Cara pencetak 3D berfungsi: dari teks bercetak hingga rumah percetakan

Hari ini kita dapat mengatakan dengan selamat: mustahil untuk membayangkan tamadun moden tanpa teknologi percetakan 3D, dan seseorang hampir tidak dapat menamakan teknologi lain yang begitu pesat berkembang.

Melalui halaman sejarah

Menurut banyak pakar komputer, orang Inggeris Babbage menjadi pengasas percetakan 3D dan pembangun pencetak konvensional pertama. Pada tahun 1822 dia mulai membuat apa yang disebut "mesin perbezaan besar", yang dirancang untuk membuat pengiraan dan mencetaknya. Seperti semua perkara hebat, idea Babbage jauh lebih awal dari masa mereka dan, setelah 20 tahun, tidak pernah disedari, projek ini ditutup.

Enjin Perbezaan Besar Babbage

Lebih dari 100 tahun berlalu sebelum sesaat, percubaan yang lebih berjaya dilakukan pada pencetak. Pencetak hitam dan putih pertama dikeluarkan pada tahun 1953. 23 tahun kemudian, IBM mencipta pencetak warna inkjet pertama. Kini, bilangan pencetak di pejabat dan organisasi lain adalah yang kedua berbanding bilangan komputer.

Pada separuh kedua tahun 80-an, satu lagi kejayaan teknologi berlaku. Pada tahun 1986, American Chek Hull merumuskan konsep percetakan tiga dimensi, dan dua tahun kemudian rakan senegaranya, Scott Crump mengembangkan teknologi FDM berdasarkannya - mencetak melalui penguraian bahan lebur. Semua pencetak tiga dimensi yang kini beroperasi memerlukan penampilannya kepadanya.

Cara pencetak 3D berfungsi

Berbanding dengan pencetak cetak yang memindahkan teks elektronik ke kertas rata, pencetak 3D berurusan dengan maklumat 3D. Singkatnya, dia mencipta semula objek itu.

Bagaimana pencetak 3D mencetak? Pertama, model digital objek dibuat pada komputer menggunakan program khas. Ini semacam "membongkar" model menjadi lapisan, selepas itu pencetak mula beraksi. Seperti percetakannya "saudara", pencetak 3D mempunyai dakwat tersendiri, bagaimanapun, terdiri daripada serbuk komposit.

Kira-kira 10 tahun yang lalu, hanya satu jenis "dakwat" yang digunakan - plastik ABC. Hari ini terdapat lebih daripada seratus daripadanya - polipropilena, konkrit, selulosa, nilon, serbuk logam, gipsum, coklat dan banyak lagi.

Dalam proses kerja, bahan awal berubah menjadi massa, yang diterapkan lapisan demi lapisan ke permukaan kerja melalui muncung khas. Setelah menggunakan lapisan seterusnya, lapisan pelekat boleh digunakan di atasnya, dan sekali lagi lapisan "dakwat". Dan seterusnya sehingga pembiakan semula objek sepenuhnya. Anda boleh menonton karya pencetak 3D dalam video.

Tetapi ini adalah prinsip umum pencetak 3D, yang disebut teknologi prototaip cepat. Beberapa kaedah telah dikembangkan berdasarkannya. Berikut adalah beberapa daripadanya.

Stereolitografi (SLA)

Salah satu teknologi percetakan 3D pertama. Sebagai bahan binaan, campuran polimer cair dengan reagen pengeras digunakan, agak serupa dengan resin epoksi. Polimerisasi dan pengerasan campuran seterusnya berlaku di bawah tindakan laser ultraviolet.

Model ini terbentuk dalam lapisan tipis pada penyokong yang dapat digerakkan dengan lubang yang terpasang pada lif microlift, yang bergerak naik atau turun ke kedalaman satu lapisan. Apabila direndam dalam polimer cair, sinar laser terpaku pada titik yang hendak disembuhkan. Setelah satu lapisan terbentuk, benda kerja diangkat (diturunkan).

Pemodelan Multijet

Teknologi ini dikembangkan oleh Sistem 3D. Ini mempunyai banyak persamaan dengan teknologi inkjet. Keunikan peranti dan prinsip pengoperasian pencetak 3D ini ialah beberapa (hingga beberapa ratus) muncung terlibat di sini, disusun dalam baris di kepala cetak.

Dakwat menjadi cair dengan pemanasan dan mengeras setelah meletakkan di permukaan kerja pada suhu bilik. Kepala bergerak dalam satah mendatar, dan anjakan menegak kerana setiap lapisan baru terbentuk dilakukan dengan menurunkan meja kerja.

Pemilihan Laser Pemilihan (SLS)

Terobosan yang sebenarnya adalah pengenalan teknologi percetakan 3D dalam pembuatan logam. Bagaimana pencetak 3D logam berfungsi? Ciri teknologi ini ialah fungsi cecair kerja dilakukan oleh serbuk komposit yang terdiri daripada zarah dengan diameter 50 hingga 100 mikron. Serbuk ini digunakan secara mendatar dalam lapisan nipis seragam, dan pada peringkat akhir, kawasan tertentu disinter dengan sinar laser.

Salah satu kelebihan utama laser sintering adalah keberkesanan kosnya yang unik dan sisa sifar yang hampir lengkap berbanding kaedah mekanikal tradisional pemprosesan logam - penggerudian, pengilangan, pemotongan, pemutus dan lain-lain, serta penamat minimum.

Syarat yang diperlukan untuk pensinteran laser adalah persekitaran nitrogen dengan kandungan oksigen minimum, kerana prosesnya berlaku pada suhu tinggi.

Senarai teknologi percetakan 3D jauh dari ini. Ia dilengkapi dengan ikatan lapisan demi lapisan filem, peleburan lapisan demi lapisan, pencetakan lapisan demi lapisan dengan benang polimer cair, dan penyinaran ultraviolet melalui mesin fotokopi.

Apa lagi untuk dicetak

Setelah mengetahui bagaimana pencetak 3D berfungsi, inilah masanya untuk memberitahu tentang apa yang boleh anda lakukan dengannya hari ini. Seperti pakaian yang bergaya dan sangat selesa, ia "dicuba" oleh wakil dari pelbagai cabang sains dan industri. Ternyata, anda dapat mencetak hampir semua barang dari barang pengguna yang terbuat dari plastik, hingga panel surya, badan kereta, bahagian untuk mesin jet dan prostesis perubatan.

Tentera dan pembina telah "memerhatikan" teknologi percetakan 3D. Tidak lama dahulu, pencetak 3D, yang dikembangkan berdasarkan pesanan NASA, dihantar di atas ISS, dengan bantuan beberapa instrumen yang diperlukan dihasilkan dalam graviti sifar. Sangat mungkin bahawa dengan cara ini, semasa misi Mars masa depan, setiap bahagian mesti dibuat secara langsung di atas kapal angkasa.

Pilihan untuk mendirikan rumah Martian menggunakan kaedah percetakan 3D juga sedang dipertimbangkan, yang mana pencetak pembinaan khas akan dihantar ke sana dari Bumi. Asas "dakwat" bagi mereka akan menjadi tanah Martian.