3D-tulostin suuri volumetrinen tulostuspotentiaali

3D-tulostimet eli 3D-tulostimet ovat laitteita kolmiulotteisten mallien valmistamiseen. Mahdollisuudet ovat rajattomat, ja niitä käytetään nykyään kaikilla nykyelämän aloilla. Muutama vuosi sitten 3D-tulostimia alettiin tarjota myös kotikäyttöön, ja ne saivat myös joitakin pienyrityksiä.

Tarina siitä, miten se syntyi

Tällaisten laitteiden historia on peräisin viime vuosisadan 80-luvun puolivälissä, mutta tietotekniikan heikko kehitys ”jäädytti” kolmiulotteisen tulostuksen aktiivisen käyttöönoton kotona ja tuotannossa.

3D-tulostimet saivat konkreettisen alun vasta vuonna 2005, kun tietokoneiden suorituskyky parani. Tuolloin ensimmäinen kolmiulotteinen tulostin esiteltiin yleisölle painettu värillisenä. Tekniikka on sittemmin muuttunut monin tavoin, ja tulostusprosessin ohjaamiseen on kehitetty nykyaikaisia ohjelmistoja. Tämän tuloksena käyttäjillä on käytössään toimiva yksikkö, joka pystyy ”tulostamaan” puhelimen kansia tai uusia 3D-tulostimia.

Ensimmäinen 3D-tulostin

Miten se toimii

Kolmiulotteisen tulostimen yleinen toimintaperiaate on teoriassa yksinkertainen ja selkeä. Esine tai esineen osa luodaan 3D-mallinnusohjelmalla (suuret mallit jaetaan useisiin elementteihin). Tämän jälkeen tiedosto lähetetään käsiteltäväksi erikoistuneeseen ohjelmaan (G-koodin muodostamiseksi), minkä jälkeen tekniikka tulee käyttöön. G-koodi jakaa digitaalisen mallin sadoiksi vaakasuoriksi poluiksi, jotka määrittelevät tulostusvaunun polun. Sulaa materiaalia levitetään alustalle kerros kerrokselta, jolloin syntyy konkreettinen esine.

3D-tulostimen kaaviokuva

3D-tulostuksessa käytetään seitsemää pääteknologiaa, mutta useimmilla niistä on vain teollisia sovelluksia. Amatöörien ”muovitulostus” ja pienyritykset ovat kehittäneet suhteellisen kompakti ja edullinen koneiden.

• Teknologia Sulautettu Talletus Mallintaminen (tunnetaan myös nimellä FDM-tulostimet) käytetään laajimmin kolmiulotteiseen mallintamiseen ja ruoanvalmistukseen. Materiaali kuumennetaan ja kuljetetaan alustalle tulostuspään suuttimen kautta. Esine ”kasvaa” tasossa, ja sen mitat rajoittuvat alustan parametreihin.

Katso tämä video ja opi lisää siitä, miten nykyaikaiset 3D-tulostimet muovitulostukseen toimivat. Ne myös usein esittelevät, miten kone toimii eri materiaalien kanssa esineen valmistamiseksi.

Prosessin ohjaus

Yleensä käyttäjän on tehtävä useita säätöjä juuri ennen tulostusta.

1. USB-kaapelia käytetään tulostimen liittämiseen tietokoneeseen.
2. Suuttimen asennon kalibrointi alustaan nähden.
3. Alustan ja suuttimen lämmityksen asennus ja ohjaus.
4. Lämpötilan säätö.
5. Prosessinohjaus (ekstruuderi) – materiaalin syöttönopeuden säätö, muovirullien vaihtaminen.

Tulostusta ohjataan tietokoneelta. Käyttäjä tarvitsee erikoistyökaluja luodakseen objektin ideasta lopputulokseen 3D-mallinnusohjelmisto ja koneen valvonta.

Nykytekniikka ei vielä mahdollista tulostinta, jossa kaikki voidaan tehdä muutamalla näppäimen painalluksella, joten sinun on opeteltava paljon erityisiä ohjelmistoja ja mallintamisen perusteet.

Ennen tulostuksen aloittamista käyttäjä kalibroi tulostimen säätämällä sen suhteessa pöytäalustaan. Tulostimen perusohjelmisto tarjoaa useita oletusasetuksia, ja käyttäjä voi tehdä tarkempia säätöjä käytetyn materiaalin mukaan. Esimerkiksi ABS- tai PLA-pohjaisten kolmiulotteisten elementtien valmistamiseen tarvitaan erilaisia sulamislämpötiloja. Tulostusprosessin aikana käyttäjä valvoo työtä ohjelmiston avulla. Koko mallin luomisprosessi voi kestää useista tunneista jopa päivään. Tarkkuus on tässä avainasemassa: tarkat ja yksityiskohtaiset piirustukset sisältävät kohteet kestävät kauemmin kuin karkeamman grafiikan omaavat kohteet.

Autojen levyt

Ainutlaatuisten ja eksklusiivisten matkamuistojen, asusteiden tai taide-esineiden jäljennösten luominen. 30 cm:n kipsi Themis kaupasta maksaa enemmän, jos emme ota huomioon tulostimen ostokustannuksia.

Michelangelon veistoksen jäljennös

Volumetristä mallintamista käytetään myös koruteollisuudessa ja kaikilla suunnittelun ja suunnittelun aloilla.

Toinen 3D-tulostimen haittapuoli on sen mitat. Saatavilla on myös kompakteja malleja, mutta niiden tulostettava koko on rajoitettu, vaikka ne sopivatkin asennusten tai arkkitehtuuriprojektien sarjatuotantoon.

Tietenkin, koska lelu ostaa 3D-tulostin ei ole järkevä, halvan segmentin mallien keskikustannukset ovat yli 30 000 Euro. Hankinta kannattaa, jos laitteella on tietty tarkoitus: tuottaa voittoa, kehittää taitoja, kouluttaa, olla luova, auttaa työpaikalla…

Lähitulevaisuudessa on odotettavissa uutta kehitystä tällä alalla. Nykyään on jo mahdollista tulostaa oikeita taloja yksinkertaisesta laastista, -. Tällaisia laitteita ei luonnollisesti ole saatavilla kotikäyttöön, mutta jo uusien materiaalien käyttäminen tulostuksessa lupaa, että kotipainamisen mahdollisuudet laajenevat järjestelmällisesti.