3D-modellering is tegenwoordig een zeer populaire ontwikkelings- en multitaskingrichting in de computerindustrie. Het creëren van virtuele modellen van iets is een integraal onderdeel geworden van de moderne productie.
Moderne technologieën staan niet stil en elke dag worden er nieuwe items uitgevonden op verschillende wetenschapsgebieden. Een van die knowhow is een 3D-printer. De uitvinding van dit apparaat maakt het mogelijk om unieke 3D-modellen te maken, die in elke branche mogelijk zijn, van constructie tot geneeskunde.
De geschiedenis van de 3D-printer en wat is het?
In feite verschenen industriële 3D-printers lang geleden, maar hun bestaan werd niet zo geadverteerd voor de algemene bevolking. Het eerste 3D-model verscheen in 1985. De printer was enigszins functioneel en gedrukt in zwart-wit. Al in 1988 begon de productie van kleurmodellen. Op dit moment zijn er een groot aantal modellen die op een breed scala aan materialen werken. In 2000 konden 3D-printers alleen werken met ABC-plastic. En vandaag is het assortiment materialen uitgebreid tot enkele honderden materialen. Deze omvatten: acryl, beton, hydrogel, papier, gips, ijs, enz.
Al in 2005 verscheen een printermodel, waarmee het mogelijk werd om kleurmodellen te maken. Dit apparaat kan de meeste onderdelen van het model printen. In 2014 verscheen de eerste printer met een enorm printoppervlak. Deze ontwikkeling maakt het mogelijk om modellen van onbeperkte grootte te creëren. Er is al een poging gedaan om een betonnen huis op ware grootte af te drukken.
Het duurde niet meer dan een dag om zo'n structuur op te richten. Al in 2016 werd het eerste 3D-geprinte gebouw gepresenteerd in Dubai. In februari 2017 onthulde Rusland ook een huis dat volledig op de bouwplaats was gedrukt. Dit jaar is er ook een zesassige printer ontwikkeld, waarmee complexe elementen veel makkelijker te printen zijn zonder dat er ondersteunende structuren nodig zijn. Op dit moment is de ontwikkeling van printers die menselijke organen, prothesen, implantaten, carrosserieën en zelfs voedsel kunnen printen in volle gang.
Dus wat is een 3D-printer en welke functies vervult hij?
Een 3D-printer is een speciaal apparaat voor het maken van driedimensionale modellen. Met deze machine kunt u driedimensionale modellen van verschillende afmetingen maken. Door de output van informatie in driedimensionale vorm hebben alle verkregen objecten echte fysieke parameters.
Hoe werkt een 3D-printer en hoe ontstaan echte 3D-modellen?
Als we het werk van een 3D-printer in algemene termen beschrijven, zijn er verschillende hoofdfasen van zijn werk:
- Creatie van een 3D-model in een grafisch programma. In dit stadium wordt het model op de computer gemaakt met behulp van speciale virtuele sjablonen.
- Het model opdelen in lagen.
- De volgende fase heeft betrekking op de werking van de printer zelf. Het vormt laag voor laag een massa van een speciaal poeder, die wordt gebruikt voor de verdere vorming van het model. Er wordt een speciale kamer gemaakt, die is gevuld met plastic materiaal.
- Na elke laag wordt het materiaal gesmeerd met een lijmlaag, wat het toekomstige model stevigheid geeft.
Soorten 3D-modellering
Op dit gebied ontwikkelen moderne technologieën zich in verschillende richtingen:
- stereolithografische technologieën, afgekort als STL. Een bestandsindeling die veel wordt gebruikt voor het opslaan van driedimensionale modellen van objecten voor gebruik in additieve technologieën.
- thermoplastische applicatiemethoden - FDM. Modellering van modellen met behulp van materiaal laag-voor-laag depositie.
- laser sinteren - SLS. Technologie (SLS) omvat het gebruik van een of meer lasers (meestal koolstofdioxide) om deeltjes van een poedervormig materiaal te sinteren om een driedimensionaal fysiek object te vormen.
Tegenwoordig is de methode van laag-voor-laag depositie de meest populaire en meest gebruikte methode in de industrie.
De belangrijkste voordelen van deze methode zijn:
- gebruik van hoogwaardige en goedkope materialen;
- eenvoudige bedieningstechniek;
- milieuvriendelijkheid van de gebruikte materialen.
Laser stereolithografie
Dit type 3D-modellering wordt veel gebruikt in tandprothesen. Een onderscheidend kenmerk van dit type drukwerk is de productie van objecten van hoge kwaliteit. Dergelijke resultaten worden bereikt dankzij het gebruik van apparatuur die werkt in een dimensionaal raster, dat wordt berekend in eenheidsmicrons.
Hoe werkt dergelijke apparatuur?
Het functionele deel van dergelijke apparatuur is gebaseerd op LED-ultraviolette projectoren. Binnenin deze 3D-printers bevinden zich delicate spiegels die zorgen voor een nauwkeurige afbuiging van de stralen. hierdoor vindt niet sequentiële, maar volledige belichting van de contourlagen plaats.
Laser sinteren
Lasersinteren, of SLS-technologie, is een ander type lasermodellering. Voor gebruik gebruiken dergelijke apparaten laagsmeltend plastic. De basis van de unieke ontwikkeling is een krachtige laser die de contouren volgt op een kunststof basis en het materiaal versmelt. Het proces wordt herhaald totdat een volledig model is verkregen. een belangrijk nadeel van lasersinteren is de porositeit van de resulterende modellen. dit heeft echter geen enkele invloed op de sterkte. er wordt aangenomen dat de modellen die met deze methode worden verkregen, het meest duurzaam zijn. De installatie voor lasersinteren heeft vrij hoge kosten en het proces van het vormen van het model zelf duurt lang.
Welke materialen worden gebruikt om 3D-modellen te maken?
Zoals eerder vermeld, is het belangrijkste materiaal dat in 3D-printers wordt gebruikt thermoplast. Het komt in twee formaten: ABS en PLA. Bovendien zijn materialen zoals nylon, polyethyleen, polycarbonaat en andere soorten materialen die in de industrie worden gebruikt, wijdverbreid.
Bij veel 3D-printers worden verschillende soorten materialen gemengd, waarbij hun fysieke en chemische eigenschappen worden gecombineerd.
Installaties die metalen gebruiken voor hun werk zijn complexer van structuur. Het verschil in technologie zit hem in de functies van de printkop, die werkt op basis van een computerprogramma. Met zijn hulp wordt een hechtende kleefmassa aangebracht op de plaatsen waar het computerprogramma wijst. Vervolgens brengt de kop een dun laagje metaalpoeder aan op het gehele werkgebied. Dat wil zeggen, het metaal smelt niet, zoals bij kunststoffen het geval is, maar wordt in de vorm van de kleinste deeltjes in lagen aangebracht en aan elkaar gelijmd.
Interessante feiten over 3D-printers
- 3D-printen wordt niet alleen in de industrie gebruikt, het wordt ook veel gebruikt in de geneeskunde, koken en zelfs in de ruimte.
- Elk jaar wordt de prijs voor 3D-printers lager en betaalbaarder. Binnenkort is deze technologie voor bijna iedereen beschikbaar.
- Het eerste 3D-model werd in 1984 gemaakt. Het werd verkregen door Chuck Hill als resultaat van stereolithografie.
- Nog niet zo lang geleden werden kunstmatige organen gemaakt met behulp van een 3D-printer. Oorprothesen waren de eerste modellen.
- In de nabije toekomst gaan wetenschappers het eerste menselijke model printen.
- 3D-modellering zal de productiekosten helpen verlagen, zodat fabrieksproductie binnenkort onrendabel wordt.
- 3D-technologieën worden al heel lang in de cinematografie gebruikt om realistische modellen te maken.
- Wetenschappers suggereren dat met behulp van 3D-modellering robots kunnen worden gemaakt die in plaats van mensen de ruimte zullen verkennen.
- 3D-modellen van jurken zijn al aan de wereld getoond. Model Dita Von Teese werd de eerste ster die een 3D-geprinte jurk droeg.
