3D printing: kung ano ang kailangan mong malaman

Hindi sila ang daisy wheel printer ng lola, o ang tuldok ng iyong ina. Sa katunayan, may kaunting pagkakahawig sila sa mga dokumento ngayon o mga nagpo-print ng larawan, na maaari lamang mag-print sa nakabubuong dalawang sukat. Tulad ng iminumungkahi ng kanilang pangalan, ang 3D printer ay maaaring bumuo ng mga three-dimensional na mga bagay, sa labas ng iba't ibang mga materyales. Pupunta sila sa pangunahing, lalabas sa mga nagtitingi tulad ng Staples, Best Buy, at Home Depot, at maaari kang bumili ng maraming 3D printer at kanilang mga supply sa Amazon.com at sa pamamagitan ng iba pang mga online outlet. Kahit na matatagpuan pa rin sa mga palapag ng shop o sa mga studio ng disenyo, sa mga paaralan at sentro ng komunidad, at sa mga kamay ng mga hobbyist, ang mga 3D printer ay lalong natagpuan sa mga workbenches, sa mga silid ng rec, at kusina - at marahil sa isang bahay na malapit sa iyo, kung hindi iyong sarili.

Ano ang Pagpi-print ng 3D?

Sa pinaka-pangunahing, ang pag-print ng 3D ay isang proseso ng pagmamanupaktura kung saan inilalagay ang materyal, layer sa pamamagitan ng layer, upang mabuo ang isang three-dimensional na bagay. (Ito ay itinuturing na isang proseso ng pagdaragdag dahil ang bagay ay itinayo mula sa simula, kumpara sa mga pagbabawas na mga proseso kung saan ang materyal ay pinutol, drilled, giling, o machined off.) Bagaman ang mga 3D printer ay nagtatrabaho ng iba't ibang mga materyales (tulad ng plastik o metal) at mga diskarte (tingnan ang "Paano Gumagana ang Pagpi-print ng 3D?" sa ibaba), ibinabahagi nila ang kakayahang i-on ang mga digital na file na naglalaman ng mga three-dimensional na data - nilikha man sa isang larangang nakatulong sa computer (CAD) o programang tumutulong sa computer (CAM) o mula sa isang 3D scanner - sa mga pisikal na bagay.

Ang Pagpi-print Kahit 3D?

Oo, ang pag-print ng 3D ay maaaring isaalang-alang na pag-print, kahit na hindi ayon sa kaugalian ay tinukoy. Ang mga nauugnay na kahulugan ng Webster ng "pag-print" na sentro sa paggawa ng nakalimbag na bagay, mga pahayagan, o litrato, at paggawa sa pamamagitan ng impression (ang aplikasyon ng presyon). Walang kahulugan ang talagang umaangkop sa pag-print ng 3D. Ngunit mula sa isang teknolohiyang pananaw, ang pag-print ng 3D ay isang paglaki ng tradisyonal na pag-print, kung saan inilalapat ang isang layer ng materyal (karaniwang tinta). Karaniwan ito ay sobrang payat na walang kapansin-pansin na taas (kahit na may mga solidong tinta na printer, medyo mas makapal). Ang ginagawa ng 3D printing ay labis na nagpapalawak ng taas na iyon sa pamamagitan ng aplikasyon ng maraming mga layer. Kaya makatuwiran na palawakin ang kahulugan ng pag-print upang isama ang katha ng tatlong-dimensional na mga bagay sa paraang ito.

Paano Gumagana ang 3D Printing?

Tulad ng tradisyonal na mga printer, ang mga 3D printer ay gumagamit ng iba't ibang mga teknolohiya. Ang pinaka-kilala ay fuse deposition pagmomolde (FDM), na kilala rin bilang fused filament fabrication (FFF). Sa loob nito, ang isang filament - na binubuo ng acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polylactic acid (PLA), o isa pang thermoplastic - ay natutunaw at idineposito sa pamamagitan ng isang pinainit na extrusion ng nozzle sa mga layer. Ang unang 3D printer na dumating sa merkado, na ginawa noong kalagitnaan ng 1990s ng Stratasys sa tulong mula sa IBM, ginamit FDM (isang term na trademark ng Stratasys), tulad ng ginagawa ng karamihan sa mga 3D printer na nakatuon sa mga mamimili, hobbyist, at mga paaralan.

Ang isa pang teknolohiya na ginamit sa pag-print ng 3D ay stereolithography. Sa loob nito, ang isang laser ng UV ay shined sa isang vat ng ultraviolet-sensitive photopolymer, na sinusubaybayan ang bagay na nilikha sa ibabaw nito. Ang polymer ay nagpapatatag saanman ang sinag na ito ay hawakan ito, at ang sinag "prints" ang layer layer sa pamamagitan ng layer sa bawat tagubilin sa CAD o CAM file na ito ay gumagana mula sa.

Sa isang pagkakaiba-iba sa na, mayroon ka ring digital light projector (DLP) 3D printing. Ang pamamaraang ito ay naglalantad ng isang likidong polimer sa ilaw mula sa isang digital na aparato ng pagproseso ng ilaw. Pinapagod nito ang layer ng polimer sa pamamagitan ng layer hanggang sa maitayo ang bagay, at ang natitirang likidong polymer ay pinatuyo.

Ang pagmomolde ng multi-jet ay isang sistema ng pag-print na tulad ng 3D na naka-print na may kulay, tulad ng pandikit na magkakasunod na mga layer ng pulbos kung saan mabubuo ang bagay. Ito ay kabilang sa pinakamabilis na pamamaraan, at isa sa iilan na sumusuporta sa pag-print ng multicolor.

Posible na baguhin ang isang karaniwang tinta upang mai-print sa mga materyales maliban sa tinta. Ang enterprising do-it-yourselfers ay nagtayo o modded print head, sa pangkalahatan ay mga piezoelectric head, upang magtrabaho kasama ang iba't ibang mga materyales - sa ilang mga kaso ang pag-print mismo ng mga print head sa kanilang mga iba pang mga 3D printer! Ang mga kumpanya tulad ng MicroFab Technologies ay nagbebenta ng mga head na naka-print ng 3D (pati na rin kumpletong mga sistema ng pag-print).

Ang pumipili laser sintering (SLS) ay gumagamit ng isang mataas na lakas na laser upang makapagpapatong ng mga partikulo ng plastik, metal, ceramic, o baso. Sa pagtatapos ng trabaho, ang natitirang materyal ay nai-recycle. Ginagamit ang electron beam melting (EBM) - nahulaan mo ito - isang electron beam upang matunaw ang pulbos ng metal, layer sa pamamagitan ng layer. Ang Titanium ay madalas na ginagamit sa EBM upang synthesize ang mga medikal na implant, pati na rin ang mga bahagi ng sasakyang panghimpapawid.

Nakasalalay sa pamamaraan, ang mga 3D na printer ay maaaring gumamit ng iba't ibang mga materyales, kabilang ang ngunit hindi limitado sa mga metal (hindi kinakalawang na asero, panghinang, aluminyo, at titanium sa kanila); plastik at polimer (kasama ang mga composite na pinagsama ang plastik sa mga metal, kahoy, at iba pang mga materyales); keramika; plaster; baso; at maging ang mga pagkain tulad ng keso, icing, at tsokolate! (Tingnan ang aming panimulang aklat sa mga uri ng filament ng 3D printer.)

Sino ang nag-imbento ng 3D Printing?

Ang unang 3D printer, na ginamit ang stereolithography technique, ay nilikha ni Charles W. Hull noong kalagitnaan ng 1980s. Ang Stereolithography ay higit sa lahat ay isang mamahaling komersyal na pamamaraan, na ang mga makina ay madalas na nagkakahalaga ng $ 100, 000 o higit pa.

Noong 1986, itinatag ni Hull ang 3D Systems, isang kumpanya na nagbebenta ngayon ng mga 3D printer na gumagamit ng iba't ibang mga teknolohiya. Saklaw ang mga ito mula sa mga antas ng entry-level hanggang sa mga advanced na komersyal na sistema, at ang 3D System ay nagbibigay din ng mga serbisyo ng mga bahagi na on-demand, karamihan sa mga gumagamit ng negosyo.

Ano ang Mga Pakinabang ng 3D Printing?

Sa pag-print ng 3D, ang mga taga-disenyo ay may kakayahang mabilis na i-on ang mga konsepto sa mga modelo ng 3D o mga prototypes (aka "mabilis na prototyping"), at ipatupad ang mabilis na mga pagbabago sa disenyo. Pinapayagan nito ang mga tagagawa na gumawa ng mga produkto nang hinihingi kaysa sa mga malalaking pagtakbo, pagpapabuti ng pamamahala ng imbentaryo at pagbabawas ng puwang ng bodega. Ang mga tao sa malalayong lokasyon ay maaaring gumawa ng mga bagay na kung hindi man ay hindi maa-access sa kanila.

Mula sa isang praktikal na paninindigan, ang pag-print ng 3D ay maaaring makatipid ng pera at materyal laban sa mga masasamang diskarte, dahil ang napakaliit na hilaw na materyal ay nasasayang. At ipinangako nitong baguhin ang likas na katangian ng pagmamanupaktura, sa kalaunan ay pinapayagan ang mga mamimili na mag-download ng mga file para sa pag-print kahit na mga kumplikadong 3D na bagay - kasama na, halimbawa, mga aparatong elektroniko - sa kanilang sariling mga tahanan.

Ano ang Magagawa ng 3D Printero?

Ginagamit ng mga taga-disenyo ang mga 3D na printer upang mabilis na lumikha ng mga modelo ng produkto at mga prototyp, ngunit lalo na silang ginagamit upang gumawa ng mga pangwakas na produkto. Kabilang sa mga item na ginawa gamit ang 3D printer ay mga disenyo ng sapatos, muwebles, waks para sa paggawa ng alahas, kasangkapan, tripod, regalo at bagong bagay na mga item, at mga laruan. Ang industriya ng automotiko at aviation ay gumagamit ng mga 3D na printer upang gumawa ng mga bahagi. Ang mga artista ay maaaring lumikha ng mga eskultura, at ang mga arkitekto ay maaaring gumawa ng mga modelo ng kanilang mga proyekto. Ang mga arkeologo ay gumagamit ng mga 3D na printer upang muling itayo ang mga modelo ng marupok na mga artifact, kabilang ang ilan sa mga antigong na sa mga nakaraang taon ay nawasak ng ISIS. Gayundin, ang mga paleontologist at ang kanilang mga mag-aaral ay maaaring magdoble ang mga balangkas ng dinosaur at iba pang mga fossil. Suriin ang aming gallery ng mga simple at praktikal na mga bagay na 3D printer.

Ang mga manggagamot at tekniko ng medikal ay maaaring gumamit ng pag-print ng 3D upang gumawa ng mga prosthetics, mga pantulong sa pandinig, artipisyal na ngipin, at mga grafts ng buto, pati na rin ang mga modelo ng mga organo, mga bukol, at iba pang mga panloob na istruktura sa katawan mula sa mga scan ng CT bilang paghahanda para sa operasyon. Ang isang mabuting halimbawa ay ang Project Daniel, na ang 3D-na-print ng mga prosthetic arm at mga kamay para sa mga biktima ng karahasan sa Sudan. Gayundin, ang mga 3D printer ay binuo na maaaring maglagay ng mga layer ng mga cell upang lumikha ng mga artipisyal na organo (tulad ng mga bato at daluyan ng dugo) ay nasa R&D phase. Mayroong kahit isang lugar para sa 3D pagpi-print sa forensics, halimbawa upang magtiklop ng isang bullet na naiwan sa loob ng isang biktima.

Ang naka-print na elektroniko ay isang hanay ng mga pamamaraan ng pag-print na nagbibigay-daan sa mga elektronikong aparato o circuitry na mai-print sa nababaluktot na materyal tulad ng mga label, tela, at karton, sa pamamagitan ng aplikasyon ng mga electronic o optical na mga inks. Nagbibigay ito ng napakababang katha ng mga aparato na may mababang pagganap. Ang mga naka-print na elektroniko ay nagsisimula na pagsamahin sa pag-print ng 3D, na nagpapahintulot sa pag-print ng layered circuitry o aparato. Ang isang natural na paglaki ng potensyal na combo na ito balang araw maaari mong mai-print ang mga gadget mula sa mga plano ng 3D kaysa sa pagbili ng mga ito.

Ang paghahanda ng pagkain ay isa pang paraan na magagamit ang mga 3D printer. Ang French Culinary Institute ay gumagamit ng isang open-source 3D printer na binuo sa Cornell University upang maghanda ng masining na delicacy, at ang MIT ay lumikha ng isang 3D na printer ng pagkain na tinatawag na Cornucopia. Ang isang maliit na bilang ng mga restawran ay sumusubok sa mga prototypes ng food-printer. Ang 3D na pananaliksik sa pag-print ng NASA ay may kasamang pag-print ng pagkain, tulad ng 3D-print na pizza.

Ang isang maliit na bilang ng mga 3D na printer ay naging komersyal. Malamang na nakatuon sila sa mga partikular na item ng pagkain, tulad ng tsokolate, o pancake, o cookies.

Ano ang Mga Serbisyo sa Pagpi-print ng 3D?

Hindi mo kailangang pagmamay-ari ng isang 3D printer upang makinabang mula sa isa. Maraming mga serbisyo sa pag-print ng 3D, tulad ng Shapeways at Sculpteo, pag-print ng mga regalo at iba pang maliliit na item sa pagkakasunud-sunod sa kanilang sariling mga 3D printer, pagkatapos ay ipadala ito sa customer. Ang mga customer ay maaaring magsumite ng kanilang sariling mga file ng 3D object o pumili ng mga item, karamihan sa mga ito ay dinisenyo ng iba pang mga gumagamit ng serbisyo, mula sa isang katalogo ng online.

Ngunit ang mga serbisyo sa pag-print ng 3D ay hindi lamang ang domain ng mga espesyalista. Ang mga malalaking kumpanya tulad ng Staples at UPS ay nagpasimula ng mga serbisyo sa pag-print ng 3D, at ilang mga tradisyonal na mga tindahan ng pag-print ay nagdagdag ng pag-print ng 3D sa kanilang repertoire.

Saan Makakakuha Ako ng 3D Printer?

Karamihan sa mga tagagawa ng 3D printer ay nagbebenta ng kanilang mga produkto nang direkta sa online. Maraming mga e-tailers ang nag-stock ngayon, kasama na ang mga online-only na kumpanya tulad ng Amazon.com, at iba pa na mayroon ding mga tindahan ng ladrilyo-at-mortar. Ang ilan sa mga huli, tulad ng Walmart, Best Buy, at Staples, ay nag-aalok sa kanila sa mga tindahan pati na rin online, ngunit siguraduhing suriin para sa pagkakaroon ng tindahan sa kanilang mga website dahil hindi lahat ng mga saksakan ay nagdadala sa kanila. Maraming mga tindahan ng 3D printer ang nagbukas sa mga pangunahing lungsod. Halimbawa, ang mga iMakr ay may mga storefronts sa London at New York City.

Ang ilang mga online na nagtitingi ay nagpakadalubhasa sa mga 3D printer, tulad ng Dynamism, na nagbebenta ng isang hanay ng mga 3D printer mula sa iba't ibang mga tatak at nagbibigay din ng suporta sa customer.

Anong Software ang Kailangan Ko para sa 3D Printing?

Halos lahat ng mga 3D printer ay tumatanggap ng mga file sa tinatawag na format ng STL (pinangalanan para sa stereolithography). Ang mga uri ng mga file na ito ay maaaring gawin ng karamihan ng anumang CAD software, mula sa mamahaling komersyal na mga pakete tulad ng AutoCAD hanggang sa libre o bukas na mapagkukunan tulad ng Google SketchUp at Blender. Para sa mga hindi nais na gumawa ng kanilang sariling mga 3D file, ang mga 3D object database tulad ng MakerBot's Thingiverse ay nag-aalok ng maraming mga 3D object file na maaaring ma-download at mai-print.

Karamihan sa mga 3D na printer ay may isang software suite, alinman na ibinigay sa disk o magagamit para sa pag-download, na kasama ang lahat ng kailangan mo upang makakuha ng pag-print. Ang mga suite ay karaniwang nagbibigay ng isang programa para sa pagkontrol sa printer at isang slicer, na, bilang paghahanda sa pag-print, ay bumubuo ng object file sa mga layer batay sa napiling resolusyon at iba pang mga kadahilanan. Ang ilang mga suite ay nagsasama ng isang programa upang "pagalingin" ang file ng object sa pamamagitan ng pagwawasto ng mga problema na maaaring makagambala sa makinis na pag-print. Ang mga programa ay lumabas sa paggalaw ng open-source ng RepRap, kung saan binuo ang pag-print ng hobbyist 3D. Sa ilang mga printer, maaari mong piliin ang mga indibidwal na mga programa ng sangkap upang i-download sa halip na sumama sa anumang ibinibigay sa suite.

Ano ang Hinaharap para sa 3D Printing?

Ang iba't ibang mga 3D na printer para sa mga bahay at maliliit na negosyo ay madaling magamit - Sinuri ng PCMag ang ilan sa mga ito - ngunit madalas pa rin itong tiningnan bilang kakaibang eksena, at sa halip ay mahal, mga paghahambing. Asahan na magbabago sa loob ng susunod na ilang taon, kapag ang mga 3D printer ay magiging mas karaniwan sa mga bahay - na matagpuan sa mga workbenches, sa mga studio, mga tanggapan sa bahay, at maging sa kusina. Hindi mo maaaring matagpuan ang mga ito sa bawat sambahayan, ngunit kailangan nilang maging mahalaga sa mga taong mayroon sila. Karamihan sa mga bahagi, ang mga item na ginawa gamit ang mga 3D printer ay nagkaroon ng mga homogenous interior, ngunit sisimulan naming makita ang mas kumplikadong mga likha na pinagsasama ang maraming mga materyales at komposisyon, pati na rin ang mai-print na mga electronics. Sa mga 3D printer ngayon, kung nawala mo ang takip ng baterya ng iyong TV ay maaari kang mag-print ng kapalit na takip. Sa bukas, kung nawala mo ang iyong liblib, magagawa mong mag-print ng isang bagong liblib.

Gayundin, ang pag-print ng 3D ay nakakakuha ng isang foothold sa panlabas na espasyo. Ang NASA ay nag-eeksperimento sa mga 3D printer sa board ng International Space Station. Kalaunan, maaaring magamit ang mga 3D na printer upang lumikha ng mga tirahan sa Mars at iba pang mga mundo. Upang mai-save ang Apollo 13 na mga astronaut mula sa pagkamatay ng asphyxiation ng carbon monoxide, kinailangan ng NASA na makahanap ng isang paraan upang magkasya sa isang parisukat na peg sa isang bilog na butas. Kung mayroong isang 3D printer na nakasakay, maaaring madali nilang malutas ang problema sa pamamagitan ng pagdidisenyo at pag-print ng isang konektor.

Ang mga astronaut ay hindi maaaring mag-indayog ng Home Depot kung kailangan nilang palitan ang isang balbula o widget, ngunit maaaring gumawa ng isang 3D printer ang isa kung kinakailangan. Gayundin, makikita natin ang mga 3D na printer sa Antarctic base at iba pang malayong mga lokasyon sa Daigdig, kung saan ang mga tao ay hindi makapaghintay ng anim na buwan para sa susunod na resupply upang mapalitan ang mga mahahalagang bahagi o tool.

Ang mga medikal na aplikasyon ng pag-print ng 3D ay hindi titigil sa mga prosthetics, hearing aid, at dental crowns. (Tingnan ang "Ano ang Magagawa ng 3D Printer?" Para sa isang preview ng kung ano ang nasa mga gawa.) Hindi kailangang limitahan ang mga bahagi ng kapalit.

Nitong mga nakaraang taon, nakakita kami ng pagsabog sa iba't-ibang at paggamit ng 3D printer. Ito ay katulad ng kung saan ang personal na pag-compute ay circa 1980. Bagaman madali itong makita ang ilan sa mga lugar na patlang sa pag-print ng 3D, ang iba ay lampas sa aming kakayahang mahulaan, tulad ng walang sinuman sa paligid noong 1980 na maaaring isipin ang marami sa kung ano ang ang personal na computer ay magiging. Posible na ang pag-print ng 3D ay maaaring hindi magkaparehong epekto sa PC, ngunit mayroon itong potensyal na baguhin ang pagmamanupaktura at, marahil mas mahalaga, dalhin ito sa mga kamay ng mga pang-araw-araw na mga mamimili. Ang isang bagay ay sigurado, bagaman: 3D pag-print ay narito upang manatili.

Para sa higit pa, tingnan ang aming gabay sa 10 pinakamahusay na 3D printer, at ilang mga pananaw mula sa isang maagang tagasunod.