Percetakan 3D: apa yang anda perlu ketahui

Mereka bukan pencetak roda daisy anda, atau matriks titik ibu anda. Sebenarnya, mereka mempunyai sedikit persamaan dengan dokumen atau pencetak foto hari ini, yang hanya boleh dicetak dalam dua dimensi lama yang membosankan. Seperti namanya, pencetak 3D boleh membina objek tiga dimensi, daripada pelbagai bahan. Mereka akan menjadi arus perdana, muncul di peruncit seperti Staples, Best Buy, dan Home Depot, dan anda boleh membeli banyak pencetak 3D dan bekalan mereka di Amazon.com dan melalui kedai dalam talian lain. Walaupun kebanyakannya terdapat di kedai-kedai atau studio reka bentuk, di sekolah-sekolah dan pusat-pusat komuniti, dan di tangan para penggemar, pencetak 3D semakin banyak ditemui di bangku kerja, bilik-bilik rec, dan dapur-dan mungkin di rumah berhampiran anda, jika bukan milik awak sendiri.

Apakah Percetakan 3D?

Pada percetakan 3D yang paling asas adalah proses pembuatan di mana material diletakkan, lapisan demi lapisan, untuk membentuk objek tiga dimensi. (Ini dianggap proses tambahan kerana objek dibina dari awal, berbanding dengan proses subtractive di mana material dipotong, digerudi, dipadamkan atau dimatikan.) Walaupun pencetak 3D menggunakan pelbagai bahan (seperti plastik atau logam) dan teknik-teknik (lihat "Bagaimana Kerja Percetakan 3D?" di bawah), mereka berkongsi keupayaan untuk menukar fail digital yang mengandungi data tiga dimensi-sama ada dibuat dengan reka bentuk komputer (CAD) atau program perkilangan komputer (CAM) atau dari pemindai 3D-ke objek fizikal.

Adakah percetakan 3D Percetakan Bahkan?

Ya, percetakan 3D dapat dianggap sebagai percetakan, meskipun tidak seperti yang telah ditentukan secara tradisional. Definisi Webster yang berkaitan dengan "percetakan" pada pengeluaran bahan cetak, penerbitan, atau gambar, dan menghasilkan dengan cara kesan (penerapan tekanan). Kedua-dua definisi tidak sesuai dengan percetakan 3D. Tetapi dari perspektif teknologi, percetakan 3D adalah hasil percetakan tradisional, di mana lapisan bahan (biasanya dakwat) digunakan. Biasanya ia sangat tipis sehingga tidak ada ketinggian yang ketara (walaupun dengan pencetak dakwat pepejal, ia agak tebal). Percetakan 3D apa yang sangat meluaskan ketinggian itu melalui penggunaan pelbagai lapisan. Maka akan masuk akal untuk mengembangkan definisi percetakan untuk memasukkan fabrikasi objek tiga dimensi dengan cara ini.

Bagaimana Percetakan 3D Kerja?

Sama seperti pencetak tradisional, pencetak 3D menggunakan pelbagai teknologi. Yang paling umum dikenali ialah pemodelan pemendapan pemisah (FDM), yang juga dikenali sebagai fabrikasi filamen bersatu (FFF). Di dalamnya, filamen-terdiri daripada acrylonitrile butadiene styrene (ABS), asid polyylactic (PLA), atau satu lagi termoplastik - dicairkan dan disimpan melalui muncung penyemperitan panas dalam lapisan. Pencetak 3D pertama yang datang ke pasaran, dibuat pada pertengahan tahun 1990 oleh Stratasys dengan bantuan dari IBM, menggunakan FDM (istilah yang dicetak oleh Stratasys), seperti kebanyakan pencetak 3D yang ditujukan kepada pengguna, penggemar, dan sekolah.

Teknologi lain yang digunakan dalam percetakan 3D adalah stereolitografi. Di dalamnya, laser UV bersinar ke dalam tangki fotopolimer yang sensitif ultraviolet, mengesan objek yang akan dicipta di permukaannya. Polimer menguatkan di mana sahaja sinar menyentuhnya, dan rasuk "mencetak" lapisan objek mengikut lapisan mengikut arahan dalam CAD atau fail CAM yang berfungsi.

Dalam variasi itu, anda juga mempunyai pencetakan 3D projektor cahaya (DLP) 3D. Kaedah ini mendedahkan polimer cecair untuk menyalakan dari projektor pemprosesan cahaya digital. Ini mengeras lapisan polimer dengan lapisan sehingga objek dibina, dan polimer cecair yang tersisa dimatikan.

Pemodelan pelbagai jet adalah sistem percetakan 3D seperti inkjet yang menyemparkan pengikat berwarna seperti gam ke lapisan serbuk berturut-turut di mana objek itu akan dibentuk. Ini adalah antara kaedah terpantas, dan salah satu daripada beberapa yang menyokong percetakan warna-warni.

Ia mungkin untuk mengubah suai inkjet standard untuk mencetak dengan bahan selain daripada dakwat. Pembina do-it-yourselfers telah membina atau mencetak kepala cetak, biasanya kepala piezoelektrik, untuk bekerja dengan pelbagai bahan-dalam beberapa kes mencetak kepala cetakan sendiri pada pencetak 3D lain! Syarikat seperti MicroFab Technologies menjual kepala cetakan berkapasiti 3D (serta sistem percetakan lengkap).

Laser sintering selektif (SLS) menggunakan laser berkuasa tinggi untuk sekering zarah plastik, logam, seramik, atau kaca. Pada akhir kerja, baki bahan dikitar semula. Menggunakan lebur elektron (EBM) -ukah anda menebaknya-suatu rasuk elektron untuk mencairkan serbuk logam, lapisan dengan lapisan. Titanium sering digunakan dengan EBM untuk mensintesis implan perubatan, serta bahagian pesawat.

Bergantung pada teknik, pencetak 3D boleh menggunakan pelbagai bahan, termasuk tetapi tidak terhad kepada logam (keluli tahan karat, solder, aluminium, dan titanium di kalangan mereka); plastik dan polimer (termasuk komposit yang menggabungkan plastik dengan logam, kayu, dan bahan lain); seramik; plester; kaca; dan juga bahan makanan seperti keju, aising, dan coklat! (Lihat buku asas pencetak filamen 3D kami.)

Siapa Percetakan 3D Yang Dicipta?

Pencetak 3D pertama, yang menggunakan teknik stereolitografi, dicipta oleh Charles W. Hull pada pertengahan 1980-an. Stereolitografi adalah teknik komersil yang mahal, dengan mesin yang biasanya bernilai $ 100, 000 atau lebih.

Pada tahun 1986, Hull mengasaskan Sistem 3D, sebuah syarikat yang kini menjual pencetak 3D yang menggunakan pelbagai teknologi. Mereka terdiri daripada kit peringkat kemasukan ke sistem komersil yang canggih, dan Sistem 3D juga menyediakan perkhidmatan bahagian atas permintaan, kebanyakannya kepada pengguna perniagaan.

Apakah Manfaat Percetakan 3D?

Dengan pencetakan 3D, pereka mempunyai keupayaan untuk cepat mengubah konsep ke dalam model 3D atau prototaip (aka "prototaip pantas"), dan melaksanakan perubahan reka bentuk pesat. Ia membolehkan pengeluar menghasilkan produk mengikut permintaan dan bukannya berjalan besar, meningkatkan pengurusan inventori dan mengurangkan ruang gudang. Orang di lokasi terpencil boleh membuat objek yang tidak boleh diakses oleh mereka.

Dari segi praktikal, pencetakan 3D dapat menjimatkan wang dan bahan berbanding teknik subtractive, kerana bahan mentah yang sangat sedikit terbuang. Dan ia berjanji untuk mengubah sifat pembuatan, akhirnya membiarkan pengguna memuat turun fail untuk mencetak walaupun objek 3D kompleks-termasuk, contohnya, peranti elektronik-di rumah mereka sendiri.

Apa yang Boleh Membuat Pencetak 3D?

Pereka menggunakan pencetak 3D dengan cepat mencipta model produk dan prototaip, tetapi mereka semakin digunakan untuk membuat produk akhir juga. Antara perkara yang dibuat dengan pencetak 3D ialah rekaan kasut, perabot, cawan lilin untuk membuat barang kemas, alat, tripod, hadiah dan barangan baru, dan mainan. Industri automotif dan penerbangan menggunakan pencetak 3D untuk membuat bahagian. Artis boleh membuat ukiran, dan arkitek boleh mengarang model projek mereka. Ahli arkeologi menggunakan pencetak 3D untuk membina semula model artifak rapuh, termasuk beberapa barang antik yang pada tahun-tahun kebelakangan ini telah musnah oleh ISIS. Begitu juga, ahli paleontologi dan pelajar mereka boleh menggandakan rangka dinosaur dan fosil lain. Lihat galeri kami bagi objek pencetak 3D mudah dan praktikal.

Pakar perubatan dan juruteknik perubatan boleh menggunakan percetakan 3D untuk membuat prostetik, alat bantu pendengaran, gigi buatan, dan kraft tulang, serta meniru model organ, tumor, dan struktur badan dalaman lain dari imbasan CT sebagai persediaan untuk pembedahan. Satu contoh yang baik ialah Project Daniel, yang mencetak 3D tangan dan tangan palsu untuk mangsa keganasan di Sudan. Juga, pencetak 3D yang dibangunkan yang boleh meletakkan lapisan sel untuk membuat organ tiruan (seperti buah pinggang dan saluran darah) sudah dalam fasa R & D. Terdapat juga tempat untuk percetakan 3D dalam forensik, sebagai contoh untuk meniru peluru yang diserahkan di dalam mangsa.

Elektronik bercetak adalah satu set kaedah percetakan yang membolehkan peranti elektronik atau litar dicetak pada bahan fleksibel seperti label, kain, dan kadbod, dengan menggunakan dakwat elektronik atau optik. Ia menyediakan fabrikasi rendah alat prestasi rendah. Elektronik bercetak mula digabungkan dengan percetakan 3D, membolehkan percetakan litar berlapis atau peranti. Kemunculan semulajadi kombo yang kuat ini adalah bahawa suatu hari nanti anda mungkin dapat mencetak alat dari pelan 3D dan bukannya membelinya.

Penyediaan makanan adalah cara lain pencetak 3D boleh digunakan. Institut Kuliner Perancis telah menggunakan pencetak 3D sumber terbuka yang dibangunkan di Cornell University untuk menyediakan makanan istimewa artistik, dan MIT telah mencipta pencetak makanan 3D yang disebut Cornucopia. Sebilangan kecil restoran sedang menguji prototaip pencetak makanan. Penyelidikan percetakan 3D NASA telah menyertakan percetakan makanan, seperti pizza bercetak 3D.

Sejumlah pencetak 3D makanan telah menjadi komersial. Mereka cenderung untuk memberi tumpuan kepada barangan makanan tertentu, seperti coklat, atau pancake, atau cookies.

Apakah Perkhidmatan Percetakan 3D?

Anda tidak perlu memiliki pencetak 3D untuk mendapat manfaat dari satu. Banyak perkhidmatan percetakan 3D, seperti Shapeways dan Sculpteo, cetak hadiah dan barang-barang kecil lain atas pesanan pada pencetak 3D mereka sendiri, kemudian hantar mereka kepada pelanggan. Pelanggan boleh menyerahkan fail objek 3D mereka sendiri atau memilih item, kebanyakannya direka oleh pengguna lain perkhidmatan, dari katalog dalam talian.

Tetapi perkhidmatan percetakan 3D bukan lagi semata-mata domain pakar. Syarikat-syarikat besar seperti Staples dan UPS telah memperkenalkan perkhidmatan percetakan 3D, dan beberapa kedai cetak tradisional telah menambahkan percetakan 3D ke repertoir mereka.

Di manakah saya boleh mendapatkan pencetak 3D?

Kebanyakan pengeluar pencetak 3D menjual produk mereka secara langsung dalam talian. Banyak e-tailer kini menstabilkannya, termasuk syarikat-syarikat dalam talian seperti Amazon.com, dan lain-lain yang juga mempunyai kedai-kedai batu-bata. Beberapa yang lain, seperti Walmart, Best Buy, dan Staples, menawarkan mereka di kedai-kedai dan juga dalam talian, tetapi pastikan untuk memeriksa ketersediaan kedai di laman web mereka kerana tidak semua cawangan membawa mereka. Beberapa kedai pencetak 3D telah dibuka di bandar-bandar utama. Sebagai contoh, iMakr mempunyai kedai muka di London dan New York City.

Beberapa peruncit dalam talian mengkhususkan diri dalam pencetak 3D, seperti Dinamisme, yang menjual pelbagai pencetak 3D dari pelbagai jenama dan juga menyediakan sokongan pelanggan.

Perisian Apa yang saya Perlukan untuk Percetakan 3D?

Hampir semua pencetak 3D menerima fail dalam format STL (dinamakan stereolithography). Jenis fail ini boleh dihasilkan oleh kebanyakan perisian CAD, dari pakej komersial mahal seperti AutoCAD kepada produk percuma atau sumber terbuka seperti Google SketchUp dan Blender. Bagi mereka yang tidak cenderung untuk membuat fail 3D mereka sendiri, pangkalan objek objek seperti MakerBot's Thingiverse menawarkan banyak fail objek 3D yang boleh dimuat turun dan dicetak.

Kebanyakan pencetak 3D datang dengan suite perisian, sama ada dibekalkan pada cakera atau tersedia untuk muat turun, yang merangkumi semua yang anda perlukan untuk mencetak. Suite biasanya menyediakan program untuk mengawal pencetak dan slicer, yang, sebagai persediaan untuk mencetak, format fail objek ke dalam lapisan berdasarkan resolusi yang dipilih dan faktor-faktor lain. Sesetengah suite termasuk program untuk "menyembuhkan" fail objek dengan membetulkan masalah yang boleh mengganggu percetakan licin. Program-program ini keluar dari pergerakan sumber terbuka RepRap, di mana pencetakan 3D hobi dikembangkan. Dengan beberapa pencetak, anda boleh memilih program komponen individu untuk memuat turun daripada pergi dengan apa sahaja yang disediakan dalam suite.

Apa Masa Depan Untuk Percetakan 3D?

Pelbagai pencetak 3D untuk rumah dan perniagaan kecil sedia ada-PCMag telah mengkaji beberapa jumlah mereka-tetapi mereka masih sering dilihat sebagai eksotik, dan agak mahal, peragaan. Jangkakan bahawa perubahan dalam beberapa tahun akan datang, apabila pencetak 3D akan menjadi lebih biasa di rumah-boleh didapati di meja kerja, studio, pejabat rumah, dan juga di dapur. Anda tidak boleh mencari mereka dalam setiap rumah, tetapi mereka akan menjadi sangat penting bagi mereka yang mempunyai mereka. Untuk sebahagian besar, item yang dibuat dengan pencetak 3D mempunyai interior dalaman, tetapi kita akan mula melihat ciptaan yang lebih kompleks yang menggabungkan pelbagai bahan dan komposit, serta elektronik yang boleh dicetak. Dengan pencetak 3D hari ini, jika anda kehilangan perlindungan bateri jauh TV anda, anda boleh mencetak penutup gantian. Dengan esok, jika anda kehilangan remote anda, anda akan dapat mencetak remote baru.

Juga, percetakan 3D semakin bertapak di luar angkasa. NASA bereksperimen dengan pencetak 3D di Papan Angkasa Antarabangsa. Akhirnya, pencetak 3D boleh digunakan untuk mewujudkan habitat di Marikh dan dunia lain. Untuk menyelamatkan astronot Apollo 13 dari mati asfiksasi karbon monoksida, NASA terpaksa mencari cara untuk menyesuaikan pasak persegi ke dalam lubang bulat. Sekiranya ada pencetak 3D di atas kapal, mereka mungkin dapat menyelesaikan masalah dengan mudah dengan merancang dan mencetak penyambung.

Angkasawan tidak dapat mengambil ayunan oleh Home Depot jika mereka perlu menggantikan injap atau widget, tetapi pencetak 3D boleh membuat satu seperti yang diperlukan. Begitu juga, kami akan melihat pencetak 3D di pangkalan Antartika dan lokasi-lokasi lain di dunia yang jauh, di mana orang tidak boleh menunggu enam bulan untuk bekalan semula seterusnya untuk menggantikan bahagian atau alat penting.

Aplikasi perubatan percetakan 3D tidak berhenti dengan prostetik, alat bantu dengar, dan mahkota pergigian. (Lihat "Apa yang Bolehkah Pencetak 3D Membuat?" Di atas untuk pratonton apa yang ada di dalam karya.) Bahagian ganti tidak perlu terhad kepada mekanikal.

Beberapa tahun kebelakangan ini, kami telah melihat letupan dalam pelbagai dan menggunakan pencetak 3D. Ia sama dengan tempat pengkomputeran peribadi pada sekitar tahun 1980. Walaupun cukup mudah untuk melihat beberapa bidang bidang percetakan 3D akan dicantumkan, yang lain adalah di luar kemampuan kita untuk meramalkan, sama seperti tiada siapa di sekitar pada tahun 1980 yang dapat membayangkan banyak dari apa komputer peribadi akan berubah menjadi. Mungkin percetakan 3D mungkin tidak mempunyai kesan yang sama seperti PC, tetapi ia berpotensi merevolusi pembuatan dan, mungkin lebih penting, membawanya ke tangan pengguna sehari-hari. Satu perkara yang pasti, walaupun: Percetakan 3D di sini untuk kekal.

Untuk maklumat lanjut, lihat panduan kami kepada 10 pencetak 3D terbaik, dan beberapa pandangan dari pengguna awal.