Additiv tillverkning har allt fler användningsområden, både inom fritidssektorn och inom industri och teknik. 3D-skrivare har kommit att revolutionera sättet du skriver ut på och de bygger nya strukturer, som kan sträcka sig från små föremål till levande vävnader och till och med hus, eller aerodynamiska delar för motorsport.
Fram till för några år sedan var 2D-utskrift science fiction. Många drömde om att kunna skriva ut föremål istället för bilder eller text på enkelt XNUMXD-papper. Nu är tekniken så mogen att det finns otaliga teknologier, märken, modeller, etc. I den här guiden kan du lära dig mycket mer om dessa märkliga skrivare.
Vad är en voxel?
Om du ännu inte är bekant med voxeln, det är viktigt att du förstår vad det är, eftersom det i 3D-utskrift är viktigt. Det är förkortningen av engelskan «volumetric pixel», en kubisk enhet som utgör ett tredimensionellt objekt.
Det skulle med andra ord vara det 2D-motsvarigheten till en pixel. Och, som du kan se i bilden ovan, om den 3D-modellen är uppdelad i kuber, skulle var och en av dem vara en voxel. Det är viktigt att specificera vad det är, eftersom vissa avancerade 3D-skrivare tillåter kontroll av varje voxel under utskrift för att uppnå bättre resultat.
Vad är en 3D-skrivare
En 3D-skrivare är en maskin som kan skriva ut föremål med volym från en datordesign. Det vill säga som en vanlig skrivare, men istället för att skriva ut på en plan yta och i 2D gör den det med tre dimensioner (bredd, längd och höjd)). De konstruktioner från vilka dessa resultat kan uppnås kan komma från en 3D- eller CAD-modell, och till och med från ett verkligt fysiskt objekt som har varit XNUMXD-skanning.
Och det kan de skriva ut alla möjliga saker, från så enkla föremål som en kopp kaffe till mycket mer komplexa som levande vävnader, hus osv. Med andra ord, drömmen för många som ville att deras tryckta teckningar skulle få liv från papper är här, och de är billiga nog att användas utanför industrin, även hemma.
Historia om 3D-utskrift
3D-utskrifts historia verkar väldigt ny, men sanningen är att den måste gå tillbaka några decennier. Allt uppstår ur bläckstråleskrivare från 1976, varifrån framsteg har gjorts för att ersätta tryckfärg med material för att generera föremål med volym, ta viktiga steg och markera milstolpar i utvecklingen av denna teknik fram till nuvarande maskiner:
- 1981 patenterades den första 3D-utskriftsenheten. han gjorde det Dr Hideo Kodama, från Nagoya Municipal Industrial Research Institute (Japan). Tanken var att använda 2 olika metoder han uppfann för additiv tillverkning med fotokänsligt harts, liknande hur chips tillverkas. Hans projekt skulle dock överges på grund av bristande intresse och finansiering.
- Under samma årtionde, franska ingenjörer Alain Le Méhauté, Olivier de Wittte och Jean-Claude André, började undersöka tekniken för tillverkning genom stelning av ljuskänsliga hartser med UV-härdning. CNRS skulle inte godkänna projektet på grund av brist på applikationsområden. Och även om de ansökte om ett patent 1984, skulle det så småningom överges.
- charles skrov1984 var han med och grundade företaget 3D Systems och uppfann stereolitografi (SLA). Det är en process genom vilken ett 3D-objekt kan skrivas ut från en digital modell.
- La första SLA-typ 3D-maskin Den började marknadsföras 1992, men priserna var ganska höga och det var fortfarande mycket grundläggande utrustning.
- 1999 markerades ytterligare en stor milstolpe, denna gång med hänvisning till bioprinting, att kunna generera ett mänskligt organ i ett laboratorium, närmare bestämt en urinblåsa med hjälp av en syntetisk beläggning med själva stamcellerna. Denna milstolpe har sitt ursprung i Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, som öppnar dörrarna för tillverkning av organ för transplantationer.
- El 3D-printad njure skulle komma 2002. Det var en fullt fungerande modell med förmågan att filtrera blod och producera urin hos ett djur. Även denna utveckling skapades i samma institut.
- Adrian Bowyer grundar RepRap vid University of Bath 2005. Det är ett initiativ med öppen källkod att bygga billiga 3D-skrivare som är självreplikerande, det vill säga att de kan skriva ut sina egna delar och använda förbrukningsmaterial som t.ex. 3D filament.
- Ett år senare, in 2006, SLS-tekniken kommer och möjligheten till masstillverkning tack vare lasern. Med den öppnas dörrarna för industriell användning.
- 2008 skulle bli året för den första skrivaren med självreplikerande förmåga. Det var Darwin från RepRap. Samma år började också samskapande tjänster, webbplatser där gemenskaper kunde dela sina 3D-designer så att andra kunde skriva ut dem på sina egna 3D-skrivare.
- Betydande framsteg har också gjorts på området 3D-proteser tillåter. 2008 blir året då den första personen kommer att kunna gå tack vare en tryckt benprotes.
- 2009 är året för Makerbot och kit av 3D-skrivare, så att många användare kunde köpa dem billigt och bygga sin egen skrivare själva. Det vill säga inriktad på beslutsfattare och gör-det-själv. Samma år tar Dr Gabor Forgacs ytterligare ett stort steg i bioprinting, att kunna skapa blodkärl.
- El första tryckta planet i 3D skulle anlända 2011, skapad av ingenjörer från University of Southampton. Det var en obemannad design, men den kunde tillverkas på bara 7 dagar och med en budget på €7000 12.000. Detta öppnade förbudet för tillverkning av många andra produkter. Faktum är att samma år skulle den första tryckta bilprototypen komma, Kor Ecologic Urbee, med priser mellan 60.000 XNUMX och XNUMX XNUMX euro.
- Samtidigt började man trycka med ädla material som t.ex sterling silver och 14kt guld, vilket öppnar en ny marknad för juvelerare och kan skapa billigare smycken med det exakta materialet.
- 2012 skulle den komma det första käkprotesimplantatet 3D-utskriven tack vare en grupp belgiska och holländska forskare.
- Och för närvarande slutar inte marknaden att hitta nya applikationer, förbättra deras prestandaoch att fortsätta expandera med företag och hem.
Just nu, om du undrar hur mycket kostar en 3d-skrivare, kan variera från drygt €100 eller €200 för de billigaste och minsta, till €1000 eller mer för de mest avancerade och större, och till och med några som kostar tusentals euro för industrisektorn.
Vad är additiv tillverkning eller AM
3D-utskrift är inget annat än en additiv tillverkning, det vill säga en tillverkningsprocess som, för att skapa 3D-modeller, överlappar lager av material. Snarare motsatsen till subtraktiv tillverkning, som bygger på ett initialt block (plåt, göt, block, stång,...) från vilket material gradvis avlägsnas tills slutprodukten uppnås. Som subtraktiv tillverkning har du till exempel ett stycke snidat på en svarv, som börjar med ett träblock.
Tack vare detta revolutionerande metod man kan få billig produktion av föremål hemma, modeller för ingenjörer och arkitekter, skaffa prototyper för testning m.m. Dessutom har denna additiv tillverkning gjort det möjligt att skapa delar som tidigare var omöjliga med andra metoder såsom formar, extrudering etc.
Vad är bioprinting
Bioprinting är en speciell typ av additiv tillverkning, också skapad med 3D-skrivare, men vars resultat skiljer sig mycket från inerta material. Maj göra levande vävnader och organ, från en mänsklig hud till ett vitalt organ. De kan också tillverka biokompatibla material, såsom de för proteser eller implantat.
Detta kan uppnås från två metoder:
- En struktur, ett slags stöd eller ställning är byggd av kompositer biokompatibla polymerer att de inte avvisas av kroppen, och att cellerna kommer att acceptera dem. Dessa strukturer introduceras i en bioreaktor så att de kan befolkas av celler och när de väl har införts i kroppen kommer de gradvis att ge plats för värdorganismens celler.
- Det är ett intryck av organ eller vävnader lager för lager, men istället för att använda material som plast eller andra, levande cellkulturer och en fästmetod som kallas biopapper (biologiskt nedbrytbart material) för att forma.
Hur 3D-skrivare fungerar
El hur en 3d-skrivare fungerar Det är mycket enklare än det kan verka:
- Du kan börja från början med programvara för att 3D-modellering eller CAD-design för att generera den modell du vill ha, eller ladda ner en fil som redan skapats, och använd till och med en 3D-skanner för att få 3D-modellen från ett verkligt fysiskt objekt.
- Nu har du 3D-modell lagrad i en digital fil, det vill säga från digital information med föremålets dimensioner och former.
- Följande är skivning, en process där 3D-modellen "klipps" i hundratals eller tusentals lager eller skivor. Det vill säga hur man delar upp modellen efter programvara.
- När användaren klickar på utskriftsknappen kommer 3D-skrivaren som är ansluten till datorn via USB-kabel eller nätverk, eller filen som skickas till ett SD-kort eller en pennenhet, att tolkas av skrivarprocessorn.
- Därifrån går skrivaren styra motorerna att flytta huvudet och på så sätt generera lager för lager tills den slutliga modellen är uppnådd. Liknar en konventionell skrivare, men volymen kommer att växa lager för lager.
- Sättet som dessa lager genereras kan variera beroende på teknik som har 3D-skrivare. Till exempel kan de vara genom extrudering eller genom harts.
3D-design och 3D-utskrift
När du väl vet vad en 3D-skrivare är och hur den fungerar, är nästa sak känna till nödvändig programvara eller verktyg för utskrift. Något väsentligt om du vill gå från en skiss eller idé till ett riktigt 3D-objekt.
Du bör veta att det finns flera grundläggande typer av programvara för 3D-skrivare:
- Å ena sidan finns programmen för 3D-modellering eller 3D CAD-design med vilken en användare kan skapa designen från början eller modifiera dem.
- Å andra sidan finns den sk slicer programvara, som omvandlar 3D-modellen till specifika instruktioner som ska skrivas ut på 3D-skrivaren.
- Det finns också nätmodifieringsprogram. Dessa program, som MeshLab, används för att modifiera maskorna i 3D-modeller när de orsakar problem när de skriver ut dem, eftersom andra program kanske inte tar hänsyn till hur 3D-skrivare fungerar.
Programvara för 3D-skrivare
Här är några av bästa programvaran för 3d-utskrift, både betalda och gratis, för 3D-modellering y CAD-design, samt gratis eller öppen källkod:
Sketchup
Google och Last Software skapade SketchUp, även om det slutligen gick i händerna på företaget Trimble. Det är proprietär och fri programvara (med olika typer av betalningsplaner) och även med möjlighet att välja mellan att använda den på Windows-skrivbordet eller på webben (vilket som helst operativsystem med en kompatibel webbläsare).
Detta program av grafisk design och 3D-modellering är en av de bästa. Med den kan du skapa alla typer av strukturer, även om den är speciellt designad för arkitektonisk design, industriell design, etc.
Ultimaker Cure
Ultimaker har skapat Cura, en applikation speciellt designad för 3D-skrivare med vilken utskriftsparametrar kan modifieras och omvandlas till G-kod. Den skapades av David Raan när han arbetade i detta företag, även om han för enklare underhåll skulle öppna dess kod under LGPLv3-licensen. Det är nu öppen källkod, vilket möjliggör större kompatibilitet med tredjeparts CAD-programvara.
Numera är det så populärt att det är en av de mest använda i världen, med mer än 1 miljon användare från olika sektorer.
prusaslicer
Företaget Prusa har också velat skapa en egen mjukvara. Det är verktyget med öppen källkod som heter PrusaSlicer. Denna app är mycket rik på funktioner och funktioner, och har en ganska aktiv utveckling.
Med detta program kommer du att kunna exportera 3D-modeller till inbyggda filer som kan anpassas till de ursprungliga Prusa-skrivarna.
idémakare
Detta andra program är gratis och kan installeras på båda Microsoft Windows, macOS och på GNU/Linux. Ideamaker är speciellt designad för Raise3D-produkter, och det är ytterligare en slicer med vilken du kan hantera dina prototyper för utskrift på ett agilt sätt.
freecad
FreeCAD behöver få introduktioner, det är ett projekt med öppen källkod och helt gratis för design 3D CAD. Med den kan du skapa vilken modell som helst, som du skulle göra i Autodesk AutoCAD, den betalda versionen och den proprietära koden.
Den är enkel att använda, och med ett intuitivt gränssnitt och rikt på verktyg att arbeta med. Det är därför det är en av de mest använda. Den är baserad på OpenCASCADE och är skriven i C++ och Python, under GNU GPL-licensen.
Blandare
En annan stor bekantskap i världen av fri programvara. Denna fantastiska programvara används även av många proffs, med tanke på kraft och resultat det ger. Tillgänglig på flera plattformar, som Windows och Linux, och under GPL-licensen.
Men det viktigaste med denna programvara är att den inte bara tjänar till belysning, rendering, animering och skapande av tredimensionell grafik för animerade videor, tv-spel, målningar etc., men du kan också använda den för 3D-modellering och skapa det du behöver för att skriva ut.
Autodesk AutoCAD
Det är en plattform som liknar FreeCAD, men det är proprietär och betald programvara. Dina licenser har en högt pris, men det är ett av de mest använda programmen på professionell nivå. Med denna programvara kommer du att kunna skapa både 2D och 3D CAD-designer, lägga till rörlighet, många texturer till material, etc.
Det är tillgängligt för Microsoft Windows, och en av dess fördelar är kompatibilitet med DWF-filer, som är en av de mest spridda och utvecklade av Autodesk-företaget självt.
Autodesk Fusion 360
Autodesk Fusion 360 Den har många likheter med AutoCAD, men den är baserad på en molnplattform, så du kan arbeta var du vill och alltid ha den mest avancerade versionen av denna programvara. I det här fallet kommer du också att behöva betala prenumerationer, som inte heller är direkt billiga.
Tinkercad
TinkerCAD är ett annat 3D-modelleringsprogram som kan användas online, från en webbläsare, vilket i hög grad öppnar upp möjligheterna att använda den var du än behöver. Sedan 2011 har den fått användare och har blivit en mycket populär plattform bland användare av 3D-skrivare, och även i utbildningscentra, eftersom dess inlärningskurva är mycket enklare än Autodesks.
mesh labb
Den är tillgänglig för Linux, Windows och macOS, och är helt gratis och öppen källkod. MeshLab är ett 3D-mesh-bearbetningsprogram. Målet med denna programvara är att hantera dessa strukturer för redigering, reparation, inspektion, rendering, etc.
Solid
Det europeiska företaget Dassault Systèmes, från sitt dotterbolag SolidWorks Corp., har utvecklat en av de bästa och mest professionella CAD-mjukvarana för 2D- och 3D-modellering. SolidWorks kan vara ett alternativ till Autodesk AutoCAD, men det är det speciellt utformad för modellering av mekaniska system. Det är inte gratis, det är inte heller öppen källkod, och det är tillgängligt för Windows.
Creo
Slutligen, Creo är en annan av de bästa CAD/CAM/CAE-programvaran för 3D-skrivare kan du hitta. Det är en programvara skapad av PTC och som låter dig designa en mängd högkvalitativa produkter, snabbt och med lite arbete. Allt tack vare dess intuitiva gränssnitt utformat för att förbättra användbarheten och produktiviteten. Du kan utveckla delar för additiv och subtraktiv tillverkning, såväl som för simulering, generativ design, etc. Det är betald, stängd källkod och endast för Windows.
Impresion 3D
Nästa steg för att designa med ovanstående programvara är själva utskriften. Det vill säga när från den filen med modellen 3D-skrivaren börjar generera lagren tills modellen är färdig och den verkliga designen erhålls.
detta processen kan ta mer eller mindre, beroende på utskriftshastigheten, detaljens komplexitet och dess storlek. Men det kan gå från några minuter till timmar. Under denna process kan skrivaren lämnas obevakad, även om det alltid är positivt att övervaka arbetet då och då för att förhindra att problem hamnar i slutresultatet.
efterbehandling
Naturligtvis, när delen är klar med utskrift på 3D-skrivaren, slutar jobbet i de flesta fall inte där. Då brukar andra komma ytterligare steg som kallas efterbehandling som:
- Eliminera vissa delar som behöver genereras och som inte ingår i den slutliga modellen, till exempel en bas eller stöd som behövs för att delen ska stå.
- Slipa eller polera ytan för att få en bättre slutfinish.
- Ytbehandling av föremålet såsom lackering, målning, bad mm.
- Vissa bitar, som metallbitar, kan till och med behöva andra processer som bakning.
- I det fall att en bit har behövt delas upp i delar på grund av att det inte varit möjligt att bygga helheten på grund av dess dimensioner, kan det bli nödvändigt att sammanfoga delarna (montering, lim, svetsning...).
Vanliga frågor
Till sist avsnittet om Vanliga frågor eller vanliga frågor och svar som vanligtvis uppstår när du använder en 3D-skrivare. De vanligaste sökningarna är:
Hur man öppnar STL
En av de vanligaste frågorna är hur kan du öppna eller visa en .stl-fil. Detta tillägg hänvisar till stereolitografifiler och kan öppnas och till och med redigeras av Dassault Systèmes CATIA-programvara bland andra CAD-program som AutoCAD etc.
Förutom STL finns det också andra filer gillar .obj, .dwg, dXF, etc. Alla är ganska populära och som kan öppnas med många olika program och till och med konvertera mellan format.
3D-mallar
Du ska veta att du inte alltid behöver skapa 3D-ritningen själv, du kan få färdiga modeller av alla möjliga saker, från figurer från tv-spel eller filmer, till praktiska hushållsartiklar, leksaker, proteser, masker, telefon fall osv. hallon Pi, och mycket mer. Det finns fler och fler webbplatser med bibliotek av dessa mallar redo att laddas ner och skrivas ut på din 3D-skrivare. Några rekommenderade webbplatser är:
- Thingiverse
- 3D Warehouse
- PrusaPrinters
- du föreställer dig
- GrabCad
- MyMiniFactory
- Stiftform
- TurboSquid
- 3DExport
- Gratis 3D
- skakade
- XYZ 3D-utskriftsgalleri
- cults3d
- reparerbar
- 3DaGoGo
- Gratis 3D
- Smeden
- NASA
- Dremel Lektionsplaner
- Polar moln
- stlfinder
- Sketchfab
- hum3d
Från riktig modell (3D-skanning)
En annan möjlighet, om det du vill är att återskapa en perfekt klon eller replik av ett annat 3D-objekt, är att använda en 3d-skanner. De är enheter som låter dig spåra formen på ett objekt, överföra modellen till en digital fil och tillåter utskrift.
Tillämpningar och användningsområden för 3D-skrivaren
Slutligen är 3D-skrivare kan användas för många applikationer. De mest populära användningsområdena som kan ges är:
tekniska prototyper
En av de mest populära användningsområdena för 3D-skrivare inom det professionella området är för snabb prototypframställning, det vill säga att snabb prototypning. Antingen för att skaffa delar till en racerbil, som en Formel 1, eller för att skapa prototyper av motorer eller komplexa mekanismer.
På så sätt tillåts ingenjören att skaffa en del mycket snabbare än om den måste skickas till en fabrik för tillverkning, samt att skaffa testa prototyper för att se om en slutlig modell skulle fungera som förväntat.
arkitektur och konstruktion
foto: © www.StefanoBorghi.com
Naturligtvis, och nära besläktade med ovanstående, kan de också användas till bygga strukturer och utföra mekaniska tester för arkitekter, eller bygga vissa delar som inte kan tillverkas med andra procedurer, skapa prototyper av byggnader eller andra föremål som prover eller modeller, etc.
Dessutom uppkomsten av betongskrivare och andra material, har också öppnat dörren för att kunna trycka hus snabbt och mycket mer effektivt och respektfullt med miljön. Det har till och med föreslagits att ta denna typ av skrivare till andra planeter för framtida kolonier.
Design och anpassning av smycken och andra accessoarer
En av de mest utbredda sakerna är tryckta smycken. Ett sätt att få unika och snabbare pjäser, med personliga egenskaper. Vissa 3D-skrivare kan skriva ut vissa berlocker och tillbehör i material som nylon eller plast i olika färger, men det finns även några andra som används inom området professionella smycken som kan använda ädelmetaller som guld eller silver.
Här skulle man även kunna ta med några produkter som också trycks på sistone, som t.ex kläder, skor, modeaccessoarerEtc.
Fritid: saker gjorda med 3D-skrivare
Låt oss inte glömma fritid, vilket är vad många 3D-skrivare för hemmet används till. Dessa användningsområden kan vara mycket varierande, från att skapa ett personligt stöd, till att utveckla dekorationer eller reservdelar, till att måla figurer av dina favoritfigurer, fodral för gör-det-själv-projekt, personliga muggar, etc. Det vill säga för ideellt bruk.
Tillverkningsindustrin
Många produktionsindustrier de använder redan 3D-skrivare för att producera sina produkter. Inte bara på grund av fördelarna med denna typ av additiv tillverkning, utan också för att det ibland, med tanke på komplexiteten i en design, inte är möjligt att skapa den med traditionella metoder som extrudering, användning av formar, etc. Dessutom har dessa skrivare utvecklats och kan använda mycket olika material, inklusive utskrift av metalldelar.
Det är också vanligt att man tillverkar delar för fordon, och även för flygplan, eftersom de tillåter att vissa delar kan erhållas som är mycket lätta och mer effektiva. De stora som AirBus, Boeing, Ferrari, McLaren, Mercedes, etc., har dem redan.
3D-skrivare inom medicin: tandvård, proteser, bioprinting
En annan av de stora sektorerna att använda 3D-skrivare är hälsoområdet. De kan användas för många ändamål:
- Tillverkar tandproteser mer exakt, samt fästen etc.
- Bioprinting av vävnader som hud eller organ för framtida transplantationer.
- Andra typer av proteser för ben-, motor- eller muskelproblem.
- Ortopedi.
- och så vidare
Tryckt mat / mat
3D-skrivare kan användas för att skapa dekorationer på tallrikar, eller för att skriva ut godis som choklad i en viss form, och till och med för många andra olika livsmedel. Därför livsmedelsindustrin den försöker också utnyttja fördelarna med dessa maskiner.
Dessutom ett sätt att förbättra maten näringsmässigt, såsom tryckning av köttfiléer gjorda av återvunna proteiner eller från vilka vissa skadliga produkter som kan finnas i naturligt kött har tagits bort. Det finns också några projekt för att skapa produkter för veganer eller vegetarianer som simulerar riktiga köttprodukter, men som är skapade av vegetabiliskt protein.
Utbildning
Och, naturligtvis, 3D-skrivare är ett verktyg som kommer att översvämma utbildningscentra, eftersom de är en fantastisk följeslagare för klasser. Med dem kan lärare generera modeller så att eleverna lär sig på ett praktiskt och intuitivt sätt, eller så kan eleverna själva utveckla sin förmåga till uppfinningsrikedom och skapa alla möjliga saker.
mer information
- Bästa Resin 3D-skrivare
- 3D-skanner
- 3D-skrivare reservdelar
- Filament och harts för 3D-skrivare
- Bästa industriella 3D-skrivare
- Bästa 3D-skrivare för hemmet
- Bästa billiga 3D-skrivare
- Hur man väljer den bästa 3D-skrivaren
- Allt om STL- och 3D-utskriftsformat
- Typer av 3D-skrivare