3D принтирането е технология, която се е внедрила толкова много в обществото, че днес тя се нарежда сред едни от най-бързо развиващите се индустрии в световен мащаб. Връщайки се назад в миналото тази иновация има забележително богата история. Която ако сега бъде прегледана от неинформиран и незнаещ човек, изобщо не може да се предположи, че една такава несъвършена машина, няколко десетилетия по-късно ще се превърне в нещо, което може да оживи всичко, намиращо се извън границите на нашето въображение.
Като под всичко, ние действително говорим, че чрез тази машина е постижимо да се създадат най-разнообразни предмети като играчки, аксесоари, маратонки, коли и дори човешки органи. Колкото и невероятно да звучи на практика е напълно възможно. Благодарение на тези факти, ние можем съвсем спокойно да констатираме, че тази технология е бъдещето на човечеството погледнато от всеки един аспект.
Принтирането или още срещано, като адитивно производство, е процес на изработване на триизмерни твърди обекти, използвайки помощта на цифров файл. Преди да се изгради самият обект той преминава през множество адитивни процеси, които го изграждат слой по слой. Всъщност почти всички технология работят на един и същи принцип, като обикновено слоевете са между 16 и 180 микрона или повече в зависимост от предназначения обект за изграждане.
Какво е адитивно производство?
Адитивното производство (АП) или с други думи казано 3D принтиране, е процес благодарение на когото специалистите могат да създадат физически обект от дигитален дизайн. Докато преди е съществувала само една технология на принтиране, то днес има най-различни методи и материали на свободен избор, чрез които може да се създават продукти. Но обаче всички те са базирани на един и същи принцип, който гласи следното :
- Дигиталният модел се превръща в солиден триизмерен физически обект само и единствено, когато материала се добавя слой по слой.
Също така важно е да се отбележи, че АП не представлява единна технология, а съвкупност от производствени процеси, които много се различават един от друг, но споделят три общи характеристики :
- Те реализират своите процеси, като винаги добавят изграждащ материал, нужен за изработката на солидния триизмерен обект
- Обектът е конструиран чрез наслагване на последователни слоеве материал
- И може би най-важното е, че този обект е направен от цифров 3D модел
Как функционира 3D принтера?
3D принтерите са ново поколение машини, които са забележителни, тъй като могат да произвеждат различни видове предмети. Функция, която се харесва на всички. Те заменят традиционните фабрични производствени линии, точно както домашните принтери замениха бутилките с мастило. С течение на времето тази технология стана неизменима част от индустрията на човека.
Ако погледнете внимателно с помощта на микроскоп страница, която сте принтирали от домашният ви принтер, ще забележите, че буквите не само оцветяват хартията, а всъщност седят леко върху повърхността. На теория, ако отпечатате същата страница няколко хиляди пъти в крайна сметка мастилото ще натрупа достатъчно слоеве един върху друг, за да създаде солиден триизмерен модел на всяка буква. И именно тази идея за изграждането на физически форми от малки слоеве, довежда до раждането на първите 3D принтери.
След като това вече е уточнено, може да преминем към същинската част, която включва как се осъществява самият процес на принтиране. Той е сравнително лесен и се осъществява в три на брой стъпки:
- Първата стъпка е фокусирана върху подготовката, непосредствено преди печатането, като това е проектирането на 3D файл на обекта, който искате да принтирате. Този файл може да бъде създаден по два начина. Най-често използваният метод е чрез CAD софтуер, като същевременно, ако не разполагате с такъв може съвсем спокойно да се използва 3D скенер или просто да изтеглите файла онлайн. След като се уверите, че всичко по този файл е наред може да преминете към следващата стъпка
- Втората стъпка е самият процес на принтиране. Разбира се преди да се започне с него е важно, първо да се избере, кой материал ще е най-подходящ, за да се възпроизведат специфичните свойства на обекта. Разнообразието от материали при 3D технологиите, е изключително широко. То включва пластмаса, керамика, смоли, метали, пясък, текстил, биоматериали, стъкло и дори лунен прах! Повечето от тези материали позволяват доста довършителни опции, които осъществяват образуването на перфектният дизайн, който сте имали в предвид. Докато други, като например стъклото все още подлежат на обработка и не са толкова лесно достъпни.
- Последната и финална стъпка включва завършителния процес. Тази стъпка обаче изисква специфични умения и материали. Защото, когато обектът е отпечатан за първи път, често той не може да бъде използван директно или изобщо доставен, докато не бъде шлифован, лакиран или боядисан, за да може да се завърши по предназначение. Най-важното нещо тук е самият избор на материал, тъй като той ще определи кой метод на печатане е най-подходящ.
Методите в 3D принтирането
Методите в тази иновативна технология са най-разнообразни и те строго зависят от материала, който е използван за създаването на обекта. Съответно видовете материали ги разделяме на три разновидности. Те могат да бъдат:
- смола или восък
- метал
- многоцветен
При използването на восък или смола, технологията от която ще се нуждаете се нарича фотополимеризация. Специфичното на тази техника е, че тя включва втвърдяване на фоточувствителна смола с помощта на UV светлина. Методите при които това се използва са съответно следните :
Stereolithography (SLA)
Този метод използва вата с втвърдена фотополимерна смола. Изграждащата плоча се спуска бавно в течния полимер, който е изложен на светлината. След това UV лазерът изготвя напречно сечение слой по слой. Процеса се повтаря, докато не бъде изграден самият предназначен обект. Самият обект обаче се изгражда по-доста интересен начин. Първообразуваното тяло се издърпва (отдолу нагоре) от смолата, като по този начин то отваря пространство за невтвърдената смола на дъното на контейнера от където след това се образува следващия слой предназначен за обекта.
Digital Light Processing (DLP)
Тук за разлика от предходния метод се използва проекционен апарат за втвърдяването на фотополимерна смола. Това е много подобно на SLA метода с изключение на това, че вместо да се използва UV лазер се използва защитна светлина (крушка). Обектите се изграждат по абсолютно същия начин, както при SLA.
След като тези методи са уточнени и ясни може да преминем към следващият материал. В този случай конкретно става въпрос за метала, като методите използвани при него са следните два вида :
Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
За осъществяването на този метод се използва лазер, като пряк източник на енергия. Благодарение на него метала се превръща безпроблемно в метален прах. Самият процес протича през сравнително лесен принцип. След като метала е на прах, лазера се насочва към обекта, като чрез напречното сечение се изгражда слой по слой.
Electron Beam Melting (EBM)
Тук се използва електронен лъч, като източник на енергия вместо лазер за разлика от предходния 3D метод. Електронният лъч успява да разтопи металния прах слой по слой, като е в обсега на висок вакуум. Този вакуум от своя страна е изключително ефективен, тъй като постига пълно топене на праха. EBM метода е силно препоръчван и предпочитан, защото може да произвежда метални части с висока плътност, като по този начин, запазва свойствата на материала.
И последният, но не на последно място по функционалност материал e съответно всеки, който е многоцветен. Един от най-популярните методи използвани тук е:
Binder Jetting (BJ)
Чрез него 3D обектите могат да се възпроизведат цветни. Той се състои от автоматизиран валяк, който се използва за разнасяне на слой прах върху монтажната повърхност. Излишният останал прах се изтласква отстрани на платформата, гарантирайки я, че е напълнена със слой опакован прах. След това печатните глави с помощта на бърза ос прилагат едновременно течно свързващо се вещество и цвят, за да създадат напречно сечение на обекта върху праха.
Какви са възможностите с тази технология?
Случвало ли ви се е някога да счупите някакъв предмет у дома и по-късно да откриете, че вече не се продава и не може да го замените? Решението на тази неволя се крие именно в 3D принтирането. Чрез нея ние просто можем да създадем нов предмет. Разбира се този свят, където можете да направите почти всичко от уюта на дома, е много по-различен от този в който живеем днес.
Но с напредване на времето, той все повече и повече се доближава до нас, ставайки реалност. Това е свят, в който няма да се нуждаем от камиони, които да доставят стоки или складове, които да ги съхраняват дълго време. Като заедно със това всеки ще може да изработва ежедневните си предмети в зависимост от неговите изисквания, благодарение на силата на принтирането и то само с натискането на един бутон. В този случай се броят и дори лекарствата, кости, органи и други.
Можете да получите някои от тези неща сега, но на този етап те ще ви струват доста солено. Въпреки това тази технология продължава да нараства изключително много, като винаги се променя. По този начин възможностите свързани с нея започват да изглеждат нереално безкрайни. Но истината е, че тази технология на бъдещето е тук и единствено времето ще покаже какъв, ще бъде нейният принос, дали към добро или лошо.
