הדפסה תלת מימדית היא תהליך ייצור שיוצר אובייקט תלת מימדי, פיזי מקובץ דיגיטלי. תהליך זה נקרא ייצור תוסף, כלומר חומר מתווסף, לא מוסר.
עם הדפסת תלת מימד, אתה יוצר עיצוב דיגיטלי תלת מימדי בתוכנת מידול, המכונה תוכנת CAD, ולאחר מכן משתמש במדפסת תלת מימד כדי לייצר שכבות של חומר ליצירת האובייקט המוגמר. עסקים, חוקרים, אנשי מקצוע רפואיים, חובבים ועוד משתמשים בהדפסת תלת מימד עבור מגוון יישומים.
הנה מבט על איך נוצרה הדפסת תלת מימד, איך היא עובדת, למה היא משמשת ומה צופן העתיד של הטכנולוגיה הזו.
הדפסת תלת מימד עשויה להיות חלק מהסרט האהוב עליך. אביזרים בסרטים כמו פנתר שחור, איירון מן, הנוקמים ומלחמת הכוכבים משתמשים בהדפסת תלת מימד, מה שמאפשר למעצבי תפאורה ליצור ולשחזר אביזרים בקלות ובזול.
ההיסטוריה (והעתיד) של הדפסת תלת-ממד
בתחילת שנות ה-80 הופיעה טכנולוגיית הדפסת תלת מימד, אך היא הייתה ידועה כטכנולוגיית אב טיפוס מהירה או RP. בשנת 1980, ד ר קודמה מיפן הגיש בקשה לפטנט על טכנולוגיית RP, אך התהליך לא הושלם.
ב-1984, צ'ארלס "צ'אק" האל המציא תהליך שהוא כינה סטריאוליטוגרפיה, שהשתמש באור UV כדי לגבש חומר וליצור אובייקט תלת-ממדי שכבה אחר שכבה. בשנת 1986, הונפק האל פטנט על מכשיר הסטריאוליטוגרפיה שלו, או מכונת SLA.
צ'אק האל המשיך והקים את 3D Systems Corporation, אחת מחברות הטכנולוגיה התלת-ממדיות הגדולות בעולם.
תהליכים וטכנולוגיות הדפסה תלת-ממדיות אחרות פותחו בערך באותו זמן, ושיפורים נוספים נמשכו לאורך שנות ה-90 ותחילת שנות ה-2000. ובכל זאת, המוקד העיקרי של טכנולוגיית הדפסת תלת מימד היה יצירת אב טיפוס ויישומים תעשייתיים.
טכנולוגיית ההדפסה התלת-ממדית החלה להבחין על ידי התקשורת המרכזית בשנת 2000 כאשר הכליה הראשונה מודפסת בתלת-ממד נוצרה, אם כי ההשתלה המוצלחת של כליה תלת-ממדית לא התרחשה עד 2013. בשנת 2004, פרויקט RepRap היה מדפסת תלת מימד להדפיס מדפסת תלת מימד אחרת. יותר תשומת לב תקשורתית משכה בשנת 2008 עם האיבר התותב הראשון מודפס בתלת מימד.
התקדמויות תלת-ממד אחרות הגיעו במהירות, כולל בית מודפס בתלת-ממד שאליו עברה משפחה ב-2018.
היום, הדפסת תלת מימד עוסקת לא רק באבות טיפוס וייצור תעשייתי. תחביבים, מדענים וכל מי שביניהם משתמשים בהדפסת תלת מימד לייצור מוצרים, מוצרי צריכה, התקדמות רפואית, חומרים חינוכיים ועוד. זה נעשה שימושי יותר מהר עבור הצרכן היומיומי.
אוסקר אדלמן, מנכ ל רמי, אומר שהתהליך הופך לפופולרי יותר בתעשיית השיניים, למשל. הדיוק של הדפסת תלת מימד מרשים להפליא ויכול לעזור ללקוחות רפואת השיניים לחסוך עד 80 אחוז במוצרים בהשוואה לתמחור של משרדי שיניים מסורתיים.
"ככל שטכנולוגיית ההדפסה הופכת למהירה יותר, זולה יותר ונפוצה יותר, נראה שתעשיות כמו מגזר השיניים מסתמכות יותר על הטכנולוגיה עבור הליכים יומיומיים", הוא אומר.
גם הדפסת 4D יוצאת לדרך, עם אובייקטים מודפסים שיכולים לשנות צורה עם הזמן.
איך מדפסות תלת-ממד עובדות
ישנם מספר סוגים של טכנולוגיות הדפסה תלת-ממדיות, כולל Fused Deposition Modeling (FDM), הידוע גם בשם Fused Filament Fabrication (FFF). FDM היא השיטה הנפוצה והפופולרית ביותר ומשמשת במדפסות התלת מימד הזולות ביותר.
שיטת ההדפסה FDM משתמשת בפילמנט של חומר פלסטי, קצת כמו חוט. הנימה מוזנת מגליל לתוך ראש מחומם, הממיס את הפלסטיק. הראש מוציא את הפלסטיק המומס על מצע המכונה. הראש נע מעל המיטה, בדו מימד, ומפקיד את שכבת החומר הראשונה.
לאחר שהשכבה הראשונה הושלמה, הראש מועבר למעלה בעובי השכבה הראשונה, והוא מפקיד את השכבה הבאה מעל. החלק בנוי שכבה אחר שכבה, כמו אפיית כיכר לחם פרוסה אחר פרוסה.
מדפסות FDM 3D פופולריות כוללות את MakerBot ו-Ultimaker.
דוגמה לשימוש במדפסת תלת-ממד
הנה הצצה לכמה הדפסה תלת-ממדית פשוטה עשויה לעבוד במדפסת FDM.
-
הורד דגם תלת-ממדי שברצונך להדפיס, או עצב אחד בעצמך.
מצא דגמים להורדה ב-Thingiverse או GrabCAD. כדי לעצב דגם בעצמך, נסה את SketchUp או בלנדר. עבור חלקים הנדסיים, נסה תוכנת CAD כגון SolidWorks.
- אם הוא עדיין לא, המר את הדגם לפורמט הדפסה תלת-ממדית, כגון קובץ STL.
-
ייבא את הדגם לתוכנת חיתוך, כגון MakerWare, Cura או Simplify 3D.
MakerWare עובד עם מדפסות MakerBot 3D. Cura ו- Simplify 3D מייצרים קוד G, שעובד עם רוב מדפסות התלת-ממד.
-
הגדר את ה-build בתוכנת החיתוך. החליטו כיצד לכוון את הדגם במדפסת התלת מימד. עבור FDM, צמצם למינימום תולים תלולים יותר מ-45 מעלות מכיוון שהם דורשים מבני תמיכה.
כאשר מחליטים על הכיוון, שקול כיצד הדגם ייטען כדי שהשכבות לא ייפרדו בקלות.
Image כדי לחסוך בזמן ובחומרים, הדגמים בדרך כלל אינם מוצקים. ציין את אחוז המילוי (בדרך כלל 10 עד 35 אחוז), את מספר השכבות ההיקפיות (בדרך כלל 1 או 2), ואת מספר השכבות התחתונה והעליונה (בדרך כלל 2 עד 4). ישנם דברים נוספים שכדאי לקחת בחשבון בעת הכנת דגם להדפסת תלת מימד.
- ייצא את התוכנית, שהיא בדרך כלל קובץ G-code. תוכנת החיתוך ממירה את הדגם ואת תצורת ה-build שציינת למערכת הוראות. מדפסת התלת מימד עוקבת אחרי זה כדי לבנות את החלק.
- העבר את התוכנית למדפסת התלת-ממד באמצעות כרטיס SD, USB או Wi-Fi.
-
הדפיס את הדגם במדפסת התלת-ממד.
Image - כאשר מדפסת התלת מימד מסיימת לבנות את הדגם, הסר אותו ואולי גם נקה אותו. שברו את כל מבני התמיכה ושפשפו את כל הגושים שנותרו עם נייר זכוכית עדין.
סוגים אחרים של מכונות הדפסה תלת-ממדיות
מלבד מדפסות FDM, שיטות הדפסה תלת-ממדיות כוללות גם סטריאוליטוגרפיה (SLA), עיבוד אור דיגיטלי (DLP), סינטר לייזר סלקטיבי (SLS), התכת לייזר סלקטיבית (SLM), ייצור אובייקטים למינציה (LOM) ודיגיטלי התכת קרן (EBM).
SLA היא טכנולוגיית ההדפסה התלת-ממדית הוותיקה ביותר והיא עדיין בשימוש היום. DLP משתמש בתאורה כמו גם בפולימרים, בעוד ש-SLS משתמש בלייזר כספק כוח ליצירת אובייקטים מודפסים תלת מימדיים חזקים. SLM, LOM ו-EBM נפלו ברובם מהרווחה.
העתיד של הדפסת תלת-ממד
האם הדפסת תלת מימד תוביל לעתיד של מוצרים מותאמים לפי דרישה, המיוצרים באופן מיידי לפי המפרט המדויק שלנו? למרות שזה עדיין לא ברור, טכנולוגיית הדפסת תלת מימד צומחת במהירות ונמצאת בשימוש בתחומים רבים.
להדפסה תלת-ממדית של בתים, איברי גוף כמו כליות וגפיים, והתקדמות אחרת יש פוטנציאל לשפר את חייהם של אנשים שלא סופרים ברחבי העולם.
