Additiv fremstilling har flere og flere anvendelsesområder, både i fritidssektoren og inden for industri og teknologi. 3D-printere er kommet til at revolutionere den måde, du printer på og de bygger nye strukturer, som kan variere fra små genstande til levende væv og endda huse, eller aerodynamiske dele til motorsport.
Indtil for et par år siden var 2D-print science fiction-stof. Mange drømte om at kunne printe objekter i stedet for billeder eller tekst på simpelt XNUMXD-papir. Nu er teknologien så moden, at der er utallige teknologier, mærker, modeller, etc. I denne guide kan du lære meget mere om disse ejendommelige printere.
Hvad er en voxel?
Hvis du endnu ikke er bekendt med voxelen, er det vigtigt, at du forstår, hvad det er, da det i 3D-print er vigtigt. Det er forkortelsen af det engelske «volumetric pixel», en kubisk enhed, der udgør et tredimensionelt objekt.
Det ville med andre ord være 2D-ækvivalenten til en pixel. Og, som du kan se på billedet ovenfor, hvis den 3D-model er opdelt i terninger, ville hver af dem være en voxel. Det er vigtigt at specificere, hvad det er, da nogle avancerede 3D-printere tillader kontrol af hver voxel under udskrivning for at opnå bedre resultater.
Hvad er en 3D-printer
En 3D-printer er en maskine, der er i stand til at printe objekter med volumen fra et computerdesign. Det vil sige som en konventionel printer, men i stedet for at printe på en flad overflade og i 2D, gør den det med tre dimensioner (bredde, længde og højde)). De designs, hvorfra disse resultater kan opnås, kan komme fra en 3D- eller CAD-model og endda fra et virkeligt fysisk objekt, der er blevet XNUMXD scanning.
Og det kan de printe alle mulige ting, fra genstande så simple som en kop kaffe til meget mere komplekse som levende væv, huse osv. Med andre ord er drømmen for mange, der gerne ville have deres trykte tegninger til live fra papir, her, og de er billige nok til at blive brugt ud over industrien, også herhjemme.
Historien om 3D-print
Historien om 3D-print virker meget ny, men sandheden er, at den skal gå et par årtier tilbage. Alt udspringer af inkjet printer fra 1976, hvorfra der er gjort fremskridt med at erstatte trykfarve med materialer for at generere objekter med volumen, tage vigtige skridt og markere milepæle i udviklingen af denne teknologi op til de nuværende maskiner:
- I 1981 blev den første 3D-printenhed patenteret. han gjorde det Dr Hideo Kodama, fra Nagoya Municipal Industrial Research Institute (Japan). Ideen var at bruge 2 forskellige metoder, han opfandt til additiv fremstilling ved hjælp af fotofølsom harpiks, svarende til hvordan chips fremstilles. Hans projekt ville dog blive opgivet på grund af manglende interesse og finansiering.
- I samme årti franske ingeniører Alain Le Méhauté, Olivier de Wittte og Jean-Claude André, begyndte at undersøge teknologien til fremstilling ved størkning af lysfølsomme harpikser med UV-hærdning. CNRS ville ikke godkende projektet på grund af mangel på anvendelsesområder. Og selvom de ansøgte om et patent i 1984, ville det til sidst blive opgivet.
- charles skrogI 1984 var han med til at stifte virksomheden 3D Systems, der opfandt stereolitografi (SLA). Det er en proces, hvorved et 3D-objekt kan udskrives fra en digital model.
- La første SLA-type 3D-maskine Det begyndte at blive markedsført i 1992, men dets priser var ret høje, og det var stadig meget grundlæggende udstyr.
- I 1999 blev endnu en stor milepæl markeret, denne gang med henvisning til bioprint, at være i stand til at generere et menneskeligt organ i et laboratorium, specifikt en urinblære ved hjælp af en syntetisk belægning med selve stamcellerne. Denne milepæl har sin oprindelse i Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, der åbner dørene til fremstilling af organer til transplantationer.
- El 3D-printet nyre ville ankomme i 2002. Det var en fuldt funktionel model med evnen til at filtrere blod og producere urin i et dyr. Denne udvikling blev også skabt i samme institut.
- Adrian Bowyer grundlagde RepRap på University of Bath i 2005. Det er et open source-initiativ at bygge billige 3D-printere, der er selvreplikerende, det vil sige, at de kan printe deres egne dele og bruge forbrugsstoffer som f.eks. 3D filamenter.
- Et år senere, i 2006, SLS-teknologi ankommer og muligheden for massefremstilling takket være laseren. Med den åbnes dørene til industriel brug.
- 2008 ville være året for den første printer med selvreplikerende evne. Det var Darwin fra RepRap. Samme år begyndte samskabelsestjenester også, websteder, hvor fællesskaber kunne dele deres 3D-design, så andre kunne printe dem på deres egne 3D-printere.
- Der er også sket betydelige fremskridt inden for 3D-proteser tillader det. 2008 bliver året, hvor den første person vil være i stand til at gå takket være en trykt benprotese.
- 2009 er året for Makerbot og kits af 3D-printere, så mange brugere kunne købe dem billigt og selv bygge deres egen printer. Det vil sige orienteret til beslutningstagere og gør-det-selv. Samme år tager Dr. Gabor Forgacs endnu et stort skridt i bioprint, idet han er i stand til at skabe blodkar.
- El første trykte fly i 3D ville ankomme i 2011, skabt af ingeniører fra University of Southampton. Det var et ubemandet design, men det kunne fremstilles på kun 7 dage og med et budget på €7000. Dette åbnede forbuddet mod fremstilling af mange andre produkter. Faktisk ville den første trykte bilprototype ankomme samme år, Kor Ecologic Urbee, med priser mellem €12.000 og €60.000.
- Samtidig begyndte man at trykke med ædle materialer som f.eks sterling sølv og 14 karat guld, hvilket åbner et nyt marked for juvelerer, idet de er i stand til at skabe billigere smykker ved hjælp af det præcise materiale.
- I 2012 ville den ankomme det første kæbeproteseimplantat 3D-printet takket være en gruppe belgiske og hollandske forskere.
- Og i øjeblikket stopper markedet ikke med at finde nye applikationer, forbedre deres ydeevne, og at fortsætte med at udvide med virksomheder og hjem.
I øjeblikket, hvis du undrer dig hvor meget koster en 3d-printer, kan variere fra lidt over €100 eller €200 for de billigste og mindste, til €1000 eller mere for de mest avancerede og større, og endda nogle, der koster tusindvis af euro for den industrielle sektor.
Hvad er additiv fremstilling eller AM
3D-print er intet andet end en additiv fremstilling, det vil sige en fremstillingsproces, der, for at skabe 3D-modeller, overlapper lag af materiale. Det modsatte af subtraktiv fremstilling, som er baseret på en indledende blok (plade, barre, blok, stang,...), hvorfra materiale gradvist fjernes, indtil det endelige produkt er opnået. For eksempel har du som subtraktiv fremstilling et stykke udskåret på en drejebænk, som starter med en træblok.
Tak til dette revolutionerende metode du kan få billig produktion af objekter i hjemmet, modeller til ingeniører og arkitekter, skaffe prototyper til test mv. Derudover har denne additive fremstilling gjort det muligt at skabe dele, der tidligere var umulige ved andre metoder såsom forme, ekstrudering mv.
Hvad er bioprint
Bioprinting er en speciel type additiv fremstilling, også skabt med 3D-printere, men hvis resultater er meget forskellige fra inerte materialer. Kan lave levende væv og organer, fra en menneskelig hud til et vitalt organ. De kan også fremstille biokompatible materialer, såsom dem til proteser eller implantater.
Dette kan opnås fra to metoder:
- En struktur, en slags støtte eller stillads er bygget af kompositter biokompatible polymerer at de ikke bliver afvist af kroppen, og at cellerne vil acceptere dem. Disse strukturer indføres i en bioreaktor, så de kan befolkes af celler, og når de først er indsat i kroppen, vil de gradvist give plads til værtsorganismens celler.
- Det er et indtryk af organer eller væv lag for lag, men i stedet for at bruge materialer som plastik eller andre, levende cellekulturer og en fastgørelsesmetode kaldet biopapir (bionedbrydeligt materiale) til at forme.
Sådan fungerer 3D-printere
El hvordan en 3d-printer fungerer Det er meget enklere, end det kan se ud:
- Du kan starte fra bunden med software til 3d modellering eller CAD-design for at generere den model, du ønsker, eller downloade en fil, der allerede er oprettet, og endda bruge en 3D-scanner til at få 3D-modellen fra et rigtigt fysisk objekt.
- Nu har du 3D-model gemt i en digital fil, altså fra digital information med objektets dimensioner og former.
- Følgende er udskæring, en proces, hvor 3D-modellen er "skåret" i hundredvis eller tusindvis af lag eller skiver. Det vil sige, hvordan man opskærer modellen efter software.
- Når brugeren klikker på udskriv-knappen, vil 3D-printeren, der er tilsluttet pc'en via USB-kabel eller netværk, eller filen, der sendes til et SD-kort eller pendrev, blive fortolket af printerprocessoren.
- Derfra går printeren styring af motorerne at flytte hovedet og dermed generere lag for lag indtil den endelige model er opnået. Svarende til en konventionel printer, men volumen vil vokse lag for lag.
- Den måde, disse lag genereres på kan variere alt efter teknologi der har 3D-printere. For eksempel kan de være ved ekstrudering eller ved harpiks.
3D design og 3D print
Når du først ved, hvad en 3D-printer er, og hvordan den fungerer, er den næste ting kender den nødvendige software eller værktøjer til udskrivning. Noget væsentligt, hvis du vil gå fra en skitse eller idé til et rigtigt 3D-objekt.
Du skal vide, at der er flere grundlæggende typer software til 3D-printere:
- På den ene side er der programmerne af 3D-modellering eller 3D CAD-design hvormed en bruger kan oprette designs fra bunden eller ændre dem.
- På den anden side er der den såkaldte slicer software, som konverterer 3D-modellen til specifikke instruktioner, der skal printes på 3D-printeren.
- Der er også mesh modifikationssoftware. Disse programmer, såsom MeshLab, bruges til at ændre maskerne i 3D-modeller, når de forårsager problemer, når de udskrives, da andre programmer muligvis ikke tager højde for den måde, 3D-printere fungerer på.
3D printer software
Her er nogle af de bedste software til 3d-print, både betalt og gratis, for 3d modellering y CAD-design, samt gratis eller open source software:
Sketchup
Google og sidste software oprettet SketchUp, selvom det endelig overgik i hænderne på Trimble-kompagniet. Det er proprietær og gratis software (med forskellige typer betalingsplaner) og også med mulighed for at vælge mellem at bruge det på Windows-skrivebordet eller på nettet (ethvert operativsystem med en kompatibel webbrowser).
Dette program af grafisk design og 3D-modellering er en af de bedste. Med den kan du skabe alle slags strukturer, selvom den er specielt designet til arkitektonisk design, industrielt design mv.
Ultimaker Cure
Ultimaker har skabt Cura, en applikation specielt designet til 3D-printere hvormed udskrivningsparametre kan ændres og omdannes til G-kode. Den blev skabt af David Raan, mens han arbejdede i denne virksomhed, selvom han for lettere vedligeholdelse ville åbne dens kode under LGPLv3-licensen. Det er nu open source, hvilket muliggør større kompatibilitet med tredjeparts CAD-software.
I dag er den så populær, at den er en af de mest brugte i verden, med mere end 1 million brugere fra forskellige sektorer.
prusaslicer
Firmaet Prusa har også ønsket at skabe sin egen software. Det hedder open source-værktøjet PrusaSlicer. Denne app er meget rig på funktioner og funktioner, og har en ret aktiv udvikling.
Med dette program vil du være i stand til at eksportere 3D-modeller til native filer, som kan tilpasses de originale Prusa printere.
idémager
Dette andet program er gratis og kan installeres på begge Microsoft Windows, macOS og på GNU/Linux. Ideamaker er specielt designet til Raise3D-produkter, og det er endnu en slicer, hvormed du kan styre dine prototyper til print på en agil måde.
freecad
FreeCAD behøver få introduktioner, det er et open source-projekt og helt gratis til design 3D CAD. Med den kan du oprette enhver model, som du ville gøre i Autodesk AutoCAD, den betalte version og den proprietære kode.
Den er enkel at bruge og med en intuitiv brugerflade og rig på værktøjer at arbejde med. Derfor er den en af de mest brugte. Den er baseret på OpenCASCADE og er skrevet i C++ og Python under GNU GPL-licensen.
Blender
Endnu et godt bekendtskab i verden af gratis software. Denne fantastiske software bruges selv af mange fagfolk, givet kraft og resultater det byder på. Tilgængelig på flere platforme, såsom Windows og Linux, og under GPL-licensen.
Men det vigtigste ved denne software er, at det ikke kun tjener til belysning, gengivelse, animation og skabelse af tredimensionel grafik til animerede videoer, videospil, malerier osv., men du kan også bruge det til 3D-modellering og skabe det, du skal printe.
Autodesk AutoCAD
Det er en platform, der ligner FreeCAD, men det er proprietær og betalt software. Dine licenser har en høj pris, men det er et af de mest brugte programmer på professionelt niveau. Med denne software vil du være i stand til at skabe både 2D og 3D CAD-design, tilføje mobilitet, adskillige teksturer til materialer osv.
Den er tilgængelig til Microsoft Windows, og en af dens fordele er kompatibilitet med DWF filer, som er en af de mest udbredte og udviklede af Autodesk-virksomheden selv.
Autodesk Fusion 360
Autodesk Fusion 360 Det har mange ligheder med AutoCAD, men det er baseret på en cloud-platform, så du kan arbejde hvor du vil, og altid have den mest avancerede version af denne software. I dette tilfælde skal du også betale abonnementer, som heller ikke er helt billige.
Tinkercad
TinkerCAD er et andet 3D-modelleringsprogram, der kan bruges online, fra en webbrowser, hvilket i høj grad åbner op for mulighederne for at bruge den, hvor end du har brug for. Siden 2011 har den fået brugere og er blevet en meget populær platform blandt brugere af 3D-printere og endda i uddannelsescentre, da dens indlæringskurve er meget lettere end Autodesks.
mesh lab
Den er tilgængelig til Linux, Windows og macOS og er helt gratis og open source. MeshLab er et 3D mesh-behandlingssoftwaresystem. Målet med denne software er at administrere disse strukturer til redigering, reparation, inspektion, gengivelse osv.
SolidWorks
Den europæiske virksomhed Dassault Systèmes har fra datterselskabet SolidWorks Corp. udviklet en af de bedste og mest professionelle CAD-software til 2D- og 3D-modellering. SolidWorks kan være et alternativ til Autodesk AutoCAD, men det er det specielt designet til modellering af mekaniske systemer. Det er ikke gratis, det er heller ikke open source, og det er tilgængeligt til Windows.
Creo
Endelig Creo er en anden af de bedste CAD/CAM/CAE-software til 3D-printere kan du finde. Det er en software skabt af PTC, og som giver dig mulighed for at designe et væld af produkter af høj kvalitet, hurtigt og med lidt arbejde. Alt sammen takket være dens intuitive grænseflade designet til at forbedre brugervenligheden og produktiviteten. Du kan udvikle dele til additiv og subtraktiv fremstilling, såvel som til simulering, generativt design mv. Det er betalt, lukket kildekode og kun til Windows.
print 3D
Det næste trin til at designe ved hjælp af ovenstående software er selve udskrivningen. Det vil sige, når fra den fil med modellen 3D-printeren begynder at generere lagene indtil man færdiggør modellen og opnår det rigtige design.
dette processen kan tage mere eller mindre, afhængigt af udskrivningshastigheden, stykkets kompleksitet og dets størrelse. Men det kunne gå fra et par minutter til timer. Under denne proces kan printeren efterlades uden opsyn, selvom det altid er positivt at overvåge arbejdet fra tid til anden for at forhindre, at problemer ender med at påvirke det endelige resultat.
efterproces
Når først delen er færdigudskrevet på 3D-printeren, slutter jobbet i de fleste tilfælde ikke der. Så kommer der som regel andre yderligere trin kendt som efterbehandling som:
- Eliminer nogle dele, der skal genereres, og som ikke er en del af den endelige model, såsom en base eller støtte, der er nødvendig for, at delen kan stå.
- Slib eller poler overfladen for at opnå en bedre slutfinish.
- Overfladebehandling af objektet, såsom lakering, maling, bade mv.
- Nogle stykker, som metalstykker, kan endda have brug for andre processer som bagning.
- I tilfælde af at et stykke har skullet deles i dele, fordi det ikke var muligt at bygge helheden på grund af dets dimensioner, kan det være nødvendigt at samle delene (montage, lim, svejsning...).
Ofte stillede spørgsmål
Til sidst afsnittet vedr Ofte stillede spørgsmål og svar som normalt opstår ved brug af en 3D-printer. De mest almindeligt søgte er:
Sådan åbner du STL
Et af de hyppigste spørgsmål er hvordan kan du åbne eller se en .stl-fil. Denne udvidelse refererer til stereolitografifiler og kan åbnes og endda redigeres af Dassault Systèmes CATIA-software blandt andre CAD-programmer som AutoCAD osv.
Ud over STL'er er der også andre filer som .obj, .dwg, dxf, etc. Alle er ret populære, og som kan åbnes med mange forskellige programmer og endda konvertere mellem formater.
3D skabeloner
Du skal vide, at du ikke altid selv skal lave 3D-tegningen, du kan få færdige modeller af alle mulige ting, lige fra figurer fra videospil eller film til praktiske husholdningsartikler, legetøj, proteser, masker, telefon sager mv. raspberry Pi, og meget mere. Der er flere og flere hjemmesider med biblioteker af disse skabeloner klar til at downloade og udskrive på din 3D-printer. Nogle anbefalede websteder er:
- tingevers
- 3D Warehouse
- PrusaPrinters
- du forestiller dig
- GrabCad
- MyMiniFactory
- Pinseform
- TurboSquid
- 3DEeksport
- Gratis 3D
- rystede
- XYZ 3D Printing Gallery
- Kulturer3D
- repareres
- 3DaGoGo
- Gratis 3D
- Smeden
- NASA
- Dremel lektionsplaner
- Polar Sky
- stlfinder
- Sketchfab
- hum3d
Fra ægte model (3D-scanning)
En anden mulighed, hvis det du ønsker er at genskabe en perfekt klon eller replika af et andet 3D-objekt, er at bruge en 3d scanner. De er enheder, der giver dig mulighed for at spore formen på et objekt, overføre modellen til en digital fil og tillade udskrivning.
Anvendelser og anvendelser af 3D-printeren
Endelig er 3D-printere kan bruges til mange applikationer. De mest populære anvendelser, der kan gives, er:
tekniske prototyper
En af de mest populære anvendelser af 3D-printere i det professionelle område er hurtig prototyping, dvs. hurtig prototyping. Enten for at skaffe dele til en racerbil, såsom en Formel 1, eller for at skabe prototyper af motorer eller komplekse mekanismer.
På denne måde får ingeniøren lov til at skaffe en del meget hurtigere, end hvis den skulle sendes til en fabrik til fremstilling, samt at skaffe test prototyper for at se, om en endelig model ville fungere som forventet.
arkitektur og byggeri
foto: © www.StefanoBorghi.com
De kan selvfølgelig, og tæt forbundet med ovenstående, også bruges til bygge strukturer og udføre mekaniske tests for arkitekter, eller bygge visse stykker, der ikke kan fremstilles med andre procedurer, skabe prototyper af bygninger eller andre objekter som prøver eller modeller osv.
Endvidere fremkomsten af betonprintere og andre materialer, har også åbnet døren for at kunne trykke huse hurtigt og meget mere effektivt og respektfuldt med miljøet. Det er endda blevet foreslået at tage denne type printer til andre planeter for fremtidige kolonier.
Design og tilpasning af smykker og andet tilbehør
En af de mest udbredte ting er trykte smykker. En måde at opnå unikke og hurtigere stykker med personlige egenskaber. Nogle 3D-printere kan printe nogle charms og tilbehør i materialer som nylon eller plastik i forskellige farver, men der er også nogle andre brugt inden for professionelle smykker, der kan bruge ædelmetaller som guld eller sølv.
Her kunne man også inddrage nogle produkter, som også bliver trykt på det seneste, som f.eks tøj, fodtøj, modetilbehørOsv
Fritid: ting lavet med 3D-printer
Lad os ikke glemme det fritid, hvilket er hvad mange 3D-printere i hjemmet bruges til. Disse anvendelser kan være meget varierede, lige fra at skabe en personlig support, til at udvikle dekorationer eller reservedele, til at male figurer af dine yndlings fiktive karakterer, etuier til DIY-projekter, personlige krus osv. Altså til almennyttige formål.
Fremstillingsindustrien
mange fremstillingsindustrier de bruger allerede 3D-printere til at producere deres produkter. Ikke kun på grund af fordelene ved denne type additiv fremstilling, men også fordi det nogle gange, givet kompleksiteten af et design, ikke er muligt at skabe det ved traditionelle metoder som ekstrudering, brug af forme osv. Derudover har disse printere udviklet sig, idet de er i stand til at bruge meget forskellige materialer, herunder udskrivning af metaldele.
Det er også almindeligt at lave dele til køretøjer, og endda for fly, da de gør det muligt at få nogle dele, der er meget lette og mere effektive. De store som AirBus, Boeing, Ferrari, McLaren, Mercedes osv. har dem allerede.
3D-printere i medicin: tandpleje, proteser, bioprint
En anden af de store sektorer at bruge 3D-printere er sundhedsområdet. De kan bruges til mange formål:
- Fremstil tandproteser mere præcist, samt beslag mv.
- Bioprint af væv som hud eller organer til fremtidige transplantationer.
- Andre typer proteser til knogle-, motor- eller muskelproblemer.
- Ortopædi.
- etc.
Trykt mad / mad
3D-printere kan bruges til at lave dekorationer på tallerkener eller til at printe slik som chokolade i en bestemt form, og endda til mange andre forskellige fødevarer. Derfor er fødevareindustri den søger også at udnytte fordelene ved disse maskiner.
Derudover en måde at forbedre maden ernæringsmæssigt, såsom udskrivning af kødfileter lavet af genbrugsproteiner, eller hvorfra visse skadelige produkter, der kan være i naturligt kød, er fjernet. Der er også nogle projekter til at skabe produkter til veganere eller vegetarer, der simulerer rigtige kødprodukter, men er skabt af vegetabilsk protein.
Uddannelse
Og selvfølgelig er 3D-printere et værktøj, der vil oversvømme uddannelsescentre, da de er det en fantastisk følgesvend til undervisningen. Med dem kan lærerne generere modeller, så eleverne lærer på en praktisk og intuitiv måde, eller eleverne selv kan udvikle deres evne til opfindsomhed og skabe alverdens ting.
Mere information
- Bedste Resin 3D-printere
- 3D-scanner
- 3D printer reservedele
- Filamenter og harpiks til 3D-printere
- Bedste industrielle 3D-printere
- Bedste 3D-printere til hjemmet
- Bedste billige 3D-printere
- Sådan vælger du den bedste 3D-printer
- Alt om STL- og 3D-printformater
- Typer af 3D-printere