La impressió 3D converteix els rodets de filaments de plàstic o de safates de resina en objectes físics. La impressió en 3D no pertany al món en absolut. La NASA manté una impressora 3D a l'Estació Espacial Internacional i els astronautes poden fer eines personalitzades (com aquesta clau de reparació) sense haver de volar-les a l'espai.
La impressió en 3D ha estat adoptada per estudiants, emprenedors, aficionats i grans fàbriques. Com que la impressió en 3D permet que els dissenys digitals es converteixin en objectes tangibles, s'han descobert un ampli ventall d'usos.
El metge pot imprimir un model físic de l'anatomia del pacient per visualitzar millor el programa i demostrar la pràctica. Els enginyers de fàbrica poden crear accessoris i accessoris personalitzats que estalvien temps i redueixen els danys durant la fabricació. La comunitat fomenta l’espai emprenedor, ensenya habilitats STEM i ajuda les noves empreses a crear noves empreses, creant nous llocs de treball i oportunitats locals.
Mentre que la impressió 3D s'utilitza principalment per a la producció d'objectes de plàstic, la impressió 3D també pot produir objectes metàl·lics, tot i que es tracta d'un procés més car i menys habitual que la impressió 3D de plàstic.
Resum executiu
Què és la impressió 3D? La impressió 3D és el procés de creació d'objectes físics a partir d'un model digital. La impressió 3D és un procés addicional. Les capes de plàstic es construeixen una darrere l’altra per crear objectes.
Com afecta la impressió 3D a l'economia?
La impressió 3D és una part integral del moviment del fabricant i beneficia la comunitat, l'educació, els empresaris i les empreses tradicionals. Ajuda a promoure la creació de nous productes i noves empreses, i ensenya habilitats que es poden convertir en una varietat de treballs tècnics i professionals.
Què tan car és la impressió 3D en comparació amb els processos de fabricació tradicionals?
Depèn. Costa molt menys i crea prototips, accessoris, eines i accessoris amb la impressió 3D molt menys temps. No obstant això, una vegada que es paguen els costos de configuració i eina, les tècniques tradicionals de fabricació (com ara l’emmotllament per injecció) poden produir objectes amb major rapidesa i costos.
Com afecta la impressió 3D a la cadena de subministrament?
La impressió 3D és ideal per a la fabricació a curt termini i la producció a petita escala. També permet "emmagatzemar les peces de recanvi al núvol", de manera que no es requereix inventari físic abans que l’objecte sigui necessari. Proporcionant objectes 3D a tot el món en format digital i imprimint-los localment, el cost i el temps de transport es poden eliminar completament.
La impressió 3D pot canviar de fabricació?
La fabricació està experimentant grans canvis i la impressió 3D és un dels elements. Altres factors inclouen un augment significatiu del volum de dades i del rendiment, una millora de l’anàlisi, la millora dels factors humans i l’automatització de diversos processos de producció.
Què és la impressió 3D?
La impressió 3D és el procés de creació d'objectes (generalment de plàstic, però de vegades de materials metàl·lics o compostos) a partir d'un model digital. La majoria de les impressores 3D afegeixen material a una capa molt fina a la vegada, de manera que les impressores 3D es classifiquen com a "fabricació additiva".
Com funciona la fabricació additiva?
Les impressores d'ordinador normalment funcionen amb una línia a la vegada. La impressora 3D s'assembla més aviat a un plotter, movent el capçal d'impressió al llarg dels eixos X i Y per dibuixar un patró. En el cas d'una impressora 3D, la impressora 3D és tridimensional. Un cop dibuixat el patró, el capçal d’impressió es mou cap amunt (o l’impressió es mou cap per avall) i l’altre patró es dibuixa a la primera.
Com funciona una impressora 3D?
Hi ha diversos tipus d'impressores 3D, però ens centrarem en dos tipus: modelatge de dipòsits fusionats (o FDM) i estereolitografia (o SLA).
FDM comença amb una bobina de filament. Normalment són fils de 1,75 o 2,85 mm de gruix que es bobinen al fus. La impressora FDM escalfa el filament, l'extrude a través del filtre de l'extrusora i posa una capa a la superfície de construcció. Aquestes capes són molt fines i quan cada capa fosa es posa a la part superior de la capa anterior, es fonen parcialment quan es refreda.
Amb el temps, de vegades es triga molt de temps: un objecte es construeix a partir de centenars o milers d’aquestes capes.
El SLA comença amb una resina líquida. La safata de construcció descendeix a la resina (normalment cap per avall) i lleugera (de vegades des de la pantalla LCD, de vegades pel làser UV) produeix una reacció química a la resina que s'endureix. Quan cada capa està exposada a la llum, la impressora allunya lleugerament la plataforma de construcció de la cèl·lula de resina i exposa la següent capa.
FDM és la forma més comuna d’extrusió 3D d’extrusió de materials. SLA és la forma més comuna d’impressió 3D fotopolímer. Aquests dos mètodes d'impressió han arribat a un nivell de cost prou baix que els consumidors, aficionats, educadors, empresaris i petites empreses poden permetre's, però normalment es limiten a la producció de plàstics, compòsits plàstics i materials de niló. .
Es poden utilitzar altres formes d’impressores 3D, però requereixen un cost de compra important. Aquests inclouen la impressió en 3D en pols (llavors en pols i després la fusió), la fabricació de laminats (juntes i llavors tallant-les), deposició d'energia direccional (això és similar si naixien la soldadora i la impressora FDM) i la fabricació de formes lliures de feixos d'electrons. (expulsant un feix d’electrons en un buit per produir metall fos a partir d’un model 3D).
Aquestes últimes formes d'impressió 3D s'utilitzen comunament per fabricar peces metàl·liques, mentre que FDM i SLA s'utilitzen amb més freqüència per fabricar objectes de plàstic.
Tot en comú és que creen objectes nous afegint i barrejant gradualment matèries primeres.
Què no és la impressió 3D
La impressora 3D no és un replicador de Star Trek. Qualsevol persona amb una impressora 3D us indicarà que tan aviat com el convidat vegi la impressora en acció, la seva imaginació estarà emocionada. Gairebé immediatament, començaran a trucar als tipus d’articles que volen fer. Sovint, això no és ni tan sols articles existents, però creuen que la màgia de la impressió 3D pot crear nous invents durant la nit.
Com afecta la impressió 3D a l'economia?
De la mateixa manera que la impressió 3D és un factor en la tendència de transformació de la fabricació digital, la impressió 3D és un element d’una tendència econòmica més gran i l’augment del moviment del fabricant.
Un aspecte emocionant de la producció és la seva inclusió i neutralitat de gènere. Cobreix tot, des de la fabricació de nines fins al disseny de robots, des del llibre de retalls a la fabricació de mobles, des de la fabricació de cuir fins a la impressió 3D. Aquesta és una paraula que conté tot allò que fa que les coses siguin pures i senzilles.
La fabricació és diferent de la fabricació, tot i que sovint condueix a la fabricació. Quan algú dissenya un producte i construeix un prototip, considereu fer-ho. Una vegada que el prototip està en producció activa, és fabricant. Ara, combinant la producció d’escriptori amb el crowdfunding, podeu dissenyar prototips molt complexos i finançats per clients potencials.
Avantatges i desavantatges de les impressores FDM i SLA
Atès que les impressores FDM i SLA ja estan disponibles per a aficionats i professionals, són el tipus de impressora 3D més habitual. La versió per a consumidors es pot utilitzar per a centenars de dòlars i les màquines professionals per prototipar i fabricar accessoris tenen un preu d'entre 3.000 i 6.000 dòlars.
Aquestes són les tecnologies d’impressió 3D amb les quals és més probable que invertiu.
Impressora FDM
FDM és la primera tecnologia d'impressió 3D tradicional principal, que continua liderant el mercat en termes de subministrament de marques i productes i volum de vendes.
Un dels principals reptes de la impressió 3D és obtenir una impressió reeixida de l’objecte. La impressió ha fallat perquè el plàstic dipositat s'escalfa o es refreda massa ràpid perquè la capa no es vincula amb èxit perquè la impressió es deslliga de la superfície d'impressió de la placa de construcció a causa de l'obstrucció de filaments a l'extrusora, així com altres problemes de producció.
Les impressores FDM poden imprimir en diversos plàstics. Cada plàstic té diferents característiques que faciliten o dificulten la impressió i produeixen diferents característiques a la part acabada.
El tipus de filament més freqüent és el PLA (àcid polilàctic), que és molt fàcil d'imprimir, però que pot ser molt fràgil i es deformarà al sol.
El niló és molt flexible, però generalment requereix molta feina per treballar.
L'ABS és més fort (està fet de LEGO), però la seva velocitat de refrigeració sol provocar que el rostre subjacent distorsioni tota la impressió. També té una olor desagradable i vapors moderadament tòxics.
Alguns proveïdors injecten plàstics bàsics (principalment PLA) en altres materials, incloses la fusta, el metall i la fibra de carboni. Cadascun d’aquests canvia les característiques de l’objecte imprès acabat.
La majoria de les impressores FDM tenen una extrusora que pot imprimir un rotllo de filaments alhora. Les impressores FDM més avançades (i cares) poden imprimir dos, tres, quatre o més filaments alhora, permetent a la impressora barrejar colors, propietats funcionals (com ara plàstics sòlids i frontisses flexibles) i materials de suport solubles.
La impressió està formada per una cadena de plàstic fos, de manera que el desbordament pot suposar un problema. Tot i que les impressores FDM típicament poden imprimir cercles o angles de fins a 45-60 graus, no poden imprimir a l’espai d’aire, ja que el plàstic fos només s’enfonsarà a la bretxa.
Per compensar les grans llacunes, la majoria de les impressores produiran suport o una torre de plàstic temporal que pugui suportar la zona del pont. La impressora monofilament utilitza el mateix material que l'objecte en si i té una gran varietat de configuracions que faciliten l'eliminació del suport.
Les impressores de doble filament sovint s'imprimeixen amb un material de suport dissolvible com el PVA (alcohol polivinílic), que és gairebé el mateix material amb el qual Elmer's Glue està fabricat. Una vegada que la impressió de doble filament es completa, es submergeix en aigua durant hores (o de vegades dies) i el PVA es dissol, deixant una impressió intacta amb els buits oberts que el dissenyador pensava per a l'objecte final.
Com que les impressores FDM imprimeixen en capes, l'orientació de l'objecte que s'imprimeix pot ser important. Els vincles entre les capes solen ser més febles que les línies de plàstic lineals. Per tant, la col·locació al llit hauria de tenir això en compte per a qualsevol objecte que pugui estar sotmès a un estrès.
Les impressores FDM tenen una varietat de mides. Com més gran sigui la mida, més difícil serà la impressió, ja que sovint és difícil equilibrar les característiques de la calor a la zona de construcció completa.
Les impressores FDM també ofereixen una varietat de mides de broquets. Com més gran és el broquet, més material s’extreu per minut, però menys resultat serà el resultat final. Com més petit sigui el filtre, més detallarà la impressió. La impressió amb broquets grans o petits broquets introduirà altres reptes, sovint relacionats amb suports, connexions i gestió de la calor.
Impressora SLA
Les impressores SLA tenen moltes funcions que les fan fora del corrent principal:
Les resines líquides que utilitzen són altament tòxiques en forma no curada. Si l'obté, pot causar cremades o erupcions doloroses.
La impressió acabada ha de ser processada en un bany i després curada. Es deformaran durant aquest temps de processament. També són tòxics.
Les impressores SLA són més complicades que les impressores FDM a causa de les resines líquides i el processament de banys.
Les impressores SLA solen tenir àrees de construcció molt petites, que produeixen impressions generalment petites. Les resines solen formular-se específicament per a una impressora en particular, de manera que l'usuari pot bloquejar el producte del proveïdor, que pot limitar les opcions de material i de color.
Tot i així, les impressores SLA són cada vegada més populars, sobretot perquè produeixen impressions amb detalls molt fins i algunes capes de capes. Això els fa especialment indicats per al prototipatge de dissenys i matrius de joieria, petits dissenys mèdics i dentals, i aficions, com ara models ferroviaris i miniatures de jocs.
Disseny i preparació d'impressions
El procés de passar d’objectes creats a objectes impresos en 3D ha de passar primer per dues tecnologies d’eina de programari: programari de modelatge 3D (o CAD) i una màquina de tallar.
Programari de modelatge 3D
El programari de modelatge 3D (també conegut com CAD (per al disseny assistit per ordinador)) es pot considerar com el motor de creació per als models 3D. De la mateixa manera, podeu utilitzar Photoshop per crear gràfics, Illustrator per crear il·lustracions o utilitzar Word per crear articles com aquest i programari de CAD per crear dissenys de models 3D.
Hi ha molts programes CAD que hi ha i cada programa és el més adequat per a diferents tasques. Alterno entre TinkerCAD i Fusion 360, depenent de si necessito construir una part ràpida o un disseny més complex.
Talladora
El programa CAD genera un model virtual de l'objecte 3D. Però la majoria d'impressió 3D es fa capa per capa. El procés de conversió d'un disseny en 3D en una sèrie de moviments de la màquina en un pla bidimensional (i després el moviment del pla) és el treball del programa de tallat.
Llegiu més: https://www.zdnet.com/article/everything-you-need-to-know-about-3d-printing-and-its-impact-on-your-business/