Utama teknologi

Pembuatan percetakan 3D

Pembuatan percetakan 3D
Pembuatan percetakan 3D

Video: Bangun Rumah Pake Printer 3D Selesai Dalam Sehari 2024, Jun

Video: Bangun Rumah Pake Printer 3D Selesai Dalam Sehari 2024, Jun
Anonim

Percetakan 3D, dalam percetakan tiga dimensi penuh, dalam pembuatan, mana-mana daripada beberapa proses untuk membuat objek tiga dimensi dengan meletakkan keratan rentas dua dimensi secara berurutan, satu di atas yang lain. Prosesnya serupa dengan penyatuan dakwat atau toner ke atas kertas dalam pencetak (maka istilah percetakan) tetapi sebenarnya adalah pemejalan atau pengikatan cecair atau serbuk pada setiap tempat pada bahagian melintang mendatar di mana bahan pepejal dikehendaki. Sekiranya percetakan 3D, lapisan diulang beratus-ratus atau beribu-ribu kali sehingga keseluruhan objek selesai dimensi menegaknya. Sering kali, percetakan 3D digunakan dalam mematikan prototaip plastik atau logam dengan cepat semasa reka bentuk bahagian baru, walaupun ia juga dapat digunakan untuk membuat produk akhir untuk dijual kepada pelanggan. Objek yang dibuat dalam percetakan 3D terdiri dari patung plastik dan corak acuan hingga bahagian mesin keluli dan implan pembedahan titanium. Keseluruhan alat percetakan 3D boleh dilampirkan di dalam kabinet seukuran dapur atau peti sejuk yang besar.

percetakan: Percetakan tiga dimensi (1960-an)

Pada tahun 1960-an cetakan tiga dimensi dikembangkan, pada dasarnya ilustrasi yang mempunyai dua pandangan, ditumpangkan, dari gambar yang sama yang diambil

Istilah percetakan 3D pada awalnya menetapkan proses khusus yang dipatenkan sebagai 3DP oleh para saintis di Massachusetts Institute of Technology (MIT) pada tahun 1993 dan dilesenkan kepada beberapa pengeluar. Hari ini istilah tersebut digunakan sebagai label generik untuk sejumlah proses yang berkaitan. Pusat dari semuanya adalah reka bentuk berbantukan komputer, atau CAD. Dengan menggunakan program CAD, jurutera mengembangkan model komputer tiga dimensi objek yang akan dibina. Model ini diterjemahkan ke dalam rangkaian "kepingan" dua dimensi objek dan kemudian menjadi petunjuk yang memberitahu pencetak dengan tepat di mana untuk memantapkan bahan permulaan pada setiap potongan berturut-turut.

Dalam kebanyakan proses, bahan permulaan adalah plastik halus atau serbuk logam. Biasanya, serbuk disimpan dalam kartrij atau tempat tidur dari mana ia dibagikan dalam jumlah kecil dan disebarkan oleh roller atau pisau pada lapisan yang sangat nipis (biasanya hanya ketebalan butiran serbuk, yang dapat sekecil 20 mikrometer, atau 0.0008 inci) di atas tempat tidur di mana bahagiannya sedang dibina. Dalam proses 3DP MIT lapisan ini dilewatkan oleh peranti yang serupa dengan kepala pencetak jet dakwat. Pelbagai muncung menyemburkan agen pengikat dalam corak yang ditentukan oleh program komputer, kemudian lapisan serbuk segar tersebar di seluruh kawasan penumpukan, dan prosesnya diulang. Pada setiap pengulangan tempat tidur diturunkan dengan ketebalan lapisan serbuk yang baru. Apabila proses selesai, bahagian bawaan, yang tertanam dalam serbuk yang tidak disatukan, ditarik keluar, dibersihkan, dan kadang-kadang melalui beberapa langkah penamat pasca pemprosesan.

Proses 3DP yang asli dibuat khas dari plastik, seramik, dan juga plaster, tetapi variasi kemudian menggunakan serbuk logam juga menghasilkan bahagian yang lebih tepat dan lebih tahan lama. Proses yang berkaitan dipanggil sintering laser selektif (SLS); di sini kepala muncung dan pengikat cecair digantikan dengan laser berpandu tepat yang memanaskan serbuk sehingga menyakitkan, atau sebahagiannya cair dan sekering, di kawasan yang dikehendaki. Biasanya, SLS berfungsi sama ada serbuk plastik atau serbuk pengikat logam gabungan; dalam kes terakhir, objek binaan mungkin perlu dipanaskan dalam relau untuk pemejalan selanjutnya dan kemudian dimesin dan digilap. Langkah-langkah pasca pemprosesan ini dapat diminimumkan dalam sintering laser logam langsung (DMLS), di mana laser berkuasa tinggi menyatu serbuk logam halus ke bahagian yang lebih padat dan siap tanpa menggunakan bahan pengikat. Variasi lain ialah peleburan sinar elektron (EBM); di sini alat laser digantikan oleh senapang elektron, yang memusatkan pancaran muatan elektrik yang kuat ke serbuk dalam keadaan vakum. Proses DMLS dan EBM yang paling maju dapat menghasilkan produk akhir dari aloi keluli, titanium, dan kobalt-kromium canggih.

Banyak proses lain berfungsi berdasarkan prinsip pembangunan 3DP, SLS, DMLS, dan EBM. Sebilangan menggunakan susunan muncung untuk mengarahkan bahan permulaan (sama ada serbuk atau cecair) hanya ke kawasan penumpukan yang ditentukan, supaya objek tersebut tidak direndam di tempat tidur bahan. Sebaliknya, dalam proses yang dikenali sebagai stereolitografi (SLA), lapisan nipis cecair polimer dan bukannya serbuk tersebar di kawasan binaan, dan kawasan bahagian yang ditentukan disatukan oleh sinar laser ultraviolet. Bahagian plastik binaan diambil dan melalui langkah-langkah pasca pemprosesan.

Semua proses pencetakan 3D dipanggil pembuatan aditif, atau proses penambahan, proses-proses yang membina objek secara berurutan, berbanding dengan membuang atau mencetaknya dalam satu langkah (proses penyatuan) atau memotong dan memesinnya dari blok padat (proses penolakan). Oleh itu, mereka dianggap mempunyai beberapa kelebihan daripada fabrikasi tradisional, di antaranya adalah ketiadaan alat mahal yang digunakan dalam proses pengecoran dan pengilangan; keupayaan untuk menghasilkan bahagian yang rumit dan disesuaikan dalam masa yang singkat; dan penghasilan sampah yang kurang. Sebaliknya, mereka juga mempunyai beberapa kekurangan; ini termasuk kadar pengeluaran yang rendah, ketepatan dan penggilap permukaan yang lebih rendah daripada bahagian mesin, julat bahan yang agak terhad yang dapat diproses, dan batasan yang teruk pada ukuran bahagian yang dapat dibuat dengan murah dan tanpa penyimpangan. Atas sebab ini, pasaran utama percetakan 3D ada dalam prototaip cepat yang disebut - iaitu pengeluaran cepat bahagian yang akhirnya akan dihasilkan secara besar-besaran dalam proses pembuatan tradisional. Walaupun begitu, pencetak 3D komersial terus meningkatkan prosesnya dan memasuki pasaran untuk produk akhir, dan para penyelidik terus bereksperimen dengan percetakan 3D, menghasilkan objek yang tidak sama seperti badan kenderaan, blok konkrit, dan produk makanan yang dapat dimakan.

Istilah bioprinting 3D digunakan untuk menggambarkan penerapan konsep percetakan 3D untuk pengeluaran entiti biologi, seperti tisu dan organ. Bioprinting sebagian besar didasarkan pada teknologi pencetakan yang ada, seperti ink-jet atau laser printing, tetapi menggunakan "bioink" (penggantungan sel hidup dan media pertumbuhan sel), yang mungkin disiapkan dalam mikropipet atau alat serupa yang berfungsi sebagai kartrij pencetak. Pencetakan kemudian dikendalikan melalui komputer, dengan sel disimpan dalam corak tertentu ke plat kultur atau permukaan steril yang serupa. Pencetakan berasaskan injap, yang memungkinkan pengawalan halus terhadap pemendapan sel dan peningkatan pemeliharaan daya hidup sel, telah digunakan untuk mencetak sel induk embrio manusia dalam corak yang diprogramkan yang memudahkan pengagregatan sel menjadi struktur spheroid. Model tisu manusia seperti itu yang dihasilkan melalui pencetakan bio 3D digunakan khusus dalam bidang perubatan regeneratif.