Additiv tilvirkning har stadig flere bruksområder, både i fritidssektoren og innen industri og teknologi. 3D-skrivere har kommet for å revolusjonere måten du skriver ut på og de bygger nye strukturer, som kan variere fra små gjenstander til levende vev og til og med hus, eller aerodynamiske deler for motorsport.
Inntil for noen år siden var 2D-printing science fiction-stoffet. Mange drømte om å kunne skrive ut objekter i stedet for bilder eller tekst på enkelt XNUMXD-papir. Nå er teknologien så moden at den finnes utallige teknologier, merker, modeller, etc. I denne veiledningen kan du lære mye mer om disse særegne skriverne.
Hva er en voxel?
Hvis du ennå ikke er kjent med voxelen, er det viktig at du forstår hva det er, siden i 3D-printing er det viktig. Det er forkortelsen av det engelske «volumetric pixel», en kubikkenhet som utgjør et tredimensjonalt objekt.
Det ville med andre ord vært det 2D-ekvivalenten til en piksel. Og, som du kan se på bildet ovenfor, hvis den 3D-modellen er delt inn i kuber, vil hver av dem være en voxel. Det er viktig å spesifisere hva det er, siden noen avanserte 3D-skrivere tillater kontroll av hver voxel under utskrift for å oppnå bedre resultater.
Hva er en 3D-printer
En 3D-skriver er en maskin som kan skrive ut objekter med volum fra en datamaskindesign. Det vil si som en vanlig skriver, men i stedet for å skrive ut på en flat overflate og i 2D, gjør den det med tre dimensjoner (bredde, lengde og høyde)). Designene som disse resultatene kan oppnås fra kan komme fra en 3D- eller CAD-modell, og til og med fra et ekte fysisk objekt som har blitt XNUMXD-skanning.
Og det kan de skrive ut alle slags ting, fra gjenstander så enkle som en kopp kaffe, til mye mer komplekse som levende vev, hus, etc. Drømmen til mange som ønsket at de trykte tegningene deres skulle bli levende fra papir er med andre ord her, og de er billige nok til å brukes utover industrien, også hjemme.
Historien om 3D-utskrift
Historien til 3D-utskrift virker veldig ny, men sannheten er at den må gå noen tiår tilbake. Alt oppstår av blekkskriver fra 1976, hvorfra det er gjort fremskritt for å erstatte trykksverte med materialer for å generere objekter med volum, ved å ta viktige skritt og markere milepæler i utviklingen av denne teknologien frem til dagens maskiner:
- I 1981 ble den første 3D-utskriftsenheten patentert. han gjorde det Dr Hideo Kodama, fra Nagoya Municipal Industrial Research Institute (Japan). Ideen var å bruke 2 forskjellige metoder han oppfant for additiv produksjon ved bruk av fotosensitiv harpiks, som ligner på hvordan chips lages. Imidlertid ville prosjektet hans bli forlatt på grunn av manglende interesse og finansiering.
- I samme tiår, franske ingeniører Alain Le Méhauté, Olivier de Wittte og Jean-Claude André, begynte å undersøke teknologien for produksjon ved størkning av lysfølsomme harpikser med UV-herding. CNRS ville ikke godkjenne prosjektet på grunn av mangel på bruksområder. Og selv om de søkte om patent i 1984, ville det til slutt bli forlatt.
- charles skrogI 1984 var han med på å grunnlegge selskapet 3D Systems, og fant opp stereolitografi (SLA). Det er en prosess der et 3D-objekt kan skrives ut fra en digital modell.
- La første SLA-type 3D-maskin Det begynte å bli markedsført i 1992, men prisene var ganske høye og det var fortsatt veldig grunnleggende utstyr.
- I 1999 ble nok en stor milepæl markert, denne gangen referert til bioprinting, å være i stand til å generere et menneskelig organ i et laboratorium, nærmere bestemt en urinblære ved å bruke et syntetisk belegg med selve stamcellene. Denne milepælen har sin opprinnelse i Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, som åpner dørene for produksjon av organer for transplantasjoner.
- El 3D-printet nyre ville komme i 2002. Det var en fullt funksjonell modell med evnen til å filtrere blod og produsere urin hos et dyr. Denne utviklingen ble også skapt i samme institutt.
- Adrian Bowyer grunnlegger RepRap ved University of Bath i 2005. Det er et åpen kildekode-initiativ for å bygge billige 3D-printere som er selvreplikerende, det vil si at de kan skrive ut sine egne deler og bruke forbruksmateriell som f.eks. 3D filamenter.
- Et år senere, i 2006, SLS-teknologi kommer og muligheten for masseproduksjon takket være laseren. Med den åpnes dørene til industriell bruk.
- 2008 ville være året for den første skriveren med selvrepliserende evne. Det var Darwin fra RepRap. Samme år begynte også samskapingstjenester, nettsteder der lokalsamfunn kunne dele 3D-designene sine slik at andre kunne skrive dem ut på sine egne 3D-printere.
- Det er også gjort betydelige fremskritt innen 3D-proteser tillater. 2008 blir året da den første personen vil kunne gå takket være en trykt benprotese.
- 2009 er året for Makerbot og sett av 3D-printere, slik at mange brukere kunne kjøpe dem billig og bygge sin egen printer selv. Det vil si orientert mot beslutningstakere og DIY. Samme år tar Dr. Gabor Forgacs nok et stort skritt i bioprinting, ved å være i stand til å lage blodårer.
- El første trykte fly i 3D skulle komme i 2011, laget av ingeniører fra University of Southampton. Det var et ubemannet design, men det kunne produseres på bare 7 dager og med et budsjett på €7000 12.000. Dette åpnet forbudet for produksjon av mange andre produkter. Faktisk, samme år ville den første trykte bilprototypen komme, Kor Ecologic Urbee, med priser mellom €60.000 og €XNUMX.
- Samtidig begynte trykkeriet å bruke edle materialer som f.eks sterling sølv og 14 karat gull, og åpner dermed et nytt marked for gullsmeder, og kan lage billigere stykker ved å bruke det nøyaktige materialet.
- I 2012 skulle den komme det første kjeveproteseimplantatet 3D-printet takket være en gruppe belgiske og nederlandske forskere.
- Og for tiden slutter ikke markedet å finne nye applikasjoner, forbedre ytelsen deres, og å fortsette å utvide med bedrifter og hjem.
Foreløpig, hvis du lurer hvor mye koster en 3d-skriver, kan variere fra litt over €100 eller €200 for de billigste og minste, til €1000 eller mer for de mest avanserte og større, og til og med noen som koster tusenvis av euro for industrisektoren.
Hva er additiv produksjon eller AM
3D-printing er ikke annet enn en additiv produksjon, det vil si en produksjonsprosess som, for å lage 3D-modeller, overlapper lag med materiale. Helt motsatt av subtraktiv produksjon, som er basert på en innledende blokk (ark, ingot, blokk, stang,...) som materialet gradvis fjernes fra til det endelige produktet er oppnådd. For eksempel, som subtraktiv produksjon har du et stykke skåret ut på en dreiebenk, som starter med en trekloss.
Takket være dette revolusjonerende metode du kan få billig produksjon av objekter hjemme, modeller for ingeniører og arkitekter, skaffe prototyper for testing m.m. I tillegg har denne additive produksjonen gjort det mulig å lage deler som tidligere var umulige med andre metoder som støpeformer, ekstrudering, etc.
Hva er bioprinting
Bioprinting er en spesiell type additiv produksjon, også laget med 3D-printere, men hvis resultater er svært forskjellige fra inerte materialer. Kan lage levende vev og organer, fra en menneskelig hud til et vitalt organ. De kan også produsere biokompatible materialer, for eksempel for proteser eller implantater.
Dette kan oppnås fra to metoder:
- En struktur, en slags støtte eller stillas er bygget av kompositter biokompatible polymerer at de ikke blir avvist av kroppen, og at cellene vil akseptere dem. Disse strukturene blir introdusert i en bioreaktor slik at de kan befolkes av celler og når de først er satt inn i kroppen, vil de gradvis gjøre plass for cellene til vertsorganismen.
- Det er et inntrykk av organer eller vev lag for lag, men i stedet for å bruke materialer som plast eller andre, levende cellekulturer og en festemetode kalt biopapir (biologisk nedbrytbart materiale) for å forme.
Hvordan 3D-skrivere fungerer
El hvordan en 3d-printer fungerer Det er mye enklere enn det kan virke:
- Du kan starte fra bunnen av med programvare til 3d-modellering eller CAD-design for å generere modellen du ønsker, eller last ned en fil som allerede er opprettet, og bruk til og med en 3D-skanner for å hente 3D-modellen fra et ekte fysisk objekt.
- Nå har du 3D-modell lagret i en digital fil, altså fra digital informasjon med objektets dimensjoner og former.
- Følgende er skjæring, en prosess der 3D-modellen "kuttes" i hundrevis eller tusenvis av lag eller skiver. Det vil si hvordan du deler opp modellen etter programvare.
- Når brukeren klikker på utskriftsknappen, vil 3D-skriveren koblet til PC-en via USB-kabel eller nettverk, eller filen som sendes til et SD-kort eller en pennstasjon, tolket av skriverprosessoren.
- Derfra vil skriveren gå kontrollere motorene å flytte hodet og dermed generere lag for lag til den endelige modellen er oppnådd. Ligner på en vanlig skriver, men volumet vil vokse lag for lag.
- Måten disse lagene genereres på kan variere avhengig av teknologi som har 3D-printere. For eksempel kan de være ved ekstrudering eller ved harpiks.
3D-design og 3D-printing
Når du vet hva en 3D-skriver er og hvordan den fungerer, er neste ting kjenne til nødvendig programvare eller verktøy for utskrift. Noe vesentlig hvis du vil gå fra en skisse eller idé til et ekte 3D-objekt.
Du bør vite at det finnes flere grunnleggende typer programvare for 3D-skrivere:
- På den ene siden er det programmene til 3D-modellering eller 3D CAD-design som en bruker kan lage designene fra bunnen av, eller endre dem med.
- På den annen side er det såkalte slicer programvare, som konverterer 3D-modellen til spesifikke instruksjoner som skal skrives ut på 3D-skriveren.
- Det er også programvare for mesh-modifisering. Disse programmene, for eksempel MeshLab, brukes til å modifisere maskene til 3D-modeller når de forårsaker problemer når de skriver ut dem, siden andre programmer kanskje ikke tar hensyn til måten 3D-skrivere fungerer på.
Programvare for 3D-skriver
Her er noen av beste programvare for 3d-utskrift, både betalt og gratis, for 3d-modellering y CAD-design, samt gratis eller åpen kildekode-programvare:
Sketchup
Google og Last Software opprettet SketchUp, selv om det til slutt gikk over i hendene på Trimble-selskapet. Det er proprietær og gratis programvare (med forskjellige typer betalingsplaner) og også med mulighet for å velge mellom å bruke den på Windows-skrivebordet eller på nettet (hvilket som helst operativsystem med en kompatibel nettleser).
Dette programmet av grafisk design og 3D-modellering er en av de beste. Med den kan du lage alle slags strukturer, selv om den er spesialdesignet for arkitektonisk design, industriell design, etc.
Ultimaker Cure
Ultimaker har skapt Cura, en applikasjon spesialdesignet for 3D-skrivere som utskriftsparametere kan modifiseres og transformeres til G-kode. Den ble laget av David Raan mens han jobbet i dette selskapet, men for enklere vedlikehold ville han åpne koden under LGPLv3-lisensen. Den er nå åpen kildekode, noe som muliggjør større kompatibilitet med tredjeparts CAD-programvare.
I dag er det så populært at det er en av de mest brukte i verden, med mer enn 1 million brukere fra forskjellige sektorer.
prusaslicer
Prusa-selskapet har også ønsket å lage sin egen programvare. Det er åpen kildekode-verktøyet som heter PrusaSlicer. Denne appen er veldig rik på funksjoner og funksjoner, og har en ganske aktiv utvikling.
Med dette programmet vil du kunne eksportere 3D-modeller til native filer som kan tilpasses de originale Prusa-skriverne.
idémaker
Dette andre programmet er gratis, og kan installeres på begge Microsoft Windows, macOS og på GNU/Linux. Ideamaker er spesialdesignet for Raise3D-produkter, og det er en annen slicer som du kan administrere prototypene dine for utskrift på en smidig måte.
freecad
FreeCAD trenger få introduksjoner, det er et åpen kildekode-prosjekt og helt gratis for design 3D CAD. Med den kan du lage hvilken som helst modell, som du ville gjort i Autodesk AutoCAD, den betalte versjonen og den proprietære koden.
Den er enkel å bruke, og med et intuitivt grensesnitt og rikt på verktøy å jobbe med. Derfor er den en av de mest brukte. Den er basert på OpenCASCADE og er skrevet i C++ og Python, under GNU GPL-lisensen.
Blender
Nok et flott bekjentskap i verden av gratis programvare. Denne flotte programvaren brukes selv av mange profesjonelle, gitt kraft og resultater den tilbyr. Tilgjengelig på flere plattformer, som Windows og Linux, og under GPL-lisensen.
Men det viktigste med denne programvaren er at den ikke bare tjener til lyssetting, gjengivelse, animasjon og oppretting av tredimensjonal grafikk for animerte videoer, videospill, malerier osv., men du kan også bruke den til 3D-modellering og lage det du trenger for å skrive ut.
Autodesk AutoCAD
Det er en plattform som ligner på FreeCAD, men det er proprietær og betalt programvare. Dine lisenser har en høy pris, men det er et av de mest brukte programmene på profesjonelt nivå. Med denne programvaren vil du kunne lage både 2D- og 3D-CAD-design, legge til mobilitet, mange teksturer til materialer, etc.
Den er tilgjengelig for Microsoft Windows, og en av fordelene er kompatibilitet med DWF-filer, som er en av de mest utbredte og utviklet av Autodesk-selskapet selv.
Autodesk Fusion 360
Autodesk Fusion 360 Den har mange likheter med AutoCAD, men den er basert på en skyplattform, slik at du kan jobbe fra hvor du vil og alltid ha den mest avanserte versjonen av denne programvaren. I dette tilfellet må du også betale abonnement, som heller ikke er akkurat billig.
Tinkercad
TinkerCAD er et annet 3D-modelleringsprogram som kan brukes på nett, fra en nettleser, noe som i stor grad åpner opp mulighetene for å bruke den uansett hvor du trenger det. Siden 2011 har den fått brukere, og har blitt en veldig populær plattform blant brukere av 3D-skrivere, og til og med i utdanningssentre, siden læringskurven er mye enklere enn Autodesk.
mesh lab
Den er tilgjengelig for Linux, Windows og macOS, og er helt gratis og åpen kildekode. MeshLab er et 3D mesh-behandlingsprogramvaresystem. Målet med denne programvaren er å administrere disse strukturene for redigering, reparasjon, inspeksjon, gjengivelse, etc.
SolidWorks
Det europeiske selskapet Dassault Systèmes, fra datterselskapet SolidWorks Corp., har utviklet en av de beste og mest profesjonelle CAD-programvarene for 2D- og 3D-modellering. SolidWorks kan være et alternativ til Autodesk AutoCAD, men det er det spesialdesignet for modellering av mekaniske systemer. Det er ikke gratis, det er heller ikke åpen kildekode, og det er tilgjengelig for Windows.
Creo
Endelig, Creo er en annen av de beste CAD/CAM/CAE-programvarene for 3D-printere kan du finne. Det er en programvare laget av PTC og som lar deg designe en mengde produkter av høy kvalitet, raskt og med lite arbeid. Alt takket være det intuitive grensesnittet designet for å forbedre brukervennligheten og produktiviteten. Du kan utvikle deler for additiv og subtraktiv produksjon, samt for simulering, generativ design, etc. Det er betalt, lukket kildekode og kun for Windows.
print 3D
Det neste trinnet for å designe med programvaren ovenfor er selve utskriften. Det vil si når fra den filen med modellen 3D-skriveren begynner å generere lagene før du har fullført modellen og oppnådd det virkelige designet.
Dette prosessen kan ta mer eller mindre, avhengig av utskriftshastigheten, kompleksiteten til stykket og størrelsen. Men det kan gå fra noen minutter til timer. Under denne prosessen kan skriveren stå uten tilsyn, selv om det alltid er positivt å overvåke arbeidet fra tid til annen for å unngå at problemer ender opp med å påvirke det endelige resultatet.
etterprosessen
Selvfølgelig, når delen er ferdig skrevet ut på 3D-skriveren, slutter ikke jobben der i de fleste tilfeller. Da kommer som regel andre tilleggstrinn kjent som etterbehandling som:
- Eliminer noen deler som må genereres og som ikke er en del av den endelige modellen, for eksempel en base eller støtte som er nødvendig for at delen skal stå.
- Slip eller poler overflaten for å oppnå en bedre sluttfinish.
- Overflatebehandling av gjenstanden, som lakkering, maling, bad o.l.
- Noen deler, som metallbiter, kan til og med trenge andre prosesser som baking.
- I tilfelle at et stykke har måttet deles i deler fordi det ikke var mulig å bygge helheten på grunn av dimensjonene, kan det være nødvendig å sammenføye delene (montering, lim, sveising...).
Ofte stilte spørsmål
Til slutt avsnittet om Vanlige spørsmål eller vanlige spørsmål og svar som vanligvis oppstår ved bruk av en 3D-printer. De mest søkte etter er:
Hvordan åpne STL
Et av de vanligste spørsmålene er hvordan kan du åpne eller vise en .stl-fil. Denne utvidelsen refererer til stereolitografifiler og kan åpnes og til og med redigeres av Dassault Systèmes CATIA-programvare blant andre CAD-programmer som AutoCAD etc.
I tillegg til STL-er er det også andre filer liker .obj, DWG, dxf, etc. Alle er ganske populære og som kan åpnes med mange forskjellige programmer og til og med konvertere mellom formater.
3D maler
Du skal vite at du ikke alltid trenger å lage 3D-tegningen selv, du kan få ferdige modeller av alle mulige ting, fra figurer fra videospill eller filmer, til praktiske husholdningsartikler, leker, proteser, masker, telefon saker osv. Raspberry Pi, og mye mer. Det er flere og flere nettsider med biblioteker av disse maler klare for nedlasting og utskrift på 3D-printeren din. Noen anbefalte nettsteder er:
- Thingiverse
- 3D-lager
- PrusaPrinters
- du forestiller deg
- GrabCad
- MyMiniFactory
- nålform
- TurboSquid
- 3DEksport
- Gratis 3D
- ristet
- XYZ 3D-utskriftsgalleri
- cults3d
- reparerbar
- 3DaGoGo
- Gratis 3D
- Smia
- NASA
- Dremel Leksjonsplaner
- Polar sky
- stlfinder
- Sketchfab
- hum3d
Fra ekte modell (3D-skanning)
En annen mulighet, hvis det du ønsker er å gjenskape en perfekt klone eller kopi av et annet 3D-objekt, er å bruke en 3d-skanner. De er enheter som lar deg spore formen til et objekt, overføre modellen til en digital fil og tillate utskrift.
Applikasjoner og bruk av 3D-printeren
Endelig er 3D-skrivere kan brukes til mange applikasjoner. De mest populære bruksområdene som kan gis er:
tekniske prototyper
En av de mest populære bruksområdene for 3D-skrivere i det profesjonelle feltet er for rask prototyping, det vil si å hurtig prototyping. Enten for å skaffe deler til en racerbil, for eksempel en Formel 1, eller for å lage prototyper av motorer eller komplekse mekanismer.
På denne måten får ingeniøren skaffe en del mye raskere enn om den måtte sendes til en fabrikk for produksjon, samt å skaffe teste prototyper for å se om en endelig modell ville fungere som forventet.
arkitektur og konstruksjon
foto: © www.StefanoBorghi.com
Selvfølgelig, og nært knyttet til ovenstående, kan de også brukes til bygge strukturer og utføre mekaniske tester for arkitekter, eller bygge visse deler som ikke kan produseres med andre prosedyrer, lage prototyper av bygninger eller andre objekter som prøver eller modeller, etc.
Videre fremveksten av betongskrivere og andre materialer, har også åpnet for å kunne trykke hus raskt og mye mer effektivt og respektfullt med miljøet. Det har til og med blitt foreslått å ta denne typen skrivere til andre planeter for fremtidige kolonier.
Design og tilpasning av smykker og annet tilbehør
Noe av det mest utbredte er trykte smykker. En måte å få unike og raskere stykker på, med personlige egenskaper. Noen 3D-printere kan skrive ut noen sjarm og tilbehør i materialer som nylon eller plast i forskjellige farger, men det er også noen andre som brukes innen profesjonelle smykker som kan bruke edelmetaller som gull eller sølv.
Her kan du også inkludere noen produkter som også trykkes i det siste, som f.eks klær, fottøy, motetilbehørOsv
Fritid: ting laget med 3D-printer
La oss ikke glemme fritid, som er det mange 3D-skrivere i hjemmet brukes til. Disse bruksområdene kan være svært varierte, fra å lage en personlig støtte, til å utvikle dekorasjoner eller reservedeler, til å male figurer av dine favorittfiktive karakterer, etuier for DIY-prosjekter, personlige krus, etc. Det vil si til allmennyttig bruk.
Produksjonsindustri
Mange produksjonsindustri de bruker allerede 3D-printere for å produsere produktene sine. Ikke bare på grunn av fordelene med denne typen additiv produksjon, men også fordi det noen ganger, gitt kompleksiteten til et design, ikke er mulig å lage det med tradisjonelle metoder som ekstrudering, bruk av støpeformer, etc. I tillegg har disse skriverne utviklet seg, og kan bruke svært forskjellige materialer, inkludert utskrift av metalldeler.
Det er også vanlig å lage deler for kjøretøy, og til og med for fly, da de gjør det mulig å få noen deler som er veldig lette og mer effektive. De store som AirBus, Boeing, Ferrari, McLaren, Mercedes, etc., har dem allerede.
3D-printere innen medisin: odontologi, proteser, bioprinting
En annen av de store sektorene å bruke 3D-skrivere er helsefeltet. De kan brukes til mange formål:
- Produser tannproteser mer presist, samt braketter osv.
- Bioprinting av vev som hud eller organer for fremtidige transplantasjoner.
- Andre typer proteser for ben-, motor- eller muskelproblemer.
- Ortopedi.
- og så videre
Trykt mat / mat
3D-printere kan brukes til å lage dekorasjoner på tallerkener, eller til å skrive ut søtsaker som sjokolade i en bestemt form, og til og med til mange andre forskjellige matvarer. derfor mat industri den søker også å utnytte fordelene til disse maskinene.
I tillegg en måte å forbedre maten ernæringsmessig, for eksempel trykking av kjøttfileter laget av resirkulerte proteiner eller som visse skadelige produkter som kan være i naturlig kjøtt er fjernet fra. Det er også noen prosjekter for å lage produkter for veganere eller vegetarianere som simulerer ekte kjøttprodukter, men er laget av vegetabilsk protein.
Utdanning
Og selvfølgelig er 3D-skrivere et verktøy som vil oversvømme utdanningssentre, siden de er det en fantastisk følgesvenn for klasser. Med dem kan lærerne generere modeller slik at elevene lærer på en praktisk og intuitiv måte, eller elevene kan selv utvikle sin kapasitet til oppfinnsomhet og skape alt mulig.
mer informasjon
- Beste Resin 3D-skrivere
- 3D-skanner
- 3D-printer reservedeler
- Filamenter og harpiks for 3D-printere
- Beste industrielle 3D-skrivere
- Beste 3D-skrivere for hjemmet
- Beste billige 3D-skrivere
- Hvordan velge den beste 3D-skriveren
- Alt om STL- og 3D-utskriftsformater
- Typer 3D-skrivere