ŚWIAT DRUKU 3D
POZNAJ DRUK 3D
I JEGO MOŻLIWOŚCI.
CZYM JEST DRUK 3D?
Drukowanie 3D jest jedną z metod szybkiego prototypowania. Ogranicza się do wytwarzania trójwymiarowego, fizycznego obiektu w oparciu o model cyfrowy, osiągany za pomocą procesów addytywnych.
W procesie tym obiekt tworzony jest poprzez nakładanie kolejnych warstw materiału – tworzywa sztucznego. Technika ta, w zestawieniu z metodą ubytkową ma wiele zalet. Przede wszystkim cechuje ją mniejsze zużycie materiału, łatwość wykonywania skomplikowanych kształtów czy możliwość szybkiego przezbrojenia na wytworzenie innego modelu.
To wszystko sprawia, że druk 3D można traktować jako nową rewolucję technologiczną pozwalającą na wykonywanie prototypów w bardzo łatwy sposób. Stosowany jest zarówno przez specjalizujących się w druku inżynierów, jak i miliony hobbystów na całym świecie. Warto nadmienić, że proces druku odbywa się przy użyciu specjalnej maszyny technologicznej – drukarki 3D.
JAK DZIAŁA DRUK 3D?
Profesjonale drukowanie 3D techniką przyrostową obejmuje szereg zróżnicowanych technologii. Rozróżnia je przede wszystkim sposób budowania warstw w celu utworzenia obiektu. Jedne drukarki wykorzystują jako materiał topniejące włókno termoplastyczne, inne żywicę fotopolimerową. Najbardziej rozpowszechnioną obecnie, ze względu na szereg zalet, jest technologia Fused Deosition Modeling (FDM) – określana również Fused Filament Fabrication (FFF). Polega ona na budowie obiektu z warstw termoplastycznego, półpłynnego materiału, dostarczanego przez ekstruder do rozgrzanej dyszy drukującej. Specjalny program tnie trójwymiarowy model cyfrowy na warstwy, przypisując drukarce w jaki sposób będzie sterować głowicą i stołem roboczym, budując precyzyjnie kolejne warstwy w żądanych miejscach.
Każda warstwa półpłynnego materiału łączy się z poprzednią, stygnie i twardnieje. Gdy obiekt zostanie w pełni uformowany zostaje ręcznie usunięty z platformy konstrukcyjnej. Tak realizowany wydruk wykorzystywany jest podczas opracowywania innowacyjnych modeli, ale i w rozwoju produkcji. Technologię tę charakteryzuje prostota w użyciu i nieingerencja w środowisko. Niemniej jako wadę wymienia się najczęściej słabe właściwości mechaniczne utworzonego w ten sposób modelu – kruchość i nietrwałość.
Jako pozostałe technologie drukowania trójwymiarowego najczęściej wymienia się:
- Selective Laser Sintering (SLS)
- PolyJet (JM, PJM)
- Binder Jetting
- Laminated Object Manufacturing (LOM
HISTORIA DRUKU 3D
Pierwsze próby sformułowania definicji drukowania 3D zapoczątkował Churles Hull, gdy w roku 1986 opatentował Stereolitografię. Dwa lata później, wprowadzono na rynek pierwszą komercyjną drukarkę 3D SLA-1, wyprodukowaną przez przedsiębiorstw 3D Systems. Moment ten stał się przełomowym, gdyż napędził rozwój kolejnych technologii wytwarzania przyrostowego. Była to opatentowana przez Carla Deckarda technologia selektywnego spiekania laserowego (SLS) oraz technologia FDM wydana dla przedsiębiorstwa Stratasys. W tym miejscu należy zaznaczyć, ze druk 3D to nic innego jak metoda szybkiego prototypowania.
ZASTOSOWANIE DRUKU 3D
Przemysł medyczny
Perspektywy medycznego wykorzystania druku 3D ewoluują w niezwykle szybkim tempie, ponieważ specjaliści zaczynają wykorzystywać druk 3D w bardziej zaawansowany sposób. Pacjenci na całym świecie doświadczają lepszej jakości opieki dzięki drukowanym implantom 3D i protezom, których wcześniej nie widzieli. Już teraz ludziom wszczepiane są elementy wydrukowane trójwymiarowo, które zastępują kręgi szyjne, kości czaszki, czy nawet szczęki. Normą staje się produkcja implantów i protez kończyn, których kształt można indywidualnie dopasować do każdego pacjenta. Warto dodać, że technologia druku 3D ma także szerokie zastosowanie w obszarze stomatologii i ortodoncji. Wszystko dzięki możliwości wytwarzania implantów zębów na miejscu, w łatwy i szybki sposób. Dodatkowo świetnie sprawdza się ona w przerwanym łańcuchu dostaw, zapewniając w czasie pandemii dostęp do komponentów respiratorów, czy środków ochrony indywidualnej.
Bio-druk
Już na początku istnienia technologii druku 3D badały ją firmy biotechnologiczne i środowiska akademickie pod kątem możliwego zastosowania w inżynierii tkankowej, gdzie organy i części ciała są budowane przy użyciu przeróżnych technik. Dzięki technologii 3D warstwy żywych komórek osadzają się na pożywce żelowej i powoli budują, tworząc trójwymiarowe struktury. Dziedzinę tę nazywamy biodrukiem.
Przemysł kosmiczny
Wzrost wykorzystania druku 3D w przemyśle kosmonautycznym może w dużej mierze wynikać z rozwoju sektora wytwarzania dodatków metalowych. Na przykład NASA drukuje wykładziny komory spalania za pomocą selektywnego spiekania laserowego, a od marca 2015 r. FAA zezwoliła na uruchomienie pierwszej części silnika odrzutowego wydrukowanej w 3D: spiekanej laserowo obudowy czujnika temperatury wlotowej sprężarki.
Przemysł samochodowy
Technologia addytywna znajduję zastosowanie w branży motoryzacyjnej. Wykorzystywana jest tam do wykonywania prototypów, narzędzi produkcyjnych, a także do elementów i podzespołów aut. Przykładem może być światowa marka Volvo, która zaczęła produkować metalowe oprzyrządowanie wykorzystywane potem na liniach montażowych, redukując tym samym koszty ich wytworzenia 113€/cm3 do kwoty 1€/cm3. O krok dalej poszła firma Divergent 3D, tworząc w 2015 roku pierwszy samochód zmontowany wyłącznie z części wyprodukowanych na drukarkach 3D. Pozwoliło to zredukować masę auta o ponad 90% w porównaniu do klasycznych modeli.
Z oferowanej technologii korzysta również lotnictwo, a nawet wojsko, produkując innowacyjną broń, głowice pocisków, wyposażenie używane przez żołnierzy czy części zamienne. Dzięki tej technologii możliwe jest wytwarzanie elementów w odległych lokacjach, o utrudnionym dostępie.
PRZYSZŁOŚĆ DRUKU 3D
Druk 3D istnieje już od dziesięcioleci, ale obecnie zyskuje coraz większą popularność. Ma na to wpływ relatywnie niski koszt, jak też fakt, że można wprowadzić go do każdej branży, tym samym zapewniając sobie zaplecze do produkcji skomplikowanych elementów. Niektórzy zwolennicy wytwarzania przyrostowego przewidują, że rozwój tej technologii zrewolucjonizuje nawet obszar dostaw, za przykład podając końcowego użytkownika, który będzie w stanie wykonać większość niezbędnych części i komponentów, zamiast korzystać z dostawców zewnętrznych. Oczekuje się, że istniejące już drukarki 3D zdolne do drukowania w różnorodnych materiałach będą nadal ulepszane do poziomu, w którym będą mogły być drukowane w pełni funkcjonalne produkty. Może mieć to wpływ na redukcję odpadów, personalizacje, czy dostępność produktów, medycynę, sztukę, budownictwo, czy nawet na zużycie energii. Warto wspomnieć, że nie każdy może sobie pozwolić na własną drukarkę 3D. Czy to oznacza, że nie można cieszyć się z możliwości druku 3D? Wręcz przeciwnie, tu pole do popisu ma Zleć3D, które pomoże Ci na każdym etapie projektowania, aż do uzyskania finalnego produktu i dostarczenie go pod twoje drzwi.