Drukarki 3D

User avatar Ignacy Sokalski

Technologia druku 3D w ostatnich czasach rozwija się nadzwyczaj szybko w wielu kierukach. Jednak aby móc omówić postęp tej technologii, a także jej zastosowania w naszym codziennym życiu i przemyśle, powinniśmy wiedzieć dokładnie czym jest technologia druku 3D oraz jakie są jej rodzaje i możliwości.

Drukowanie przestrzenne (innaczej drukowanie 3D) - jest to proces wytwarzania fizycznych trójwymiarowych obiektów na podstawie modela komputerowego. Na potrzeby interpretacji modela komputerowego na odpowiedni schemat drukowania, w 1986 roku został stworzony format pliku .STL opracowany przez firmę 3D Systems założoną przez Charlesa Hulla. W formacie tym przechowywany jest model 3D, który następnie używany jest do generowania plików .gcode, czyli plików odpowiadających za przekazywanie instrukcji drukarką 3D.


Technologie Druku 3D

Dzisiaj posiadamy wiele możliwości wydruku 3D. Poniżej wymienię najważniesze i najpopularniejsze z nich.

...

Technologia SLA (Stereo Lithography Apparatus)

Jedna z pierwszych technologii drukowania przestrzennego, została opracowana w 1984 roku przez Charlesa Hulla i opatentowana 2 lata później. Technologia stereolitografii (SLA lub STL) to proces wielowarstowego utwardzania fotopolimeru (najczęściej żywicy epoksydowej) za pomocą lasera. Pod wpływem jego działania następuje polimeryzacja i utwardzenie substancji na naświetlanej jej powierzchni. Następnie proces powtarza się, wcześniej zmieniając poziom naświetlanej warstwy czyli wysuwając powstający element minimalnie w górę, aby mógła zajść reakcja na kolejnej "drukowanej" warstwie. Gotowy wydruk powinien zostać oczyszczony z resztek żywicy oraz zostać podany naświetlaniu przez lampę UV w celu całkowitemu utwardzeniu.

...
Przykładowa drukarka 3D w technologi SLA

Takie drukarki są niezwykle dokładne w drukowaniu najmniejszych detali, jednak po wydrukowaniu danego przedmiotu trzeba poświęcić dużo czasu na oczyszczenie wydrukowanego obiektu oraz ponowne przygotowanie maszyny do kolejnego uruchomienia, gdyż najmniejsze zabrudzenia mogą uszkodzić wydruk, a nawet drukarkę. Kolejnym z problemów jest toz iż do działania potrzebne są stosunkowo duże ilości fotopolimeru, który do tanich nie należy, podobnie jak sama drukarka.


Technologia FDM (Fused Deposition Modeling)

Jedna z najpopularniejszych metod drukowania przestrzennego. Opiera się na drukowaniu z termoplastów (są to tworzywa sztuczne, które w odpowiedniej temperaturze przyjmują postać płynną) inaczej nazywane filamentami. Początkowo taki filament w formie żyły zaciągany jest przez ekstruder, czyli element odpowiadający za jego dozowanie, do głowicy, która odpowiada za ogrzewanie i nadlewanie stopionego materiału na podstawkę.

...
Przykładowa drukarka 3D w technologi FDM

Zaletami takich drukarek są przystępne czasy drukowania, ceny oraz dokładność. Najczęściej na Dzisiaj tego typu drukarkek używa się do tworzenia modeli i prototypów danych produktów. Najbardziej rozpowszechnionymi materiałami do druku są filamenty rodzaju PLA (najpopularniejszy filament do druku 3D w tej technologi ze względu na jego dość dużą wytrzymałość, niską temperaturę topnienia, a także łatwość wydruku oraz fakt, iż jako jeden z niewielu ten filament jest biodegradowalny w odpowiednich warunkach) oraz filament typu ABS (materiał wytrzymalszy od PLA, jednakże wymagający drukowania w obudowie, gdyż początkowo jest bardzo wrażliwy na zmiany temperaturowe, a także wszelkie powiewy powietrza). Istnieją także inne filamenty, np. TPU PET NYLON ULTEM PC oraz wiele innych specjalistycznych odmian.


Technologia SLS (Selective Laser Sintering)

Przełomowa technologia spajająca sztuczne tworzywa proszkowe za pomocą lasera. Jej zasada jest podobna do drukarek SLA, jednak z tą różnicą, iż zamiast fotopolimeru używane są sproszkowane tworzywa sztuczne i potrzebny jest mocniejszy laser aby cały proces odbył się poprawnie.

...
Przykładowa drukarka 3D w technologi SLS

Zaletą tej motody druku jest możliwość piętrowania na sobie wydruków, gdyż proszek, na którym jest drukowany dany przedmiot spełnia rolę podparcia. Chociaż na pozór prosta - jest to technologia przełomowa dlatego, iż otwiera ona dzwi do metody drukowania poprzez spiekanie proszków, a co za tym idzie - możliwość drukowania z ich metalowej odmiany, o której w poniższej technologii wydruku.


Drukowanie z metalu i innych materiałów


Technologia Direct Metal Laser Sintering

Techologia DMLS opierająca się na spiekaniu proszków metalowych wiązką laserową. Sposób wydruku jest prawie taki sam jak przy technologii SLS, jednak z tą różnicą, że nie można drukować wielu wydruków jednocześnie na sobie.

...

Technologia Binder Jet

Techologia opierająca się na łączeniu piasku, ceramiki oraz innych metalicznych proszków ciekłymi spoiwami. Charakteryzuje się dużą efektywnoscią i jest szeroko wykorzystywana w przemyśle, szczególnie przy produkcji form i rdzeni odlewniczych.

...

Oraz inne mniej popularne i nie wykorzystywane na szeroką skalę lub nadal opracowywane drukarki 3D, takie jak CJP (Color Jet Printing) opierająca się na drukowania z kolorowego proszku i utwardzaniu go czy drukarka MJF (Multi Jet Fusion) opracowywana przez firmę HP, jednak teraz krótko o dwóch nowych niekonwencjonalnych metodach wydruku 3D, które mogą wiele zmienić i o dalszej przyszłości drukarek 3D.


Drukowane Domy

Ostatnio na rynku zagranicznym powoli zaczęły się pojawiać oferty dosłowego wydrukowania domu. Zawdzięczamy to dzięki niezwykłemu rozwojowi technologii druku 3D w przemyśle budowlanym. Drukarki te swoim działaniem przypominają drukarki FDM, tylko w znacznie większej skali oraz bez potrzeby roztapiania podawanego materiału.

...

Zaletą takiego rozwiązania jest oszczędność czasu, materiałałów i kosztów związanych z budowową budynku, jednak nadal wszystkie prace wykończeniowe oraz podłączanie instalacji muszą wykonane być ręcznie. Na chwilę obecną można wydrukować jedynie "skorupę domu", jednak możliwe, że niedługo się to zmieni.

Drukowane Rakiety

Dzięki wielu latom prac amerykańska firma Relativity Space oraz NASA i SpaceX zaczęły drukować części do rakiet na wyspecjalizowanych drukarkach w technologiach DMLS oraz SLM (Selective Laser Melting) podobnej do DMSL i możliwe, że też w innych, o których jeszcze nie wiemy. Każda z nich jest w stanie wydrukować części rakiet na mniejszą lub większą skalę, jednak Relalativity Space postawiło sobie za cel wydrukwanie całej rakiety.

...

Drukowanie części do rakiet pozwala zaoszczędzić na długotrwałych procesach obróbkowych i czasie, co w niedalekiej przyszłości może się przełożyć na znaczny rozwój sektora kosmicznego w niewyobrażalnym tempie.


Przyszłość Drukarek 3D

Technologiczne BOOM w technologiach 3D jeszcze nie osiągneło swojego zenitu. Możliwości które dają nam drukarki 3D są niezliczone. Jednym z ciekawszych wiodących badań nad technologią 3D, o której nie było poruszone powyżej jest drukowanie z tkanek organicznych, między innymi ludzkich organów.

Innym z kolei jest możliwość drukowania z wielu materiałów wykorzystywanych w elektryce i elektronice, co pozwoliłoby na drukowanie całych gotowych prostych podzespołów

Możliwości są niezliczone, w szczególności jeżeli precyzja drukarek będzie się tylko zwiększała, a ich szybkość wzrastała. Kto wie co nam przyniesie jutro?

O autorze
User avatar

Uczeń liceum ogólnokształcącego. Głównie interesuje się robotyką i programowaniem. Oprócz tego jest zaciekawiony fizyką, matematyką oraz lubi nurkować.

Najnowsze artykuły

MDB Youth

MDB Youth to organizacja stworzona przez młodych ludzi, których celem jest wspólna nauka programowania, technologii i przedsiębiorczości.

Dowiedz się więcej i dołącz do nas.

Dołącz do MDB Youth