הדפסת תלת מימד היא אחת מהמתנות המרשימות של הטכנולוגיה המאפשרת לנו להדפיס מודלים תלת מימדיים של אובייקטים שונים. תהליך ההדפסה בתלת מימד היה מועיל במגוון תחומים. עם זאת, כמה אנחנו באמת מבינים על הדפסת תלת מימד? אם אתה רוצה לדעת יותר על נושא מרתק זה, אל תחפש רחוק יותר. כאן כל מה שאתה צריך לדעת על הדפסת תלת מימד.
מה זה הדפסה תלת-ממדית?
הדפסת תלת מימד היא תהליך חדשני של הוספה שמעורב בו הנחת חומרים שכבה אחר שכבה כדי ליצור אובייקטים תלת מימדיים באמצעות קובץ דיגיטלי. בתהליך ההדפסה בתלת מימד, עד שהאובייקט הרצוי מתהווה במלואו, ה'מדפסת תלת מימד' מניחה שכבות רצופות של חומרים.
איך הדפסת תלת מימד פועלת
כמו מדפסות מסורתיות, מדפסות תלת מימד משתמשות בטכנולוגיות שונות, והנפוצה ביותר ידועה בשם מודלינג הפקדה מותכת (FDM). למרות שטכנולוגיות שונות משמשות להדפסה בתלת מימד, תהליך ההדפסה בתלת מימד כולל בדרך כלל שלושה שלבים: יצירת מודל דיגיטלי, הכנתו באמצעות תוכנת עיצוב בעזרת מחשב (CAD), ולאחר מכן הדפסתו שכבה אחר שכבה באמצעות מדפסת תלת מימד.
בהתאם לטכניקות, מדפסות תלת מימד יכולות להשתמש בחומרים שונים, כולל אך לא מוגבל ל
(נירוסטה, ריתוך, אלומיניום וטיטניום, בין היתר), פלסטיקים ופולימרים (כולל קומפוזיט המשלב פלסטיק עם מתכות, עץ וחומרים אחרים); קרמיקה, גבס, זכוכית וכו'.
סוגים שונים של מדפסות תלת מימד
מדפסות תלת מימד זמינות בסוגים שונים, ורובן פועלות על ידי יצירת רכיב שכבה אחר שכבה. ההבדל הוא בעיקר בחומרי הגלם ובטכניקות המשמשות למיזוג כל שכבה כדי ליצור את החלק הסופי.
- מודלינג בהפקת חומרים (FDM): הפלסטיק מסופק כחוט על סליל עבור מדפסת זו. כדי למוסס את הפלסטיק, החוט נדחף דרך חלל חם. פיה דוחפת את הפלסטיק דרך פיה, שמניחה אותו שכבה אחרי שכבה.
- סטריאוליתוגרפיה (SLA): מדפסת זו ממירה פולימר פוטו-נוזלי לחלק מוצק. לייזר בעוצמה גבוהה עוקב אחרי התמונה החתוכה של החלק ב-2D. אור זה פולימר את שכבת הפלסטיק על לוח הבסיס. לאחר מכן, יש תנועה קלה של לוח הבנייה, ולאחר מכן מתבצע יישום של שכבת פולימר פוטו חדשה, ואז תהליך הלייזר נמשך. לאחר מכן הוא מתמצק לשכבת הקודמת.
- סינטרינג בלייזר סלקטיבי (SLS): תהליך ההדפסה בתלת מימד מתחיל בהנחת שכבת אבקה דקה על לוח. לייזר מיוחד מחמם את האבקה כדי להפוך אותה למוצקה ולעצב אותה לצורת האובייקט המודפס. תהליך זה חוזר על עצמו שכבה אחרי שכבה עד שהאובייקט כולו מושלם.
- עיבוד אור דיגיטלי (DLP): מדפסת זו מייצרת במהירות חלקי פוטופולימר. היא דומה למדפסת סטריאוליתוגרפיה (SLA), עם הבדל מהותי אחד בלבד. בניגוד למכונות SLA, אשר משתמשות בלייזרים כדי לעקוב אחרי שכבות, מכונות DLP משתמשות באור מוקרן כדי לרפא את כל השכבה. החלק נוצר שכבה אחרי שכבה. בשל כך שמכונות DLP מרפאות את כל השכבה בבת אחת, הן הרבה יותר מהירות מ-SLA. מדפסות DLP יכולות להדפיס פריטים מעוצבים מרזין מורכבים כמו צעצועים, תכשיטים, דנטליים ודמויות עם פרטים עדינים.
יישומים של הדפסת תלת מימד
היישום של הדפסת תלת מימד חוצה תעשיות שונות בזכות הרבגוניות המרשימה של התהליך. במיוחד, תעשיות הרכב, התעופה, הרפואה, הרובוטיקה, שירותי הדפסה ועוד רבות אחרות משתמשות בטכנולוגיית הדפסת תלת מימד. היישומים המובילים של הדפסת תלת מימד הם:
- פרוטוטיפינג וייצור
הדפסת תלת מימד מפחיתה את זמני הייצור, ומאפשרת להשלים אב טיפוס בתוך כמה שעות ובעלות נמוכה יותר. זה הופך אותה לאידיאלית במיוחד עבור פרויקטים שבהם המשתמשים חייבים לשדרג את העיצוב עם כל חזרה.
זה גם מתאים לייצור מוצרים שאינם זקוקים לייצור המוני או בדרך כלל מותאמים אישית. SLS משמש לעיתים קרובות לייצור מוצרים סופיים, לא רק אב טיפוס.
- רכב
תעשיות הרכב, במיוחד אלו המתמחות במכוניות מרוץ, כמו אלו המשמשות ב-F1, מנצלות הדפסה תלת-ממדית ליצירת אב טיפוס ולייצור רכיבים ספציפיים. ארגונים בתחום זה גם חוקרים את האפשרות להשתמש בהדפסה תלת-ממדית כדי למלא את הביקוש לאחר השוק על ידי ייצור חלקי חילוף לפי בקשת הלקוחות.
- בנייה
בנייה היא אחת מהיישומים המרכזיים של הדפסת תלת מימד. יישומים ספציפיים של הדפסת תלת מימד בבנייה כוללים ריתוך תוספתי, חיבור אבקה והזרקה.
לאחרונה, מדפסות תלת מימד בקנה מידה גדול שנועדו להדפיס בטון שימשו pour ליציקת יסודות ולהקמת קירות. הן גם מסוגלות להדפיס חלקי בטון מודולריים להרכבה באתר. פתרונות אלה מאפשרים דיוק גבוה יותר, מורכבות רבה יותר, בנייה מהירה יותר ושיפור אינטגרציה פונקציונלית תוך הפחתת עלויות עבודה ומזעור פסולת. הדפסת תלת מימד גם מועילה לייצור דגמים ארכיטקטוניים בקנה מידה.
- בריאות
בנוגע לתעשיית הבריאות, הדפסת תלת מימד יוצרת אב טיפוס לפיתוח מוצרים חדשים בתחומים הרפואיים והדנטליים. בתחום הדנטלי, הדפסת תלת מימד מסייעת ביצירת תבניות ליציקת כתרי שיניים ממתכת וייצור כלים ליצירת קשתות שיניים.
זה גם מועיל לייצור ישיר של שתלים לברך ולירך ופריטים אחרים במלאי וליצירת פריטים מותאמים אישית עבור מטופלים כמו פרוטזות מותאמות אישית, מכשירי שמיעה וסוליות אורטופדיות. האפשרות של מדריכים כירורגיים מודפסים בתלת מימד עבור ניתוחים מסוימים ועצמות, עור, רקמות, אברים ותרופות מודפסות בתלת מימד נבדקת.
- אווירונאוטיקה
בתעופה, הדפסת תלת מימד משמשת ליצירת אב טיפוס ופיתוח מוצרים. היא גם מועילה באופן קרדינלי בפיתוח מטוסים, מכיוון שהיא עוזרת לחוקרים לעמוד בדרישות הקפדניות של מחקר ופיתוח מבלי לפגוע בסטנדרטים הגבוהים של התעשייה. חלק מהרכיבים הלא קריטיים או הישנים יותר של מטוסים מודפסים בתלת מימד עבור הטיסה.
בנוסף, הדפסת תלת מימד זכתה לפופולריות בשוק הצרכני, מה שמאפשר את יצירת הפריטים האישיים, אביזרי אופנה ואפילו עיצוב הבית.
סיכום
הדפסת תלת מימד כוללת טכנולוגיות וטכניקות רבות המציעות יחד יכולות שונות לייצור רכיבים באמצעות חומרים שונים. הדפסת תלת מימד היא גם טכנולוגיה מתפתחת עם פוטנציאל עצום, ונחקרים חומרים נוספים מדי יום כדי לשפר את תהליכי ההדפסה ולהרחיב את היכולות המרשימות שכבר יש למדפסות תלת מימד.
כשהטכנולוגיה פורצת הדרך הזו מתרחבת, צפוי שהיא תשפיע באופן משמעותי על תעשיות שונות, כולל בריאות, ייצור ובנייה. התכונן לעתיד שבו הגבולות של מה שניתן ליצור נדחפים למגבלות יוצאות דופן.