Եռաչափ տպիչները կամ եռաչափ տպիչները եռաչափ մոդելներ արտադրելու սարքեր են: Նեղ մասնագիտացման սարքերն ունեն անսահման հնարավորություններ և այսօր օգտագործվում են ժամանակակից մարդու կյանքի բոլոր բնագավառներում: Մի քանի տարի առաջ 3D տպիչները հասանելի դարձան տնային օգտագործման համար՝ միաժամանակ հասնելով որոշ փոքր բիզնեսի:

Նման տեխնոլոգիայի ստեղծման պատմությունը սկսվում է անցյալ դարի 80-ականների կեսերից, սակայն համակարգչային տեխնոլոգիայի թույլ զարգացումը «սառեցրեց» եռաչափ տպագրության ակտիվ ներդրումը առօրյա կյանքում և արտադրության մեջ:

3D տպիչները նկատելի մեկնարկ են ստացել միայն 2005 թվականին՝ համակարգչային հնարավորությունների բարելավման հետ մեկտեղ։ Այնուհետեւ հանրությանը ներկայացվեց առաջին եռաչափ տպիչը, որը տպագրված գունավոր. Հետագայում տեխնոլոգիան ենթարկվել է բազմաթիվ փոփոխությունների, և տպագրության գործընթացը վերահսկելու համար մշակվել են ժամանակակից ծրագրեր: Արդյունքում օգտատերերին հասանելի է ֆունկցիոնալ միավորը, որը կարող է «տպել» հեռախոսի պատյանները կամ նոր 3D տպիչները։

Առաջին 3D տպիչը

Ինչպես է դա աշխատում

Եռաչափ տպիչի աշխատանքի ընդհանուր սկզբունքը տեսականորեն պարզ է և պարզ: Օբյեկտը կամ դրա մի մասը ստեղծվում է 3D մոդելավորման ծրագրում (մեծ մոդելները բաժանված են մի քանի տարրերի): Այնուհետև ֆայլը ուղարկվում է մշակման մասնագիտացված ծրագրի կողմից (G-code գեներացնելու համար), որից հետո տեխնոլոգիան գործի է դրվում: G-կոդը թվային մոդելը բաժանում է հարյուրավոր հորիզոնական գծերի՝ սահմանելով տպիչի ուղին:Հալած նյութը շերտ առ շերտ կիրառվում է հիմքի վրա՝ ստեղծելով լիովին շոշափելի առարկա։

3D տպիչի սխեմատիկ ներկայացում

Կան յոթ հիմնական տեխնոլոգիաներ, որոնք օգտագործվում են 3D տպագրության համար, սակայն դրանց մեծ մասն օգտագործվում է միայն արդյունաբերական նպատակներով։ Համեմատաբար կոմպակտ և էժան սարքեր են մշակվել սիրողական «պլաստիկ տպագրության» և փոքր բիզնեսի համար:

• Տեխնոլոգիա ՄիաձուլվածԱվանդադրումՄոդելավորում(aka FDM տպիչներ) լայնորեն օգտագործվում են եռաչափ մոդելավորման և ճաշ պատրաստելու համար: Նյութը տաքացվում և սնվում է հարթակ տպիչի գլխիկի վարդակով: Օբյեկտը «աճում է» հարթության վրա, և դրա չափերը սահմանափակվում են հարթակի պարամետրերով:

• Տեխնոլոգիա Polyjetմշակվել է 2000 թվականին և այսօր պատկանում է Stratasys-ին: Եռաչափ առարկաները ստեղծվում են ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ազդեցության տակ ֆոտոպոլիմերի պոլիմերացման միջոցով: Ֆոտոպոլիմերը թանկարժեք և փխրուն պլաստմասսա է, այդ իսկ պատճառով նման տպիչները գործնականում չեն օգտագործվում առօրյա կյանքում, սակայն մոդելավորման ճշգրիտ դետալների շնորհիվ սարքերն օգտագործվում են բժշկության և արդյունաբերության մեջ (նախատիպեր ստեղծելու համար):

Դուք կարող եք ամեն ինչ իմանալ այն մասին, թե ինչպես են աշխատում 3D «պլաստիկ տպագրության» ժամանակակից տպիչները թեմատիկ տեսանյութից, օրինակ՝ այս մեկը: Նրանք նաև հաճախ ցույց են տալիս, թե ինչպես է մեքենան աշխատում տարբեր նյութերի հետ՝ օբյեկտ պատրաստելու համար:

Տպման գործընթացի կառավարում

Սովորաբար, տպելուց անմիջապես առաջ օգտագործողը պետք է կատարի մի շարք կարգավորումներ:

1. Սարքավորումը միացված է համակարգչին USB մալուխի միջոցով:
2. Պլատֆորմի նկատմամբ վարդակի շարժման չափորոշում:
3. Պլատֆորմի և դիսպենսերի վարդակի ջեռուցման կարգավորում և վերահսկում:
4. Ջերմաստիճանի հարաբերակցության մոնիտորինգ:
5. Տպման գործընթացի վերահսկում (էքստրուդատոր) - նյութի սնուցման արագության կարգավորում, պլաստիկ գլանափաթեթների փոխարինում:

Տպագրությունը վերահսկվում է համակարգչի միջոցով: Գաղափարից արդյունք օբյեկտ ստեղծելու համար օգտագործողին անհրաժեշտ է հատուկ 3D մոդելավորման ծրագրերև սարքի կառավարում:

Ժամանակակից տեխնոլոգիաները դեռևս հնարավորություն չեն տալիս ստեղծել տպիչ, որտեղ բոլոր գործողություններն իրականացվում են մի քանի ստեղների սեղմումով, հետևաբար անհրաժեշտ է տիրապետել բազմաթիվ կոնկրետ ծրագրերի և մոդելավորման հիմունքներին:

Նախքան տպագրությունը սկսելը, օպերատորը չափորոշում է տպիչը՝ հարմարեցնելով այն հարթակի սեղանին: Տպիչի հիմնական որոնվածը ապահովում է մի շարք լռելյայն կարգավորումներ, որոնց միջոցով օգտագործողը կատարում է ավելի ճշգրիտ կարգավորումներ՝ կախված օգտագործվող նյութից: Այսպիսով, ABS-ի կամ PLA-ի վրա հիմնված եռաչափ տարրեր ստեղծելու համար սահմանվում են հալման տարբեր ջերմաստիճաններ: Տպման գործընթացում օպերատորը ծրագրային ապահովման միջոցով վերահսկում է աշխատանքը։ Մոդելի ստեղծման ողջ գործընթացը կարող է տևել մի քանի ժամից մինչև մեկ օր, այստեղ առանցքային գործոնը կատարման ճշգրտությունն է. մանրամասն գծագրերով ճշգրիտ առարկաները ավելի երկար են տևում, քան ավելի կոպիտները:

Որտեղ կարող եք օգտագործել 3D տպիչ:

3D տպիչների շրջանակը բավականին լայն է՝ սիրողական արհեստներից մինչև բիզնես: Ձեռնարկատերերը ճարտարապետության ուսանողների հետ միասին առաջինն են նկատել «պլաստիկ տպագրության» հսկայական ներուժը։

Նաև ծավալային մոդելավորումն օգտագործվում է ոսկերչական արդյունաբերության և դիզայնի և ճարտարագիտության բոլոր ոլորտներում:

Եթե ​​նախկինում տպագրությունն իրականացվում էր պլաստիկի միջոցով, ապա այսօր տպավորիչ է նյութերի բազմազանությունը։ Արտադրողները պատրաստում են տարբեր հիմքեր, օրինակ՝ ընդօրինակելով բնական փայտը։ Բացի այդ, որպես տպագրական նյութ կարող եք ընտրել ոչ միայն պոլիմերներ, այլև նեյլոն։ Այս գաղափարը շատ արագ ընդունվեց դիզայներների կողմից և ստեղծվեց ամբողջությամբ հագուստի հավաքածուներ.

Խաղային կոլեկցիոներները լիովին կգնահատեն «պլաստիկ տպագրության» ներուժը, քանի որ այժմ հնարավոր է վերստեղծել ցանկացած առարկա՝ ինքնաթիռների մոդելներ, հայտնի կերպարներ, արվեստի առարկաներ: Հազվագյուտ հավաքածուները կարող են բավականին թանկ արժենալ, ինչպես նաև տան համար շատ լավ տպիչը, և այստեղ ընտրությունը պարզ է:

Վերցնել կամ չվերցնել. սարքավորումների առավելություններն ու թերությունները

3D տպագրության օգտագործումը օգտվողներին տալիս է լայն հնարավորություններ: Տեխնիկայի հիմնական առավելությունը ցանկացած եռաչափ օբյեկտի վերարտադրումն է, և այստեղ գործնականում բացառություններ չկան: Այն ամենը, ինչ կարելի է պլաստիկից պատրաստել, կարելի է «տպել», լինի դա արտասահմանյան մեքենայի օրիգինալ թանկարժեք բամպեր, թե ճարտարապետների ցուցահանդեսի ապագա առևտրի կենտրոնի դիզայն։ Որոշիչ գործոնը կլինի սարքավորման չափը, ավելի ճիշտ՝ նրա աշխատասեղանի չափը։

«Պլաստիկ տպագրության» ներուժը բարդ է աշխատատար պատրաստման գործընթացև կառավարում, որը պահանջում է բարձր մասնագիտացված գիտելիքներ: Անփորձ օգտատերը միշտ չէ, որ կարող է 3D-MAX-ում նույնիսկ պարզ երկրաչափական պատկեր ձևավորել, էլ չեմ խոսում սեփական դիմանկարի մասին: Տեխնոլոգիա օգտագործելու համար հարկավոր է տիրապետել դրան, իսկ դա որոշ ժամանակ կպահանջի:

3D տպիչի երկրորդ թերությունն այն է չափերը. Վաճառքի համար մատչելի են նաև կոմպակտ մոդելներ, սակայն դրանց տպման առավելագույն չափերը չափազանց համեստ են, թեև դրանք բավականին հարմար են ինստալացիաների կամ ճարտարապետական ​​նախագծերի փուլային արտադրության համար:

Իհարկե, իռացիոնալ է 3D տպիչ գնելը որպես խաղալիք, ցածր գնով հատվածի մոդելների միջին արժեքը գերազանցում է 30,000 ռուբլին: Գնումը շահավետ կլինի, եթե սարքավորումը կատարի կոնկրետ խնդիր՝ շահույթ առաջացնել, հմտություններ զարգացնել, կրթություն ստանալ, ստեղծագործել, օգնել աշխատանքում:

Առաջիկայում կարող ենք ակնկալել նոր զարգացումներ այս ոլորտում։ Այսօր արդեն հնարավոր է իրական բնակելի շենք տպել սովորական շենքային խառնուրդից։ Բնականաբար, նման սարքավորումները հասանելի չեն կենցաղային օգտագործման համար, բայց հենց նոր տպագրական նյութերի օգտագործման փաստը խոստանում է տանը ծավալային տպագրության հնարավորությունների մեթոդական ընդլայնում։

Նոր հազարամյակի սկզբից «3D» հասկացությունը հաստատուն կերպով հաստատվել է մեր առօրյա կյանքում: Առաջին հերթին մենք դա կապում ենք կինոյի, լուսանկարչության կամ անիմացիայի հետ։ Բայց հիմա դժվար թե գտնվի մարդ, ով կյանքում գոնե մեկ անգամ չի լսել այնպիսի նոր արտադրանքի մասին, ինչպիսին 3D տպագրությունն է։

Ի՞նչ է դա և ի՞նչ նոր հնարավորություններ են մեզ տալիս ստեղծագործության, գիտության, տեխնոլոգիայի և առօրյա կյանքում 3D տպագրության տեխնոլոգիաները, մենք կփորձենք պարզել ստորև ներկայացված հոդվածում։

Բայց նախ՝ մի փոքր պատմություն։ Թեև վերջին մի քանի տարիների ընթացքում միայն շատ է խոսվել 3D տպագրության մասին, այս տեխնոլոգիան իրականում գոյություն ունի բավականին երկար ժամանակ: 1984 թվականին Չարլզ Հալը մշակել է 3D տպագրության տեխնոլոգիա՝ թվային տվյալների միջոցով օբյեկտները վերարտադրելու համար, իսկ երկու տարի անց անվանել և արտոնագրել ստերեոլիթոգրաֆիայի տեխնիկան։

Միաժամանակ այս ընկերությունը մշակել և ստեղծել է առաջին արդյունաբերական 3D տպիչը։ Այնուհետև էստաֆետը ստանձնեց 3D Systems ընկերությունը, որը 1988 թվականին մշակեց տպիչի մոդել 3D տպագրության համար տանը SLA - 250:

Նույն տարում Սքոթ Գրամպի կողմից հայտնագործվեց միաձուլված նստվածքային մոդելավորումը: Մի քանի տարվա հարաբերական լռությունից հետո 1991 թվականին Helisys-ը մշակում և շուկա է հանում բազմաշերտ օբյեկտների արտադրության տեխնոլոգիա, իսկ մեկ տարի անց՝ 1992 թվականին, առաջին ընտրովի լազերային զոդման համակարգը գործարկվում է DTM-ում։

Այնուհետև՝ 1993 թվականին, հիմնվեց Solidscape ընկերությունը, որը սկսեց թանաքային տպիչների զանգվածային արտադրություն, որոնք ի վիճակի են արտադրել փոքր մասեր իդեալական մակերեսով և համեմատաբար ցածր գնով։

Միևնույն ժամանակ Մասաչուսեթսի համալսարանը արտոնագրեց 3D տպագրության տեխնոլոգիա, որը նման է սովորական 2D տպիչների թանաքային տեխնոլոգիային: Բայց, հավանաբար, 3D տպագրության զարգացման և հանրաճանաչության գագաթնակետը դեռևս եղել է նոր՝ 21-րդ դարում։

2005 թվականին հայտնվեց առաջինը, որը կարող էր գունավոր տպել, սա Z Corp ընկերության մտահղացումն է, որը կոչվում է Spectrum Z510, և բառացիորեն երկու տարի անց հայտնվեց առաջին տպիչը, որը կարող է վերարտադրել իր սեփական բաղադրիչների 50%-ը:

Ներկայումս 3D տպագրության հնարավորությունների և կիրառությունների շրջանակը մշտապես աճում է։ Պարզվեց, որ ամեն ինչ ենթարկվում է այս տեխնոլոգիաներին՝ արյունատար անոթներից մինչև կորալային խութեր և կահույք։ Սակայն այս տեխնոլոգիաների կիրառման ոլորտների մասին կխոսենք մի փոքր ավելի ուշ։

Այսպիսով, ինչ է 3D տպագրությունը:

Մի խոսքով, սա իրական օբյեկտի կառուցումն է, որը հիմնված է համակարգչի վրա ստեղծված 3D մոդելի վրա: Այնուհետև թվային եռաչափ մոդելը պահպանվում է STL ֆայլի ձևաչափով, որից հետո 3D տպիչը, որը թողարկում է ֆայլը տպագրության համար, ձևավորում է իրական արտադրանքը։

Տպագրման գործընթացը ինքնին կրկնվող ցիկլերի շարք է, որը կապված է եռաչափ մոդելների ստեղծման հետ, տպիչի աշխատանքային սեղանի (վերելակի) վրա ծախսվող նյութերի շերտի կիրառմամբ, աշխատանքային սեղանը մինչև պատրաստի շերտի մակարդակի իջեցմամբ և հեռացմամբ: թափոններ սեղանի մակերեսից.

Ցիկլերը շարունակաբար հաջորդում են մեկը մյուսի հետևից՝ նյութի հաջորդ շերտը կիրառվում է առաջին շերտի վրա, վերելակը նորից իջեցվում է, և այսպես շարունակ, մինչև պատրաստի արտադրանքը լինի աշխատանքային սեղանի վրա։

Ինչպե՞ս է աշխատում 3D տպիչը:

3D տպագրության օգտագործումը լուրջ այլընտրանք է ավանդական նախատիպային մեթոդներին և փոքրածավալ արտադրությանը: Եռաչափ կամ եռաչափ տպիչը, ի տարբերություն սովորականի, որը թղթի վրա ցուցադրում է երկչափ գծագրեր, լուսանկարներ և այլն, հնարավորություն է տալիս ցուցադրել եռաչափ տեղեկատվություն, այսինքն՝ ստեղծել եռաչափ ֆիզիկական առարկաներ։

Այս պահին այս դասի սարքավորումները կարող են աշխատել ֆոտոպոլիմերային խեժերի, տարբեր տեսակի պլաստիկ թելերի, կերամիկական փոշու և մետաղական կավով։

Ի՞նչ է 3D տպիչը:

3D տպիչի շահագործման սկզբունքը հիմնված է պինդ մոդելի աստիճանական (շերտ առ շերտ) ստեղծման սկզբունքի վրա, որը, կարծես, «աճեցվել է» որոշակի նյութից, որը կքննարկվի մի փոքր ավելի ուշ: Եռաչափ տպագրության առավելությունները մոդելների կառուցման սովորական, ձեռքով մեթոդների համեմատ բարձր արագությունն են, պարզությունը և համեմատաբար ցածր արժեքը:

Օրինակ, ձեռքով մաս ստեղծելը կարող է բավականին երկար ժամանակ տևել՝ մի քանի օրից մինչև ամիսներ։ Ի վերջո, սա ներառում է ոչ միայն ինքնին արտադրական գործընթացը, այլև նախնական աշխատանքը՝ ապագա արտադրանքի գծագրերն ու դիագրամները, որոնք դեռևս չեն տալիս վերջնական արդյունքի ամբողջական տեսլականը:

Արդյունքում զարգացման ծախսերը զգալիորեն ավելանում են, իսկ արտադրանքի մշակումից մինչև զանգվածային արտադրություն ժամանակն ավելանում է։

3D տեխնոլոգիաները հնարավորություն են տալիս լիովին վերացնել ձեռքի աշխատանքը և թղթի վրա գծագրեր և հաշվարկներ կատարելու անհրաժեշտությունը. ինչպես ձեռքի արտադրության դեպքում է, բայց անմիջապես մշակման ընթացքում և մի քանի ժամվա ընթացքում մոդել ստեղծել:

Միևնույն ժամանակ, գործնականում վերացվում է ձեռքի աշխատանքին բնորոշ սխալների հնարավորությունը:

Ինչ է 3D տպիչը. տեսանյութ

Գոյություն ունեն 3D տպագրության տարբեր տեխնոլոգիաներ։ Նրանց միջև տարբերությունը ապրանքի շերտերի կիրառման մեթոդի մեջ է: Եկեք նայենք հիմնականներին.

Առավել տարածված են SLS (սելեկտիվ լազերային շերտավորում), NRM (հալած շերտի նստեցում) և SLA (ստերեոլիթոգրաֆիա):

Առավել լայնորեն կիրառվող տեխնոլոգիան, շնորհիվ օբյեկտների կառուցման բարձր արագության, ստերեոլիթոգրաֆիան կամ SLA-ն է։

SLA տեխնոլոգիա

Տեխնոլոգիան աշխատում է այսպես՝ լազերային ճառագայթն ուղղված է ֆոտոպոլիմերին, որից հետո նյութը կարծրանում է։

Որպես ֆոտոպոլիմեր օգտագործվում է կիսաթափանցիկ նյութ, որը դեֆորմացվում է մթնոլորտային խոնավության ազդեցության տակ։

Պնդանալուց հետո այն կարելի է հեշտությամբ սոսնձել, մշակել և ներկել։ Աշխատանքային սեղանը (վերելակը) գտնվում է ֆոտոպոլիմերով տարայի մեջ։ Այն բանից հետո, երբ լազերային ճառագայթը անցնում է պոլիմերի միջով և շերտը կարծրանում է, սեղանի աշխատանքային մակերեսը շարժվում է ներքև։

SLS տեխնոլոգիա

Լազերային ճառագայթի ազդեցության տակ փոշու ռեակտիվների սինտրինգը, որը նաև հայտնի է որպես SLS, 3D տպագրության միակ տեխնոլոգիան է, որն օգտագործվում է ինչպես մետաղի, այնպես էլ պլաստիկի ձուլման համար կաղապարների արտադրության մեջ:

Պլաստիկ մոդելներն ունեն գերազանց մեխանիկական հատկություններ, որոնց շնորհիվ դրանք կարող են օգտագործվել լիարժեք ֆունկցիոնալ արտադրանքի արտադրության համար: SLS տեխնոլոգիան օգտագործում է նյութեր, որոնք իրենց հատկություններով նման են վերջնական արտադրանքի ապրանքանիշերին՝ կերամիկա, փոշի պլաստիկ, մետաղ:

3D տպիչի կառուցվածքն այսպիսին է. փոշի նյութերը կիրառվում են վերելակի մակերևույթի վրա և լազերային ճառագայթի ազդեցության տակ թրծվում են պինդ շերտի մեջ, որը համապատասխանում է մոդելի պարամետրերին և որոշում է դրա ձևը:

DLP տեխնոլոգիա

DLP տեխնոլոգիան նորեկ է 3D տպագրության շուկայում: Ստերեոլիթոգրաֆիկ տպագրական մեքենաներն այսօր դիրքավորվում են որպես FDM սարքավորումների հիմնական այլընտրանք: Այս տեսակի տպիչները օգտագործում են լույսի թվային մշակման տեխնոլոգիա: Շատերին հետաքրքրում է, թե ինչով է տպում այս նմուշի 3D տպիչը:

Պլաստիկ թելի և տաքացնող գլխիկի փոխարեն 3D ձևեր ստեղծելու համար օգտագործվում են ֆոտոպոլիմերային խեժեր և DLP պրոյեկտոր:

Ստորև կարող եք տեսնել, թե ինչպես է աշխատում 3D տպիչը՝ տեսանյութում.

Երբ առաջին անգամ լսեցիք DLP 3D տպիչի մասին, ինչ է դա՝ լիովին ողջամիտ հարց: Չնայած բարդ անունին, սարքը գրեթե չի տարբերվում աշխատասեղանի այլ տպագրական մեքենաներից: Ի դեպ, դրա մշակողները՝ ի դեմս ընկերության
QSQM Technology Corporation-ն արդեն թողարկել է բարձր տեխնոլոգիական սարքավորումների առաջին նմուշները։ Այն կարծես այսպիսին է.

EBM տեխնոլոգիա

Հարկ է նշել, որ SLS/DMLS տեխնոլոգիաները հեռու են ոլորտում միակներից։ Ներկայումս էլեկտրոնային ճառագայթների հալումը լայնորեն կիրառվում է եռաչափ մետաղական առարկաներ ստեղծելու համար։ Լաբորատոր հետազոտությունները ցույց են տվել, որ բարձր ճշգրտության մասերի արտադրության մեջ շերտ առ շերտ նստեցման համար մետաղալարի օգտագործումն անարդյունավետ է, ուստի ինժեներները մշակել են հատուկ նյութ՝ մետաղական կավ:

Էլեկտրոնային ճառագայթների հալման ժամանակ որպես թանաք օգտագործվող մետաղական կավը պատրաստվում է օրգանական սոսինձի, մետաղի բեկորների և որոշակի քանակությամբ ջրի խառնուրդից։ Թանաքը պինդ առարկայի վերածելու համար այն պետք է տաքացվի այնպիսի ջերմաստիճանի, որի դեպքում սոսինձն ու ջուրը կվառվեն, իսկ թրաշածները միաձուլվեն՝ դառնալով մոնոլիտ:

EBM 3d տպիչ. ինչպես է այն աշխատում

Հատկանշական է, որ այս սկզբունքը կիրառվում է նաև SLS տպիչների հետ աշխատելիս։ Բայց ի տարբերություն նրանց, EBM սարքերը լազերային ճառագայթի փոխարեն արտադրում են ուղղորդված էլեկտրոնային իմպուլսներ՝ մետաղական կավը հալեցնելու համար: Պետք է ասել, որ այս մեթոդը ապահովում է բարձր որակի տպագրություն և մանր դետալների գերազանց մատուցում։

Այսօր վաճառվում են միայն EBM տեխնոլոգիան օգտագործող արդյունաբերական տպիչներ։ Ահա թե ինչ տեսք ունի նրանցից մեկը.

Ստորև բերված տեսանյութը հստակ ցույց է տալիս էլեկտրոնային ճառագայթների հալման համար հարմարեցված 3D տպիչի հնարավորությունները.

HPM տեխնոլոգիա (FDM) HPM

Հնարավորություն է տալիս ստեղծել ոչ միայն մոդելներ, այլև վերջնական մասեր ստանդարտ, կառուցվածքային և բարձր արդյունավետության ջերմապլաստիկներից: Սա միակ տեխնոլոգիան է, որն օգտագործում է արտադրական կարգի ջերմապլաստիկներ՝ մասերին անզուգական մեխանիկական, ջերմային և քիմիական ուժ ապահովելու համար:

HPM տպագրությունը մաքուր է, հեշտ օգտագործման և հարմար է գրասենյակային օգտագործման համար: Ջերմապլաստիկ մասերը դիմացկուն են բարձր ջերմաստիճանների, մեխանիկական բեռների, տարբեր քիմիական նյութերի և խոնավ կամ չոր միջավայրերի նկատմամբ:

Լուծվող օժանդակ նյութերը հնարավորություն են տալիս ստեղծել բարդ բազմամակարդակ ձևեր, խոռոչներ և անցքեր, որոնց հասնելը խնդրահարույց կլինի սովորական մեթոդներով: 3D տպիչները, օգտագործելով HPM տեխնոլոգիան, ստեղծում են մասեր շերտ առ շերտ՝ նյութը տաքացնելով մինչև կիսահեղուկ վիճակ և արտամղելով այն՝ համաձայն համակարգչային ստեղծած ուղիների:

HRM տեխնոլոգիայի կիրառմամբ տպագրության համար օգտագործվում են երկու տարբեր նյութեր՝ մեկը (հիմնականը) բաղկացած կլինի պատրաստի մասից, և օժանդակը, որն օգտագործվում է աջակցության համար։ Երկու նյութերի թելերը սնվում են 3D տպիչի բացվածքներից տպման գլխի մեջ, որը շարժվում է կախված X և Y կոորդինատների փոփոխությունից և միաձուլում է նյութը՝ ստեղծելով ընթացիկ շերտը, մինչև հիմքը շարժվի ներքև և սկսվի հաջորդ շերտը։ .

Երբ 3D տպիչն ավարտում է մասի ստեղծումը, մնում է օժանդակ նյութը մեխանիկորեն առանձնացնել կամ լուծարել լվացող միջոցով, որից հետո արտադրանքը պատրաստ է օգտագործման։

Հետաքրքիրն այն է, որ մեր օրերում տարածված են ոչ միայն աշխատասեղանի ավտոմատ HPM տպիչները, այլ նաև ձեռքով տպելու սարքերը: Ընդ որում, ճիշտ կլինի դրանք անվանել ոչ թե տպագրական սարքեր, այլ եռաչափ առարկաներ նկարելու գրիչներ։

Գրիչները պատրաստվում են այնպես, ինչպես տպիչները՝ օգտագործելով շերտ առ շերտ միաձուլման տեխնոլոգիա: Պլաստիկ թելը սնվում է բռնակի մեջ, որտեղ այն հալվում է մինչև ցանկալի հետևողականությունը և անմիջապես սեղմվում է մանրանկարիչ վարդակով: Պատշաճ հմտությամբ դուք ստանում եք հետևյալ բնօրինակ դեկորատիվ գործիչները.

Եվ իհարկե, ինչպես տեխնոլոգիաները, տպիչներն իրենք են տարբերվում միմյանցից։ Եթե ​​դուք ունեք տպիչ, որն աշխատում է SLA-ի համաձայն, ապա դրա վրա անհնար կլինի օգտագործել SLS տեխնոլոգիան, այսինքն՝ յուրաքանչյուր տպիչ ստեղծվել է միայն որոշակի տպագրական տեխնոլոգիայի համար:

Գունավոր 3D տպագրություն

Այս տեխնոլոգիան իր տեսակի մեջ միակն է, որը թույլ է տալիս ձեռք բերել առարկաներ առկա երանգների ողջ տեսականով: Հատկանշական է, որ արտադրանքի ներկումը տեղի է ունենում անմիջապես դրանց արտադրության ժամանակ։ Նրա օգնությամբ ստացվում են ֆոտոռեալիստական ​​առարկաներ։ Սա այն է, ինչը դիզայներների մոտ իսկական հետաքրքրություն է առաջացնում դրա նկատմամբ:

Հաճախ որպես ելակետ օգտագործվում է գիպսի վրա հիմնված փոշի։ Վրձիններն ու գլանափաթեթները կազմում են ծախսվող նյութերի ոչ շատ հաստ շերտ։ Հաջորդը, օգտագործելով շարժական գլուխ, սոսնձի նման նյութի միկրոկաթիլները կիրառվում են պահանջվող տարածքների վրա (մինչև այն ներկված է ցանկալի գույնով): Այն իր կազմով նման է ցիանոակրիլատին։ Պատրաստի բազմագույն օբյեկտը ստեղծվում է շերտ առ շերտ: Ապրանքի վերջնական մշակումը ցիանոակրիլատով ապահովում է այն փայլ և կոշտություն:

Արդյունաբերական և աշխատասեղանի գունավոր 3D տպիչներ

Ժամանակակից շուկան առաջարկում է տարբեր բազմագույն 3D տպիչներ։ Նրանց օգնությամբ տանը ստեղծվում են գունավոր առարկաներ։ Միավորների մեծ մասը նախատեսված է պրոֆեսիոնալ օգտագործման համար:

Պրոֆեսիոնալ գունավոր տպագրությունը 3D տպիչի վրա իրականացվում է՝ օգտագործելով.

1. Zprinter քանոններ հայտնի ապրանքանիշի 3D Systems-ից։ Այս սարքերը կարող են ստեղծել մեծ, բազմագույն առարկաներ: Հագեցած է 5 փամփուշտով և փոշի լիցքավորման ավտոմատ համակարգով։ Տեխնոլոգիան գրեթե 100% ավտոմատացված է, ուստի տպագրության գործընթացը կարգավորելը կամ վերահսկելը անհրաժեշտ չէ: Մոդելները կշռում են մոտ 340 կիլոգրամ։ Արժեքը տատանվում է 90-130 հազար դոլարի սահմաններում։

2. Ամբողջ գունավոր 3D տպիչ Мсor Iris. Բազմագույն արտադրանքները ստեղծվում են առանձին թղթի կտորներ սոսնձելով: Mcor Technologies Ltd-ի այս միավորը ստեղծում է եռաչափ ֆոտոռեալիստական ​​մոդելներ՝ լավ ուժի ցուցիչներով: Կարող է առաջացնել մինչև միլիոն գույներ: Արժեքը 15 հազար դոլար։

Սեղանի մոդելներ տնային օգտագործման համար.

1. Գունավոր 3D տպիչ 3D Touch: Այս միավորը գործում է FDM տեխնոլոգիայի կիրառմամբ: Մոդելը կարող է համալրվել մեկ, երկու կամ նույնիսկ երեք արտամղման գլխիկներով: Աշխատում է ABS կամ PLA պլաստիկով: Քաշը ոչ պակաս, քան 38 կիլոգրամ։ Արժեքը՝ մոտ 4 հազար դոլար։

2. Եռագույն 3D տպիչ BFB 3000 RANTHER - առաջին գունավոր տպիչը, որը թողարկվեց շուկա: Այսօր դրա արժեքը կազմում է մոտ 2,5 հազար դոլար։ Որպես աշխատանքային նյութ, օգտագործվում է ստանդարտ պլաստիկ թել: Աշխատելու համար ձեզ հարկավոր կլինի երեք գույնի թել։

3. Ամենաէժան մոդելներից մեկը РroDesk3D-ն է։ Արտադրանք ստեղծելու համար օգտագործվում է հինգ փամփուշտների համակարգ։ Հնարավոր է աշխատել PLA կամ ABS պլաստիկի հետ։ Տպիչը հագեցած է ավտոմատ ճշգրտման համակարգով։ Այն արժե ընդամենը 2 հազար դոլար։ Ցավոք, այն չի կարող պարծենալ տպման բարձր լուծաչափով:

3D տպագրության կիրառություններ

3D տպագրությունը մեծ հնարավորություններ է բացել փորձերի այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են ճարտարապետությունը, շինարարությունը, բժշկությունը, կրթությունը, հագուստի դիզայնը, փոքրածավալ արտադրությունը, ոսկերչությունը և նույնիսկ սննդի արդյունաբերությունը:

Ճարտարապետության մեջ, օրինակ, 3D տպագրությունը թույլ է տալիս ստեղծել շենքերի եռաչափ մոդելներ կամ նույնիսկ ամբողջ թաղամասեր՝ բոլոր ենթակառուցվածքով` հրապարակներ, այգիներ, ճանապարհներ և փողոցների լուսավորություն:

Այս դեպքում օգտագործվող էժան գիպսային կոմպոզիտի շնորհիվ ապահովված է պատրաստի մոդելների արժեքը։ Իսկ ավելի քան 390 հազար CMYK երանգները թույլ են տալիս գունավոր կերպով իրականացնել ճարտարապետի ցանկացած, նույնիսկ ամենահամարձակ երևակայությունը:

3D տպիչ. կիրառություն շինարարության ոլորտում

Շինարարության մեջ բոլոր հիմքերը կան ենթադրելու, որ մոտ ապագայում շենքերի կառուցման գործընթացը շատ ավելի արագ և հեշտ կդառնա։ Կալիֆոռնիայի ինժեներները 3D տպագրության համակարգ են ստեղծել մեծ չափերի օբյեկտների համար։ Աշխատում է շինարարական կռունկի սկզբունքով՝ պատեր կանգնեցնելով բետոնի շերտերից։

Նման տպիչը կարող է երկհարկանի տուն կառուցել ընդամենը 20 ժամում։

Որից հետո աշխատողներին մնում է միայն հարդարման աշխատանքներ կատարել։ 3D House 3D տպիչները աստիճանաբար ուժեղ դիրք են գրավում փոքր արտադրության մեջ:

Այս տեխնոլոգիաները հիմնականում օգտագործվում են բացառիկ ապրանքներ արտադրելու համար, ինչպիսիք են արվեստը, դերախաղի ֆիգուրները, ապագա արտադրանքի նախատիպային մոդելները կամ դիզայնի ցանկացած մասեր:

Բժշկության մեջ 3D տպագրության տեխնոլոգիաների շնորհիվ բժիշկները հնարավորություն ունեն վերստեղծել մարդու կմախքի պատճենները, ինչը թույլ է տալիս նրանց ավելի ճշգրիտ կիրառել այնպիսի տեխնիկա, որը մեծացնում է հաջող վիրահատությունների երաշխիքը։

3D տպիչներն ավելի ու ավելի են օգտագործվում ատամնաբուժության պրոթեզավորման ոլորտում, քանի որ այս տեխնոլոգիաները թույլ են տալիս ատամնաշարի արտադրությունը շատ ավելի արագ, քան ավանդական արտադրության դեպքում:

Ոչ վաղ անցյալում գերմանացի գիտնականները մշակեցին մարդու մաշկ ստանալու տեխնոլոգիա։ Դրա արտադրության մեջ օգտագործվում է դոնորային բջիջներից ստացված գել։ Իսկ 2011 թվականին գիտնականներին հաջողվել է վերարտադրել կենդանի մարդու երիկամը։

Ինչպես տեսնում եք, 3D տպագրության հնարավորությունները մարդկային գործունեության գրեթե բոլոր ոլորտներում իսկապես անսահման են:

Տպիչները, որոնք ստեղծում են խոհարարական գլուխգործոցներ, վերարտադրում են պրոթեզներ և մարդու օրգաններ, խաղալիքներ և տեսողական սարքեր, հագուստ և կոշիկներ, այլևս գիտաֆանտաստիկ գրողների երևակայության արդյունք չեն, այլ ժամանակակից կյանքի իրողություններ:

Իսկ թե ուրիշ ինչ հորիզոններ կբացվեն մարդկության առջեւ առաջիկա տարիներին, թերեւս դա կարող է սահմանափակվել միայն հենց անձի երեւակայությամբ։

Ոչ վաղ անցյալում սենսացիա դարձած նորարարական 3D տեխնոլոգիաները այժմ հաստատուն տեղ են գտել մեր առօրյա կյանքում: 3D ֆիլմերը, հատուկ ակնոցները և մնացած ամեն ինչ այլևս այդքան արտասովոր բան չեն համարվում։ Եռաչափ պատկերը գրավում է ուշադրությունը, պարուրում և ստիպում է դիտողին զգալ, կարծես իր ներսում, սա, իհարկե, ավելի հետաքրքիր է, քան սովորական ձևաչափը: Ժամանակակից տպագրական սարքեր արտադրողները նույնպես տեղում չեն կանգնած։ Դրա վառ օրինակն են 3D տպիչները: Մենք ձեզ կասենք, թե ինչ է դա և ինչպես է աշխատում 3D տպիչը այս հոդվածում:

Այս սարքերի հիմնական խնդիրն է տպել եռաչափ մոդելներ տարբեր նյութերից՝ թուղթ, պլաստմասսա կամ նույնիսկ թեթև մետաղական համաձուլվածքներ, որոնց շերտերը դրվում են միմյանց վրա և սոսնձվում։ Մեկ շերտի հաստությունը մոտ 0,1 մմ է։ Ըստ տպագրության տեխնիկական բնութագրերի՝ 3D տպիչները կարելի է բաժանել լազերային և թանաքային տպիչների, ինչպես սովորական տպիչները։

Լազերային 3D տպագրություն

Լազերային տեխնոլոգիան հիմնված է ստերեոլիթոգրաֆիայի (SLA) վրա, որը թույլ է տալիս 3D մոդելները տպել CAD գծագրերից: Սկզբունքը հետևյալն է՝ ջրային ֆոտոպոլիմերը լուսավորվում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթով, իսկ ամենաբարակ շերտը գրեթե ակնթարթորեն կարծրանում է։ Համակարգչային հատուկ ծրագիրն օբյեկտի եռաչափ մոդելը բաժանում է հարյուր հազարավոր նման շերտերի և դրանք դնում են մեկը մյուսի վրա, սոսնձում հատուկ սոսինձով, կարծրացնում և նորից հաջորդ շերտը՝ ըստ տրվածի։ պարամետրեր. Այսպես է պատրաստի մոդելը շերտ առ շերտ աճում, գործընթացի վերջում այն ​​մաքրվում է ավելորդ պոլիմերից, լվանում և չորանում։ Լազերային 3D տպագրության տեխնոլոգիան թույլ է տալիս վերարտադրել մինչև 75 սմ բարձրության եռաչափ մոդելներ:

Inkjet 3D տպագրություն

Inkjet 3D տպագրության տեխնոլոգիան նման է սովորական թանաքային տպիչի աշխատանքի սկզբունքին: Ներկի փոխարեն օգտագործվում է հատուկ պլաստիկ, որը սկզբում տաքացնում և հալեցնում են, ապա մանրադիտակային շերտով քսում հիմքի վրա և շատ արագ կարծրանում։ Տպման այս մեթոդը սովորաբար կոչվում է լազերային սինթերինգ (SLS), և SLA տեխնոլոգիայից ավելի ծախսարդյունավետ լինելու հետ մեկտեղ, այն ունի առավելություն, որ կարող է մետաղից 3D մոդելներ պատրաստել: Սինտերինգի տեխնոլոգիայի վրա հիմնված 3D տպիչի շահագործման սկզբունքը հնարավորություն է տալիս օգտագործել տարբեր պոլիմերային նյութեր, ինչպես նաև կերամիկա կամ ապակի՝ որպես հիմքի փոշի։ Այս մեթոդի մեկ այլ առավելությունն այն է, որ տպիչների որոշ մոդելներ թույլ են տալիս ներկ ավելացնել օգտագործվող սոսինձին, ինչը թույլ է տալիս ստեղծել բազմագույն մոդելներ:

Նորարարությունն ու 3D տպագրության մշտական ​​զարգացումը լրացուցիչ հնարավորություններ են ստեղծում ոչ միայն դիզայներների, այլ նաև բժշկության, արդյունաբերական արտադրության և շատ այլ ոլորտների համար: Ի վերջո, նման սարքի օգնությամբ ցանկացած գաղափար կարող է վերածվել իրական մոդելի կամ նախատիպի։

Այսօր մենք կարող ենք վստահորեն ասել. անհնար է պատկերացնել ժամանակակից քաղաքակրթությունը առանց 3D տպագրության տեխնոլոգիայի, և դժվար թե հնարավոր լինի անվանել մեկ այլ տեխնոլոգիա, որն այդքան արագ զարգանում է։

Պատմության էջերի միջով

Համակարգչային շատ փորձագետների կարծիքով, անգլիացի Բեբիջը դարձավ 3D տպագրության հիմնադիրը և առաջին սովորական տպիչի մշակողը։ 1822 թվականին նա սկսեց ստեղծել այսպես կոչված «մեծ տարբերությունների շարժիչը», որը նախատեսված էր հաշվարկներ կատարելու և դրանք տպելու համար: Ինչպես բոլոր հրաշալի բաները, Բեբիջի գաղափարները շատ առաջ էին իրենց ժամանակից և 20 տարի անց նախագիծն այդպես էլ կյանքի չկոչվեց և փակվեց:

Babbage's Great Difference Engine

Ավելի քան 100 տարի է անցել, մինչև տպիչ ստեղծելու երկրորդ, այս անգամ ավելի հաջող փորձ կատարվեց: Առաջին սև ու սպիտակ տպիչը թողարկվել է 1953 թվականին։ Անցել է ևս 23 տարի, և IBM-ը ստեղծում է առաջին թանաքային գունավոր տպիչը։ Այսօր գրասենյակներում և այլ կազմակերպություններում տպիչների թիվը զիջում է միայն համակարգիչների թվին:

80-ականների երկրորդ կեսին տեղի ունեցավ ևս մեկ տեխնոլոգիական բեկում. 1986 թվականին ամերիկացի Check Hull-ը ձևակերպեց եռաչափ տպագրության հայեցակարգը, իսկ երկու տարի անց նրա հայրենակից Սքոթ Քրամփը, դրա հիման վրա, մշակեց FDM տեխնոլոգիան՝ ձուլումը հալվող նյութի տարրալուծման միջոցով: Ներկայում գործող բոլոր եռաչափ տպիչները դրան են պարտական ​​իրենց արտաքին տեսքին:

Ինչպե՞ս է աշխատում 3D տպիչը:

Համեմատած տպագիր տպիչի հետ, որը էլեկտրոնային տեքստը փոխանցում է հարթ թղթի վրա, 3D տպիչը զբաղվում է եռաչափ տեղեկատվության հետ: Մի խոսքով, այն վերստեղծում է օբյեկտն այնպիսին, ինչպիսին կա։

Ինչպե՞ս է տպում 3D տպիչը: Նախ, հատուկ ծրագրի միջոցով համակարգչում ստեղծվում է օբյեկտի թվային մոդելը: Այն մի տեսակ «բաժանում» է մոդելը շերտերի, որից հետո գործի է անցնում տպիչը: Ինչպես իր տպագրական «եղբորը», 3D տպիչն ունի իր սեփական թանաքը, թեև այն բաղկացած է կոմպոզիտային փոշուց:

Մոտ 10 տարի առաջ օգտագործվել է «թանաքի» միայն մեկ տեսակ՝ ABC պլաստիկ։ Այսօր դրանք արդեն հարյուրից ավելի են՝ պոլիպրոպիլեն, բետոն, ցելյուլոզ, նեյլոն, մետաղի փոշիներ, գիպս, շոկոլադ և շատ ուրիշներ։

Աշխատանքի ընթացքում ելակետը վերածվում է զանգվածի, որը շերտ առ շերտ կիրառվում է աշխատանքային մակերեսի վրա հատուկ վարդակով։ Հաջորդ շերտը դնելուց հետո դրա վրա կարելի է քսել կպչուն ծածկույթ, այնուհետև մեկ այլ «թանաքի» շերտ։ Եվ այսպես, մինչև օբյեկտն ամբողջությամբ վերարտադրվի: Տեսանյութում կարող եք դիտել 3D տպիչը գործողության մեջ։

Բայց սա 3D տպիչի աշխատանքի ընդհանուր սկզբունքն է, այսպես կոչված, արագ նախատիպի տեխնոլոգիան։ Դրա հիման վրա մշակվել են մի քանի մեթոդներ։ Ահա դրանցից ընդամենը մի քանիսը:

Ստերեոլիթոգրաֆիա (SLA)

3D տպագրության առաջին տեխնոլոգիաներից մեկը։ Օգտագործված շինանյութը հեղուկ պոլիմերի խառնուրդ է կարծրացնող նյութով, որը փոքր-ինչ նման է էպոքսիդային խեժին: Խառնուրդի պոլիմերացումը և հետագա կարծրացումը տեղի են ունենում ուլտրամանուշակագույն լազերի ազդեցության տակ:

Մոդելը բարակ շերտերով ձևավորվում է միկրո վերելակին ամրացված անցքերով շարժական հիմքի վրա, որը շարժվում է վեր կամ վար մինչև մեկ շերտի խորությունը։ Հեղուկ պոլիմերի մեջ ընկղմման ժամանակ լազերային ճառագայթը ամրացվում է բուժվող հատվածների վրա: Մեկ շերտ կազմելուց հետո աշխատանքային մասը կբարձրանա (ընկնի):

Այս տեխնոլոգիան մշակվել է 3D Systems-ի կողմից: Այն շատ ընդհանրություններ ունի թանաքային տպագրության տեխնոլոգիայի հետ: Սարքի առանձնահատկությունն ու այս 3D տպիչի շահագործման սկզբունքն այն է, որ այն օգտագործում է տպիչի գլխի վրա շարքերով դասավորված մի քանի (մինչև մի քանի հարյուր) վարդակներ։

Թանաքը տաքանալով դառնում է հեղուկ և աշխատանքային մակերեսին շերտ առ շերտ քսելուց հետո, սենյակային ջերմաստիճանում կարծրանում է: Գլուխը շարժվում է հորիզոնական հարթությունում, իսկ ուղղահայաց տեղաշարժը, երբ ձևավորվում է յուրաքանչյուր նոր շերտ, իրականացվում է աշխատանքային սեղանի իջեցման միջոցով:

Ընտրովի լազերային սինթերինգ (SLS)

Իսկական առաջընթաց եղավ 3D տպագրության տեխնոլոգիաների ներդրումը մետաղագործության մեջ: Ինչպես է դա աշխատում? Այս տեխնոլոգիայի առանձնահատուկ առանձնահատկությունն այն է, որ աշխատանքային հեղուկի ֆունկցիան կատարում է 50-ից 100 մկմ տրամագծով մասնիկներից բաղկացած կոմպոզիտային փոշին: Փոշը քսվում է հորիզոնական՝ միատարր բարակ շերտերով, իսկ վերջնական փուլում որոշ հատվածներ սինթրվում են լազերային ճառագայթով։

Լազերային սինթրինգի հիմնական առավելություններից մեկը դրա եզակի ծախսարդյունավետությունն է և գրեթե լիակատար անիմաստությունը մետաղի մշակման ավանդական մեխանիկական մեթոդների համեմատ՝ հորատում, ֆրեզեր, կտրում, ձուլում և այլն, ինչպես նաև նվազագույն հարդարում:

Լազերային սինթերինգի համար անհրաժեշտ պայման է ազոտային միջավայրը նվազագույն թթվածնի պարունակությամբ, քանի որ գործընթացը տեղի է ունենում բարձր ջերմաստիճաններում:

3D տպագրության տեխնոլոգիաների ցանկը հեռու է այսքանով սահմանափակվելուց: Այն լրացվում է շերտ առ շերտ թաղանթով սոսնձմամբ, շերտ առ շերտ միաձուլմամբ, շերտ առ շերտ տպագրությամբ հալած պոլիմերային թելով և ուլտրամանուշակագույն ճառագայթմամբ լուսադիմակի միջոցով։

Էլ ի՞նչ տպեմ:

Հասկանալով, թե ինչպես է աշխատում 3D տպիչը, ժամանակն է խոսել այն մասին, թե ինչ կարելի է անել դրա հետ այսօր: Ինչպես նորաձև և շատ հարմարավետ հագուստը, այն «փորձում են» գիտության և արդյունաբերության տարբեր ոլորտների ներկայացուցիչների կողմից։ Ինչպես պարզվեց, դուք կարող եք տպել գրեթե ամեն ինչ՝ պլաստիկից պատրաստված սպառողական ապրանքներից մինչև արևային մարտկոցներ, ռեակտիվ շարժիչների մասեր և բժշկական պրոթեզներ։

Զինվորականներն ու շինարարներն իրենց հայացքն ուղղում են 3D տպագրության տեխնոլոգիային: Ոչ վաղ անցյալում ՆԱՍԱ-ի համար մշակված 3D տպիչ է առաքվել ISS-ում, որի օգնությամբ զրոյական ձգողականության պայմաններում արտադրվել են մի քանի անհրաժեշտ գործիքներ։ Միանգամայն հնարավոր է, որ այս կերպ, ապագա Մարս առաքելության ժամանակ, անհատական ​​պահեստամասեր պետք է արտադրվեն անմիջապես տիեզերանավի վրա:

Դիտարկվում է նաև 3D տպագրության միջոցով մարսյան տների կառուցման տարբերակը, որի համար Երկրից այնտեղ կառաքվեն հատուկ շինարարական տպիչներ։ Նրանց համար «թանաքի» հիմքը կլինի մարսյան հողը։

Այս դարի հենց սկզբին 3D-ը դարձավ մեր կյանքի անբաժանելի մասը: Սկզբում այն ​​ասոցիացիաներ էր առաջացնում կինոաշխարհի, մուլտֆիլմերի կամ լուսանկարների հետ: Բայց մենք կասկածում ենք, որ մեր ժամանակներում կա գոնե մեկ մարդ, ով չի լսել, թե ինչ է 3D տպագրությունը։

Ինչպիսի՞ նոր տերմին է սա, ինչպես կարող է այն ազդել Բուդյոննիի կյանքի, արտադրության և գիտության վրա, մենք կտեսնենք այս հոդվածում:

Հենց սկզբում առաջարկում ենք ձեզ կարճ էքսկուրսիա դեպի պատմություն։ Թեև 3D տպագրության մասին սկսել են լայնորեն խոսել վերջին տարիներին, այն իրականում գոյություն ունի բավականին երկար ժամանակ: Դեռ 1984 թվականին Charles Hull ընկերությունը մշակեց 3D տպագրությունը, որի աղբյուրը երկուական տվյալներն էին, իսկ 2 տարի անց ստացավ ստերեոլիտոգրաֆիա կոչվող գյուտի արտոնագիրը։ Նույն թվականին ինժեներներին հաջողվեց արտադրել աշխարհում առաջին արդյունաբերական 3D տպիչ սարքը։ Որոշ ժամանակ անց 3D Systems ընկերությունը ձեռնամուխ եղավ խոստումնալից տարածքի զարգացմանը, դեռ 1988 թվականին այն ստեղծեց տանը 3D տպագրության օրինակելի տպիչ, մասնավորապես SLA - 250:

Կարճ ժամանակահատվածում Scott Grump ապրանքանիշը կարողացավ իրականացնել միաձուլված նստվածքային մոդելավորում: Մի քանի տարվա լռությունից հետո 1991 թվականին Helisys ընկերությունը հորինում և լայն հանրությանը ներկայացնում է բազմաշերտ տպագրության վերջին տեխնիկան, իսկ մեկ տարի անց՝ 1992 թվականին, առաջին ընտրովի լազերային եռակցման համակարգերից մեկը օրվա լույսը տեսավ DTM-ում: Որից հետո 1993 թվականին ստեղծվեց Solidscape կազմակերպությունը և զբաղվեց թանաքային տպիչների զանգվածային արտադրությամբ, որոնք հնարավորություն ունեն վերստեղծել տարբեր առարկաներ գրեթե իդեալական մակերեսով և միևնույն ժամանակ ունեն համեմատաբար ցածր ծախսեր։ Միևնույն ժամանակ, Մասաչուսեթսի ինստիտուտը ցուցադրեց իր 3D տպագրության տեխնոլոգիան, որը փոքր-ինչ նման է ստանդարտ թանաքային տպագրության սարքերում օգտագործվողին: Այնուամենայնիվ, 3D տպագրության զարգացման ամենամեծ գագաթնակետը ընկնում է 21-րդ դարում:

2005 թվականին թողարկվեց 3D տպիչ, որը ոչ միայն մասեր էր ստեղծում, այլև դրանք գունավորում էր։ Z Corp-ի արտադրանքը կոչվեց Spectrum Z510, և գրեթե մի քանի տարի անց հայտնվեց տպիչ, որը կարող էր վերստեղծել բոլոր տարրերի մինչև 50% -ը, որոնցից այն պատրաստված էր: Այսօր 3D տպագրության օգտագործման միջավայրը անշեղորեն ընդլայնվում է, քանի որ դրա օգնությամբ, ինչպես պարզվում է, կարելի է ստեղծել գրեթե ամեն ինչ՝ կենդանի էակների ներքին օրգաններից մինչև սովորական կահույք։ Բայց ստորև կնշենք 3D տպիչների օգտագործման ոլորտները։

3D տպագրություն, թե ինչպես է այն աշխատում

Ըստ էության, 3D տպագրությունը համակարգչային մոդելավորված մասի ճշգրիտ վերականգնումն է հատուկ տպագրական սարքի միջոցով: Սկզբում թվային մոդելը STL փաստաթուղթ է, և միայն դրանից հետո 3D տպիչը նման ֆայլից իրական օբյեկտ է պատրաստում: Տպագրման գործընթացը ինքնին իրենից ներկայացնում է շերտերի պարբերաբար կրկնվող կիրառում աշխատասեղանի (վերելակի) վրա՝ աստիճանաբար դեպի ներքև, և հետագայում ավելորդ տպագրական խառնուրդի հեռացմամբ: Տպագրական ցիկլերը միապաղաղ կերպով փոխարինում են միմյանց, և դրանցից յուրաքանչյուրով վերելակը իջնում ​​է մինչև տվյալ բարձրությունը, և այս կերպ ստեղծվում է բուն մասը։

Ինչպե՞ս է աշխատում 3D տպիչը:

Ինչպես պարզվում է, 3D տպագրությունը կարող է կատարելապես փոխարինել մասերի փոքրածավալ նախատիպերը։ Ի տարբերություն սովորական տպիչի, որը կարող է վերստեղծել միայն լուսանկարներ, 3D մեքենան իրական առարկաներ է պատրաստում: Այսօր նման սարքերը ունակ են աշխատել ֆոտոպոլիմերային խեժերի, տարբեր հաստության պլաստիկ լարերի, կերամիկական փոշու և մետաղական կավի հետ։

Ի՞նչ է 3D տպիչը:

Այս սարքը հիմնված է ֆայլից օբյեկտի աստիճանական վերակառուցման վրա՝ նյութի շերտ առ շերտ կիրառմամբ: Ըստ էության, մասը կարծես թե աճում է և, ի վերջո, ավարտելով իր աճը, վերածվում է պատրաստի արտադրանքի։ Եռաչափ տպագրության առավելությունները ներառում են գործընթացի պարզությունը, դրա ցածր արժեքը և, ամենակարևորը, բարձր արագությունը: Օրինակ, ցանկացած բարդ մաս ձեռքով ստեղծելու համար կարող է մեծ ջանք ու ժամանակ պահանջվել՝ մինչև ամիսներ։ Բացի այդ, ավանդական մեթոդով նախ անհրաժեշտ է ստեղծել գծագրեր և ստուգել դրանք։ Արդյունքում, արտադրողն ունի ավելի բարձր զարգացման ծախսեր և երկար ժամանակ դրա համար:

3D տեխնոլոգիան լիովին զուրկ է վերը նկարագրված թերություններից, հատկապես այն օգտագործելիս տարբեր խնդիրներ և խնդիրներ, որոնք կարող են առաջանալ, վերացվում են մշակման գործընթացում, այլ ոչ թե արտադրության ընթացքում, ինչպես ձեռքի դիզայնի դեպքում: Նաև համակարգչային մասի մոդելավորելիս ինժեները կարող է առաջին փուլում այն ​​փորձարկել և զննել բոլոր կողմերից, իսկ թերությունների հայտնաբերման դեպքում անմիջապես վերացնել դրանք։ Այդ իսկ պատճառով տպագիր մասերում սխալների առկայությունը լիովին բացառվում է։

Այսօր կան 3D տպագրության մի քանի տարբեր մեթոդներ, և դրանք տարբերվում են հենց շերտերի կիրառման եղանակով։ Եկեք խոսենք հիմնականների մասին: Հիմնական 3D տպագրության տեխնոլոգիաներն են SLS (ընտրովի լազերային միահյուսում), NRM (fusion layering) և SLA (ստերեոլիթոգրաֆիա): Ամենահայտնի տեխնոլոգիան իր բարձր արագության շնորհիվ SLA տեխնոլոգիան է։

Լազերային ճառագայթն ուղղված է ֆոտոպոլիմերին՝ դրանով իսկ թույլ տալով կիրառվող նյութին կարծրանալ: Որպես ֆոտոպոլիմեր օգտագործվում է կիսաթափանցիկ նյութ, որն ընդունակ է դեֆորմացվել մթնոլորտային խոնավության ազդեցության տակ։ Կարծրացումից հետո նման նյութը կարելի է հեշտությամբ սոսնձել, մշակել և ներկել: Ինքն աշխատասեղանը (վերելակը) հասնում է ֆոտոպոլիմերով լցված կոնտեյներով: Հաջորդ շերտը քսելուց հետո լազերային ճառագայթն անցնում է դրա միջով` այն կոշտացնելով, իսկ աշխատանքային սեղանը շարժվում է ներքև։

Սա, այսպես կոչված, փոշու տիպի կոմպոզիցիաների սինթրինգն է կամ միաձուլումը, SLS-ը այն սակավաթիվ մեթոդներից մեկն է, որը կարող է կաղապարներ արտադրել ինչպես պլաստիկի, այնպես էլ մետաղի ձուլման համար: Պլաստիկ առարկաները ունեն գերազանց մեխանիկական հատկություններ, այդ իսկ պատճառով դրանք հեշտությամբ կարող են օգտագործվել մեխանիզմի լիարժեք մասեր ստեղծելու համար: SLS-ը վերցնում է նյութեր, որոնք իրենց պարամետրերով մոտ են պատրաստի արտադրանքին, ինչպիսիք են կերամիկա, պլաստիկ կամ մետաղ:

Տպիչն ինքնին կառուցված է հետևյալ կերպ. փոշին քսվում է վերելակի մակերեսին և լազերի ազդեցության տակ սինթիզվում է պինդ շերտի մեջ, որը համապատասխանում է անհրաժեշտ պահանջներին։

DLP տեխնոլոգիան համեմատաբար վերջերս առկա է եռաչափ տպագրության շուկայում: Ստերեոլիթոգրաֆիկ տպագրական սարքերն այժմ տեղակայված են որպես FDM մոդելների այլընտրանք: Նման սարքերը օգտագործում են լույսի մշակման տեխնիկա: Ի տարբերություն անալոգների, որտեղ տպագրության համար օգտագործվում են պլաստիկ լարեր և ջեռուցման տարրեր, այստեղ ֆոտոպոլիմերային խեժերը օգտագործվում են DLP պրոյեկտորի հետ համատեղ: Չնայած բարդ անունին, DLP 3D տպիչը գործնականում չի տարբերվում որևէ այլ սերիական գործընկերներից: Հարկ է նաև նշել, որ QSQM Technology Corporation-ի մշակողները արդեն սկսել են ստեղծել այս շարքի առաջին սարքերը։

Պետք է նշել, որ SLS/DMLS տեխնիկան միակը չէ, որը կարող է տպել մետաղով։ Այսօր նման նպատակների համար օգտագործվում է նաև էլեկտրոնային ճառագայթների հալեցում։ Ինչպես ցույց են տվել լաբորատոր փորձարկումները, մետաղի շերտերի կիրառումը մետաղալարի միջոցով անարդյունավետ է, այդ իսկ պատճառով մշակվել է հատուկ նյութ՝ մետաղական կավ։

Մետաղական կավը հանդես է գալիս որպես թանաք էլեկտրոնային ճառագայթների երեսապատման ժամանակ, այն պատրաստված է սոսինձի, մետաղի բեկորների և ջրի համադրությամբ: Թանաքը պինդ նյութի վերածելու համար այն պետք է տաքացվի մի ջերմաստիճանի, որի դեպքում ջուրը և կպչուն խառնուրդը գոլորշիացնեն, և մետաղի բեկորները միաձուլվեն:

Ինչպե՞ս է աշխատում EBM 3D տպիչը:

Ճիշտ նույն տարբերակը օգտագործվում է SLS տպիչների հետ աշխատելիս, միայն այն տարբերությամբ, որ EBM մոդելները կավե մետաղի հալման համար ստեղծում են պատվիրված էլեկտրական իմպուլսներ, այլ ոչ թե լազերային ճառագայթ: Այս մոտեցումը թույլ է տալիս մեզ հասնել արտադրված օբյեկտների գերազանց որակի և գերազանց դետալավորման: Այսօր վաճառվում են միայն EBM տեխնոլոգիան օգտագործող արդյունաբերական սարքեր:

HPM տեխնոլոգիա (FDM) HPM

Այս տեխնոլոգիան կարող է արտադրել ոչ միայն մոդելներ, այլև ամբողջովին պատրաստի մասեր տարբեր տեսակի պլաստիկից: Դրա առավելությունները ներառում են արդյունաբերական հումքի օգտագործման հնարավորությունը, մինչդեռ այլ սարքերի դեպքում դա հնարավոր չէ: HPM (FDM) տեխնոլոգիայի կիրառմամբ ստեղծված մասերն ունեն գերազանց դիմադրություն ցանկացած տեսակի ազդեցության, ինչպես նաև բարձր ամրություն:

HPM տեխնոլոգիայի կիրառմամբ տպագրությունն ունի մակերեսի լավ հարթություն, հեշտ շահագործում և գրասենյակում աշխատելու ունակություն: Ջերմապլաստից պատրաստված առարկաները լավ դիմադրություն ունեն բարձր ջերմաստիճանների, մեխանիկական սթրեսի, տարբեր քիմիական ռեակտիվների, ինչպես նաև խոնավ և չոր միջավայրերի նկատմամբ:

Լուծվող ուղեկցող նյութերը հնարավորություն են տալիս արտադրել բավականին բարդ բազմամակարդակ ձևեր, ինչպես նաև խոռոչներ և անցքեր, որոնք շատ դժվար է ձեռք բերել սովորական միջոցներով: HRM տպիչները արտադրում են մասեր՝ դնելով մի շարք շերտեր, մեկը մյուսի վրա, մինչդեռ մետաղը տաքացվում է մինչև կիսահեղուկ վիճակ և արտամղվում է վարդակով դեպի համակարգչի վրա ծրագրավորված հատուկ վայրեր:

NRM տեխնիկայով տպագրելու համար օգտագործվում են միանգամից երկու տարբեր նյութեր, որոնցից հիմնականն անհրաժեշտ է ինքնին մասի ստեղծման համար, իսկ լրացուցիչը՝ աջակցության համար։ Երկու մետաղների թելերը սնվում են սարքի գլխի մեջ, որը շարժում և կարգավորում է մետաղը՝ կազմելով շերտ։ Հաջորդ շերտը ավարտելուց հետո հարթակն իջեցվում է, իսկ գլուխը վերցվում է հաջորդ շերտի վրայով։ Երբ 3D տպիչն ավարտում է մասի արտադրությունը, դուք պետք է առանձնացնեք օժանդակ մետաղը կամ լուծեք այն լվացող միջոցով: Ապրանքը պատրաստ է օգտագործման։

Այսօր շատ տարածված են ոչ միայն ավտոմատ HPM սարքերը, այլ նաև դրանց ձեռքով տարբերակները: Նման սարքերը հիմնականում գրիչներ են 3D առարկաներ պատրաստելու համար։ Նման գրիչները պատրաստվում են ավտոմատ տպիչների պես, միայն այն տարբերությամբ, որ մարդը գլուխը բռնում է ձեռքում և բաժանում է ի պահ դնելու նյութը։

Բնականաբար, ինչպես տեխնոլոգիան, սարքերն իրենք նույնպես տարբերվում են միմյանցից։ Եթե ​​դուք ունեք SLA տիպի մոդել, ապա այն չի կարողանա աշխատել SLS մեթոդով, այսինքն՝ տպիչներից որևէ մեկը կարող է մասեր մշակել միայն իր անհատական ​​տեխնոլոգիայով։

3D տպագրության կիրառություններ

3D տպագրությունը նոր հորիզոններ է բացել այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են շինարարությունը, բժշկությունը, կրթությունը, հագուստը, արտադրությունը, ոսկերչությունը և նույնիսկ սննդի արդյունաբերությունը:

Օրինակ՝ ճարտարապետության մեջ 3D տպագրությունը կարող է ստեղծել տների կամ ամբողջ միկրոշրջանների մոդելներ՝ իրենց բոլոր հատկանիշներով: Նման աշխատանքի համար օգտագործվում է էժան գիպսային խառնուրդ, ինչը մոդելների արժեքը շատ ցածր է դարձնում։ 390 հազար CMYK երանգների ամենալայն գունային գամման հնարավորություն է տալիս հեշտությամբ իրականացնել ճարտարապետի բացարձակապես ցանկացած, նույնիսկ ամենաանսովոր գաղափարը:

3D տպիչ ճարտարապետության համար

Այսօր կարելի է հանգիստ ենթադրել, որ շինարարության ոլորտում շուտով հսկայական բեկում է տեղի ունենալու։ Կալիֆոռնիայից ինժեներներին հաջողվել է ստեղծել բնական չափի առարկաների 3D տպագրության եզակի համակարգ։ Այն գործում է որպես կռունկ, որը կառուցում է տների պատերը: Օրինակ, լիամետրաժ երկհարկանի տուն տպելու համար տպիչին անհրաժեշտ է ընդամենը 20 ժամ։ Որից հետո շինարարներին կպահանջվի միայն ավարտել պատերը։ 3D House-ը գնալով ավելի տարածված է դառնում:

Այլ հավելվածներ

Արդեն այսօր առաջատար բուժաշխատողները կարողանում են օգտագործել 3D տպիչ՝ մարդու կմախքի առանձին հատվածները վերստեղծելու համար, ինչի շնորհիվ շատ ավելի հեշտ է դարձել վիրահատություններ կատարելը, իսկ իմպլանտներն իրենք ավելի լավ են արմատանում։ Տպագրական տեխնոլոգիաները լայն տարածում ունեն նաև ատամնաբուժական ոլորտում՝ այս ձևով արտադրված իմպլանտներն ավելի որակյալ են։

Համեմատաբար վերջերս Գերմանիայից գիտնականներին հաջողվել է տպել մարդու մաշկը։ Դրա ստեղծման հումքը դոնորի մաշկից պատրաստված գելն է։ Դեռ 2011 թվականին մասնագետներին բախտ է վիճակվել 3D տպիչի միջոցով արտադրել կենդանի մարդու երիկամ։

Ինչպես երևում է վերը նշվածից, 3D տպիչների հնարավորությունները հսկայական ներուժ ունեն։ Սարքեր, որոնք պատրաստում են համեղ ուտեստներ, պրոթեզավորում և մարդկանց ներքին օրգաններ, խաղալիքներ և շահագործման հրահանգներ, կոշիկներ և բաճկոններ, սա այլևս գիտական ​​ֆանտաստիկա չէ, այլ մեր ներկան: Իսկ թե ինչ է սպասվում մեզ մոտ ապագայում, այս հարցին, հավանաբար, կարող է պատասխանել միայն լավ երեւակայություն ունեցող ֆանտաստ գրողը։

Մեր նպատակը մեր սեփական FabLab-ն է Սանկտ Պետերբուրգում:
Հետևե՛ք նորություններին։