מהי הדפסת תלת מימד?

הדפסת תלת מימד היא אוסף של טכנולוגיות שכולן מנסות לענות על שאלה, "מהי הדרך הטובה ביותר ליצור כל אובייקט פיזי בודד על ידי בנייתו שכבה אחר שכבה?" עם הדפסת תלת מימד אתה בדרך כלל בונה כיכר לחם פרוסה אחר פרוסה.

הטכנולוגיות פועלות כולן בצורה שונה, אבל אחת מעבודות ה-FDM (Fused Deposition Modelling) הנפוצות ביותר עם ראש הדפסה שמוזן בחוט פלסטיק (בדרך כלל ABS, אותו פלסטיק שממנו עשוי LEGO).

קובץ תלת מימד נבדק על ידי תוכנה כדי לראות אם ניתן להדפסה.

לאחר מכן, התוכנה פורסת את הקובץ ושולחת אותו למכונה.

חוט פלסטיק מוזן דרך ראש ההדפסה.

החוט נמס והראש מפקיד אותו על משטח בנייה.

הראש נע סביב הפקדת החומר כך שהוא מרכיב את הפרוסה התחתונה של החפץ.

הראש חוזר למצב ההתחלה שלו ופלטפורמת הבנייה יורדת.

לאחר מכן הראש בונה את השכבה החדשה על גבי הראשונה וזה חוזר על עצמו עד שהאובייקט נעשה.

להדמיית עשה זאת בעצמך, סחט שפופרת משחת שיניים על היד שלך.

אם היינו בונים צורת כוס יין היינו נתקלים בבעיה. אם היינו רוצים להדפיס את קערת הכוס הפלסטיק היה עובר לכל מקום. בשל כך, מכונות מתקדמות (ובקרוב גם מכונות שולחניות) מפקידות גם חומר תמיכה. עם חומר תמיכה לראש ההדפסה יש שני מכבשים, האחד מפקיד חומר בנייה והשני חומר תמיכה. אז כשבונים כוס יין למעשה הייתם בונים צורת גליל המשתרעת עד למקומות הרחוקים ביותר של קערת הכוס.

ראש ההדפסה יוציא חומר בנייה עבור חלקי השכבה שיהיו בסופו של דבר כוס היין וגם יוציא הרבה חומר תמיכה כך שברגע שיש לבנות מבנה תלוי ניתן לבנות על זה את חומר הבנייה. אז אתה בסופו של דבר עם גליל של פלסטיק שיש בו את כוס היין שלך. לאחר מכן תוכל להשתמש במים עדיין או באמבט של ממס (יש הרבה דרכים) לשטוף את חומר התמיכה ואתה נשאר עם החפץ הסופי שלך.

הנה סרטון שמראה איך התהליך הזה עובד (גילוי נאות, הסרטון נעשה על ידי חברת Materialize שעבדתי בה):

הנה סרטון נוסף של Shapeways (גילוי נאות, עבדתי גם שם) שמראה לכם חומר תמיכה והסרה שלו:

FDM נותן לך דיוק ממדי גבוה, אבל החלקים בדרך כלל פחות אטרקטיביים מאלה שנעשו בטכנולוגיות אחרות.

סינטינג לייזר סלקטיבי

 

 

סלקטיבי לייזר סלקטיבי או לייזר סינטינג הוא תהליך שונה שבו אבקת פלסטיק עדינה (PA12 דומה לניילון) מופקדת ולייזר חוטר את החלקים שיהפכו לדגם שלך. שאר האבקה משמשת כתמיכה. לאחר מכן מורחים שכבה חדשה והתהליך חוזר על עצמו. לאחר מכן אתה נשאר עם גוש של אבקה עדינה שמחזיק את החלקים שלך. ל-SLS יש תחושה של ג'ינס ויש לו תכונות מכניות נהדרות, אבל החומר נקבובי כך שהוא סופג לכלוך ונוזלים. למעלה כנף מל"ט הבנויה עם SLS.

DMLS

 

 

ניתן גם להדפיס טיטניום ופלדה בתלת מימד עם DMLS (Direct Metal Laser Sintering) שעובד באותו אופן, אבל עם אבקת טיטניום. כאן תוכלו לראות כיצד מתבצע שתל לסת:

DMLS מעניק לך חלקי מתכת וחוזק גבוה מאוד, אך בנוסף לתמיכה שמגיעה מהאבקה הלא מושחתת, יש ליצור מבני תמיכה נוספים בגלל הטמפרטורות הגבוהות הפועלות על החלק. יש להסיר אותם ביד באמצעות פלקס או כלי מכונה אחר.

EBM

 

 

התכת קרן אלקטון (EBM) פועלת עם אלומת אלקטרונים מכוונת. ל-EBM יש מרקם משטח מחוספס יותר מאשר תהליכים אחרים, אבל זה הופך אותו למתאים באופן אידיאלי עבור שתלים. יותר מ-30,000 שתלים אורטופדיים נעשים מדי שנה עם EBM.

הדפסת תלת מימד

 

השם הנכון בפועל לכל טכנולוגיות ההדפסה בתלת מימד הוא ייצור תוסף, אך הציבור בחר בהדפסת תלת מימד כמונח. הדפסת תלת מימד היא למעשה שמה של קבוצה אחת של טכנולוגיות שנגזרות מהפטנט של MIT להדפסה תלת מימדית לפיה ראש הדפסה (זהה כמו במדפסת Hewlett-Packard שלך) עובר על שכבת אבקה וקושר את החומר הזה עם קלסר. אתה יכול להדפיס צבע עם התהליך הזה וזה מה שמכונות Zcorp עושות. באמצעות אותה טכנולוגיה, אך עם תהליך מורכב יותר, ExOne יכול להדפיס מתכת. לחלקי Zcorp יש צבע, אבל הם שבירים. ExOne מייצרת חלקי מתכת בזול (טבעת נישואין מפלדה עולה 8 דולר), אבל יש לה דיוק ממדי נמוך יותר ודורשת די הרבה זמן יחסית.

Voxeljet משתמשת באותה טכנולוגיה להדפסת חול ו-PMMA ותהליך זה משמש ליציקת משאבות רבות ומכונות תעשייתיות אחרות. ל-Voxeljet יש כיום את מדפסת התלת מימד הגדולה בעולם בעלת נפח בנייה של 4x2x1 מטר.

 

סטריאוליתוגרפיה

 

סטריאוליתוגרפיה הייתה למעשה הטכנולוגיה הראשונה שהפכה למסחור והיא הומצאה על ידי צ'אק האל ב-3D Systems. לייזרים מצטברים ומחפצים באמבט של שרף. תהליך זה נותן לך חלקות נהדרת וחלקים יפים למראה, אך הוא דורש שלב לאחר ריפוי ויש להסיר מבני תמיכה ביד. בתמונה למעלה, אתה יכול לראות את מבני התמיכה המחזיקים העתק של המומיה של המלך תות (שים לב למבנה התמיכה של הסריג מרים את הראש). חלקי SLA גם בדרך כלל פחות עמידים בפני הבלאי של העולם האמיתי ומשמשים לדברים כמו אבות טיפוס מכיוון שהם נראים טוב ונראים מדהים בסיום. דוגמה לפנים המכונית והמחף של סיטרואן GT נראים להלן, הסרטון מציג לך מנורה המיוצרת עם SLA.

 

Envisiontec

 

(גילוי נאות, כרגע אני עושה עבודת ייעוץ עבור Envisiontec) בעוד שכמעט כל טכנולוגיות ההדפסה בתלת מימד עובדות שכבה אחר שכבה, ישנם יוצאי דופן. עם Envisiontec נעשה שימוש בעיבוד אור דיגיטלי (אותה טכנולוגיה כמו שנמצאת במקרני DLP ובטלוויזיות DLP). שרף נוזלי מתרפא והופך למוצק על ידי מקרן DLP המקרין עליו תמונה של ווקסל (פיקסל נפחי). הגודל והצורה של הווקסל המודפס המתקבל יכולים להשתנות ובהתאם לתמונה. Envisiontec לא יכולה לייצר דברים גדולים באמת, אבל היא מייצרת דברים קטנים מאוד מפורטים כמו מכשירי שמיעה מותאמים אישית, שתלים דנטליים ותבניות לתכשיטים. למעלה ניתן לראות מגש בנייה של מכשירי שמיעה. למעלה מ-10,000,000 זוגות של מכשירי שמיעה הודפסו בתלת-ממד. הסרטון השני הוא בגרמנית, אבל הוא מראה לך איך הטכנולוגיה נמצאת בשימוש על ידי רופאי שיניים.

 

אובג'ט

Objet פועל כאשר פוטופולימר מופקד על ידי ראש הדפסה הזרקת דיו. השכבה המתקבלת נרפאת עם מנורת UV. באופן מסורתי הבעיה עם אובג'ט הייתה שחלקים שנעשו איתו היו מאוד שבירים, אבל הם שיפרו את החומרים. הדבר המעניין ביותר ב-Objet הוא שהוא יכול לעשות הדפסת תלת-ממד מרובת חומרים, כך שתוכל ליצור דברים עם צפיפויות וקשיות שונות למשל. ניתן להפוך את ידית סכין הגילוח למטה לגמישה בחלקים ונוקשה בחלקים אחרים תוך שיש להן רפידות רכות שבהן אתה מחזיק אותה, והכל בהדפסה אחת (באופן מצחיק, סכין הגילוח למטה עשויה להיות מקרה של הפרת זכויות יוצרים מכיוון שלג'ילט יש פטנטים המכסים את היצירה של סכיני גילוח מודפסים תלת מימדיים, תלת מימד אז זה עשוי לומר שזו צורה שאסור לך לעשות. פטנט EP2266727A1 - שיטה ליצירת מחסנית סכין גילוח פונקציונלית ומחסנית גילוח פונקציונלית)

 

מדוע הדפסת תלת מימד מועילה?

הדפסת תלת מימד מאפשרת לך ליצור צורות ייחודיות במהירות ללא עלויות הפעלה. בייצור המוני מסורתי אתה מקדיש שמונה שבועות לייצור תבנית וכלי עבודה וצריך לחכות שמונה שבועות עד שהדברים שלך יגיעו מסין. תבנית עשויה לעלות לך בין $10,000 ל-$200,000, אבל ברגע שלקחת את הזמן וההוצאות כדי לייצר את התבנית הזו היא יכולה לירוק מיליון דברים זהים בקצב גבוה עבור עלות נמוכה מאוד.

במדפסת תלת מימד יש לבנות אובייקט בנפרד במכונה. ברגע שיש לך את העיצוב אתה יכול להתחיל להדפיס. אבל, בגלל עלות החומרים ועלות המכונה והמקום שהחלק תופס במכונה (רכישה, נפח פנימי ומהירות) הדבר שלך בדרך כלל יהיה יקר יותר מפריט יצוק בהזרקה. אז מנורה מודפסת תלת מימדית עשויה לעלות לך 80 דולר בעוד שהמנורה היצוקה בהזרקה תהיה 1 דולר. אבל, עם הדפסת תלת מימד אתה יכול ליצור אלפי וריאציות של מנורה זו ולהדפיס את כל אלה ללא עלויות או זמן נוספות, כל אחת עולה 80 $ (מנורות גדולות יותר יהיו יקרות יותר, וייתכן שתהיה עלות עבור התאמה אישית של העיצוב).

הדפסת תלת מימד מצטיינת בהכנת דברים ייחודיים. דברים שצריך לעשות רק פעם אחת, דברים מותאמים אישית, דברים שנועדו להיות יפים רק לאדם אחד.

מדוע הדפסת תלת מימד היא מהפכנית?

בהדפסת תלת מימד תוכלו להדפיס קרוב ללקוח או אפילו בביתכם. בגלל שהרבה מהדברים שמקיפים אותנו מיוצרים בהמוני הדברים האלה מבאסים. הם אמורים להיות מיוצרים במיליונים שלהם כי ככה עובדים תהליכי הייצור ההמוני האלה. אז, הם נועדו לפנות למספר רב של אנשים מבלי לספק את הצרכים של אף אחד. עם הדפסת תלת מימד אתה יכול ליצור ולעצב דברים ייחודיים וליצור דברים לאדם בודד. אתה יכול גם לייצר צורות שלא ניתן ליצור בשום אמצעי אחר. על ידי ייצור שונה אתה יכול לייצר דברים לפי דרישה או לחזור ולבדוק את העיצוב שלך תוך יצירת דברים טובים יותר. אנחנו יכולים גם לעבוד יחד ולשתף עיצובים ולשפר אותם באמצעות תוכנה ובכך לשפר את האיכות של כל הדברים. נוכל גם לעשות דמוקרטיזציה של הייצור ואולי לאפשר לכל אחד לעשות כל דבר. תהיה לכך השפעה מהותית על העולם שלנו.

למידע נוסף אתה יכול לבדוק את התשובה הזו:
מדוע אומרים שהדפסת תלת מימד היא המהפכה התעשייתית השלישית?

תעשיית הדפסת תלת מימד

תעשיית ההדפסה התלת-ממדית היא תעשייה של $2,000,000,000 שצומחת ב-26 אחוזים בשנה בהכנסות מאז 1989. בעוד שהמדיה מתמקדת בהדפסת תלת-ממד ביתית כמעט כל התעשייה היא עסק לעסק.

חברות רבות משתמשות במדפסות תלת מימד כדי ליצור אב טיפוס של דברים. הם משתמשים בהם כדי לבדוק עיצובים ולפתח מוצרים מהר יותר. חברות אחרות משתמשות בטכנולוגיה עבור חלקים לטווח קצר, חלקי חילוף או ייצור בנפח נמוך. הוא משמש במירוצי מכוניות לייצור חלקים וגם בהתאמה אישית של מכוניות ובדברים כמו לוח המחוונים של Veyron. חלקים ב-Dreamliner וב-Airbus A380 מודפסים בתלת מימד והוא משמש באבות טיפוס רפואיים, מדריכים כירורגיים והשתלות. בכל מקום בו יש צורך בפריט ייחודי עם עיצוב ספציפי ניתן למצוא הדפסת תלת מימד. בבסיסה ההבטחה של הדפסת תלת מימד היא כטכנולוגיית הגשמת משאלות שתאפשר לנו לחלום כל דבר ולעשות אותו.

מהן חלק מהמגבלות של הדפסת תלת מימד?

המכונות יקרות מדי ואינן אמינות.
החומרים אינם חזקים מספיק.
חלקים רבים מודפסים בתלת מימד לא נראים מספיק טוב.
קשה מדי לעצב עבור הדפסת תלת מימד.
בעיית הקנבס הריק פירושה שלעתים קרובות איננו מקבלים השראה או אכן חוששים ליצור משהו.
המכונות אינן מהירות מספיק.
חלקים רבים אינם חלקים מספיק.
וכו '