3d skrivare

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 24 juli 2021; kontroller kräver 18 redigeringar .

En 3D-skrivare  är en numeriskt styrd maskin som endast implementerar additiva operationer , det vill säga att den bara lägger till delar av materialet till arbetsstycket. Använder vanligtvis metoden för lager-för-lager-utskrift av delen .

3D-utskrift är en typ av additiv tillverkning och hänvisar vanligtvis till snabba prototyptekniker .

Teknik

3D-utskrift kan göras på många sätt och med olika material, men vilket som helst av dem är baserat på principen om lager-för-lager-skapande ("växande") av ett fast föremål.

Typer av teknik som används för att skapa lager [1] [2] [3]
Sorts Teknologi Utskrift med flera material samtidigt Färgtryck Beskrivning
Extrudering Fused  deposition modeling ( FDM ) Kanske möjlig Stelning av materialet under kylning - skrivhuvudet extruderar smält termoplast på plattformen (vanligtvis med en uppvärmningsfunktion). Materialet härdar snabbt och klistrar ihop med de tidigare lagren och bildar det framtida föremålet.
Robocasting ( Robocasting eller direkt bläckskrivning, DIW ) Kanske möjlig "Bläcket" (vanligtvis keramiskt slam ) lämnar munstycket i flytande tillstånd, men formas omedelbart till den önskade formen på grund av pseudoplasticitet.
fotopolymerisation Laserstereolitografi ( laserstereolitografi, SLA ) omöjlig omöjlig En ultraviolett laser lyser upp en flytande fotopolymer (genom en fotomask, eller gradvis, pixel för pixel)
SLA-DLP omöjlig omöjlig UV DLP lyser upp fotopolymeren
SLA-LCD omöjlig omöjlig Den ultravioletta LED-matrisen lyser upp fotopolymeren genom masken på LCD-skärmen (LCD)
Bildning av ett lager på ett jämnt lager av pulver 3D-utskrift, 3DP omöjlig möjlig bindningspulver genom att applicera flytande lim med bläckstråleutskrift
Elektronstrålesmältning ( elektronstrålesmältning, EBM ) omöjlig omöjlig smältning av metallpulver med elektronstråle i vakuum
Selektiv lasersintring ( SLS ) omöjlig omöjlig pulver som smälter under inverkan av laserstrålning
Direkt metalllasersintring ( DMLS) omöjlig omöjlig smältning av metallpulver under inverkan av laserstrålning
Selektiv värmesintring ( SHS ) omöjlig omöjlig smälta pulver genom att värma huvudet
Trådmatning Elektronstråletillverkning (EBF ), elektronstråletillsatstillverkning (EBAM) Kanske möjlig smältning av det tillförda trådmaterialet under inverkan av elektronstrålning
laminering Produktion av föremål med laminering ( tillverkning av laminerade föremål, LOM ) Kanske möjlig delen skapas av ett stort antal lager av arbetsmaterialet, som gradvis överlagras på varandra och limmas ihop, medan lasern (eller skärverktyget) skär ut sektionen av den framtida delen i varje kontur
Punktpulvermatning Direkt laserbeklädnad, direkt elektronbeklädnad (Directed Energy Deposition) Kanske möjlig det tillförda pulvret smälts genom inverkan av en laser- eller elektronstråle
bläckstråleutskrift Multi Jet-modellering (MJM) Kanske möjlig arbetsmaterial appliceras genom bläckstråleutskrift
Anmärkningar :
  1. Tjocka keramiska blandningar används också som självhärdande material för 3D-utskrift av stora arkitektoniska modeller [4] .
  2. Bioprinters  är experimentella uppställningar där 3D-strukturen av ett framtida objekt (ett organ för transplantation) skrivs ut med droppar som innehåller levande celler [5] . Ytterligare delning, tillväxt och modifiering av celler säkerställer den slutliga bildningen av objektet. 2013 började kinesiska forskare skriva ut öron, lever och njurar från levande vävnad. Forskare vid Hangzhou Dianzi University har utvecklat en 3D-bioprinter som heter "Regenovo". Xu Mineng, utvecklaren av Regenovo, förutspådde vid den tiden att fullt fungerande tryckorgan sannolikt skulle skapas inom de kommande tio till tjugo åren [6] [7] . Samma år tryckte forskare vid universitetet i Hasselt i Belgien framgångsrikt en ny käke för en 83-årig belgisk kvinna [8] . I början av 2016 meddelade vicepresidenten för Skolkovo Center , Kirill Kaem: "sköldkörteln som är tryckt på en rysk 3D-skrivare ... implanteras och fungerar framgångsrikt i kroppen på en laboratoriemus ... De går för att skriva ut andra organ, vi pratar om njuren, om levern . Än så länge är allt detta en laboratorienivå, men detta gör att själva maskinen kan utvecklas” [9] .

Olika skrivhuvudspositioneringstekniker används också:

Applikation

3D-tryckta vapen

2012 tillkännagav nätverksorganisationen Defence Distributed planer på att "utveckla en fungerande plastpistol som vem som helst kan ladda ner och 3D-printa" [17] [18] . I maj 2013 avslutade de utvecklingen genom att demonstrera sitt första skjutexempel, Liberator -pistolen , designad av Cody Wilson, men kort därefter krävde det amerikanska utrikesdepartementet att instruktionerna skulle tas bort från webbplatsen [19] . Efter långa rättstvister kunde Defence Distibuted försvara sin rätt och nådde en överenskommelse med de amerikanska myndigheterna, som gjorde det möjligt för dem att distribuera sina 3D-modeller av vapen. [tjugo]

Den 21 november 2013 antog Philadelphia (USA) en lag som förbjuder tillverkning av skjutvapen med 3D-skrivare [21] .

I Storbritannien är tillverkning, försäljning, köp och innehav av 3D-tryckta vapen olagligt [22] .

Byggande av byggnader

År 2014 började ett genombrott inom byggnadskonstruktion med 3D-utskrift av betong .

Under 2014 tillkännagav Shanghai -baserade WinSun byggandet av tio 3D-tryckta hus byggda på 24 timmar, och tryckte sedan ut ett femvåningshus och en herrgård [23] .

University of Southern California har klarat de första testerna av en gigantisk 3D-skrivare som kan skriva ut ett hus med en total yta på 250 m² per dag . [24]

I oktober 2015, inom ramen för utställningen "Machine Tool Building" ( Crocus-Expo ), presenterades rysk utveckling och industriella prover av konstruktions-3D-skrivare [25] .

I maj 2016 invigdes världens första 3D-printade byggnad, Dubai Future Foundation office , [26] .

I februari 2017 skapades det första huset helt utskrivet på en 3D-skrivare i Ryssland, i Stupino , nära Moskva . Den trycktes helt på byggarbetsplatsen och inte sammansatt av delar skapade i fabriken [27] .

Det amerikanska företaget Apis Cor lyckades bygga ett hus med hjälp av en 3D-skrivare. Ytan är 38 m² och huset byggdes på bara en dag. Enligt företaget kommer materialet som används i konstruktionen att kunna stå i minst 175 år. Huset är utrustat med all kommunikation, det har en korridor, ett vardagsrum, ett badrum och ett kompakt kök. Priset för ett sådant hus var $10 134 US-dollar. Denna skrivare kan bygga en byggnad av alla storlekar och former. Den enda begränsningen är fysikens lagar, säger företagsrepresentanter. [28]

I den schweiziska kommunen Riom-Parsonz installerades en installation av 9 individuellt designade betongpelare 2,7 m höga vardera, tryckta på en byggnadsfaber [3] , (gjord utan formsättning i full höjd på 2,5 timmar baserat på 3D-utskrift). [29]

Automatisering i byggandet ger enorma kostnadsbesparingar. Ett företag som bygger hållbara, högkvalitativa hem med hjälp av 3D-utskrift och automation, Mighty Buildings, säger att datorisering av 80 % av utskriftsprocessen innebär att företaget bara behöver 5 % av den arbetsstyrka det annars skulle ha. Det fördubblar också produktionstakten.

3D-utskrift inom medicin

Mediciner

2015 godkände den amerikanska livsmedels- och läkemedelsmyndigheten ( FDA ) världens första 3D-printade tablettproduktion. Spritam är ett läkemedel utvecklat av Aprecia Pharmaceuticals för kontroll av anfall vid epilepsi [30] .

Proteser

Proteser [30] och implantat [31] [32] görs med 3D-utskrift .

Organ för transplantation

Under 2018 3D-printades reducerade mänskliga hjärtan för att testa metoden genom att transplantera sådana hjärtan till djur [33] [34] .
Under 2019 publicerades en rapport om framgångsrik tillverkning av hornhinnan i ögat [35] [36] Människor genomgick framgångsrikt transplantation av 3D-printade aurikler och urinblåsan. [37]

Applikationer

Efter att ha skapat en 3D-modell används CAD-system som stöder 3D-utskriftskontroll. I de flesta fall används STL -filformatet för utskrift , och i vissa fall även XYZ . Nästan alla skrivare har sin egen programvara för utskriftshantering, några kommersiella, andra med öppen källkod. Till exempel 3D-skrivare PICASO 3D - Polygonprogram, 3DTouch - Axon 2, MakerBot - MakerWare, Ultimaker - Cura. Prusa - Prusa Slicer. Den tidigare nämnda Cura och Prusa Slicer, samt Slic3r, är dock kapabla att arbeta med olika tredjeparts/självmonterade skrivare.

Filformat

De vanligaste filtilläggen som används vid 3D-utskrift [38] är:

Självreproduktion

Vissa billiga 3D-skrivare kan skriva ut några av sina egna delar. Ett av de första sådana projekten är RepRap (genomfört av engelska designers från University of Bath ), som producerar mer än hälften av sina egna delar. Projektet är en public domain-utveckling och all designinformation distribueras under villkoren i GNU General Public License . En lysande aktivist för 3D-utskriftsrörelsen och denna gemenskap kan med fullt självförtroende betraktas som en ung uppfinnare från Tjeckien, Josef Prusa, efter vilken en av de mest kända modellerna av en tredimensionell skrivare, Mendel Prusa, till och med döptes efter.

Hälsa och säkerhet

Utsläpp och processer av kolnanopartiklar som använder pulverformiga metaller är mycket brandfarliga och ökar risken för dammexplosioner.

Det har förekommit åtminstone ett fall av allvarlig skada på grund av en explosion i samband med metallpulver som används för tryckning av smält filament.

Andra vanliga hälso- och säkerhetsproblem inkluderar den heta ytan på UV-lampor och skrivhuvudenheter, högspänning, UV-strålning från UV-lampor och risken för skador på mekaniska rörliga delar.

Problemen som noterades i NIOSH-rapporten minskades genom att använda tillverkarbelagda lock och hela fodral med korrekt ventilation, hålla arbetarna borta från skrivaren, använda andningsskydd, stänga av skrivaren om den fastnar och använda billigare emissionsskrivare och filament. Det har förekommit åtminstone ett fall av allvarlig skada på grund av en explosion i samband med metallpulvret som används för det smälta glödtråden. Personlig skyddsutrustning visade sig vara den minst önskvärda kontrollmetoden, med en rekommendation att den endast används för ytterligare skydd i samband med godkänt utsläppsskydd.

Hälso- och säkerhetsrisker finns också som ett resultat av efterbearbetningen som görs för att färdigställa delar efter att de har skrivits ut. Dessa efterbearbetningsoperationer kan innefatta kemiska bad, slipning, polering eller ånga för att förbättra ytfinishen, såväl som allmänna subtraktionstekniker som borrning, fräsning eller svarvning för att ändra den tryckta geometrin. All teknik som tar bort material från en tryckt del kan skapa partiklar som kan andas in eller orsaka ögonskador om lämplig personlig skyddsutrustning som andningsskydd eller skyddsglasögon inte används. Kaustikbad används ofta för att lösa upp bärarmaterialet som används av vissa 3D-skrivare, vilket gör att de kan skriva ut mer komplexa former. Dessa bad behöver personlig skyddsutrustning för att förhindra hudskador.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Slyusar, V.I. Fabber-teknologier: en designer och en tillverkare själv. . Konstruktör. - 2002. - Nr 1. C. 5 - 7. (2002). Hämtad 3 juni 2014. Arkiverad från originalet 24 oktober 2018.
  2. ↑ 1 2 Slyusar, V.I. Fabber-teknologier. Nytt verktyg för 3D-modellering. . Elektronik: vetenskap, teknik, affärer. - 2003. - Nr 5. C. 54 - 60. (2003). Hämtad 3 juni 2014. Arkiverad från originalet 21 september 2018.
  3. ↑ 1 2 Slyusar, V.I. Fabrik i varje hus. . Runt världen. - Nr 1 (2808). - Januari 2008. C. 96 - 102. (2008). Hämtad 3 juni 2014. Arkiverad från originalet 24 oktober 2018.
  4. ↑ Contour Crafting Arkiverad 22 april 2012 på Wayback Machine , University of Southern California
  5. ↑ 3D bioprinting av vävnader och organ Arkiverad 13 januari 2015 på Wayback Machine // Nature Biotechnology no .
  6. ↑ Diplomaten. Kinesiska forskare 3D-skriver ut öron och lever – med levande vävnad . Tech Biz . Diplomaten (15 augusti 2013). Hämtad 30 oktober 2013. Arkiverad från originalet 8 november 2013.
  7. ↑ Hur 3D-skriver de njurar i Kina . Datum för åtkomst: 30 oktober 2013. Arkiverad från originalet den 1 november 2013.
  8. ↑ Mishs globala ekonomiska trendanalys: 3D-utskrift av reservdelar för mänskliga delar; Öron och käkar redan, lever kommer upp; Behöver du en orgel? Skriv ut det bara . Globaleconomicanalysis.blogspot.co.uk (18 augusti 2013). Hämtad 30 oktober 2013. Arkiverad från originalet 13 juni 2017.
  9. ↑ Skolkov- representant: ett organ tryckt på en rysk 3D-skrivare implanterades framgångsrikt i en musarkivkopia av 10 februari 2016 på Wayback Machine // TASS Arkivkopia av 24 februari 2016 på Wayback Machine
  10. ↑ Självgående byggnadstryckmoduler . Hämtad 26 juni 2014. Arkiverad från originalet 27 juni 2014.
  11. ↑ Termopolymer som används i 3Doodler 3D-pennaoch hennes kloner. Forskare från Tomsk har patenterat tekniken för 3D kall bläckpennor med en polymerpasta (smaksatt, magnetisk, glöd i mörkret, ledande, termisk kontrast) som härdar under ultraviolett ljus Ryska forskare har skapat världens första 3D kall bläckpenna Arkivkopia daterad juli 14, 2014 på Wayback Machine
  12. ↑ TEDxOjai - Behrokh Khoshnevis - Contour Crafting: Automated Construction Arkiverad 23 juli 2013 på Wayback Machine // TED Talk
  13. ↑ Första fullt utskrivna bostadshus som dyker upp i Amsterdam. . Hämtad 26 mars 2013. Arkiverad från originalet 4 april 2013.
  14. ↑ Ska vi skriva ut vapen? Cody R. Wilson säger "Ja" (video) . Datum för åtkomst: 26 december 2012. Arkiverad från originalet den 7 februari 2013.
  15. ↑ Den första 3D-printade bilen avtäckts. . Hämtad 26 mars 2013. Arkiverad från originalet 16 mars 2013.
  16. ↑ Printed Food of the Future: Forget Stores Arkiverad 20 april 2014 på Wayback Machine // Cnews, 2013-03-20
  17. ↑ Greenberg, Andy . "Wiki Weapon Project" syftar till att skapa en pistol som vem som helst kan 3D-skriva ut hemma , Forbes  (23 augusti 2012). Arkiverad från originalet den 25 augusti 2012. Hämtad 27 augusti 2012.
  18. ↑ Poeter, Damon . Kan en "utskrivbar pistol" förändra världen? , PC Magazine  (24 augusti 2012). Arkiverad från originalet den 27 augusti 2012. Hämtad 27 augusti 2012.
  19. ↑ Ritningar för 3D-skrivarpistol togs bort från webbplatsen (länk inte tillgänglig) . statesman.com (maj 2013). Hämtad 30 oktober 2013. Arkiverad från originalet 29 oktober 2013. 
  20. ↑ Modeller för att skriva ut vapen på 3D-skrivare fick publiceras öppet: skaparen av Liberator vann domstolen . "Hacker" (18 juli 2018). Hämtad 17 mars 2019. Arkiverad från originalet 19 maj 2019.
  21. ↑ Mikhail Karpov . USA började förbjuda 3D-printade vapen  (25 november 2013). Hämtad 12 december 2013.  (otillgänglig länk)
  22. ↑ Den första staden som förbjöd "tryckning" av vapen dök upp i USA:s arkivkopia daterad 25 november 2013 på Wayback Machine // Lenta.ru, 2013-11-25
  23. ↑ Shanghais WinSun tryckte ett femvåningshus och en herrgård . Hämtad 18 december 2015. Arkiverad från originalet 8 november 2020.
  24. ↑ Jätte 3D-skrivare som kan skriva ut ett hus (otillgänglig länk) . Tillträdesdatum: 18 december 2015. Arkiverad från originalet 22 december 2015. 
  25. ↑ Additiv byggnadsteknik (otillgänglig länk) . Arkiverad från originalet den 22 december 2015. 
  26. ↑ Dubai säger öppnar världens första fungerande 3D-utskrivna kontor  . Reuters (24 maj 2016). Datum för åtkomst: 22 december 2016. Arkiverad från originalet 21 december 2016.
  27. ↑ I Stupino, nära Moskva, skrevs en stuga ut på en 3D-skrivare - Novostroy.ru . www.novostroy.ru Hämtad 22 februari 2017. Arkiverad från originalet 23 februari 2017.
  28. ↑ Skapat en 3D-skrivare som kan skriva ut hemma , theUK.one . Arkiverad från originalet den 18 mars 2017. Hämtad 17 mars 2017.
  29. ↑ Krokhmal A.S., Kazakova N.Yu. Användningen av 3D-utskrift för att forma bilden av moderna stadsrum. - Nr 1 - 2, 2020. - S. 260 - 267. [1]
  30. ↑ 12 Jane Wakefield . Första 3D-printade pillret godkänt av amerikanska myndigheter . BBC (4 augusti 2015). — "I en världsnyhet har amerikanska Food and Drug Administration gett klartecken för att ett 3D-utskrivet piller ska produceras. FDA har tidigare godkänt medicinsk utrustning – inklusive proteser – som har 3D-printats. Det nya läkemedlet, kallat Spritam, utvecklades av Aprecia Pharmaceuticals för att kontrollera anfall orsakade av epilepsi." Hämtad 31 maj 2019. Arkiverad från originalet 6 augusti 2015.  
  31. ↑ 75 % skallimplantat 3D-utskrivet . CADpoint (21 mars 2013). Hämtad 31 maj 2019. Arkiverad från originalet 5 april 2013.
  32. ↑ Amanda Kooser. 3D-printat implantat ersätter 75 procent av patientens skalle . I ett stort drag för 3D-printade medicinska implantat fick en patient ett skräddarsytt  skallimplantat . CNet (8 mars 2013) . Hämtad 31 maj 2019. Arkiverad från originalet 18 juni 2016.
  33. ↑ 3D-utskrivet mänskligt hjärta för första gången . Indikator (16 april 2019). Hämtad 31 maj 2019. Arkiverad från originalet 31 maj 2019.
  34. ↑ Noor, Nadav. 3D-utskrift av personliga tjocka och perfuserbara hjärtlappar och hjärtan: [ eng. ]  / Nadav Noor, Assaf Shapira, Reuven Edri … [ et al. ] // Advanced Science. - 2019. - 15 april. - doi : 10.1002/advs.201900344 .
  35. ↑ 3D-skrivare skriver ut hornhinnan i ögat . Indikator (30 maj 2019). Hämtad 31 maj 2019. Arkiverad från originalet 31 maj 2019.
  36. ↑ Hyeonji, Kim. Skjuvningsinducerad anpassning av kollagenfibriller med 3D-cellutskrift för hornhinnestromavävnadsteknik: [ eng. ]  / Kim Hyeonji, Jang Jinah, Park Junshin … [ et al. ] // Biotillverkning. - 2019. - Vol. 11, nr. 3 (7 maj). doi : 10.1088 / 1758-5090/ab1a8b . — PMID 30995622 .
  37. ↑ Natalya Bykova Skriv ut det mänskliga organet // Expert , 2021, nr 18-19. - Med. 55-59
  38. ↑ Vilka filformat används för 3D-utskrift? (20 oktober 2016). Hämtad 26 januari 2019. Arkiverad från originalet 26 januari 2019.

Länkar

 3D-utskriftsteknik
fotopolymerisation
Bläckstråle
  • jettryck av
  • multijet modellering
Bläckstråle med lim utskrift
extrudering
Pulverteknik
laminering
  • Tillverkning av laminerade produkter
  • Laminering med ultraljudssvetsning
Laserteknik
  • EBF
  • LINS
Konstruktion med hjälp av additiv teknik
Relaterade ämnen