3D modeliranje je danes v računalniški industriji zelo priljubljena, razvijajoča in večopravilna smer. Ustvarjanje virtualnih modelov nečesa je postalo sestavni del sodobne proizvodnje.
Sodobne tehnologije ne mirujejo in vsak dan izumljajo nove predmete na različnih področjih znanosti. Takšno znanje je 3D tiskalnik. Izum te naprave omogoča ustvarjanje edinstvenih 3D modelov, katerih uporaba je možna v kateri koli panogi, od gradbeništva do medicine.
Zgodovina 3D tiskalnika in kaj je to?
Dejansko so se industrijski 3D-tiskalniki pojavili že davno, vendar njihov obstoj ni bil tako oglaševan za splošno populacijo. Prvi 3D model se je pojavil leta 1985. Tiskalnik je bil rahlo funkcionalen in črno-bel. Že leta 1988 se je začela proizvodnja barvnih modelov. Trenutno obstaja ogromno modelov, ki delujejo na najrazličnejših materialih. Leta 2000 so 3D-tiskalniki lahko delali samo s plastiko ABC. In danes se je paleta materialov razširila na nekaj sto materialov. Sem spadajo: akril, beton, hidrogel, papir, mavec, led itd.
Že leta 2005 se je pojavil model tiskalnika, ki je omogočil ustvarjanje barvnih modelov. Ta naprava lahko natisne večino komponent modela. Leta 2014 se je pojavil prvi tiskalnik z ogromno tiskarsko površino. Ta razvoj omogoča izdelavo modelov neomejene velikosti. Že je bil poskus tiskanja betonske hiše v polni velikosti.
Postavitev takšne konstrukcije ni trajala več kot en dan. Že leta 2016 je bila v Dubaju predstavljena prva stavba s 3D tiskom. Februarja 2017 je Rusija tudi razkrila hišo, v celoti natisnjeno na gradbišču. Letos je bil razvit tudi šestosni tiskalnik, s katerim bo zapletene elemente veliko lažje tiskati brez potrebe po nosilnih konstrukcijah. Trenutno je razvoj tiskalnikov, ki lahko natisnejo človeške organe, proteze, vsadke, karoserije in celo hrano.
Kaj je torej 3D tiskalnik in katere funkcije opravlja?
3D tiskalnik je posebna naprava za ustvarjanje tridimenzionalnih modelov. S tem strojem lahko ustvarite tridimenzionalne modele različnih velikosti. Zaradi iznosa informacij v tridimenzionalni obliki imajo vsi pridobljeni predmeti resnične fizikalne parametre.
Kako deluje 3D tiskalnik in kako nastajajo pravi 3D modeli?
Če delo 3D tiskalnika opišemo na splošno, obstaja več glavnih faz njegovega dela:
- Izdelava 3D modela v grafičnem programu. Na tej stopnji se model ustvari v računalniku s pomočjo posebnih navideznih predlog.
- Razdelitev modela na plasti.
- Naslednja faza je povezana z delovanjem samega tiskalnika. Plast za plastjo tvori maso posebnega prahu, ki se uporablja za nadaljnje oblikovanje modela. Ustvari se posebna komora, ki je napolnjena s plastičnim materialom.
- Po vsakem sloju je material mazan z lepilno plastjo, ki daje bodočemu modelu trdnost.
Vrste 3D modeliranja
Na tem področju se sodobne tehnologije razvijajo v več smereh:
- stereolitografske tehnologije, ki so okrajšane kot STL. Format datoteke, ki se pogosto uporablja za shranjevanje tridimenzionalnih modelov predmetov za uporabo v aditivnih tehnologijah.
- metode termoplastične uporabe - FDM. Modeliranje modelov z nanosom materiala po plasteh.
- lasersko sintranje - SLS. Tehnologija (SLS) vključuje uporabo enega ali več laserjev (običajno ogljikovega dioksida) za sintranje delcev praškastega materiala, da tvorijo tridimenzionalni fizični objekt.
Danes je metoda nanašanja po plasteh najbolj priljubljena in se pogosto uporablja v industriji.
Glavne prednosti te metode so:
- uporaba visokokakovostnih in poceni materialov;
- preprosta tehnika delovanja;
- okolju prijaznost uporabljenih materialov.
Laserska stereolitografija
Ta vrsta 3D modeliranja se pogosto uporablja v zobni protetiki. Posebnost te vrste tiska je izdelava visoko kakovostnih predmetov. Takšni rezultati so doseženi zahvaljujoč uporabi opreme, ki deluje v dimenzijski mreži, ki se izračuna v enotah mikronov.
Kako deluje taka oprema?
Funkcionalni del takšne opreme temelji na ultravijoličnih LED-projektorjih. V teh 3D-tiskalnikih so občutljiva ogledala, ki zagotavljajo natančen odklon žarkov. zaradi tega pride do ne zaporedne, ampak popolne izpostavljenosti konturnih plasti.
Lasersko sintranje
Lasersko sintranje ali tehnologija SLS je druga vrsta laserskega modeliranja. Za delovanje takšne naprave uporabljajo nizko tališče iz umetne mase. Osnova edinstvenega razvoja je močan laser, ki sledi konturam na plastični podlagi in tvori material. Postopek ponavljamo, dokler ne dobimo popolnega modela. pomembna pomanjkljivost laserskega sintranja je poroznost nastalih modelov. vendar to nikakor ne vpliva na trdnost. menijo, da so modeli, dobljeni s to metodo, najbolj trpežni. Namestitev za lasersko sintranje ima precej visoke stroške, sam postopek oblikovanja modela pa traja dalj časa.
Kateri materiali se uporabljajo za izdelavo 3D modelov?
Kot smo že omenili, je glavni material, ki se uporablja v 3D tiskalnikih, termoplastika. Na voljo je v dveh oblikah: ABS in PLA. Poleg tega so postali zelo razširjeni materiali, kot so najlon, polietilen, polikarbonat in druge vrste materialov, ki se uporabljajo v industriji.
Številni 3D tiskalniki vključujejo mešanje več vrst materialov, ki združujejo njihove fizikalne in kemijske lastnosti.
Naprave, ki za svoje delo uporabljajo kovine, so po svoji strukturi bolj zapletene. Razlika v tehnologiji se nanaša na funkcije tiskalne glave, ki deluje na podlagi računalniškega programa. Z njeno pomočjo se na mesta, kamor kaže računalniški program, nanese vezna lepilna masa. Nato glava nanese tanko plast kovinskega prahu na celotno delovno območje. Se pravi, da se kovina ne stopi, kot pri plastiki, ampak se nanese in zlepi v plasteh v obliki najmanjših delcev.
Zanimivosti o 3D tiskalnikih
- 3D-tisk se uporablja ne samo v industriji, temveč se pogosto uporablja v medicini, kulinariki in celo vesolju.
- Vsako leto postane cena 3D tiskalnikov nižja in bolj dostopna. Kmalu bo ta tehnologija na voljo skoraj vsem.
- Prvi 3D model je bil ustvarjen leta 1984. Dobil ga je Chuck Hill kot rezultat stereolitografije.
- Ne tako dolgo nazaj so bili umetni organi ustvarjeni s pomočjo 3D tiskalnika. Ušesne proteze so bile prvi modeli.
- V bližnji prihodnosti bodo znanstveniki natisnili prvi človeški model.
- 3D modeliranje bo pomagalo zmanjšati proizvodne stroške, zato bo tovarniška proizvodnja kmalu postala nedonosna.
- 3D tehnologije se v kinematografiji že zelo dolgo uporabljajo za ustvarjanje realističnih modelov.
- Znanstveniki predlagajo, da je s pomočjo 3D modeliranja mogoče ustvariti robote, ki bodo namesto ljudi raziskovali vesolje.
- 3D modeli oblek so že prikazani svetu. Manekenka Dita Von Teese je postala prva zvezda, ki je oblekla 3D tiskano obleko.
