Drukarki 3D
Obecnie druki 3D to już nie tylko trójwymiarowe pocztówki, ale także i wirtualny model przekształcony w rzeczywisty przedmiot. Drukowanie 3D to dziś przede wszystkim drukowanie przestrzennego, fizycznego obiektu o złożonej strukturze.
Technologia drukowania przestrzennego została opracowana w latach 80 w Massachusetts Institute of Technology. Dzięki drukowaniu 3D oprócz skrócenia czasu wprowadzenia nowego produktu na rynek zyskuje się także możliwość tworzenia niemożliwych dotychczas do realizacji pomysłów lub też unikatowych, innowacyjnych produktów.
Drukarki 3D są cichymi, niewielkimi urządzeniami (najmniejsze mają rozmiar kserokopiarki) w przystępnej cenie. Ich działanie polega na równomiernym rozprowadzaniu materiału robotniczego przez głowicę. Na wybrany materiał robotniczy (proszek metalowy, ceramiczny, polimerowy lub substancja ciekła) nanosi się punktowo spoiwo (np. gips, wosk, celuloza lub woda) podobnie jak u drukarek atramentowych. Gotowe elementy następnie są wygrzewane, proszek lub substancja ciekła spaja się, zaś spoiwo znika. Często zdarza się, iż powierzchnie są chropowate i wymagają szlifowania.
Drukarki 3D różnią się od siebie sposobem realizacji przyrostowego systemu działania, wykorzystaniem innych materiałów budulcowych i inną technologią ich nanoszenia. Wyróżnia się 6 rodzajów drukowania 3D:
1.3D printing- technika podobna do działania drukarek atramentowych; w 3D printing atrament zastępowany jest przez spoiwo, które łączy proszek naniesiony na stół modelowy.
2.SLS (selective laser sintering)- selektywne spiekanie laserowe proszków metali lub innych materiałów kompozytowych.
3.SLA (stereolitografia)- polega na utwardzaniu żywicy epoksydowej lub akrylowej o niskiej lepkości za pomocą wiązki światła ultrafioletowego wytwarzanego przez laser.
4.LOM (laminated object manufacturing)- jest to wycinanie zarysu modelu na przyklejanych warstwowo foliach bądź papierach.
5.FDM (fused deposition modeling)- modelowanie ciekłym tworzywem termoplastycznym.
6.MJM (multi-jet modeling)- polega na przyrostowym nanoszeniu stopionego fotopolimeru akrylowego poprzez głowicę wielodyskową.
Drukowanie 3D najczęściej wykorzystywane jest przez projektantów, którzy pragną zminimalizować sobie czas upływający od pomysłu do końcowej wersji danego produktu. Aby sprostać aktualnym wymogom stosuje się nowoczesne metody projektowania (Rapid prototyping), czyli szybkiego wykonywania prototypów. Jest to także nazwa określająca drukowanie 3D. Polega ono na wykonaniu fizycznych obiektów na podstawie modeli 3D, służących do precyzyjnej, szybkiej i powtarzalnej produkcji elementów w technologii addytywnej. Zazwyczaj wykonuje się przy tym sterowanie komputerowe.
Drukowanie przestrzenne jest przeciwieństwem tradycyjnych metod obróbczych. Stanowi metodę przyrostową. Materiału się nie zdejmuje, lecz nakłada się go kolejne warstwy (tzw. metoda addytywna). Wyrób buduje się w kilku etapach: najpierw rysuje się model (w programie komputerowym lub digitalizuje się istniejącej bryły fizycznej); plik zapisuje się w formacie STL; następnie przenosi się go do oprogramowania maszyny: drukarki przestrzennej; potem wykonuje się cięcie wirtualnego wyrobu na przekroje poprzeczne (plasterkowanie) i rozprowadza się kolejne warstwy proszku na platformie maszyny oraz spaja się cząstki odpowiednim spoiwem w miejscu odpowiadającym kształtowi danego przekroju poprzecznego; na końcu dokonuje się obróbki wykańczającej dany wyrób.
Druki 3D wykorzystywane są głównie do:
- wizualizacji projektów architektonicznych
- sprawdzenia ergonomii danego produktu
- sprawdzenia i skontrolowania kompatybilności z innymi elementami urządzenia
Drukowanie przestrzenne, czyli nowoczesna technologia szybkiego prototypowania charakteryzuje się dokładnością, wytrzymałością, krótkim czasem realizacji (ok. 48 h) i oszczędnością (niski koszt wykonania w porównaniu z konwencjonalnymi metodami). Jest to idealny sposób na usprawnienie i obniżenie kosztów procesu wdrażania nowego produktu na rynek. Ogromnym plusem drukowania 3D jest możliwość sprawdzania funkcjonalności i ergonomii danego wyrobu, a przy tym wychwycenie ewentualnych błędów powstałych na etapie projektowania.