3D-Druck ist eine äußerst vielseitige Produktionsmethode und Rapid Prototyping. letzte Jahrzehnte es hat in vielen Branchen auf der ganzen Welt Wellen geschlagen.
3D-Druck ist Teil einer Familie von Fertigungstechnologien, die als additive Fertigung bezeichnet wird. Dies beschreibt die Erstellung eines Objekts durch schichtweises Hinzufügen von Material zum Objekt. Im Laufe seiner Geschichte wurde die additive Fertigung unter verschiedenen Namen geführt, einschließlich Stereolithographie, 3D-Schichtung und 3D-Druck. 3D-Druck ist am bekanntesten.
Wie geht das? 3D-Drucker Arbeit?
Wie funktioniert ein 3D-Drucker?
Der Prozess von 3D-Druck beginnt mit der Erstellung eines grafischen Modells des zu druckenden Objekts. Diese werden normalerweise mit CAD-Softwarepaketen Computer-Aided Design erstellt. Dies kann der arbeitsintensivste Teil des Prozesses sein. Zu den hierfür verwendeten Programmen gehören: TinkerCAD , Fusion360 und Sketchup .
Bei komplexen Produkten werden diese Modelle häufig in der Simulation ausgiebig auf mögliche Fehler im Endprodukt getestet. Wenn das zu druckende Objekt rein dekorativ ist, ist dies natürlich weniger wichtig.
Einer der Hauptvorteile des 3D-Drucks besteht darin, dass so ziemlich alles schnell prototypisiert werden kann. Die einzige wirkliche Einschränkung ist Ihre Vorstellungskraft.
In der Tat gibt es einige Objekte, die einfach zu komplex sind, um in traditionelleren Herstellungs- oder Prototyping-Prozessen wie erstellt zu werden. CNC-Fräsen oder Formen. Es ist auch viel billiger als viele andere traditionelle Herstellungsverfahren.
Nach dem Entwurf wird das Modell in der nächsten Phase digital geschnitten, um es zum Drucken zu bringen. Dies ist ein wichtiger Schritt, da ein 3D-Drucker ein 3D-Modell nicht auf die gleiche Weise wie Sie oder ich konzipieren kann. Der Schneidevorgang unterteilt das Modell inViele Ebenen. Das Design für jede Ebene wird dann an den Druckkopf gesendet, um in der richtigen Reihenfolge zu drucken oder abzulegen.
Der Schneidevorgang wird normalerweise mit einem speziellen Schneideprogramm wie abgeschlossen. CraftWare oder Astroprint . Diese Slicer-Software übernimmt auch die "Füllung" des Modells, indem sie bei Bedarf eine Gitterstruktur in einem Volumenmodell für zusätzliche Stabilität erstellt.
Dies ist auch ein Bereich, in dem sich 3D-Drucker auszeichnen. Sie können sehr starke Materialien mit sehr geringen Dichten drucken, indem sie dem Endprodukt strategisch Luftblasen hinzufügen.
Die Slicer-Software fügt bei Bedarf auch Stützsäulen hinzu. Diese sind erforderlich, da Kunststoff nicht in Luft aufgelegt werden kann und die Säulen dem Drucker helfen, die Lücken zu schließen. Diese Spalten werden später bei Bedarf entfernt.
Sobald das Slicer-Programm seine Wirkung entfaltet hat, werden die Daten für die letzte Phase an den Drucker gesendet.
Von hier aus übernimmt der 3D-Drucker selbst. Er beginnt mit dem Ausdrucken des Modells gemäß den spezifischen Anweisungen des Slicer-Programms mit unterschiedlichen Methoden, je nach verwendetem Druckertyp. Zum Beispiel direkter 3D-Druck. verwendet eine ähnliche Technologie wie Tintenstrahl Technologie, in der Düsen bewegen sich hin und her und auf und ab und geben dicke Wachse oder Kunststoffpolymere ab, die sich verfestigen, um jeden neuen Querschnitt des 3D-Objekts zu bilden. Bei der Mehrstrahlmodellierung werden Dutzende von Strahlen gleichzeitig verwendet, um eine schnellere Modellierung zu ermöglichen.
Im Binder-3D-Druck Die Tintenstrahldüsen tragen ein feines trockenes Pulver und einen flüssigen Klebstoff oder Bindemittel auf, die zusammen jede gedruckte Schicht bilden. Bindemitteldrucker machen zwei Durchgänge, um jede Schicht zu bilden. Der erste Durchgang bringt eine dünne Schicht des Pulvers auf, und der zweitepass verwendet die Düsen, um das Bindemittel aufzutragen.
Bei der Photopolymerisation werden Tropfen eines flüssigen Kunststoffs a ausgesetzt. Laser ultravioletter Lichtstrahl, der die Flüssigkeit in einen Feststoff umwandelt.
Sintern ist eine weitere 3D-Drucktechnologie, bei der Partikel geschmolzen und zusammengeschmolzen werden, um jede aufeinanderfolgende Schicht zu drucken. Die verwandten s Das elektive Lasersintern beruht auf einem Laser, um ein flammhemmendes Kunststoffpulver zu schmelzen, das sich dann zur gedruckten Schicht verfestigt. Das Sintern kann auch zum Aufbau von Metallgegenständen verwendet werden.
Der 3D-Prozess kann je nach Größe und Komplexität des Projekts Stunden oder sogar Tage dauern.
"Es gibt einige schnellere Technologien, die in der Branche Spritzer erzeugen, wie den Carbon M1, bei dem Laser verwendet werden, die in ein Flüssigkeitsbett geschossen werden und den Druck herausziehen, wodurch der Prozess erheblich beschleunigt wird. Aber es gibt viele Arten von Druckernmal komplizierter, viel teurer und bisher nur mit Plastik arbeiten. "- howtogeek.com .
Unabhängig davon, welcher 3D-Druckertyp verwendet wird, ist der gesamte Druckvorgang normalerweise der gleiche.
- Schritt 1 : Erstellen Sie ein 3D-Modell mit CAD-Software.
- Schritt 2 : Die CAD-Zeichnung wird in das STL-Format Standard Tessellation Language konvertiert. Die meisten 3D-Drucker verwenden STL-Dateien zusätzlich zu anderen Dateitypen wie ZPR und ObjDF.
- Schritt 3 : Die STL-Datei wird an den Computer übertragen, der den 3D-Drucker steuert. Dort legt der Benutzer die Größe und Ausrichtung für den Druck fest.
- Schritt 4 : Der 3D-Drucker selbst ist eingerichtet. Jedes Gerät hat seine eigenen Anforderungen für die Einrichtung, z. B. das Nachfüllen der vom Drucker verwendeten Polymere, Bindemittel und anderen Verbrauchsmaterialien.
- Schritt 5 : Starten Sie die Maschine und warten Sie, bis der Build abgeschlossen ist. Während dieser Zeit sollte die Maschine regelmäßig überprüft werden, um sicherzustellen, dass keine Fehler vorliegen.
- Schritt 6 : Das gedruckte Objekt wird aus dem Gerät entfernt.
- Schritt 7 : Der letzte Schritt ist die Nachbearbeitung. Viele 3D-Drucker erfordern eine Nachbearbeitung, z. B. das Abbürsten von Pulverresten oder das Waschen des Druckobjekts, um wasserlösliche Träger zu entfernen. Das neue Objekt muss möglicherweise auch ausgehärtet werden.
Was kann ein 3D-Drucker machen?
Wie wir bereits gesehen haben, sind 3D-Drucker unglaublich vielseitig. Sie können theoretisch fast alles erzeugen, was Sie sich vorstellen können.
Sie sind jedoch durch die Art der Materialien, die sie für "Tinte" verwenden können, und durch ihre Größe begrenzt. Für sehr große Objekte sagen wir ein Haus Sie müssten einzelne Teile drucken - oder einen sehr großen 3D-Drucker verwenden .
3D-Drucker können in Kunststoff-, Beton-, Metall- und sogar Tierzellen drucken. Die meisten Drucker verwenden jedoch nur eine Materialart.
einige interessante Beispiele von 3D-gedruckten Objekten gehören, ohne darauf beschränkt zu sein: -
- Prothesen und andere Körperteile
- Häuser und andere Gebäude
- Essen
- Medizin
- Schusswaffen
- Flüssige Strukturen
- Glasprodukte
- Acrylobjekte
- Film Requisiten
- Musikinstrumente
- Kleidung
- Medizinische Modelle und Geräte
3D-Druck hat eindeutig Anwendungen in vielen Branchen.
Was sind einige Arten von 3D-Drucksoftware?
anders CAD-Software verwendet eine Vielzahl von Dateiformaten, einige der häufigsten sind jedoch :
- STL - Standard Tessellation Language oder STL ist ein 3D-Rendering-Format, das normalerweise nur eine einzige Farbe verarbeiten kann. Dies ist normalerweise das Dateiformat, das die meisten Desktop-3D-Drucker verwenden.
- VRML - Virtual Reality Modeling Language VRML-Datei ist ein neueres Dateiformat. Diese werden normalerweise für Drucker mit mehr als einem Extruder verwendet und können mehrfarbige Modelle erstellen.
- AMF - Additive Fertigung Dateiformat, dies ist ein auf XML basierender offener Standard für den 3D-Druck. Er kann auch mehrere Farben unterstützen.
- GCode - GCode ist ein weiteres Dateiformat, das detaillierte Anweisungen für den 3D-Drucker zum Ablegen der einzelnen Slices enthalten kann.
- Andere Formate - Andere Hersteller von 3D-Druckern haben auch eigene proprietäre Dateiformate.
Was sind die Vorteile des 3D-Drucks?
Wie bereits oben erwähnt, kann der 3D-Druck gegenüber herkömmlichen Herstellungsverfahren wie Spritzguss oder CNC-Fräsen verschiedene Vorteile haben.
3D-Druck ist ein additiver Prozess und kein subtraktiver Prozess wie das CNC-Fräsen. Beim 3D-Druck werden die Dinge Schicht für Schicht aufgebaut, während beim späteren Druck schrittweise Material aus einem festen Block entfernt wird, um ein Produkt zu erstellen. Dies bedeutet in einigen Fällen 3D-Druckkann ressourceneffizienter sein als CNC.
Ein weiteres Beispiel für traditionelle Herstellungsverfahren, das Spritzgießen, eignet sich hervorragend zur Herstellung vieler Objekte in großen Mengen. Während es zum Erstellen von Prototypen verwendet werden kann, eignet sich das Spritzgießen am besten für die Massenproduktion von zugelassenen Produktdesigns in großem Maßstab. 3D jedochDer Druck eignet sich besser für kleine, limitierte Auflagen oder Prototypen.
Je nach Verwendung bietet der 3D-Druck einige andere Vorteile gegenüber anderen Produktionsprozessen. Dazu gehören unter anderem:
- Schnellere Produktion - Der 3D-Druck ist zwar manchmal langsam, kann jedoch schneller sein als einige herkömmliche Verfahren wie Spritzguss und subtraktive Produktion.
- leicht zugänglich - Der 3D-Druck gibt es bereits seit einigen Jahrzehnten und ist seit etwa 2010 explodiert. Mittlerweile gibt es eine Vielzahl von Druckern und Softwarepaketen viele sind Open Source, mit denen fast jeder leicht lernen kann, wie man das machtes.
- Produkte von besserer Qualität - 3D-Druck erzeugt eine gleichbleibende Produktqualität. Solange das Modell genau und zweckmäßig ist und derselbe Druckertyp verwendet wird, hat das Endprodukt normalerweise immer die gleiche Qualität.
- Ideal für Design- und Produkttests - Der 3D-Druck ist eines der besten Werkzeuge für Produktdesign und -tests. Er bietet die Möglichkeit, Modelle zu entwerfen und zu testen, um eine einfache Verfeinerung zu ermöglichen.
- kostengünstig - 3D-Druck kann, wie wir gesehen haben, ein kostengünstiges Produktionsmittel sein. Sobald das Modell erstellt ist, wird der Prozess normalerweise automatisiert und der Rohstoffabfall ist in der Regel begrenzt.
- Produktdesigns sind nahezu unbegrenzt - Die Möglichkeiten des 3D-Drucks sind nahezu unbegrenzt. Solange er in CAD entworfen werden kann und der Drucker groß genug ist, um ihn zu drucken, ist der Himmel die Grenze.
- 3D-Drucker können mit verschiedenen Materialien drucken - Einige 3D-Drucker können tatsächlich Materialien mischen oder zwischen diesen wechseln. Beim herkömmlichen Drucken kann dies schwierig und teuer sein.