3D-tulostus on yksi teknologian merkittävistä lahjoista, joka mahdollistaa kolmiulotteisten mallien tulostamisen erilaisista esineistä. 3D-tulostusprosessi on ollut hyödyllinen eri aloilla. Kuitenkin, kuinka paljon me todella ymmärrämme 3D-tulostuksesta? Jos haluat tietää lisää tästä kiehtovasta aiheesta, et tarvitse etsiä kauempaa. Tässä on kaikki, mitä sinun tarvitsee tietää 3D-tulostuksesta.
Mitä on 3D-tulostus?
3D-tulostus on innovatiivinen lisäprosessi, joka sisältää materiaalien kerrostamisen kerros kerrokselta kolmiulotteisten esineiden muodostamiseksi digitaalisen tiedoston avulla. 3D-tulostusprosessissa, kunnes haluttu esine on täysin muodostunut, '3D-tulostin' asettaa peräkkäisiä materiaalikerroksia.
Kuinka 3D-tulostus toimii
Aivan kuten perinteiset tulostimet, 3D-tulostimet käyttävät erilaisia teknologioita, ja yleisin niistä tunnetaan sulatetun kerrostuksen mallintamisena (FDM). Vaikka 3D-tulostuksessa käytetään erilaisia teknologioita, 3D-tulostusprosessi sisältää yleensä kolme vaihetta: digitaalisen mallin luominen, sen valmistelu tietokoneavusteisen suunnittelun (CAD) ohjelmistolla ja sitten sen tulostaminen kerros kerrokselta 3D-tulostimella.
Tekniikoista riippuen 3D-tulostimet voivat käyttää erilaisia materiaaleja, mukaan lukien mutta ei rajoittuen
(Ruostumaton teräs, juotos, alumiini ja titaani, muiden muassa), muovit ja polymeerit (mukaan lukien komposiitit, jotka yhdistävät muovia metalleihin, puuhun ja muihin materiaaleihin); keraamiikka, kipsi, lasi jne.
Eri tyyppiset 3D-tulostimet
3D-tulostimia on saatavilla eri tyyppejä, ja useimmat toimivat luomalla komponentin kerros kerrokselta. Ero on pääasiassa raaka-aineissa ja tekniikoissa, joita käytetään jokaisen kerroksen sulattamiseen lopullisen osan muodostamiseksi.
- Fused Deposition Modeling (FDM): muovi toimitetaan filamenttina kelalla tälle tulostimelle. Muovin sulattamiseksi filamentti työnnetään kuuman ontelon läpi. Suutin työntää muovia suuttimen läpi, joka laskee sen kerros kerrokselta.
- Stereolitografia (SLA): Tämä tulostin muuttaa nestemäisen fotopolymeerin kiinteäksi osaksi. Tehokas laseri jäljittää osan poikkileikkauskuvaa 2D-muodossa. Tämä valo polymeroi muovikerroksen sängyn levyllä. Tämän jälkeen rakennuslevy liikkuu hieman, minkä jälkeen levitetään uusi kerros fotopolymeeria, ja sitten laserprosessi jatkuu. Sitten se kovettuu edelliseen kerrokseen.
- Valikoiva laseritahdistus (SLS): Tämä 3D-tulostusprosessi alkaa laittamalla ohut kerros jauhetta levylle. Erityinen laseri kuumentaa sitten jauheen, jotta se kovettuu ja muotoutuu tulostettavan objektin muotoon. Tätä prosessia toistetaan kerros kerrokselta, kunnes koko objekti on valmis.
- Digitaalinen valonkäsittely (DLP): Tämä tulostin tuottaa nopeasti fotopolymeeriosia. Se on samanlainen kuin stereolitografia (SLA) tulostin, mutta siinä on yksi merkittävä ero. Toisin kuin SLA-koneet, jotka käyttävät lasereita kerrosten jäljittämiseen, DLP-koneet käyttävät projisoitua valoa koko kerroksen kovettamiseen. Osa muodostuu kerros kerrokselta. Koska DLP kovettaa koko kerroksen kerralla, se on paljon nopeampi kuin SLA. DLP-tulostimet voivat tulostaa monimutkaisia hartsimuotoilutuotteita, kuten leluja, koruja, hammaslääketieteellisiä tuotteita ja hienoja yksityiskohtia sisältäviä figuureja.
3D-tulostuksen sovellukset
3D-tulostuksen soveltaminen kattaa useita teollisuudenaloja prosessin huomattavan monipuolisuuden vuoksi. Erityisesti autoteollisuus, ilmailu, lääketiede, robotiikka, painopalvelut ja monet muut teollisuudenalat käyttävät 3D-tulostusteknologiaa. 3D-tulostuksen tärkeimmät sovellukset ovat:
- Prototyyppaus ja valmistus
3D-tulostus lyhentää valmistusaikoja, jolloin prototyyppien valmistaminen voidaan suorittaa muutamassa tunnissa ja alhaisemmalla kustannuksella. Tämä tekee siitä erityisen ihanteellisen projekteille, joissa käyttäjien on päivitettävä suunnitelmaa jokaisessa iteraatiossa.
Se sopii myös tuotteiden valmistamiseen, joita ei tarvitse valmistaa suurissa erissä tai jotka yleensä räätälöidään. SLS:ää käytetään usein lopputuotteiden valmistamiseen, ei vain prototyyppeihin.
- Autoteollisuus
Autoteollisuus, erityisesti kilpa-autoihin erikoistuneet, kuten F1:ssä käytettävät, hyödyntävät 3D-tulostusta prototyyppien ja tiettyjen komponenttien valmistuksessa. Tällä alalla toimivat organisaatiot tutkivat myös mahdollisuutta käyttää 3D-tulostusta jälkimarkkinakysynnän täyttämiseksi tuottamalla varaosia asiakkaiden pyynnöstä.
- Rakentaminen
Rakentaminen on yksi 3D-tulostuksen tärkeimmistä sovelluksista. 3D-tulostuksen erityissovelluksia rakentamisessa ovat lisäys hitsaus, jauheliimaus ja ekstruusio.
Viime aikoina suurikokoisia 3D-tulostimia, jotka on suunniteltu betonin tulostamiseen, on käytetty perustusten valamiseen ja seinien pystyttämiseen. Ne pystyvät myös tulostamaan moduulirakenteisia betoniosia paikan päällä koottavaksi. Nämä ratkaisut mahdollistavat korkeamman tarkkuuden, monimutkaisempia rakenteita, nopeamman rakentamisen ja parannetun toiminnallisen integraation samalla kun ne alentavat työvoimakustannuksia ja minimoivat jätteen. 3D-tulostus on myös hyödyllistä arkkitehtonisten mittakaavojen mallien tuottamisessa.
- Terveydenhuolto
Terveydenhuoltoalan osalta 3D-tulostus luo prototyyppejä uusien tuotteiden kehittämiseksi lääketieteen ja hammaslääketieteen aloilla. Hammaslääketieteessä 3D-tulostus auttaa luomaan malleja metallisten hammasproteesien valamista varten ja valmistamaan työkaluja hammasoikaisijoiden luomiseksi.
Se on myös hyödyllistä polvi- ja lonkkaproteesien sekä muiden varastotuotteiden suoraan valmistamisessa ja potilaskohtaisten tuotteiden, kuten henkilökohtaisten proteesien, kuulokojeiden ja ortopedisten pohjallisten, luomisessa. 3D-tulostettujen kirurgisten oppaiden mahdollisuutta erityisiin toimenpiteisiin sekä 3D-tulostettuja luita, ihoa, kudoksia, elimiä ja lääkkeitä tutkitaan.
- Ilmailu
Ilmailuteollisuudessa 3D-tulostusta käytetään prototyyppien ja tuotekehityksen tekemiseen. Se on myös äärimmäisen hyödyllistä lentokonesuunnittelussa, sillä se auttaa tutkijoita pysymään mukana R&D:n vaativissa vaatimuksissa tinkimättä korkeista teollisuusstandardeista. Tiettyjä ei-kriittisiä tai vanhempia lentokonekomponentteja tulostetaan 3D-muodossa lentoa varten.
Lisäksi 3D-tulostus on saanut suosiota kuluttajamarkkinoilla, mahdollistaen henkilökohtaisten esineiden, muotitarvikkeiden ja jopa kodin sisustuksen luomisen.
Johtopäätös
3D-tulostus kattaa lukuisia teknologioita ja tekniikoita, jotka yhdessä tarjoavat erilaisia mahdollisuuksia komponent
Kun tämä mullistava teknologia laajenee, sen odotetaan vaikuttavan merkittävästi eri teollisuudenaloihin, mukaan lukien terveydenhuolto, valmistus ja rakentaminen. Valmistaudu tulevaisuuteen, jossa luomisen rajat ylitetään poikkeuksellisiin rajoihin.