Stellen Sie sich vor, Sie könnten dreidimensionale Objekte direkt von einem Drucker in Ihrem Zuhause ausdrucken. Als ich ein Kind in der Grundschule war, dachte ich, es wäre toll, wenn ich Pizzas aus meinem InkJet drucken könnte. Das ist nicht der Punkt, an den ich in diesem Artikel denke, aber es ist ein interessanter Gedanke, dreidimensionale Objekte auszudrucken. Es hört sich nach Borderline-Science-Fiction an, und das war lange Zeit so. Nicht länger.
Der Prozess wird (nicht überraschend) als 3D-Druck bezeichnet . Wie beim traditionellen Drucken, bei dem ein leeres Blatt Papier und zweidimensionale Bilder und Texte scheinbar aus dem Nichts entstehen, erzeugt der 3D-Druck vollständig realisierte Objekte aus dem Nichts. Es ist ein faszinierendes Verfahren, das in einer Reihe von Bereichen nützlich sein kann.
Letztes Jahr hat James festgestellt, dass der 3D-Druck kein Mythos mehr ist 3D Printing - Sci-Fi Mythos oder Realität? 3D-Druck - Sci-Fi-Mythos oder Realität? Seit dem Beginn des Genres ist die Idee, eigene Objekte zu Hause zu erstellen, eine faszinierende Grundlage für Sci-Fi. Wer hat nicht davon geträumt, einen eigenen Replikator zu haben, der Kekse macht ... Read More oder weit hergeholte Idee. Gerade in den letzten 12 Monaten hat er Recht behalten: Der 3D-Druck steht erst am Anfang. Begleiten Sie mich, während ich die Grundlagen der 3D-Drucktechnologie erkunde, um zu erfahren, wie es funktioniert und welche Vorteile es für uns als Verbraucher bringen kann.
Kurze Geschichte des 3D-Drucks
Im Jahr 1986 meldete ein Mann namens Charles W. Hull ein Patent für Stereolithographie an, das die erste bekannte Methode war, 3D-Objekte aus der Luft zu erzeugen. Die Erfindung dieses Verfahrens läutete ein neues Zeitalter von Bearbeitungsprozessen ein. Während die meisten Objekte mit einem subtraktiven Prozess (z. B. Schleifen, Bohren, Schnitzen, Schneiden usw.) erstellt werden, verwendet der 3D-Druck einen additiven Prozess (dh durch Hinzufügen von Material).
3D-Drucker sind teuer. Herkömmliche Papier- und Tintendrucker werden Sie Hunderte von Dollar kosten, aber 3D-Drucker werden Sie Zehntausende zurückwerfen. Glücklicherweise müssen Sie keinen persönlichen 3D-Drucker besitzen, da es bereits eine Reihe von Diensten gibt, die 3D-Objekte für Sie drucken. Wenn Sie interessiert sind, schauen Sie sich Shapeways und Sculpteo an.
Aufgrund der teuren Natur der Stereolithographie wurden andere Formen des 3D-Drucks entwickelt. Diese neueren Techniken haben ihre eigenen Vorteile und Nachteile, aber die meisten von ihnen sind viel billiger und für jedermann zugänglicher.
3D-Drucktechniken
Stereolithographie (SLA) ist die erste 3D-Drucktechnik, die entwickelt wurde. Sie erzeugt Objekte aus der Luft, indem sie Schichten und Schichten eines bestimmten Photopolymers auf sich selbst druckt. Das Material beginnt als eine Flüssigkeit und verwandelt sich in einen Feststoff, wenn es von einem konzentrierten ultravioletten Lichtstrahl getroffen wird.
Die digitale Lichtverarbeitung (DLP) ist der Stereolithographie insofern ähnlich, als sie Licht verwendet, um eine Flüssigkeit zu einem Festkörper zu härten. Bei der digitalen Lichtverarbeitung beginnt das Objekt jedoch als ein Behälter voller Flüssigkeit. Ein Teil der Flüssigkeit wird dem Licht ausgesetzt, das aushärtet, dann wird die Bauplatte um eine kleine Menge abgesenkt. Ein weiterer Lichteinfall härtet mehr von der Flüssigkeit, und dieser Vorgang wiederholt sich. Restflüssigkeit wird abgelassen und hinterlässt ein festes Modell.
Selektives Lasersintern (SLS) verwendet einen Hochleistungslaser, um Materialpartikel (z. B. Kunststoff, Glas, Keramik und Metall) zu einer Masse zu verschmelzen, die die gewünschte dreidimensionale Form annimmt.
Elektronenstrahlschmelzen (EBM) ist ein 3D-Druckverfahren für Metallteile. Der Prozess findet im Vakuum statt und beginnt mit der Verteilung einer Metallpulverschicht (meistens Titan). Ein Elektronenstrahl schmilzt dann das Pulver zu einer festen Schicht. Objekte, die auf diese Weise erstellt werden, sind überraschend dicht und stark.
Multi Jet Modeling (MJM) funktioniert ähnlich wie moderne InkJet-Drucker. Es verteilt eine Schicht aus Harzpulver und sprüht dann eine farbige bindende klebstoffartige Substanz, die das Pulver zu einer einzigen Schicht härtet. Multi-Jet-Modellierung ist sehr nützlich, weil sie schnell ist und Farbdruck unterstützt.
Fused Deposition Modeling (FDM) verwendet eine beheizte Extrusionsdüse, die ein Material (z. B. Kunststoff) schmilzt, wenn es herauskommt. Die Düse kann sich durch computergestützte Steuerungen sowohl horizontal als auch vertikal bewegen. Wenn das Material die Düse verlässt, härtet es fast sofort aus.
Nahezu alle Formen des 3D-Drucks erfordern eine STL-Datei. Eine STL-Datei ist ein spezifisches Format eines 3D-Modells, das es 3D-Druckern ermöglicht, das Objekt bequem und effektiv in die einzelnen Schichten zu zerlegen, die beim tatsächlichen Drucken verwendet werden. Die meisten STL-Dateien werden zuerst in einem Computer-Aided-Design-Programm (CAD) erstellt und dann konvertiert.
Vorteile des 3D-Drucks
3D-Drucker sind sowohl für kommerzielle als auch für persönliche Zwecke nützlich. Die einzige echte Hürde für den persönlichen 3D-Druck sind die außerordentlichen Kosten und das technische Know-how, das für die Erstellung funktionierender STL-Modelle erforderlich ist. Wenn Sie diesen anfänglichen Buckel überwinden können, werden Sie die vielen Vorteile sehen.
Designbezogene Arbeiten werden mit 3D-Druckern viel schneller und einfacher gemacht. Designer können Konzepte und Ideen entwickeln und schnell eine funktionierende dreidimensionale Darstellung - Rapid Prototyping genannt - erstellen. Während sich das Design im Laufe der Zeit weiterentwickelt, kann jede Iteration fast sofort als Prototyp erstellt werden.
Unternehmen können auch davon profitieren, dass sie 3D-Drucker verwenden, um ihre Endprodukte zu erstellen, nicht nur Prototypen. Subtraktive Prozesse enden mit einer Menge an Abfallmaterialien in Form von Spänen, Bohrmehl und geschnittenen Stücken, die zu klein sind, um sie überall zu verwenden. Der additive Prozess des 3D-Drucks eliminiert die meisten, wenn nicht alle Formen von Abfall.
Die Art des 3D-Drucks ermöglicht eine einfache Anpassung. Bei typischen Montagelinien müssen die einzelnen Teile eines Objekts auf eine bestimmte Art und Weise zusammenpassen oder die Linie fällt aus. Mit einem 3D-Drucker werden persönliche Anpassungen in der STL-Datei vorgenommen - der Drucker muss nicht geändert werden.
Und die Detailgenauigkeit, die durch den 3D-Druck erreicht werden kann, ist phänomenal - unübertroffen bei allen anderen Fertigungsmethoden mit Ausnahme von Objekten, die vollständig von Hand entworfen und gefertigt werden. Die Genauigkeit eines 3D-Druckers kann bis zu 4 Mikrometer betragen. Das ist dünner als ein menschliches Haar.
3D-Druck-Technologie ist nicht gerade eine Welt verändern, aber es ist sicherlich faszinierend und wertvoll. Unternehmen auf der ganzen Welt setzen 3D-Druck bereits in ihren Herstellungsprozessen ein. Hobbyisten drucken bereits einzelne Objekte zu ihrem eigenen Vergnügen aus. Innerhalb des nächsten Jahrzehnts ist es durchaus möglich, dass wir Haushaltsdrucker sehen, die auf eigenen Wunsch 3D-Objekte erstellen.
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