Для чего используется 3D-печать?

3D-печать, а также аддитивное производство, отвечает за создание трехмерного объекта или компонента с использованием моделей САПР.

Он делает это, имитируя биологический процесс, добавляя слои материалов при создании физической части. 3D-печать помогает создавать функциональные формы с использованием меньшего количества материала, в отличие от традиционного способа производства.

3D-печать используется для создания деталей автомобилей, чехлов для смартфонов, модных аксессуаров и конструкций в секторах здравоохранения для создания органов, таких как слуховые аппараты и многое другое. В моде их используют для создания пуленепробиваемой и огнеупорной одежды. Существуют разные 3D-технологии, на основе которых все отрасли создают свои 3D-принтеры.

Технологии 3D-печати используются почти во всех отраслях, поскольку они помогают разрабатывать проекты.

Эта статья поможет вам узнать о 3D-принтерах, от их использования до того, как они работают, и о различных типах процессов 3D-печати.

Каково основное применение 3D-печати?

• Строительная отрасль

Существует множество примеров использования 3D-печати в строительной отрасли. Он используется при изготовлении компонентов, используемых в строительстве. Некоторыми из 3D-приложений, используемых в строительстве, являются экструзии, такие как цемент, восковая пена, полимеры, порошковое соединение, включая реактивное соединение, спекание, полимер и аддитивную сварку.

• Прототип и производство

Сначала 3D-принтер был создан для быстрого прототипирования. Традиционный впрыск - прототип модели был слишком дорогим, и на создание одной модели уходила вечность. При аддитивном производстве прототипирование выполняется быстро и не так дорого, как первое. Вы можете изготовить компонент за час, в отличие от того, что было раньше.

Сокращение времени на создание прототипа помогло сделать производственный процесс более быстрым и дешевым по сравнению с предыдущими версиями.

Благодаря 3D-технологии компании теперь настраивают свои услуги, и даже потребители могут настраивать продукты, которые они покупают, используя веб-программное обеспечение. это помогло в росте обрабатывающей промышленности.

• Автомобили

Автомобили используют 3D-печать уже несколько десятилетий. Автомобильная промышленность использует аддитивное производство для создания прототипов новых моделей автомобилей.

Вы также можете использовать 3D-принтеры для изготовления высококачественных и экономичных автомобильных запчастей. Кроме того, 3D-технология помогла улучшить рабочий процесс в автомобилях. Это включает в себя специальные приспособления, приспособления и другие инструменты, используемые в одновагонных машинах, особенно для высокопроизводительных машин.w

Каковы преимущества 3D-печати?

• Дизайн более гибкий

Благодаря 3D-печати сложные конструкции теперь легко проектировать, в отличие от традиционных методов производства. Традиционные процессоры имеют ограничения, которых нет в 3D-печати.

До того, как люди освоили 3D-печать, цена покупки печатных органов для приложений тканевой инженерии была выше, чем цена недвижимости. Теперь влиятельные компании внедрили 3D-печатные органы в свои производственные линии и рекламируют их.

• Быстрое производство прототипов

Благодаря 3D-печати производители могут производить объекты быстрее. Методы 3D-печати увеличили скорость обработки прототипа, что позволяет выполнять каждый этап быстрее, чем раньше.

Кроме того, 3D-печать имеет меньшую стоимость по сравнению с обработкой прототипов, которая занимает целую вечность. Это помогает в завершении каждой модификации проекта с более высокой скоростью. Это помогло компаниям снизить цены на свои объекты, напечатанные на 3D-принтере, увеличить продажи и, следовательно, увеличить прибыль.

• Печать, когда вам нужно

С 3D-печатью вы печатаете только по запросу, так как для этого не требуется много места для хранения запасов. Это поможет вам сэкономить место и деньги, поскольку вам не нужно печатать то, что вам не нужно.

3D предназначен для хранения всех своих файлов в своей виртуальной библиотеке, поскольку они печатаются с помощью технологий, известных как CAD и STL. Это означает, что вы можете получить его в любое время, когда захотите, и распечатать его. Кроме того, вы можете вносить изменения и по-прежнему использовать файл.

• Светлые части

Большинство используемых материалов для печати - это пластик, хотя используются и некоторые металлы. Это выгодно автомобильной и аэрокосмической промышленности, где они предпочитают более легкие материалы, чтобы сделать свою продукцию более эффективной.

Объекты можно создавать из разных материалов с помощью 3D-печати, чтобы приобретать некоторые свойства, такие как огнестойкость, водонепроницаемость и пуленепробиваемость при создании определенных объектов.

• Меньше отходов

Используя 3D-технологию, вы создаете 3D-объекты только из необходимых материалов, а это означает, что отходов меньше или совсем нет. В отличие от традиционного метода, при котором объекты изготавливаются из больших материалов, не подлежащих вторичной переработке, а затем объект разрезается, что приводит к большому количеству отходов. Сокращая количество отходов, аддитивное производство помогло снизить производственные затраты и, следовательно, увеличить прибыль для отраслей и производителей.

• Они легкодоступны

Со временем 3D-печать стала более доступной до такой степени, что местные поставщики услуг предлагают 3D-печать. Это помогает сэкономить время и транспортные расходы. При традиционных методах производства услуги оказывались в определенных регионах и странах, что делало транспортировку дорогой, и вы тратили много времени.

• Они более экологичны

Во-первых, 3D-печать сохраняет окружающую среду, не тратя материалы впустую. Кроме того, он потребляет меньше топлива, поскольку использует легкие материалы. Таким образом, окружающая среда сохраняется по сравнению с традиционным способом производства, в котором используется избыточное количество материалов.

• Лучшее здравоохранение

3D-технологии позволили улучшить здравоохранение и спасли больше жизней, поскольку с помощью 3D-печати можно печатать органы. Такие части, как печень, почки и сердце. Кроме того, они помогают в развитии органов чувств, таких как слуховые аппараты. Новые достижения развиваются с использованием технологий и дальнейшего улучшения сектора здравоохранения.

Что такое 3D-принтеры и их применение?

3D-принтеры — это объекты, которые позволяют пользователю печатать объект в трех измерениях, который представляет собой изображение автоматизированного проектирования (САПР). Этот процесс также называется аддитивным производством.

Это помогает производителям быстрее сокращать расходы и время, а также экономить материалы по сравнению с традиционными методами производства (см. дополнительные сведения о том, что такое 3D-печать).

• Мода и изготовление одежды

3D-принтеры используются для разработки новых модных заявлений и создания одежды. Благодаря 3D-принтерам дизайнеры стали доступнее и появилось множество новых модных тенденций.

3D-технология используется для изменения ткани во время производства. Таким образом, это привело к созданию нового текстиля. Примером может служить пуленепробиваемая, огнеупорная одежда, сохраняющая тепло. В индустрии моды происходят новые разработки и инновации, в которых используются 3D-принтеры для экспериментов.

• Ювелирные изделия и предметы искусства, напечатанные на 3D-принтере

3D-принтеры открыли новый мир ювелирных изделий и искусства, которого не было с традиционными украшениями. Это привело к появлению индивидуальных и уникальных украшений; Кроме того, теперь можно дешево настроить изделие, используя 3D-материалы, такие как нить из полимолочной кислоты (PLA), платину и золото.

3D-принтеры, создающие сопоставимые 3D-детали, легко и быстро, в отличие от традиционных украшений ручной работы и литья, которые требовали слишком много работы. Теперь, благодаря 3D-технологиям, появилось больше материалов для печати, из которых можно создавать множество различных украшений.

С помощью ювелирных 3D-принтеров вы можете создавать изделия из смолы или воска на 3D-модели дизайна. Цифровую модель можно легко отредактировать и создать более совершенные модели. Это делает прототипы с помощью 3D-печати дешевыми и чрезвычайно удобными.

Что касается покупателей, их опыт стал на ступеньку выше, поскольку теперь они могут использовать прототипы дизайнов, которые они создали, или внесли предложения, чтобы убедиться, что это то, что они хотели, перед покупкой.

После утверждения дизайна ювелирные изделия печатаются на 3D-принтере с использованием того же рабочего процесса, что и традиция, в результате чего получаются эффектные украшения. Ювелирные изделия, изготовленные с использованием 3D-шаблонов, изготавливаются с использованием технологии стереолитографии (SLA) 3D-печати.

Помимо ювелирных изделий, 3D-принтеры вдохновили художников. Используя технологию 3D-печати металлом, они создают красивые, уникальные изделия. Пример голландского художника, известного как Оливье ван Херпт, создает керамические вазы с помощью 3D-принтеров. Кроме того, Жиль Аззароб, цифровой художник, превращает невидимые в видимые 3D-изображения голоса, используя звуковые волны голосов.

• Скульптуры

Скульптуры — еще одно применение 3D-принтеров. Если вы используете систему трехмерного фотографического сканирования, создается физическое изображение. Таким образом, для клиентов создается много новых вариантов выбора. 3D-технология дала художникам новые возможности для творчества. Пока они могут придумывать и проектировать, они могут производить.

Примером может служить художник из Нидерландов по имени Дэнни Ван Рисвик, который создает 3D-печатные скульптуры, используемые в кинопроизводстве, и изображает персонажа Тима Бертона.

Как работает 3D-печать?

3D-печать — это метод быстрого производства и прототипирования, который очень универсален. Он рос и развивался в течение нескольких десятилетий, когда различные отрасли промышленности приняли его по всему миру.

3D-печать, которую также называют аддитивным производством, является частью производства. Методы 3D-печати позволяют создавать объекты, в которых материалы добавляются к объекту один слой за другим.

Процесс печати начинается с создания графической модели вещества, которое вы хотите напечатать. Графические проекты выполняются с использованием пакета программного обеспечения, известного как автоматизированное проектирование (CAD). Эта часть является наиболее трудоемкой из всего процесса. Программы, используемые на этом этапе, включают Fusion360, TinkerCAD и Sketchup.

Процесс 3D-печати начинается с создания графической модели объекта для печати. Обычно они разрабатываются с использованием программных пакетов САПР, которые могут быть наиболее трудоемкой частью процесса. Для этого используются такие программы, как TinkerCAD, Fusion360 и Sketchup.

Если продукт готов, модели тщательно тестируются, чтобы гарантировать отсутствие дефектов в конечных продуктах. С помощью 3D-печати можно создать любой прототип. Единственное, что вас ограничивает, это ваше воображение.

С помощью 3D-печати вы можете разрабатывать сложные модели, такие как ЧПУ, и создавать их по более низкой цене по сравнению с традиционными моделями.

Следующим шагом после создания графической модели является цифровая нарезка дизайна для его печати. Этот этап важен, поскольку 3D-принтер не концептуализирует 3D-дизайн так, как это делаем мы. На этапе нарезки модель разбивается на множество слоев. После этого каждый слой отправляется в печатающую головку для печати или просто укладки слоев по порядку.

В процессе нарезки используются такие программы, как CraftWare и Astroprint. Программное обеспечение слайсера также используется при заполнении моделей для создания решетчатой ​​структуры в твердотельной модели, поскольку это обеспечивает дополнительную стабильность.

На этом этапе они печатают чрезвычайно прочные материалы с низкой плотностью, стратегически добавляя воздушные карманы к конечным продуктам.

Программное обеспечение также помогает добавлять столбцы для поддержки, если модель нуждается в поддержке. Это потому, что пластик не может быть уложен с помощью разреженного воздуха. Теперь столбцы должны помочь принтеру закрыть пробелы. После этого столбцы убираются. После того, как программа-слайсер завершила свою работу, данные отправляются на принтер.

Теперь в этот момент начинается работа 3D-принтера. Он начинает процесс печати, следуя инструкциям программы-слайсера, но теперь используя другие методы. Метод, используемый принтером, зависит от типа используемого принтера.

Например, когда используемая технология 3D-печати похожа на струйную технологию, при которой сопло перемещается вперед и назад, вверх и вниз; затем наносится густой воск или пластик, который затвердевает и образует новое поперечное сечение объекта.

С другой стороны, многоструйное моделирование использует множество струй, которые работают одновременно, что ускоряет моделирование.

После этого принтер скрепляет с помощью струйных сопел, куда наносят сухой порошок, а затем клей или связующее вещество, которое собирается вместе и формирует печатные слои в каждом. Чтобы вспенить слой, связующий принтер должен сделать два прохода. При быстром проходе наносится тонкое порошковое покрытие, а затем при втором проходе сопло проходит связующее. (узнайте, как очистить и прочистить сопло 3D-принтера)

В процессе фотополимеризации жидкий пластик подвергается воздействию лучей ультрафиолетового света, что помогает преобразовать пластик из жидкого состояния в твердое.

Другой 3D-технологией, используемой в процессе печати, является спекание, при котором частицы плавятся, а затем используются для печати каждого последующего слоя. После этого его выпускают на лазере, чтобы расплавить антипирен из порошка. Затем он использует лазер для затвердевания и печати слоев. Технология спекания также используется при создании металлических объектов.

Этот процесс может занять часы или дни, в зависимости от сложности и размера объекта.

Простой процесс описан ниже, независимо от того, какую технологию вы используете:

Начните с создания 3D-модели, которую вы собираетесь распечатать с помощью программного обеспечения САПР.

Затем преобразуйте чертеж САПР в формат стандартного языка тесселяции (STL). Большинство принтеров используют файлы STL, но некоторые другие используют ZPR и ObjDF.

Перенесите файл STL или любой другой файл, в который вы преобразовали, на компьютер, который управляет 3D-принтером. На этом этапе укажите размер и ориентацию печати.

Убедитесь, что 3D-принтер настроен, настроив все машины. Например, вам нужно заправить полимеры или материалы, которые использует ваш принтер, связующие вещества и любые другие расходные материалы, необходимые принтеру.

На этом этапе запустите машину и дождитесь завершения процесса. Регулярно проверяйте машину, чтобы убедиться в отсутствии ошибок во время процесса.

После завершения печати извлеките напечатанный объект из принтера.

После этого выполняется постобработка, например смахивание порошка и его промывка для удаления любого водорастворимого материала с инструментов для 3D-печати.

Типы технологий и процессов 3D-печати

Существуют различные типы технологий и процессов 3D-печати, используемых в 3D-печати. Ниже приведены типы технологий и принципы их работы.

1. Стереолитография (SLA)

Технология SLA — это оригинальный процесс промышленной 3D-печати. Он идеально подходит для создания детализированных деталей 3D-моделей, имеет гладкие поверхности и высокую точность.

С помощью SLA он придает поверхностям красивый внешний вид и помогает в функционировании деталей, проверяя, как они подходят после сборки. Пример идеально подходит для медицинской промышленности, поскольку он применяется в анатомических моделях. Для деталей SLA система 3D использует Viper, iPro и ProJets.

2. Селективное лазерное спекание (SLS)

SLS работает путем плавления нейлонового порошка в твердый пластик. Детали SLS изготовлены из термопластичных материалов, что делает их долговечными и лучше всего подходят для проверки работоспособности и поддержки живых петель и защелок. Недостатком является то, что их поверхность более шероховатая по сравнению с SL. Так как детали прочные, они не требуют поддержки.

Платформа сборки используется для поддержки множества различных частей в одной сборке. Большинство деталей SLS используются в качестве прототипов моделей, которые в какой-то момент будут отлиты под давлением.

3. 3D-принтер PolyJet

Polyjet — еще один процесс 3D-печати, в котором есть своя изюминка. Он может изготавливать детали с разными свойствами, материалами и цветами.

Конструкторы используют Polyjet для создания прототипов эластомеров или в тех случаях, когда они переформовывают деталь. Если конструкция одинарная и пластиковая жесткая, то другие технологии, такие как SL или SLS, лучше, поскольку они экономичнее по сравнению с Polyjet. это приводит к снижению цен на товары.

Процесс Polyjet лучше всего подходит для литья под давлением и моделей из силиконовой резины. Технология помогает вам сэкономить на ранних инструментах, которые происходят в цикле разработки. You can iterate and validate the design fast.

4. Digital Light Processing (DLP)

The DLP printing technology is almost similar to the SLA. The difference between the two is that DLP uses a digital light project to help flash a single image in every layer at the same time; in other words, it has multiple flashes for the larger parts.

The projector is a digital screen, and the images of every layer are made of square pixels, which bring about a layer formed from the small rectangular blocks called voxels.

Also, compared to SLA, the DLP technology is much faster in printing time. This is due to the feature where the layers are exposed simultaneously, unlike where the cross-sectional area is traced with the laser point.

The light is projected to the resin using the LED screen or the ultraviolet light directed to the surface by the Digital Micromirror Device (DMD). The DMD is responsible for controlling where the light is projected by providing a light pattern on the surface.

5. The Metal 3D Printing Range at Proto Labs

This technology uses the laser concept Mlab and the M2 machines on metals 3D printed parts.

6. Multi Jet Fusion (MJF)

It is similar to the SLS; its functional parts are also built from nylon powder. But the difference is for multi-jet fusion (MJF), instead of using the laser to sinter the nylon powder, it uses an inkjet array that applies a fusing agent on the powder’s bed. After that, a heating element is passed over the bed, and it fuses each layer.

With this method, the result is consistent mechanical properties compared to SLS, and the surface is better finished. The process also speeds up the build time, which helps in lowering the production cost.

7. Fused Deposition Modeling (FDM)

The FDM technology is a desktop 3D printing technology used for plastic parts. It functions by extruding a plastic filament layer to layer on the build platform. The technology is a cost-efficient and fast method in producing physical designs.

It can be used to test functionality but should be avoided as its parts are a bit rough on the surface and are not as strong.

8. Direct Metal Laser Sintering (DMLS)

The metal 3D printer brings about new possibilities for metal parts models. The process used at Protolab on the 3D print metals is the Direct Metal Laser Sintering (DMLS). The technology is used to reduce metal and multiple parts assemblies to single parts or a much more lightweight part with internal channels.

DMLS is applicable in prototyping and production as the parts are dense as those produced with the traditional manufacturing processes.

9. Electron Beam Melting (EBM)

EBM is a metal 3D printing technology that uses electrical beams controlled by the electromagnetic coil that melts the powder. The bed is heated up and is in vacuum condition in the build period. The material used is the one that determines the temperature used to heat the material.

Заключение

3D printing has brought about more possibilities in many industries and companies. Apart from that, it has reduced the production cost. 3D printing is used in almost all industries, as seen in this article. It has especially benefited the medical industries as one can create body cells and other organs.