3D-print er en fremstillingsproces, der skaber et tredimensionelt, fysisk objekt ud fra en digital fil. Denne proces kaldes additiv fremstilling, hvilket betyder, at materiale tilføjes, ikke fjernes.
Med 3D-print opretter du et digit alt 3D-design i et modelleringsprogram, kendt som CAD-software, og bruger derefter en 3D-printer til at producere lag af materiale til at danne det færdige objekt. Virksomheder, forskere, læger, hobbyfolk og flere bruger 3D-print til en række applikationer.
Her er et kig på, hvordan 3D-print blev til, hvordan det fungerer, hvad det bruges til, og hvad fremtiden bringer for denne teknologi.
3D-udskrivning er muligvis en del af din yndlingsfilm. Rekvisitter i film som Black Panther, Iron Man, The Avengers og Star Wars bruger 3D-print, hvilket gør det muligt for scenografer at skabe og genskabe rekvisitter nemt og billigt.
Historien (og fremtiden) for 3D-udskrivning
I begyndelsen af 1980'erne dukkede 3D-printteknologi op, men den var kendt som rapid prototyping technology eller RP. I 1980 indgav Dr. Kodama fra Japan en patentansøgning for RP-teknologi, men processen blev ikke afsluttet.
I 1984 opfandt Charles "Chuck" Hull en proces, han kaldte stereolitografi, som brugte UV-lys til at størkne materiale og skabe et 3D-objekt lag for lag. I 1986 fik Hull udstedt et patent på sit stereolitografi-apparat eller SLA-maskine.
Chuck Hull fortsatte med at danne 3D Systems Corporation, en af de største 3D-teknologivirksomheder i verden.
Andre 3D-printprocesser og -teknologier blev udviklet omkring samme tid, og yderligere forbedringer fortsatte gennem 1990'erne og begyndelsen af 2000'erne. Alligevel var det primære fokus for 3D-printteknologi prototyping og industrielle applikationer.
3D-printteknologi begyndte at blive bemærket af de almindelige medier i 2000, da den første 3D-printede nyre blev skabt, selvom den vellykkede transplantation af en 3D-nyre først fandt sted i 2013. I 2004 havde RepRap-projektet en 3D-printer udskriver en anden 3D-printer. Mere opmærksomhed i medierne blev tiltrukket i 2008 med den første 3D-printede protese.
Andre 3D-fremskridt fulgte hurtigt, herunder et 3D-printet hus, som en familie flyttede ind i i 2018.
I dag handler 3D-print ikke kun om prototyper og industriel fremstilling. Hobbyister, videnskabsmænd og alle derimellem bruger 3D-print til produktfremstilling, forbrugsvarer, medicinske fremskridt, undervisningsmateriale og meget mere. Det bliver hurtigt mere nyttigt for den daglige forbruger.
Oscar Adelman, administrerende direktør for Remi, siger, at processen for eksempel bliver mere populær i dentalindustrien. Nøjagtigheden af 3D-print er utroligt imponerende og kan hjælpe tandlægekunder med at spare så meget som 80 procent på produkter sammenlignet med traditionelle tandlægekontorers priser.
"I takt med at udskrivningsteknologi bliver hurtigere, billigere og mere almindelig, vil vi se industrier som dentalsektoren i højere grad stole på teknologien til daglige procedurer," siger han.
4D-print er også på vej, med printede objekter, der kan ændre form over tid.
Sådan fungerer 3D-printere
Der er flere typer 3D-printteknologier, herunder Fused Deposition Modeling (FDM), også kendt som Fused Filament Fabrication (FFF). FDM er den mest almindelige og populære metode og bruges i de fleste overkommelige 3D-printere.
FDM-udskrivningsmetoden bruger en filament af plastmateriale, lidt ligesom en snor. Filamentet føres fra en rulle ind i et opvarmet hoved, som smelter plastikken. Hovedet ekstruderer det smeltede plastik på maskinens seng. Hovedet bevæger sig over sengen i 2D og afsætter det første lag materiale.
Når det første lag er færdigt, flyttes hovedet op med tykkelsen af det første lag, og det aflejrer det næste lag ovenpå. Delen er bygget op lag for lag, som at bage et brød skive for skive.
Populære FDM 3D-printere omfatter MakerBot og Ultimaker.
Eksempel på, hvordan man bruger en 3D-printer
Her er et kig på, hvor simpel 3D-print kan fungere på en FDM-printer.
-
Download en 3D-model, du vil printe, eller design en selv.
Find modeller, der kan downloades, på Thingiverse eller GrabCAD. For at designe en model selv, prøv SketchUp eller Blender. For tekniske dele, prøv CAD-software såsom SolidWorks.
- Hvis den ikke allerede er det, konverter modellen til et 3D-printformat, såsom en STL-fil.
-
Importer modellen til udskæringssoftware, såsom MakerWare, Cura eller Simplify 3D.
MakerWare fungerer med MakerBot 3D-printere. Cura og Simplify 3D producerer G-kode, som fungerer med de fleste 3D-printere.
-
Konfigurer build i udskæringssoftwaren. Beslut hvordan modellen skal orienteres på 3D-printeren. For FDM skal du minimere udhæng, der er stejlere end 45 grader, fordi disse kræver støttestrukturer.
Når du beslutter dig for retningen, skal du overveje, hvordan modellen skal indlæses, så lagene ikke let adskilles.
Image For at spare tid og materialer er modellerne generelt ikke solide. Angiv udfyldningsprocenten (typisk 10 til 35 procent), antallet af perimeterlag (typisk 1 eller 2) og antallet af bund- og toplag (typisk 2 til 4). Der er andre ting at overveje, når du forbereder en model til 3D-print.
- Eksporter programmet, som typisk er en G-kode-fil. Udskæringssoftwaren konverterer modellen og den build-konfiguration, du har angivet, til et sæt instruktioner. 3D-printeren følger dette for at bygge delen.
- Overfør programmet til 3D-printeren ved hjælp af et SD-kort, USB eller Wi-Fi.
-
Udskriv modellen på 3D-printeren.
Image - Når 3D-printeren er færdig med at bygge modellen, skal du fjerne den og muligvis også rense den. Bræk eventuelle støttestrukturer af, og gnid eventuelle resterende klumper af med fint sandpapir.
Andre typer 3D-printmaskiner
Udover FDM-printere omfatter 3D-printningsmetoder også stereolitografi (SLA), Digital Light Processing (DLP), Selective Laser Sintering (SLS), Selective Laser Melting (SLM), Laminated Object Manufacturing (LOM) og Digital Beam Melting (EBM).
SLA er den ældste 3D-printteknologi og er stadig i brug i dag. DLP bruger belysning såvel som polymerer, mens SLS bruger en laser som strømforsyning til at skabe stærke 3D-printede objekter. SLM, LOM og EBM er stort set faldet i unåde.
Fremtiden for 3D-udskrivning
Vil 3D-print føre til en fremtid med on-demand, tilpassede produkter, der øjeblikkeligt er fremstillet efter vores nøjagtige specifikationer? Selvom dette stadig er uklart, vokser 3D-printteknologi hurtigt og bliver brugt på mange områder.
3D-print af huse, kropsorganer såsom nyrer og lemmer og andre fremskridt har potentiale til at forbedre livet for utallige mennesker rundt om i verden.
