Что такое 3D-печать? Значение, работа и применение

3D-печатная машина
3D-печатная машина
Ресурс: https://tactilehobby.com

3D-печать - это технология, использующая концепцию аддитивного производства для изготовления объектов или продуктов, которая находит применение практически в каждой отрасли. Учитывая ее огромную популярность, многие люди сегодня интересуются, как работает эта технология. Чтобы помочь вам понять это, мы подготовили это руководство по 3D-печати, чтобы дать вам полное представление о том, что она собой представляет.

Что такое 3D-печать?

Говоря простым языком, 3D-печать - это процесс создания трехмерного объекта с помощью цифрового файла. Объект создается путем последовательного добавления слоев материала, пока не будет достигнута желаемая форма. Вот более подробное значение 3D-печати:

Определение 3D-печати

3D-печать, также известная как аддитивное производствоЭто производственная процедура, которая заключается в создании трехмерного объекта путем наложения слоев материала один на другой.

Подумайте, что это похоже на объект, построенный из блоков Lego, только вместо игрушечных кирпичиков 3D-печатная машина использует сырье (обычно порошок или нить) для создания объекта.

Термин "аддитивный" используется потому, что, в отличие от других методов производства, которые начинают с блока материала и удаляют слои для достижения желаемой формы (субтрактивный метод), 3D-печать создает объект путем последовательного добавления слоев.

Технология 3D-печати существует с 1980-х годов, но широкую доступность для потребителей и предприятий она получила только в последние несколько десятилетий. Сегодня она находит применение в самых разных отраслях, включая здравоохранение, автомобилестроение, аэрокосмическую промышленность и строительство.

3D-печать в сравнении с традиционным производством

Процесс 3D-печати считается альтернативой традиционным промышленным методам, таким как субтрактивное производство (включает в себя резку, сверление или фрезерование материалов) и литьё под давлением (при котором используется пресс-форма для создания объекта путем впрыскивания в нее расплавленного материала).

3D-печать имеет ряд преимуществ перед традиционными методами производства. Например, изготовить объект с помощью 3D-принтера обычно проще и дешевле, чем традиционными методами.

Кроме того, при 3D-печати производство предоставляет большую свободу дизайна, поскольку оно не ограничено необходимостью изготовления пресс-формы или специальной оснастки. Это означает, что можно легко создавать объекты с более сложным дизайном или формой.

Работа 3D-печатной машины
Работа 3D-печатной машины
Ресурс: https://www.youtube.com/watch?v=G0EJmBoLq-g

Как работает 3D-печать?

Так как же работает 3D-печать? Ключ к пониманию того, как работает 3d-печать, заключается в том, чтобы понять разницу между аддитивным и субтрактивным производством.

В субтрактивном производстве объекты создаются путем создания большого блока материала и последующего удаления лишнего материала до получения желаемого объекта. Например, при обработке на станках с ЧПУ большой металлический блок фрезеруется или вытачивается по форме.

В аддитивном производстве, с другой стороны, объекты создаются путем последовательного добавления слоев материала до получения желаемого объекта. 3D-печать относится к этой категории. В общем, вот как работает технология 3D-печати.

  • Создание 3D-печатных объектов начинается с создания автоматизированное проектирование (CAD) файл, который затем подается на 3D-принтер.
  •  3D-печатная машина считывает CAD-файл и передает данные экструдеру, который слой за слоем расплавляет или наносит материал (обычно расплавленный пластик или порошок материала и клей) на строительную платформу в соответствии с проектом.
  •  После того как объект напечатан, его охлаждают и снимают платформу для сборки, открывая готовый продукт. На заключительном этапе процесса объект дорабатывается с помощью различные методы.
3D-печатная машина
3D-печатная машина
Ресурс: https://www.youtube.com/watch?v=b7TM9LBhUC8

Виды 3D-печати

Как мы уже видели, 3D-печать обычно включает в себя экструзию расплавленного материала или послойное нанесение и сплавление частиц порошка. С небольшими отличиями существует несколько различных типов или категорий 3D-печати. Методы 3D-печати перечислены и объяснены ниже.

НДС Фотополимеризация

Фотополимеризация НДС - это тип 3D-печати, который предполагает отверждение светочувствительной смолы с помощью ультрафиолетовый (УФ) свет. Чан, заполненный жидким фотополимерным материалом, выборочно облучается ультрафиолетовым светом, в результате чего материал застывает в нужной форме.

Порошковая кровать Fusion

При 3D-печати с порошковым напылением слой порошка сначала распределяется по рабочей платформе. A лазерный луч затем выборочно сплавляет частицы порошка, которые прилипают друг к другу, пока не будет достигнута желаемая трехмерная форма.

Струйная обработка материалов

Как следует из названия, струйная 3D-печать предполагает нанесение капель материала слой за слоем, пока не образуется желаемая трехмерная форма. Затем нанесенный материал отверждается с помощью ультрафиолетового света или тепла.

Ламинирование листов

Технология 3D-печати с ламинированием листов предполагает склеивание слоев плоских листов между собой, обычно с помощью клея или ультразвуковой сварки, до получения желаемой трехмерной формы. Материалом может служить металл или полимер а иногда и бумагу.

Экструзия материалов

При экструзионной 3D-печати материал продавливается через фигурное сопло, чтобы создать желаемую трехмерную форму. Наиболее распространенным видом экструзионной 3D-печати является моделирование с плавленым напылением (FDM). В этой технологии 3D-печати нить нагревается до состояния расплава и выдавливается из сопла для печати объекта.

Струйная обработка вяжущего

Процесс струйной 3D-печати со связующим веществом предполагает выборочное нанесение связующего материала на частицы порошка через струйное сопло. Связующий материал скрепляет частицы порошка вместе, слой за слоем, пока не образуется желаемая трехмерная форма.

Направленное осаждение энергии

При 3D-печати методом направленного энергетического осаждения сфокусированный луч энергии используется для расплавления и осаждения материала на платформе или подложке. Затем осажденный материал застывает, образуя желаемую деталь или изделие.

Распространенные материалы для 3D-печати

Среди наиболее распространенных материалов для 3D-печати - пластик (самый используемый), металлы, керамика и даже бумага. В некоторых сферах, например в строительстве, используется также бетон.

В пищевой промышленности 3D-печать применяется для печати пищевых продуктов. Это может быть что угодно - от шоколада и конфет до более сложных форм, таких как макароны.

Материалы для 3D-печати обычно поставляются в виде проволоки, которую также называют нитью, порошком или смолой. Чаще всего филаменты используются в 3D-принтерах на основе экструзии.

3D-печать для медицинских целей
3D-печать для медицинских целей
Ресурс: https://www.mtu.edu/news

Каковы преимущества 3D-печати?

У 3D-печати есть множество преимуществ. Вот некоторые из наиболее заметных.

Повышенная свобода проектирования

Как мы уже видели, одним из важнейших преимуществ 3D-печати является то, что она предоставляет большую свободу проектирования, поскольку не ограничена необходимостью создания пресс-формы или специальной оснастки. Это означает, что объекты со сложной геометрией могут быть легко напечатаны.

Быстрое время выполнения заказа

Еще одно преимущество 3D-печати - относительно быстрое время выполнения заказа. Это связано с тем, что объекты могут быть напечатаны непосредственно из файлов CAD без каких-либо промежуточных этапов, таких как изготовление инструментов или формовка.

Сокращение отходов

3D-печать также помогает сократить количество отходов, поскольку объекты могут быть напечатаны только по мере необходимости и без отходов. Это резко контрастирует с традиционными методами производства, при которых большое количество материала уходит в отходы в виде бракованных изделий и остатков материалов.

Универсальное применение

Технология 3D-печати может применяться в самых разных отраслях, от разработки продуктов до реального производства. Это означает, что вы можете эффективно использовать 3D-печать для создания деталей конечного использования, функциональных прототипов и концептуальные модели.

Экономическая эффективность

Еще одно ключевое преимущество 3D-печати заключается в том, что она, как правило, более экономична, чем большинство традиционных методов производства, особенно когда речь идет о мелкосерийном производстве.

В то же время стоит упомянуть и о некоторых недостатках 3D-печати. К наиболее заметным из них относятся ограниченный выбор материалов, которые могут быть использованы для 3D-печати, и пониженная точность. Тем не менее, чтобы перевесить преимущества 3D-печати, необходимо нечто большее, чем эти недостатки.

Использование 3D-печатной машины
Использование 3D-печатной машины
Ресурс: https://www.youtube.com/watch?v=Gwbz-3uWZNw

Примеры 3D-печати

Что можно сделать с помощью 3D-принтера? Возможности практически безграничны. Многое зависит от вашего воображения и возможностей 3D-принтера. Вот примеры 3D-печати.

3D-печатные дома

Да, теперь вы можете печатать дома с помощью 3D-принтера! Уже есть компании, которые предлагают такую услугу. Преимущество 3D-печатных домов в том, что они стоят дешевле традиционных. Кроме того, они более экологичны, поскольку при строительстве тратится меньше материалов.

3D-печатные органы

3D-печать также используется для создания органов и тканей для трансплантации. Эта технология пока находится на ранней стадии развития, но она способна произвести революцию в медицине. Первый орган, напечатанный с помощью 3D-печати, - человеческий мочевой пузырь - был успешно пересажен пациенту в 1999 году.

3D-печатная еда

Еще одно интересное применение 3D-печати - в пищевая промышленность. С помощью 3D-принтеров можно печатать самые разные продукты питания, такие как макароны, шоколад и многое другое. 3D-печать в пищевой промышленности открывает новые возможности для дизайна и персонализации продуктов питания.

3D-печатные детали для автомобилей

Использование 3D-печати в автомобильной промышленности также растет. Детали, которые сложно создать с помощью традиционных методов производства, теперь можно легко напечатать на 3D-принтере. Кроме того, их производство обычно обходится дешевле. В результате все больше автомобильных компаний внедряют технологию 3D-печати.

3D-печатные детали для аэрокосмической промышленности

В аэрокосмической промышленности 3D-печать используется для создания деталей для спутников и космических кораблей. Преимущество использования 3D-печатных деталей заключается в том, что они намного легче традиционных. Это важно для ракет и других летательных аппаратов, которые должны быть как можно легче, чтобы функционировать должным образом.

3D-печатные поделки

Хоббисты и художники используют 3D-принтеры для создания всевозможных поделок. От напечатанных на 3D-принтере украшений до скульптур - нет предела тому, что можно сделать с помощью 3D-принтера. Если вы можете придумать, вы можете напечатать это на 3D-принтере.

3D-печатные потребительские товары

В настоящее время несколько компаний используют 3D-принтеры для создания широкого спектра потребительских товаров, таких как очки, электроника и многое другое. Это дает ряд преимуществ, таких как сокращение времени изготовления и стоимости.

Это лишь несколько примеров того, что можно сделать с помощью 3D-принтера. По мере развития технологии мы можем ожидать появления еще более удивительных вещей.

Заключение

3D-печать - это технология, которая обладает широким спектром преимуществ. Она экологична, экономически эффективна и может использоваться для создания самых разных видов продукции. Несмотря на свои недостатки, 3D-печать практически произвела революцию в производственной индустрии.

Если вы только начинаете знакомиться с 3D-печатью, мы надеемся, что эта статья помогла вам лучше понять технологию и ее применение.

Обратите внимание, что это лишь базовый обзор 3D-печати. Если вы хотите узнать больше, ознакомьтесь с другими нашими статьями на эту тему.

Оглавление
Последние сообщения
Свяжитесь с нами
ru_RURussian