetséges 0,1 µm közeli vagy még jobb értékek elérése. Bizonyos háromdimenziós nyomtatási technikák "rendkívül finom" részecskéket ( nanorészecskéket ) bocsátanak ki .
A porolvasztáson alapuló fém folyamatok viszonylag káros részeket eredményeznek, ha a por rosszul szívódik fel a végső részen. A 3D nyomtatás, jelenleg (2018), nem teszi lehetővé adalékolt szilícium (+, -) előállítását, félvezetők előállítását .
Az FFM / FDM 3D nyomtatók többségének egyik korlátja az, hogy nehéz egy 3D-s objektumot több színben kinyomtatni. Léteznek olyan megoldások, mint például egy harmadik féltől származó szoftverek, például a MultiGCode használata több színnel, rétegenként történő nyomtatáshoz.
Ezenkívül a gyártás továbbra is szűk anyagtartományra korlátozódik, az anyag- és gépköltség nagyon magas, és a megvalósítás gyakran nehéz (az EBK-problémák miatt).
A lakosság háromdimenziós rajzszoftverei és 3D-s szkennelési eszközei, szoftverei és alkalmazásai (pl. Catia , Solidworks , Sprout, SketchUp ; Autodesk ; Tinkercad ; 3DTin; FreeCad3D.) Fokozatosan fejlesztésre kerülnek, hogy megkönnyítsék a modell közvetlen létrehozását és importálását a a 3D nyomtatót.
Kiegészítik a már létező, de korábban szakembereknek fenntartott szoftverajánlatot.
Az additív gyártáshoz három input szükséges: anyagok , energia és a CAD modell .
Az alapanyag lehet folyadék, por, szelet vagy huzal. Ez az anyag jelen lehet a gyártási folyamat kezdetétől, vagy lerakódhat a folyamat előrehaladtával.
Az anyagot lézer , elektronnyaláb , látható fény , UV- vagy IR- sugarak , elektromos ív vagy hőforrás segítségével alakítják ki.
Az alakítási folyamat lehet:
A 3D nyomtatási szektor terminológiáját több, egymással együttműködő bizottság határozza meg:
a hivatalos terminológia az additív gyártás .
Az ASTM szabványtestület ezt írja le: "az anyagok összeszerelésének folyamata, hogy objektumokat állítsanak elő a 3D modell adataiból, leggyakrabban rétegenként, szemben a szubtraktív gyártási módszerekkel".
Az adalékanyagok gyártása ma az adalékanyagok gyártásának hét kategóriáját foglalja magában, hivatalosan angolul szabványosítva:
UV-sugár követi a folyékony fotopolimer gyantával töltött tartályban lévő részt, rétegenként rétegezve megszilárdítva.
Különböző technikák léteznek:
SLA (sztereolitográfiai készülék)Ez egy lézer, amely megszilárdítja az egymást követő fotopolimer gyanta rétegeket (érzékeny az UV sugárkezelésre), amíg a teljes tárgy meg nem alakul.
Ez a technika lehetővé teszi átlátszó olvasztott szilícium-dioxid-üvegek nyomtatását.
DLP (digitális fényfeldolgozás)A Digital Light Processing projektorral rögzíti a fotopolimert. Nagyon hasonlít az SLA-hoz, ez a folyamat abban különbözik, hogy az izzót UV lézersugár helyett használják.
Ez abból áll, hogy minden réteget egyetlen digitális képben világít meg.
Az eredmény egy voxelnek nevezett kisméretű téglákból álló réteg (a digitális kép pixelének köszönhetően).
Ez a technika köztudottan gyors.
CLIP (folyamatos folyékony interfész gyártás)A folyékony gyantát ultraibolya fény képével megszilárdítják, fotopolimerizációt okozva szabályozott oxigéntartalmú környezetben.
Kép és már nem lézer használata lehetővé teszi, hogy ezt a nyomtatási technikát a piacon az egyik leggyorsabbá tegyük, és egy azonos méretű tárgy esetében a nyomtatási idő néhány perc helyett néhány percre csökken.
DPP (nappali polimer nyomtatás)Ez a technika abból áll, hogy a polimert napfénnyel megkeményítik.
FTI (filmtranszfer képalkotás )A gépbe integrált videoprojektor elé egy fotopolimer gyantaréteggel borított átlátszó filmet helyeznek, a kivetített 2D rész képe megkeményíti a gyantát.
A gyártólemezt egy vastagsággal megemelik, miközben az átlátszó film egy kört tesz meg a patronban, hogy új folyékony gyantaréteget kapjon, rávetítse a következő 2D vágás képét és így tovább.
Az alkatrész így rétegenként helyreáll.
Ez az egymást követő porrétegek megszilárdulása.
Egy por réteg rakódik le, és egy sugár nyomon követi az alkatrészt ebben a porágyban, a műveletet addig ismételjük, amíg a rész befejeződik.
Különböző technikák léteznek:
SLS (szelektív lézeres szinterezés)A szelektív lézeres szinterezés nagy teljesítményű lézerrel por polimert és agglomerátumot szinterez az előző rétegekhez.
Ez azt jelenti, hogy a port felmelegítik anélkül, hogy összeolvadnának.
SLM (szelektív lézeres olvasztás)A szelektív lézeres olvasztás nagy teljesítményű lézerrel a fémpor megolvasztására és egyesítésére az előző réteggel.
Az SLS technikával ellentétben a port olvadáspontjáig viszik.
EBM ( elektronnyaláb olvadás )Ez a folyamat lézer helyett elektronsugarat használ a fémpor megolvasztására, amelynek eredménye hasonló méretű, de tulajdonságaikban némi változás következik be.
GLAM (üveglézer-adalékanyagok gyártása)Ez a technika nagy teljesítményű lézert használ az üvegpor megolvasztására és olvasztására.
Ez a technika magában foglalja egy folyékony ragasztó kötőanyag permetezését vékony por alakú anyagokra.
Lehet kerámia anyag (pl. Üveg vagy gipsz) vagy fém (pl. Rozsdamentes acél).
Ez a technika abból áll, hogy egy hőre lágyuló szálat (általában ABS vagy PLA típusú műanyag) megolvasztunk egy fúvókán (vagy extruderen) keresztül, amelyet a polimer plaszticitási hőmérsékletétől függően 160 és 400 ° C közötti hőmérsékletre melegítenek .
A megolvadt huzal, amelynek átmérője tized milliméter nagyságrendű, lerakódik a modellre, és újrafúzióval kötődik az előző réteghez.
A Fused Deposition Modeling a technológia feltalálója ( Stratasys ) által bejegyzett védjegy, amely 2012-ben került a nyilvánosság elé.
FFF (olvasztott szálgyártás)Ez a technika hasonlít az FDM folyamathoz, de mivel bejegyzett védjegy, a reprap projekt és az azt átvevő vállalatok a Fused Filament Fabrication kifejezést használják .
Az anyagvetítő 3D nyomtatási technika összehasonlítható a hagyományos tintasugaras nyomtatóval.
Fény vagy hő hatására megszilárduló fotopolimerek, fémek vagy viaszok használata (a sztereolitográfiához hasonló módon) biztosítja, hogy a fizikai tárgyak rétegenként készüljenek.
Az anyagvetítés lehetővé teszi különböző anyagok 3D nyomtatását ugyanazon a részen.
Különböző technikák léteznek:
NPJ (NanoParticle Jetting)A fém vagy kerámia nanorészecskék vetülete, amelyek megszilárdulnak hevítésükkel.
DOD (Drop On Demand)Ez a típusú nyomtató 2 különböző fúvókát használ, az első oldható hordozóanyagot helyez el, amely formaként szolgál, a második pedig a nyomtatandó tárgyat alkotó anyagot (viasz vagy gyanta).
A nyomtatás befejeztével a hordozóanyag feloldódik.
MJM (Multijet modellezés)Ez a technika az UV-lámpa által megkeményedett fényérzékeny gyanták mikrocseppjeit rakja le.
Ez egy olyan technológia, amelyet összehasonlíthatunk a tintasugaras technológiával.
Az olvasztó- és részletező anyagokat ezután szilárd pelenkaelemekké melegítik.
Ez a technika abból áll, hogy egy réteg folyékony gyantát (akrilát vagy polipropilén típusú műanyag) rakunk le ugyanúgy, mint egy 2/100 - 4/100 mm vastagságú tintasugaras nyomtatót.
2014-ben a BMW France rendhagyó miniatűr autók készítésével használta az MJM-et egy eseményhez.
AJP (Aerosol Jet Printing)Ez a folyamat lehetővé teszi az elektronikus és biológiai alkatrészek kinyomtatását ultrahangos vagy pneumatikus mechanizmus segítségével.
A lap laminálása 3D nyomtatási technika abból áll, hogy több réteg réteget egymásra helyeznek a lapokból annak érdekében, hogy egy tárgyat készítsenek.
Minden lapot késsel vagy lézerrel a kívánt formára vágunk, hogy megfeleljen a tárgy keresztmetszetének.
UAM (ultrahangos adalékanyagok gyártása)Ez a technika abból áll, hogy a fémlapokat ultrahang segítségével egymás után fúzió nélkül összeállítják.
A felesleges fémet őrléssel távolítják el.
Ez a folyamat, más néven Direct Metal Deposition (DMD), magában foglalja a fémpor lerakódását közvetlenül a munkafelületre, ahol azt lézersugár megolvasztja és összeolvasztja az előző réteggel. Két további tengely teszi lehetővé az összetett alakzatokhoz való alkalmazkodást.
Különböző technikák léteznek:
LENS (lézermérnöki háló alak)Az anyag por vagy huzal formájában lerakódik, majd lézer segítségével egymást követő rétegekben megolvasztja.
EBAM (elektronnyaláb-adalékanyagok gyártása)A Sciaky Inc. által a 90-es évek óta kifejlesztett EBAM folyamat egy fejlett technológia, amely egy elektronsugarat használ egy kamrában, tiszta vákuum alatt, a fém vastag huzal formájában történő megolvasztására (példánként 1–4 mm titánban), 3D nyomtatáshoz tipológiai részek. Ideális a repüléstechnika, az űr és a védelmi ágazat számára erősen megterhelt szerkezeti részek gyártásához. Az EBAM a legbiztosabb folyamat (anyagminőség).
EBF3 (elektronnyaláb szabadformájú gyártás)Vákuumkörnyezetben egy fémdrótot raknak le, majd az elektronsugár egymást követő rétegekben megolvasztja egy fém hordozón.
Ezt a folyamatot a NASA fejlesztette ki , hogy képes legyen alkatrészeket létrehozni közvetlenül az űrben.
WAAM (huzalív-adalékanyagok gyártása)Ez a technika elektromos ív segítségével megolvasztja a fémhuzalt és összerakja az alkatrészhez, mint a forrasztásnál . Ez a folyamat alkalmas nagy tárgyak nyomtatására.
CLAD (közvetlen adalék lézerkonstrukció)Ez a technika abból áll, hogy a fémport megolvasztják lézerrel egymás után.
Az alábbi táblázat az adalékanyagok gyártási módszereit az alapanyag alakja és alakításuk módja szerint osztályozza.
típus | Elv | Folyamat | energia | Folyamat | Alakanyagok | Anyagok |
---|---|---|---|---|---|---|
ÁFA fotopolimerizáció | UV-sugár követi a folyékony fotopolimer gyantával töltött tartályban lévő részt, rétegenként rétegezve megszilárdítva. | SLA (sztereolitográfiai készülék) | Lézer | polimerizáció | folyékony | Elasztomerek és hőre keményedő műanyagok |
LFS (alacsony erõsségû sztereolitográfia) | Lézer | |||||
DLP (digitális fényfeldolgozás) | kivetítő | polimerek | ||||
CLIP (folyamatos folyékony interfész gyártás) | ultraibolya | Műanyagok, epoxi , akril polimerek | ||||
DPP (nappali polimer nyomtatás) | nappali fény | polimerek | ||||
FTI ( filmtranszfer képalkotás ) | kivetítő | polimerek | ||||
Porágyfúzió | A sugár egy részét porágyban követi nyomon, rétegenként megszilárdítva. | SLS (szelektív lézeres szinterezés) | lézer | Szinterezés | por | Hőre lágyuló műanyagok ( polikarbonát , poliamidok , polivinil-klorid ), fémek, kerámiák |
DMLS (közvetlen fémlézeres szinterezés) | ||||||
SLM (szelektív lézeres olvasztás) | lézer | Egyesülés | Fémek , műanyagok és kerámiák | |||
LBM (lézersugár olvadás) | ||||||
DMP (közvetlen fémnyomtatás) | ||||||
EBM ( elektronnyaláb olvadás ) | elektronsugár | Főleg titán | ||||
GLAM ( üveglézer- adalékanyagok gyártása) | lézer | üveg | ||||
Binder Jetting | folyékony ragasztó kötőanyag permetezése vékony réteg porított anyagra | BJ (Binder Jetting) | ragasztó kötőanyag | por | kerámia és fém | |
MJF (Multi Jet Fusion) | ||||||
HPMJ (HP Metal Jet) | ||||||
Anyag extrudálása | hőre lágyuló huzal extrudálása | FDM (Fused Deposition Modellezés) | fűtés | extrudálás | Cérnatekercset | Hőre lágyuló műanyagok ( ABS , polikarbonát) |
FFF (olvasztott szálgyártás) | ||||||
Anyagszórás | edzett anyag vetítése az alkatrészre | MJ (Anyagszórás) | ultraibolya | polimerizáció | folyékony | polimerek |
NPJ (nanorészecske Jetting) | fűtés | fúzió | nanorészecske | kerámia és fém | ||
DOD (Drop On Demand) | fűtés | fúzió | folyékony | viasz vagy gyanta | ||
MJM (Multijet modellezés) | lézer | polimerizáció | mikrocseppek | polimerek | ||
MJP (Multijet nyomtatás) | ||||||
Polyjet | ||||||
AJP (Aerosol Jet Printing) | gáz | nanorészecske | ||||
Lap laminálás | szilárd anyagot lapokra vágni | LOM (laminált tárgy gyártása) | lézer | szilárd | Papír , műanyag, kerámia vagy alumínium | |
SDL (szelektív lerakódási laminálás) | ||||||
UC (ultrahangos konszolidáció) | Ultrahang | súrlódás | fém | |||
UAM (ultrahangos adalékanyagok gyártása) | ||||||
Közvetlen Energie lerakódás vagy Közvetlen fémlerakódás |
anyagréteg, amelyet közvetlenül az alkatrészre olvasztanak fel, rétegenként | LENS (lézermérnöki háló alak) | lézer | Egyesülés | por vagy cérna | fém |
LAM (lézer-adalékanyagok gyártása) | ||||||
DMD (közvetlen fémlerakódás) | ||||||
EBAM (elektronnyaláb-adalékanyagok gyártása) | elektronsugár | |||||
EBF3 (elektronnyaláb szabadformájú gyártás) | elektronsugár | cérna | ||||
WAAM (huzalív-adalékanyagok gyártása) | elektromos ív | cérna | ||||
CLAD (közvetlen adalék lézerkonstrukció ) | lézer | por |
A 3D nyomtatásnak tulajdonítható robusztussági hibák kiküszöbölésének egyik módja az öntödei öntőformák gyártásához használt úgynevezett "anya" alakok gyártása, amint ez a 3D fémiparban, műanyag fröccsöntésben vagy kerámiában, például STU-DIO teszi például.
Az adalékanyagok gyártása ekkor csak olyan alakzat előállítását szolgálja, amelyet formába öntenek, majd egy érdekes mechanikai jellemzőkkel rendelkező anyagban reprodukálnak.
Az MIT ( Massachusetts Institute of Technology ) megtervezett egy 3D-nyomtatót, amely olvasztott üveggel működik és G3DP-nek ( Glass 3D Printing) . A nyomtató egy 1800 W-os tégelykemencéből áll , amely megolvasztja az üveget és 1,040 és 1,165 ° C közötti hőmérsékletet tart fenn , egy kerámia fűtőfúvókából, amely lerakja az anyagot (10 milliméter átmérőjű üvegszálak), valamint egy hőkezelő kemencéből. hőmérséklet az üvegesedési küszöb felett.
2012-2013-ban művészi és / vagy technikai kísérletek során gépeket használtak objektumok vagy dekorációk homokba építésére, amelyek néha nagy méretűek voltak.
Ilyen például:
A NASA egy óriási 3D nyomtató használatát fontolgatja a Holdra vagy a Marsra épített kemény szerkezetek kinyomtatására e bolygók porából, és kötőanyag hozzáadását.
Az élelmiszerekre alkalmazott 3D nyomtatás olyan eredményeket hozott, amelyek jobban reagálnak az eseményekre, mintsem a valós gyártási folyamatokra.
Idézzünk:
Egyéb eredményeket kell megjegyezni ezen a területen.
A bordeaux-i Inserm kifejlesztett egy lézeres „bioprint” rendszert, amely lehetővé teszi háromdimenziós szövetek gyártását. Ezt a technikát az elkészítés során a gyógyszer- vagy kozmetikai iparban végzett vizsgálatokhoz, majd végül graftok előállításához szánt szövetek létrehozására használják.
A Laserfactory az MIT által létrehozott gép, amely emberi beavatkozás nélkül képes drónok és robotok összeszerelésére, közvetlenül a gépből funkcionálva.
Ez magában foglalja mind a szoftverrészt ( számítógéppel támogatott tervezés ), mind a hardver részt (3D nyomtató).
Végzi a készülék testének lézeres vágását plexiből , és az elektronikai alkatrészeket tapadókorong segítségével rakja le. Egy fúvóka lehetővé teszi az ezüst paszta lerakását az elektronikus áramkör csatlakozásainak nyomon követésére, amelyeket azután hegesztenek a lézerrel.
A diákok a University of Maribor Szlovénia kifejlesztettek egy 3D-s nyomtató, amely lehetővé teszi, hogy teljes mértékben személyre szabott fűpalánták.
Műanyag szál helyett a nyomtató összeköti a gyepmag, a víz és a talaj keverékét.
A háromdimenziós nyomtatás demokratizálódása miatt egyesek félnek az illegális újratermelés új módjaitól.
Ez a szellemi tulajdonjog kiigazítását indukálhatja .
2010 novemberében Michael Weinberg ír a PublicKnowledge.org oldalon. hogy "gyorsan eljön az idő (...), amikor az érintett jelenlegi iparágak új korlátozó törvényeket követelnek a 3D nyomtatásra." Ha a közösség addig a napig várja a szervezést, akkor már késő lesz. Inkább arra kell törekednie, hogy oktassa a döntéshozókat és a nyilvánosságot a 3D nyomtatás óriási lehetőségeiről. Tehát, amikor a jelenlegi iparágak megvetően írják le a 3D nyomtatást a kalózok vagy a törvényen kívüliek hobbijaként, követeléseik túl bölcsen fognak fülekre jutni, hogy elpusztítsák ezt a vadonatúj újdonságot ” .
A háromdimenziós nyomtatás először ipari volt, de a szabad / nyílt forráskódú szoftverek modelljén is működik . Szerzője Framablog írja : „Valóban úgy gondolja, a világban, ahol a négy alapszabadságon szoftver is vonatkoznak a háztartási tárgyak: a felhasználás szabadságát, tanulmány, javítása és forgalmazása. Vajon akkor nem igazán olyan körülmények között vagyunk-e, amelyek lehetővé teszik, hogy megszabaduljunk egy bizonyos gazdasági és pénzügyi logikától, amelynek csak tehetetlenül tudtuk megfigyelni az egyre növekvő károkat? "
Például Todd Blatt blogger hivatalos értesítést kapott a Paramount- tól a Super 8 on Shapeways (digitális 3D fájlok adatbázisa) című filmhez hasonló kocka megvalósításához .
Ban ben 2013 augusztus, A Shapeways-t a japán Square Enix cég , a Final Fantasy játék kiadója is felhívta a figyelmére , miután a játék hőseit ábrázoló figurákat az oldalukon közzétették és eladták.
2013-ban a francia helyettes François Cornut-gentille megkérdőjelezték a miniszter Termelő Recovery ( Arnaud Montebourg ) az Országgyűlés : „A elterjedése letöltési helyek az ilyen típusú fájl kell félni az elkövetkező években; hosszú távon azt kockáztatja, hogy az ipar számára ugyanolyan káros hatásokat generál, mint amelyek jelenleg a zene- és mozi szektorban tapasztalhatók , attól tartva, hogy a „tulajdonjogok nélkül és olcsóbban” készült reprodukciók a magántervek helyreállítása óta megtörténnek.
A képviselő szeretné tudni, hogy tervezik-e „eszközök” a háromdimenziós nyomtatási piac szabályozását és felügyeletét (például digitális zárak (DRM) kiépítésével).
A 2017. június 9, A Disney szabadalmat nyújt be fényvisszaverő anyag felhelyezésére márkáinak figuráira annak érdekében, hogy megtévessze a 3D nyomtatók szkennereit azzal a céllal, hogy megvédje szerzői jogait a másolatok megakadályozásával.
„Személyes gyártókról ” szóló munkájában - Neil Gershenfeld , az MIT mérnöke, akinek kutatása ösztönözte a FabLabs mozgalmat , azt állítja, hogy „a 3D nyomtatókon csillogó cikkek úgy olvashatók, mint az ötvenes évek meséi, amelyek azt hirdették, hogy a mikrohullámú sütők a jövője főzés. A mikrohullámok praktikusak, de nem helyettesítették a konyha többi részét. "
Ezeknek a technológiáknak az iparban való alkalmazása mellett a 3D nyomtatás nemrégiben a magánlakásokba való bejutása fejlesztette potenciálját. Bár a forró vezetékes nyomtatás (FDM) mód gyengébb minőségű és gyengébb az alkalmazásában. Az a lehetőség, hogy nagyszámú ember szerezzen olyan termelési eszközt, amelynek tanulása és használata hozzáférhető, akár a fab-labor tagjai segítik őket, akár a meglévő online források sokaságának köszönhetően, mindenkinek megengedett az újítás, mivel a terjedés a személyi számítógépek és az internet már korábban is tette: "egy bizonyos perspektívában szoros analógia van a számítástechnika történetével". Neil Gershenfeld. Éric Von Hippel ezt is jelzi: „Az újító felhasználó pontosan azt fejlesztheti, amit akar, ahelyett, hogy hagyná, hogy a gyártók ügynökeiként járjanak el (gyakran elég tökéletlenek). Ezenkívül a felhasználóknak nem feltétlenül kell mindent maguknak fejleszteniük: profitálhatnak a mások által kifejlesztett és szabadon megosztott innovációkból. "
Online közösségi platformok alakultak ki a közösség támogatására. Ez magában foglalja azokat a webhelyeket, amelyek lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy hozzáférjenek az információkhoz, például a 3D nyomtató elkészítéséhez, valamint olyan fórumokat, amelyek megvitatják a 3D nyomtatás minőségének javítását és az aktuális események megbeszélését. 3D nyomtatás, végül a 3D-s modellek megosztásának szentelt társadalmi hálózatok. Vannak olyan webhelyek, mint a Pinshape, a Thingiverse és a chauffageFactory, amelyek lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy 3D fájlokat tegyenek közzé, amelyeket bárki kinyomtathat. Ezek a webhelyek nagyszerű társadalmi interakciót tettek lehetővé sok felhasználó között, létrehozva a 3D nyomtatásnak szentelt közösségeket.
Más ambiciózusabb kezdeményezések is megjelennek, például a RepRap projekt (REPlicating RAPid prototípus), amelyet Adrian Bowyer akadémikus indított a nyitott és az együttműködésen alapuló munka elveivel . A projekt egy „önreplikáló” 3D nyomtató létrehozásából áll, vagyis képes a kezdő géppel megegyező modellek átdolgozására. Végül egy 3D-nyomtatóval rendelkező személy folyamatosan gyártana új nyomtatókat, egyedüli árként a felhasznált anyag költségét, tovább segítve a termelési eszközökhöz való hozzáférést és a technológiai fejlődés elsajátítását .
A projekt ezeken a közösségi területeken nagyon sikeres volt, köszönhetően annak az elvnek, hogy a kortársak közösen gyártják a közös termékeket , lehetővé téve ennek a gépnek a sokféle modelljéhez vezetését, amely a közösség tagjai között a leginkább használt. A mai napig egyik sem érte el a kezdeti célt, a motorokat, az elektronikus alkatrészeket és az extrudáló fúvókát nem tudták kinyomtatni egy másik, azonos típusú gép. A közösség egy " wikit " vezet, amely technikai információkat nyújt, lehetővé téve a projekt előrehaladásának és a sok fejlesztési kísérletnek a nyomon követését. A webhely ezt a közösségi dimenziót is megerősíti („A Reprap.org egy közösségi projekt, ami azt jelenti, hogy szívesen szerkesztené a legtöbb oldalt ezen a webhelyen, vagy még jobb, ha új saját oldalakat hozna létre ”).
Ezenkívül a közös nyomtatványok alapján történő 3D-s nyomtatás a kortárs gyártásban a terjedelemgazdaságosságot javíthatja . És miután Neil Gershenfeld "a világ néhány fejletlenebb régiójának szüksége van a legfejlettebb technológiákra", a közös használatra és a 3D nyomtatásra épülő peer-produkció felajánlhatja az eszközöket a globális gondolkodáshoz, de a helyi igényeknek megfelelően.
Ugyanez a mentalitás az adatok megosztása és technikák alkalmazható Fab-labs , Hackerspace és makerspaces amelyek termékeny helyen a technológia fejlesztése. Ezek a közösségek az ezekhez a terekhez kapcsolódó tevékenységek jelentős részét képezik. Elsősorban kétféle profil létezik: a "cselekvők" (építészek, művészek, kézművesek, modellkészítők, tervezők, számítógépes grafika ...) és digitális ( hackerek, geekek , informatikusok és elektronika ...) profiljai .
Mivel a 3D nyomtatók által kibocsátott VOC-k mérgezőek lehetnek, ajánlott ezeket a nyomtatókat szellőztetett helyiségekben használni.
A 3D tollat, hasonlóan a 3Doodlerhez , 2012-ben tervezték, hogy leküzdje a 3D nyomtató gyengeségeit.
3D Printshow 2014 London-Be3D
3D Printshow 2014 London- D3D
3D Printshow 2014 London- Ultimaker
3D Printshow 2014 London-Candy
3D Printshow 2014 London- Beethefirst
3D Printshow 2014 London- Formlabs
3D Printshow 2014 London- Sharebot
3D nyomtatással készült Turner-kocka .