Jak działa drukarka 3D?
CZYM JEST DRUK 3D?
Druk 3D wykorzystuje specjalistyczny sprzęt do tworzenia solidnych, trójwymiarowych obiektów z pliku cyfrowego. Praktyka ta istnieje od lat 80. XX wieku, kiedy Charles W. Hull wynalazł tę technologię i stworzył pierwszą część wydrukowaną w technologii 3D. Od tego czasu dziedzina druku 3D rozwinęła się wykładniczo i oferuje niezliczone możliwości.
Przegląd druku 3D
Drukowanie 3D to proces wykorzystujący projektowanie wspomagane komputerowo, czyli CAD, do tworzenia obiektów warstwa po warstwie. Drukowanie 3D jest powszechnie stosowane w przemyśle wytwórczym i motoryzacyjnym, gdzie narzędzia i części są wytwarzane za pomocą drukarek 3D.
Wraz ze wzrostem możliwości druku 3D rośnie również jego wartość: szacuje się, że do 2029 roku branża druku 3D osiągnie wartość 84 miliardów dolarów. Ten wzrost oznacza, że będziemy musieli wchodzić w interakcje z produktami – a nawet domami i budynkami – wykonanymi w technologii druku 3D.
Druk 3D wstrząsa również branżą opieki zdrowotnej. W 2020 roku pandemia COVID-19 przytłoczyła szpitale i zwiększyła zapotrzebowanie na środki ochrony osobistej. Wiele placówek służby zdrowia zwróciło się w stronę druku 3D, aby zaopatrzyć personel w niezbędny sprzęt ochronny, a także części do respiratorów. Duże korporacje, startupy, a nawet uczniowie szkół średnich posiadający drukarki 3D, stanęli na wysokości zadania i odpowiedzieli na to wezwanie. Druk 3D nie tylko zmieni sposób, w jaki produkujemy środki ochrony indywidualnej i sprzęt medyczny, ale także usprawni produkcję protez i implantów.
Chociaż druk 3D nie jest nowością, wciąż są tacy, którzy zastanawiają się, czym jest druk 3D i jak działa. Oto przewodnik po drukowaniu 3D.
Czym są drukarki 3D?
Krótko mówiąc, drukarki 3D wykorzystują technologię CAD do tworzenia obiektów 3D z różnych materiałów, takich jak stopiony plastik czy proszki. Drukarki 3D występują w różnych kształtach i rozmiarach – od urządzeń mieszczących się na biurku po duże modele konstrukcyjne wykorzystywane do budowy domów drukowanych w technologii 3D. Istnieją trzy główne typy drukarek 3D, z których każdy wykorzystuje nieco inną metodę.
RODZAJE DRUKAREK 3D
Drukarki stereolitograficzne, czyli SLA, są wyposażone w laser, który przekształca ciekłą żywicę w tworzywo sztuczne.
Selektywne spiekanie laserowe, czyli drukarki SLS, wykorzystują laser, który spieka cząsteczki proszku polimerowego, tworząc stałą strukturę.
Najpopularniejsze są drukarki FDM (Fused Deposition Modeling). Drukarki te uwalniają filamenty termoplastyczne, które są topione przez rozgrzaną dyszę, tworząc obiekt warstwa po warstwie.
Drukarki 3D nie przypominają tych magicznych pudełek z filmów science fiction. Drukarki – które działają podobnie do tradycyjnych drukarek atramentowych 2D – wykorzystują metodę warstwową do tworzenia pożądanego obiektu. Pracują od podstaw, nakładając kolejne warstwy, aż obiekt będzie wyglądał dokładnie tak, jak sobie wyobraziły.
Dlaczego drukarki 3D są ważne dla przyszłości?
Elastyczność, dokładność i szybkość drukarek 3D czynią je obiecującym narzędziem dla przyszłości produkcji. Obecnie wiele drukarek 3D jest wykorzystywanych do tzw. szybkiego prototypowania.
Firmy na całym świecie wykorzystują obecnie drukarki 3D do tworzenia prototypów w ciągu kilku godzin, zamiast marnować miesiące i potencjalnie miliony dolarów na badania i rozwój. Niektóre firmy twierdzą wręcz, że drukarki 3D sprawiają, że proces prototypowania jest 10 razy szybszy i 5 razy tańszy niż standardowe procesy badawczo-rozwojowe.
Drukarki 3D mogą znaleźć zastosowanie w praktycznie każdej branży. Nie są wykorzystywane wyłącznie do prototypowania. Wiele drukarek 3D służy do drukowania gotowych produktów. Branża budowlana wykorzystuje tę futurystyczną metodę druku do drukowania kompletnych domów. Szkoły na całym świecie wykorzystują drukarki 3D, aby wprowadzić praktyczną naukę do sal lekcyjnych, drukując trójwymiarowe kości dinozaurów i elementy robotyki. Elastyczność i adaptacyjność technologii druku 3D sprawiają, że jest ona przełomowa dla każdej branży.
Co można wydrukować w technologii 3D?
Drukarki 3D charakteryzują się niezwykłą elastycznością w zakresie drukowania. Na przykład, mogą wykorzystywać tworzywa sztuczne do drukowania sztywnych materiałów, takich jak okulary przeciwsłoneczne. Mogą również tworzyć elastyczne przedmioty, takie jak etui na telefony czy rączki rowerowe, wykorzystując hybrydowy proszek gumowo-plastikowy. Niektóre drukarki 3D umożliwiają nawet drukowanie z proszków włókna węglowego i metali, co pozwala na tworzenie niezwykle wytrzymałych produktów przemysłowych. Oto kilka typowych zastosowań druku 3D.
Szybkie prototypowanie i szybka produkcja
Druk 3D oferuje firmom bezpieczną, tanią i szybką metodę produkcji prototypów, która pozwala im testować wydajność nowego produktu i przyspieszyć rozwój bez konieczności stosowania drogich modeli czy specjalistycznych narzędzi. Co więcej, firmy z wielu branż wykorzystują druk 3D do szybkiej produkcji, co pozwala im obniżyć koszty przy produkcji małych partii lub skrócić czas drukowania.
Części funkcjonalne
Druk 3D z czasem stał się bardziej funkcjonalny i precyzyjny, umożliwiając tworzenie i nabywanie zastrzeżonych lub niedostępnych części, co pozwala na terminową produkcję produktu. Ponadto maszyny i urządzenia z czasem ulegają zużyciu i mogą wymagać szybkiej naprawy, a druk 3D stanowi dla nich usprawnione rozwiązanie.
Narzędzia
Podobnie jak części funkcjonalne, narzędzia również zużywają się z czasem i mogą stać się niedostępne, przestarzałe lub kosztowne w wymianie. Druk 3D pozwala na łatwą produkcję i wymianę narzędzi do wielu zastosowań, charakteryzujących się wysoką trwałością i możliwością ponownego wykorzystania.
Modele
Chociaż druk 3D może nie zastąpić wszystkich form produkcji, stanowi on niedrogie rozwiązanie do tworzenia modeli do wizualizacji koncepcji w 3D. Od wizualizacji produktów konsumenckich, przez modele architektoniczne i medyczne, po narzędzia edukacyjne. Wraz ze spadkiem kosztów druku 3D i jego rosnącą dostępnością, druk 3D otwiera nowe możliwości w zakresie modelowania.
