Nejlepší průvodce 3D tiskárnami

Aditivní výroba má stále více oblastí použití, a to jak v sektoru volného času, tak v průmyslu a technologii. 3D tiskárny způsobily revoluci ve způsobu tisku a staví nové struktury, které mohou sahat od malých objektů po živé tkáně a dokonce i domy nebo aerodynamické díly pro motorsport.

Ještě před několika lety byl 2D tisk záležitostí sci-fi. Mnozí snili o tom, že budou moci tisknout předměty místo obrázků nebo textu na jednoduchý XNUMXD papír. Nyní je technologie tak vyspělá, že existuje nespočet technologií, značek, modelů, atd. V této příručce se můžete o těchto zvláštních tiskárnách dozvědět mnohem více.

Co je to voxel?

Pokud ještě nejste obeznámeni s voxel, je důležité, abyste pochopili, co to je, protože v 3D tisku je to důležité. Je to zkratka anglického «volumetric pixel», kubické jednotky, která tvoří trojrozměrný objekt.

Jinými slovy, bylo by 2D ekvivalent pixelu. A jak můžete vidět na obrázku výše, pokud je tento 3D model rozdělen na kostky, každá z nich by byl voxel. Je důležité specifikovat, co to je, protože některé pokročilé 3D tiskárny umožňují kontrolu každého voxelu během tisku pro dosažení lepších výsledků.

Co je 3D tiskárna

3D tiskárna je stroj schopný tisknout objemově objemné objekty z počítačového návrhu. Tedy jako běžná tiskárna, ale místo na rovnou plochu a ve 2D tiskne se třemi rozměry (šířka, délka a výška)). Návrhy, ze kterých lze těchto výsledků dosáhnout, mohou pocházet z 3D nebo CAD modelu a dokonce i ze skutečného fyzického objektu, který byl XNUMXD skenování.

A mohou tisknout všelijaké věci, od předmětů tak jednoduchých, jako je šálek kávy, až po mnohem složitější, jako jsou živé tkáně, domy atd. Jinými slovy, sen mnoha, kteří chtěli, aby jejich tištěné kresby ožily z papíru, je tady a jsou dostatečně levné na to, aby je bylo možné používat i mimo průmysl, také doma.

Historie 3D tisku

Historie 3D tisku se zdá být velmi nedávná, ale pravdou je, že se musí vrátit o několik desetiletí zpět. Vše vzniká z inkoustová tiskárna z roku 1976, od kterého byl učiněn pokrok v nahrazení tiskové barvy materiály pro generování objektů s objemem, podniknutí důležitých kroků a označení milníků ve vývoji této technologie až po současné stroje:

• V roce 1981 bylo patentováno první zařízení pro 3D tisk. udělal to doktor Hideo Kodamaz Městského průmyslového výzkumného ústavu Nagoya (Japonsko). Cílem bylo použít 2 různé metody, které vynalezl, pro aditivní výrobu pomocí fotocitlivé pryskyřice, podobně jako se vyrábí čipy. Jeho projekt by však byl opuštěn pro nedostatek zájmu a financí.
• Ve stejném desetiletí francouzští inženýři Alain Le Méhauté, Olivier de Wittte a Jean-Claude André, začala zkoumat technologii výroby tuhnutím fotocitlivých pryskyřic s UV vytvrzováním. CNRS by projekt neschválilo kvůli nedostatku aplikačních oblastí. A i když požádali o patent v roce 1984, nakonec od toho bylo upuštěno.
• karlův trupV roce 1984 spoluzaložil společnost 3D Systems, která vynalezla stereolitografii (SLA). Jde o proces, při kterém lze z digitálního modelu vytisknout 3D objekt.
• La první 3D stroj typu SLA Začal se prodávat v roce 1992, ale jeho ceny byly poměrně vysoké a stále šlo o velmi základní vybavení.
• V roce 1999 byl zaznamenán další velký milník, tentokrát odkazující na biotisk, která je schopna v laboratoři vytvořit lidský orgán, konkrétně močový měchýř pomocí syntetického povlaku se samotnými kmenovými buňkami. Tento milník má svůj původ ve Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, který otevírá dveře výrobě orgánů pro transplantace.
• El 3D tištěná ledvina by měla dorazit v roce 2002. Jednalo se o plně funkční model se schopností filtrovat krev a produkovat moč u zvířete. I tento vývoj vznikl ve stejném ústavu.
• Adrian Bowyer zakládá RepRap na University of Bath v roce 2005. Jedná se o open source iniciativu k vybudování levných 3D tiskáren, které se samy replikují, to znamená, že mohou tisknout vlastní díly a používat spotřební materiál jako např. 3D vlákna.
• O rok později, v 2006 přichází technologie SLS a možnost hromadné výroby díky laseru. S ním se otevírají dveře průmyslovému využití.
• Rok 2008 by byl rokem první tiskárny s schopnost sebereprodukce. Byl to Darwin z RepRap. Ve stejném roce začaly také služby pro spoluvytváření, webové stránky, kde mohly komunity sdílet své 3D návrhy, aby si je ostatní mohli vytisknout na svých vlastních 3D tiskárnách.
• Významného pokroku bylo dosaženo také v Povolení 3D protetiky. Rok 2008 bude rokem, kdy první člověk bude moci chodit díky potištěné protetické noze.
• Rok 2009 je rokem Makerbot a sady 3D tiskáren, aby si je mnoho uživatelů mohlo levně koupit a postavit si vlastní tiskárnu. Tedy orientované na výrobce a kutily. Ve stejném roce udělal Dr. Gabor Forgacs další velký krok v biotisku, když byl schopen vytvářet krevní cévy.
• El první tištěná rovina ve 3D dorazí v roce 2011, vytvořený inženýry z University of Southampton. Jednalo se o bezpilotní konstrukci, ale bylo možné jej vyrobit za pouhých 7 dní a s rozpočtem 7000 12.000 EUR. To otevřelo zákaz výroby mnoha dalších produktů. Ve skutečnosti ve stejném roce dorazil první tištěný prototyp auta, Kor Ecologic Urbee, s cenami mezi 60.000 XNUMX a XNUMX XNUMX EUR.
• Ve stejné době se začalo tisknout pomocí ušlechtilých materiálů jako např mincovní stříbro a 14karátové zlato, čímž se otevírá nový trh pro klenotníky, kteří jsou schopni vytvářet levnější kousky s použitím přesného materiálu.
• V roce 2012 by to přišlo první protetický implantát čelisti 3D tisk díky skupině belgických a nizozemských výzkumníků.
• A v současné době trh nepřestává nacházet nové aplikace, zlepšit jejich výkona pokračovat v rozšiřování o podniky a domácnosti.

V současné době, pokud vás to zajímá kolik stojí 3D tiskárna, se může pohybovat od 100 EUR nebo 200 EUR v případě nejlevnějších a nejmenších až po 1000 XNUMX EUR nebo více v případě nejpokročilejších a větších, a dokonce i takové, které stojí tisíce EUR pro průmyslový sektor.

Co je aditivní výroba neboli AM

3D tisk není nic jiného než aditivní výrobu, tedy výrobní proces, který za účelem vytvoření 3D modelů překrývá vrstvy materiálu. Zcela opak subtraktivní výroby, která je založena na počátečním bloku (plech, ingot, blok, tyč,...), ze kterého se postupně odebírá materiál, až vznikne finální výrobek. Například jako subtraktivní výroba máte kus vyřezaný na soustruhu, který začíná blokem dřeva.

Díky tomu revoluční metoda můžete získat levnou výrobu předmětů doma, modely pro inženýry a architekty, získat prototypy pro testování atd. Navíc tato aditivní výroba umožnila vytvářet díly, které byly dříve nemožné jinými metodami, jako jsou formy, vytlačování atd.

Co je biotisk

Bioprinting je speciální typ aditivní výroby, také vytvořený pomocí 3D tiskáren, ale jehož výsledky se velmi liší od inertních materiálů. Smět vytvářet živé tkáně a orgányod lidské kůže po životně důležitý orgán. Mohou také vyrábět biokompatibilní materiály, jako jsou materiály pro protézy nebo implantáty.

Toho lze dosáhnout z dvě metody:

• Konstrukce, druh podpory nebo lešení je postaven z kompozitů biokompatibilní polymery že je tělo neodmítne a buňky je přijmou. Tyto struktury jsou zavedeny do bioreaktoru, aby mohly být osídleny buňkami, a jakmile se vloží do těla, postupně uvolní cestu buňkám hostitelského organismu.
• Je to otisk orgánů nebo tkání vrstvu po vrstvě, ale místo použití materiálů, jako jsou plasty nebo jiné, živé buněčné kultury a způsob upevnění zvaný biopapír (biodegradabilní materiál) do tvaru.

Jak fungují 3D tiskárny

El jak funguje 3D tiskárna Je to mnohem jednodušší, než se může zdát:

1. Se softwarem můžete začít od nuly 3D modelování nebo CAD design pro vygenerování požadovaného modelu, nebo si stáhněte již vytvořený soubor a dokonce použijte 3D skener k získání 3D modelu ze skutečného fyzického objektu.
2. Nyní máte 3D model uložený v digitálním souboru, tedy z digitální informace s rozměry a tvary předmětu.
3. Následující je krájení, proces, při kterém je 3D model „rozřezán“ na stovky nebo tisíce vrstev nebo řezů. To znamená, jak rozdělit model pomocí softwaru.
4. Když uživatel klikne na tlačítko tisku, 3D tiskárna připojená k počítači pomocí kabelu USB nebo sítě nebo soubor předaný na SD kartě nebo flash disku bude interpretován procesorem tiskárny.
5. Odtud půjde tiskárna ovládání motorů pohybovat hlavou a tím generovat vrstvu po vrstvě, dokud není dosaženo konečného modelu. Podobně jako u běžné tiskárny, ale objem bude narůstat vrstvu po vrstvě.
6. Způsob, jakým jsou tyto vrstvy generovány se může lišit podle technologie které mají 3D tiskárny. Mohou být například vytlačováním nebo pryskyřicí.

3D design a 3D tisk

Jakmile víte, co je 3D tiskárna a jak funguje, je další věc znát potřebný software nebo nástroje pro tisk. Něco zásadního, pokud chcete přejít od skici nebo nápadu ke skutečnému 3D objektu.

Měli byste vědět, že existuje několik základních typů softwaru pro 3D tiskárny:

• Na jedné straně jsou programy o 3D modelování nebo 3D CAD návrh pomocí kterého může uživatel vytvářet návrhy od začátku nebo je upravovat.
• Na druhé straně existuje tzv slicer software, která převádí 3D model na konkrétní instrukce, které se vytisknou na 3D tiskárně.
• K dispozici je také software pro úpravu sítě. Tyto programy, jako je MeshLab, se používají k úpravě sítí 3D modelů, když způsobují problémy při jejich tisku, protože jiné programy nemusí brát v úvahu způsob, jakým 3D tiskárny fungují.

Software pro 3D tiskárnu

Zde jsou některé z nejlepší software pro 3D tisk, placené i bezplatné, pro 3D modelování y CAD design, stejně jako bezplatný software nebo software s otevřeným zdrojovým kódem:

Sketchup

Vytvořen Google a Last Software SketchUp, i když nakonec přešel do rukou společnosti Trimble. Jedná se o proprietární a bezplatný software (s různými typy platebních plánů) a také s možností volby mezi jeho používáním na ploše Windows nebo na webu (jakýkoli operační systém s kompatibilním webovým prohlížečem).

Tento program grafický design a 3D modelování je jedním z nejlepších. S ním můžete vytvářet všechny druhy struktur, i když je speciálně navržen pro architektonické návrhy, průmyslový design atd.

download

Ultimaker Cure

Ultimaker vytvořil Cura, aplikace speciálně navržená pro 3D tiskárny pomocí kterého lze upravovat parametry tisku a transformovat je do kódu G. Vytvořil jej David Raan v době svého působení v této firmě, i když pro snadnější údržbu by jeho kód otevřel pod licencí LGPLv3. Nyní je to open source, což umožňuje větší kompatibilitu s CAD softwarem třetích stran.

V dnešní době je tak populární, že je a z nejpoužívanějších na světěs více než 1 milionem uživatelů z různých odvětví.

download

prusaslicer

Společnost Prusa také chtěla vytvořit vlastní software. Je to open source nástroj nazvaný PrusaSlicer. Tato aplikace je velmi bohatá na funkce a vlastnosti a má poměrně aktivní vývoj.

Pomocí tohoto programu budete moci exportovat 3D modely do nativních souborů, kterým lze přizpůsobit původní tiskárny Prusa.

download

tvůrce nápadů

Tento další program je zdarma a lze jej nainstalovat do obou Microsoft Windows, macOS a na GNU/Linux. Ideamaker je speciálně navržen pro produkty Raise3D a je to další slicer, se kterým můžete své prototypy pro tisk spravovat agilním způsobem.

download

freecad

FreeCAD potřebuje několik úvodů, je to open source projekt a zcela zdarma pro návrh 3D CAD. S ním můžete vytvořit jakýkoli model, jako byste to udělali v Autodesk AutoCAD, placené verzi a proprietárním kódu.

Snadno se používá, má intuitivní rozhraní a bohaté nástroje pro práci. Proto je jedním z nejpoužívanějších. Je založen na OpenCASCADE a je napsán v C++ a Pythonu pod licencí GNU GPL.

download

Mixér

Další skvělá známost ve světě svobodného softwaru. Tento skvělý software používá i mnoho profesionálů, vzhledem k moc a výsledky To nabízí. Dostupné na více platformách, jako jsou Windows a Linux, a pod licencí GPL.

Ale nejdůležitější na tomto softwaru je, že nejen slouží osvětlení, rendering, animace a tvorba trojrozměrné grafiky pro animovaná videa, videohry, malby atd., ale můžete jej použít i pro 3D modelování a vytvořit si, co potřebujete vytisknout.

download

Autodesk AutoCAD

Je to platforma podobná FreeCADu, ale je to proprietární a placený software. Vaše licence mají a vysoká cena, ale je to jeden z nejpoužívanějších programů na profesionální úrovni. S tímto softwarem budete moci vytvářet 2D i 3D CAD návrhy, přidávat mobilitu, četné textury materiálů atd.

Je k dispozici pro Microsoft Windows a jednou z jeho výhod je kompatibilita s DWF soubory, které jsou jedny z nejrozšířenějších a vyvíjené samotnou společností Autodesk.

download

Autodesk Fusion 360

Autodesk Fusion 360 Má mnoho podobností s AutoCADem, ale je založen na cloudové platformě, takže můžete pracovat odkudkoli a mít vždy nejpokročilejší verzi tohoto softwaru. V tomto případě budete muset platit i předplatné, které také není zrovna levné.

download

Tinkercad

TinkerCAD je další program pro 3D modelování, který lze použít online, z webového prohlížeče, což výrazně otevírá možnosti použití odkudkoli potřebujete. Od roku 2011 si získává uživatele a stala se velmi oblíbenou platformou mezi uživateli 3D tiskáren a dokonce i ve vzdělávacích centrech, protože její učení je mnohem jednodušší než u Autodesku.

download

síťová laboratoř

Je k dispozici pro Linux, Windows a macOS a je zcela zdarma a s otevřeným zdrojovým kódem. MeshLab je softwarový systém pro zpracování 3D sítě. Cílem tohoto softwaru je spravovat tyto struktury pro úpravy, opravy, kontrolu, renderování atd.

download

SolidWorks

Evropská společnost Dassault Systèmes ze své dceřiné společnosti SolidWorks Corp. vyvinula jeden z nejlepších a nejprofesionálnějších CAD software pro 2D a 3D modelování. SolidWorks může být alternativou k Autodesk AutoCAD, ale je speciálně navržený pro modelování mechanických systémů. Není zdarma, není ani open source a je k dispozici pro Windows.

download

Creo

Konečně, Creo je další z nejlepších CAD/CAM/CAE softwaru pro 3D tiskárny najdete. Jedná se o software vytvořený společností PTC, který vám umožní navrhnout velké množství vysoce kvalitních produktů, rychle a s minimální prací. To vše díky intuitivnímu rozhraní navrženému pro zlepšení použitelnosti a produktivity. Můžete vyvíjet díly pro aditivní a subtraktivní výrobu, stejně jako pro simulaci, generativní design atd. Je placený, uzavřený zdroj a pouze pro Windows.

download

print 3D

Dalším krokem k návrhu pomocí výše uvedeného softwaru je vlastní tisk. Tedy když z toho souboru s modelem 3D tiskárna začne generovat vrstvy až do dokončení modelu a získání skutečného návrhu.

toto proces může trvat více či méněv závislosti na rychlosti tisku, složitosti kusu a jeho velikosti. Ale může to trvat několik minut až hodiny. Během tohoto procesu může být tiskárna ponechána bez dozoru, i když je vždy pozitivní práci čas od času sledovat, aby se předešlo tomu, že problémy nakonec ovlivní konečný výsledek.

postprocesu

Jakmile je díl vytištěn na 3D tiskárně, ve většině případů to samozřejmě nekončí. Pak většinou přijdou další další kroky známé jako následné zpracování jako:

• Odstraňte některé součásti, které je třeba vygenerovat a které nejsou součástí konečného modelu, jako je základna nebo podpora, která je potřebná k tomu, aby součást stála.
• Pro dosažení lepší konečné úpravy povrch zbruste nebo vyleštěte.
• Povrchová úprava předmětu jako lakování, malování, koupele atd.
• Některé kusy, například kovové kusy, mohou dokonce vyžadovat další procesy, jako je pečení.
• V případě, že bylo nutné kus rozdělit na díly, protože kvůli jeho rozměrům nebylo možné sestavit celek, může být nutné díly spojit (montáž, slepení, svařování...).

Často kladené otázky

Nakonec část o Často kladené otázky nebo často kladené otázky a odpovědi které obvykle vznikají při použití 3D tiskárny. Nejčastěji vyhledávané jsou:

Jak otevřít STL

Jednou z nejčastějších otázek je jak můžete otevřít nebo zobrazit soubor .stl. Toto rozšíření odkazuje na stereolitografické soubory a lze jej otevřít a dokonce upravit pomocí softwaru Dassault Systèmes CATIA mezi jinými CAD programy, jako je AutoCAD atd.

Kromě STL existují také ostatní soubory jako .obj, .dwg, .dxf, atd. Všechny jsou velmi populární a lze je otevřít mnoha různými programy a dokonce převádět mezi formáty.

3D šablony

Měli byste vědět, že 3D kresbu nemusíte vždy vytvářet sami, můžete získat hotové modely nejrůznějších věcí, od figurek z videoher nebo filmů až po praktické věci do domácnosti, hračky, protetiku, masky, telefon. případy atd. Raspberry Pi, a mnohem víc. Existuje stále více webových stránek s jejich knihovnami šablony připravené ke stažení a tisku na vaší 3D tiskárně. Některé doporučené stránky jsou:

• Thingiverse
• 3D Warehouse
• PrusaPrinters
• si představte
• GrabCad
• MyMiniFactory
• Pinchape
• TurboSquid
• 3Dexport
• Zdarma3D
• otřásl se
• Galerie 3D tisku XYZ
• Kulty 3D
• opravitelné
• 3DaGoGo 
• Free3D
• The Forge
• NASA
• Plány lekcí Dremel
• Polární mrak
• stlfinder
• Sketchfab
• hum3d

Ze skutečného modelu (3D skenování)

Další možností, pokud chcete, je znovu vytvořit dokonalý klon nebo replika jiného 3D objektu, je použít a 3D skener. Jsou to zařízení, která umožňují sledovat tvar objektu, přenést model do digitálního souboru a umožnit tisk.

Aplikace a použití 3D tiskárny

Konečně jsou to 3D tiskárny lze použít pro mnoho aplikací. Nejoblíbenější použití, která lze poskytnout, jsou:

inženýrské prototypy

Jedno z nejoblíbenějších využití 3D tiskáren v profesionální oblasti je pro rychlé prototypování, tedy do rychlé prototypování. Buď k získání dílů pro závodní auto, jako je Formule 1, nebo k vytvoření prototypů motorů či složitých mechanismů.

Tímto způsobem je inženýrovi umožněno získat díl mnohem rychleji, než kdyby jej musel poslat do továrny na výrobu, a také získat zkušební prototypy zjistit, zda konečný model bude fungovat podle očekávání.

architektura a stavebnictví

foto: © www.StefanoBorghi.com

Samozřejmě, a s výše uvedeným úzce souvisí, lze na ně také zvyknout stavět konstrukce a provádět mechanické zkoušky pro architekty nebo stavět určité části, které nelze vyrobit jinými postupy, vytvářet prototypy budov nebo jiných objektů jako vzorky nebo modely atd.

Dále vznik betonové tiskárny a další materiály také otevřely dveře k tomu, aby bylo možné tisknout domy rychle a mnohem efektivněji as ohledem na životní prostředí. Bylo dokonce navrženo přenést tento typ tiskárny na jiné planety pro budoucí kolonie.

Návrh a úprava šperků a dalších doplňků

Jedna z nejrozšířenějších věcí je tištěné šperky. Způsob, jak získat jedinečné a rychlejší kusy s personalizovanými vlastnostmi. Některé 3D tiskárny dokážou vytisknout některá kouzla a doplňky z materiálů, jako je nylon nebo plast, v různých barvách, ale existují i ​​​​jiné používané v oblasti profesionálních šperků, které mohou používat ušlechtilé kovy, jako je zlato nebo stříbro.

Zde můžete zařadit i některé produkty, které se v poslední době také tisknou, jako např oblečení, obuv, módní doplňky, Etc.

Volný čas: věci vyrobené na 3D tiskárně

Nezapomeňme volný čas, k čemuž slouží spousta domácích 3D tiskáren. Tato použití mohou být velmi různorodá, od vytvoření personalizované podpory, přes vývoj dekorací nebo náhradních dílů, až po malování figurek vašich oblíbených fiktivních postav, pouzder pro kutilské projekty, personalizovaných hrnků atd. Tedy pro neziskové účely.

Výrobní průmysl

Mnoho zpracovatelský průmysl k výrobě svých produktů již využívají 3D tiskárny. Nejen kvůli výhodám tohoto typu aditivní výroby, ale také proto, že někdy, vzhledem ke složitosti návrhu, není možné jej vytvořit tradičními metodami, jako je vytlačování, použití forem atd. Tyto tiskárny se navíc vyvinuly, dokážou používat velmi různorodé materiály, včetně tisku kovových dílů.

Běžná je také výroba dílů pro vozidlaa dokonce i pro letadla, protože umožňují získat některé díly, které jsou velmi lehké a efektivnější. Velcí jako AirBus, Boeing, Ferrari, McLaren, Mercedes atd. už je mají.

3D tiskárny v medicíně: stomatologie, protetika, biotisk

Dalším skvělým odvětvím pro použití 3D tiskáren je oblasti zdraví. Mohou být použity k mnoha účelům:

• Preciznější výroba zubních náhrad, držáků atd.
• Bioprinting tkání, jako je kůže nebo orgány pro budoucí transplantace.
• Jiné typy protéz pro kostní, motorické nebo svalové problémy.
• Ortopedie.
• atd.

Tištěné jídlo / jídlo

3D tiskárny lze použít k vytváření dekorací na talířích nebo k tisku sladkostí, jako jsou čokolády, v určitém tvaru a dokonce i pro mnoho dalších různých potravin. Proto, potravinářský průmysl snaží se také využít výhod těchto strojů.

Navíc způsob zlepšit výživu potravin, jako je potisk masových filetů vyrobených z recyklovaných bílkovin nebo ze kterých byly odstraněny určité škodlivé produkty, které mohou být v přírodním mase. Existují také projekty na vytvoření produktů pro vegany nebo vegetariány, které simulují skutečné masné výrobky, ale jsou vytvořeny z rostlinných bílkovin.

Educación

A samozřejmě 3D tiskárny jsou nástrojem, který zaplaví vzdělávací centra, protože jsou skvělý společník na hodiny. Učitelé s nimi mohou vytvářet modely, aby se studenti učili praktickým a intuitivním způsobem, nebo sami studenti mohou rozvíjet svou schopnost vynalézavosti a vytvářet nejrůznější věci.

více informací

• Nejlepší Resin 3D tiskárny
• 3D skener
• Náhradní díly pro 3D tiskárny
• Vlákna a pryskyřice pro 3D tiskárny
• Nejlepší průmyslové 3D tiskárny
• Nejlepší 3D tiskárny pro domácnost
• Nejlepší levné 3D tiskárny
• Jak vybrat nejlepší 3D tiskárnu
• Vše o formátech STL a 3D tisku
• Typy 3D tiskáren