Raziščite široko paleto aplikacij 3D tiskanja, od kiparstva in izdelave do forenzične anatomije Pregled 3D tiskanja. Enciklopedija Britannica, Inc. Oglejte si vse videoposnetke za ta članek
3D tiskanje , v celoti tridimenzionalni tisk , v proizvodnji kateri koli od več postopkov za izdelavo tridimenzionalnih predmetov z zaporednim nalaganjem dvodimenzionalnih prerezov enega na drugega. Postopek je analogno do taljenja črnila ali tonerja na papir v tiskalniku (od tod tudi izraz tiskanje ), ampak je dejansko strjevanje ali vezava tekočine ali praška na vsakem mestu v vodoravnem prerezu, kjer je zaželen trden material. V primeru 3D-tiskanja se plastenje ponovi stotine ali tisočekrat, dokler celoten predmet ni končan v celotni navpični dimenziji. 3D-tiskanje je pogosto uporabljeno pri hitrem izdelovanju plastičnih ali kovinskih prototipov med načrtovanjem novih delov, čeprav ga je mogoče uporabiti tudi pri izdelavi končnih izdelkov za prodajo strankam. Predmeti, izdelani v 3D tisku, segajo od plastičnih figuric in vzorcev kalupov do jeklenih strojnih delov in titan kirurški vsadki. V omarico, približno velikost velikega kuhinjskega štedilnika ali hladilnika, je lahko zaprt celoten aparat za 3D tiskanje.
ilustracija postopka selektivnega laserskega sintranja (SLS) Postopek selektivnega laserskega sintranja (SLS), ki prikazuje (zgoraj) valjanje tanke plasti prahu po delovnem območju, (sredino) sintranje prahu z laserskim žarkom, da se nabere obdelovanca in (spodaj) valjanja svežega prahu po obdelovancu, da začnemo novo plast. Enciklopedija Britannica, Inc.
Izraz 3D tiskanje prvotno določili poseben postopek, ki so ga znanstveniki na Massachusetts Institute of Technology (MIT) leta 1993 patentirali kot 3DP in ga licencirali več proizvajalcev. Danes se ta izraz uporablja kot generična oznaka za številne povezane procese. Pri vseh je osrednjega pomena računalniško podprto oblikovanje ali CAD. S pomočjo programov CAD inženirji razvijejo tridimenzionalni računalniški model predmeta, ki ga je treba zgraditi. Ta model je preveden v vrsto dvodimenzionalnih rezin predmeta in nato v navodila, ki tiskalniku natančno povedo, kje naj utrdi izhodni material na vsaki zaporedni rezini.
računalniško podprto oblikovanje Tridimenzionalne komponente, ki se risajo na prenosnem računalniku s pomočjo računalniško podprtega oblikovanja. Marzky Ragsac ml. / Fotolia
V večini postopkov je izhodni material fina plastika ali kovinski prah. Običajno se prah shrani v vložkih ali posteljah, iz katerih se v majhnih količinah dozira in z valjem ali rezilom razprostira v izjemno tanki plasti (običajno le debelina zrn prahu, ki je lahko tudi do 20 mikrometrov, ali 0,0008 palca) nad posteljo, kjer se gradi del. V 3D-procesu MIT ta sloj preide z napravo, podobno glavi tiskalnika za brizgalne tiskalnike. Niz šob razprši vezivo po vzorcu, ki ga določi računalniški program, nato se sveža plast prahu razprši po celotnem nakopičenem območju in postopek ponovi. Pri vsaki ponovitvi se nakopičena plast spusti za natančno debelino nove plasti prahu. Ko je postopek končan, se pozidani del, vdelan v nekonsolidiran prah, izvleče, očisti in včasih izvede skozi nekatere zaključne korake po obdelavi.
Prvotni postopek 3DP je delal predvsem grobe makete iz plastike, keramike in celo mavec , kasneje pa so uporabili tudi kovinski prah in izdelali natančnejše in trajnejše dele. Sorodni postopek se imenuje selektivno lasersko sintranje (SLS); tu so glava šobe in tekoče vezivo nadomeščeni z natančno vodenimi laserji, ki prah segrejejo tako, da se sintra ali delno stopi in stopi na želenih območjih. Značilno je, da SLS deluje bodisi s plastičnim prahom bodisi s kombiniranim prahom kovinskega veziva; v slednjem primeru bo morda treba pozidani predmet segreti v peči za nadaljnje strjevanje in nato obdelati in polirati. Te korake naknadne obdelave je mogoče minimizirati z neposrednim sintranjem kovin (DMLS), pri katerem laser z visoko močjo zlije fini kovinski prah v bolj trden in končni del brez uporabe vezivnega materiala. Še ena različica je taljenje elektronskih žarkov (EBM); tu je laserski aparat nadomeščen z elektronsko pištolo, ki v vakuumskih razmerah usmerja močan električno nabit žarek na prah. Najnaprednejši postopki DMLS in EBM lahko izdelajo končne izdelke iz naprednih zlitin jekla, titana in kobalta - kroma.
3D tiskalnik Nova tehnika 3D tiskanja, ki posije svetlobne žarke na svetlobno občutljivo rumeno tekočino in ustvari trdne 3D predmete. Prikazano z dovoljenjem regentov z Univerze v Kaliforniji. Vse pravice pridržane. (Založniški partner Britannica) Oglejte si vse videoposnetke za ta članek
Številni drugi procesi delujejo na principu gradnje 3DP, SLS, DMLS in EBM. Nekateri uporabljajo šobe za usmerjanje vhodnega materiala (bodisi prahu ali tekočine) samo na določena mesta za nabiranje, tako da predmet ni potopljen v ležišče materiala. Po drugi strani pa se v postopku, znanem kot stereolitografija (SLA), nad gradbeno površino razprostira tanka plast polimerne tekočine namesto prahu, določena delovna območja pa se utrdijo z ultravijoličnim laserskim žarkom. Zgrajeni plastični del se pridobi in vnese v postopke naknadne obdelave.
obseg informacijskega sistema vključuje kaj od naštetega?
Vsi postopki 3D-tiskanja so tako imenovani aditivni postopki ali postopki izdelave aditivov - tisti, ki gradijo predmete zaporedno, v nasprotju z litjem ali oblikovanjem v enem koraku (postopek konsolidacije) ali rezanjem in obdelavo iz trdnega bloka (postopek odštevanja). Kot taki imajo več prednosti pred tradicionalnimi izdelavami, med katerimi je glavna odsotnost dragega orodja, ki se uporablja v livarstvu in mlinarstvu; sposobnost izdelave zapletenih, prilagojenih delov v kratkem roku; in nastajanje manj odpadkov. Po drugi strani pa imajo tudi več slabosti; to vključuje nizke stopnje izdelave, manj natančnosti in poliranja površine kot obdelani deli, sorazmerno omejen nabor materialov, ki jih je mogoče obdelati, in resne omejitve velikosti delov, ki jih je mogoče izdelati poceni in brez izkrivljanja. Zaradi tega je glavni trg 3D tiskanja v tako imenovanem hitrem prototipiranju - torej hitri izdelavi delov, ki bodo sčasoma množično izdelani v tradicionalnih proizvodnih procesih. Kljub temu komercialni 3D-tiskalniki še naprej izboljšujejo svoje procese in prodrejo na trge končnih izdelkov, raziskovalci pa še naprej eksperimentirajo s 3D-tiskanjem in proizvajajo predmete neumnost kot avtomobilske karoserije, betonski bloki in užitni živilski izdelki.
Spoznajte razvoj titano-protetične čeljusti s 3D-tiskom Spoznajte 3D-protetično čeljust s titanom. Univerza v Melbournu, Victoria, Avstralija (založniški partner Britannica) Oglejte si vse videoposnetke za ta članek
Izraz 3D biotiskanje se uporablja za opis uporabe konceptov 3D tiskanja pri proizvodnji bioloških entitet, kot so tkiva in organi. Biotiskanje temelji večinoma na obstoječih tiskarskih tehnologijah, kot je brizgalno ali lasersko tiskanje, vendar uporablja bioink (suspenzije živih celic in celic rastni medij ), ki jih lahko pripravimo v mikropipetah ali podobnih orodjih, ki služijo kot tiskalne kartuše. Nato tiskanje nadzira prek računalnika, pri čemer se celice odlagajo na določene vzorce kulture plošče ali podobne sterilne površine. Tiskanje na ventilih, ki omogoča natančen nadzor nad celico odlaganje in izboljšano ohranjanje sposobnosti preživetja celic, je bil uporabljen za tiskanje človeškega zarodka stebelna celica v vnaprej programiranih vzorcih, ki olajšati agregacijo celic v sferoidne strukture. Takšni modeli človeškega tkiva, ustvarjeni s 3D-biotiskanjem, so še posebej uporabni na področju regenerativne medicine.
3D-natisnjeno protetično uho 3D-natisnjeno protetično uho, izdelano iz medicinskega silikona, 2013. Veronika Lukasova — ZUMA Press / Alamy
