3D-modelleerimine on tänapäeval arvutitööstuses väga populaarne, arenev ja mitme ülesandega suund. Millegi virtuaalsete mudelite loomine on muutunud kaasaegse tootmise lahutamatuks osaks.
Kaasaegsed tehnoloogiad ei seisa paigal ja iga päev leiutatakse uusi esemeid erinevates teadusvaldkondades. Üks selline oskusteave on 3D-printer. Selle seadme leiutamine võimaldab luua ainulaadseid 3D-mudeleid, mille kasutamine on võimalik igas tööstusharus alates ehitusest kuni meditsiinini.
3D-printeri ajalugu ja mis see on?
Tegelikult ilmusid tööstuslikud 3D-printerid juba ammu, kuid nende olemasolu ei reklaamitud nii üldsusele. Esimene 3D-mudel ilmus 1985. aastal. Printer oli kergelt töökorras ja trükiti mustvalgena. Juba 1988. aastal alustati värvimudelite tootmist. Praegu on tohutult palju mudeleid, mis töötavad laia materjalivalikuga. Veel 2000. aastal said 3D-printerid töötada ainult ABC-plastiga. Ja tänaseks on materjalide valik laienenud mitmesajale materjalile. Nende hulka kuuluvad: akrüül, betoon, hüdrogeel, paber, kips, jää jne.
Juba 2005. aastal ilmus printeri mudel, mis võimaldas luua värvilisi mudeleid. See seade suudab printida enamiku mudeli komponentidest. 2014. aastal ilmus esimene tohutu printimisalaga printer. See areng võimaldab luua piiramatu suurusega mudeleid. Betoonist maja täissuuruses on juba üritatud trükkida.
Sellise ehitise püstitamine võttis aega rohkem kui ühe päeva. Juba 2016. aastal esitleti Dubais esimest 3D-trükitud hoonet. 2017. aasta veebruaris avalikustas Venemaa ka ehitusplatsil täielikult trükitud maja. Sel aastal töötati välja ka kuueteljeline printer, millega keerukaid elemente on palju lihtsam printida ilma tugistruktuure vajamata. Praegu on täies hoos printerite väljatöötamine, mis suudavad printida inimese elundeid, proteese, implantaate, autokere ja isegi toitu.
Mis on 3D-printer ja milliseid funktsioone see täidab?
3D-printer on spetsiaalne seade kolmemõõtmeliste mudelite loomiseks. Selle masinaga saate luua erineva suurusega kolmemõõtmelisi mudeleid. Kolmemõõtmelises vormis teabe väljastamise tõttu on kõigil saadud objektidel reaalsed füüsikalised parameetrid.
Kuidas 3D-printer töötab ja kuidas luuakse tõelisi 3D-mudeleid?
Kui kirjeldame 3D-printeri tööd üldiselt, on selle tööl mitu peamist etappi:
- 3D-mudeli loomine graafikaprogrammis. Selles etapis luuakse mudel arvutis spetsiaalsete virtuaalsete mallide abil.
- Mudeli jagamine kihtideks.
- Järgmine etapp on seotud printeri enda toimimisega. See moodustab kihi haaval spetsiaalse pulbri massi, mida kasutatakse mudeli edasiseks moodustamiseks. Luuakse spetsiaalne kamber, mis on täidetud plastmaterjaliga.
- Pärast iga kihti määritakse materjal kleepuva kihiga, mis annab tulevasele mudelile tugevuse.
3D-modelleerimise tüübid
Selles valdkonnas arenevad kaasaegsed tehnoloogiad mitmes suunas:
- stereolitograafilised tehnoloogiad, mis on lühendatult STL. Failivorming, mida kasutatakse laialdaselt lisandmoodulites kasutatavate objektide kolmemõõtmeliste mudelite salvestamiseks.
- termoplastsed pealekandmismeetodid - FDM. Mudelite modelleerimine kiht-kihilt sadestamise abil.
- laseri paagutamine - SLS. Tehnoloogia (SLS) hõlmab ühe või mitme laseri (tavaliselt süsinikdioksiid) kasutamist pulbrilise materjali osakeste paagutamiseks kolmemõõtmelise füüsilise objekti moodustamiseks.
Tänapäeval on kihtide kaupa ladestamise meetod tööstuses kõige populaarsem ja laialdasemalt kasutatav.
Selle meetodi peamised eelised on:
- kvaliteetsete ja odavate materjalide kasutamine;
- lihtne toimimistehnika;
- kasutatud materjalide keskkonnasõbralikkus.
Laserstereolitograafia
Seda tüüpi 3D-modelleerimist kasutatakse hambaproteesimisel laialdaselt. Selle trükitüübi eripära on kvaliteetsete esemete tootmine. Sellised tulemused saavutatakse tänu mõõtmetega võrgus töötavate seadmete kasutamisele, mis arvutatakse mikronite ühikutes.
Kuidas selline varustus töötab?
Selliste seadmete funktsionaalne osa põhineb LED-ultraviolettprojektoritel. Nende 3D-printerite sees on peened peeglid, mis tagavad talade täpse läbipainde. tänu sellele toimub kontuurikihtide mitte järjestikune, vaid täielik eksponeerimine.
Laseri paagutamine
Laseri paagutamine ehk SLS-tehnoloogia on veel üks lasermodelleerimise tüüp. Töötamiseks kasutavad sellised seadmed madala sulamistemperatuuriga plastikut. Ainulaadse arenduse aluseks on võimas laser, mis jälgib kontuure plastikust alusel, sulatades materjali kokku. Protsessi korratakse kuni täieliku mudeli saamiseni. laserpaagutamise oluline puudus on saadud mudelite poorsus. see aga ei mõjuta kuidagi tugevust. arvatakse, et selle meetodiga saadud mudelid on kõige vastupidavamad. Laseri paagutamise paigaldamine maksab üsna palju ja mudeli ise moodustamise protsess võtab kaua aega.
Milliseid materjale kasutatakse 3D-mudelite loomiseks?
Nagu juba mainitud, on 3D-printerites kasutatav peamine materjal termoplast. Seda on kahes formaadis: ABS ja PLA. Lisaks on laialt levinud sellised materjalid nagu nailon, polüetüleen, polükarbonaat ja muud tüüpi materjalid, mida tööstuses kasutatakse.
Paljud 3D-printerid hõlmavad mitut tüüpi materjalide segamist, ühendades nende füüsikalised ja keemilised omadused.
Käitised, mis kasutavad oma tööks metalle, on oma ülesehituselt keerukamad. Tehnoloogia erinevus tuleneb arvutiprogrammi baasil töötava prindipea funktsioonidest. Selle abil kantakse kohtadele, kuhu arvutiprogramm osutab, liimimass. Järgmisena kannab pea õhukese kihi metallipulbrit kogu tööpiirkonnale. See tähendab, et metall ei sula, nagu plastide puhul, vaid kantakse ja liimitakse kihtidena kokku väikseimate osakeste kujul.
Huvitavad faktid 3D-printerite kohta
- 3D-printimist ei kasutata mitte ainult tööstuses, seda kasutatakse laialdaselt meditsiinis, toiduvalmistamisel ja isegi kosmoses.
- Igal aastal muutub 3D-printerite hind madalamaks ja taskukohasemaks. Varsti on see tehnoloogia peaaegu kõigile kättesaadav.
- Esimene 3D-mudel loodi 1984. aastal. Selle sai Chuck Hill stereolitograafia tulemusena.
- Mitte nii kaua aega tagasi loodi 3D-printeri abil tehisorganid. Esimesed mudelid olid kõrvaproteesid.
- Lähitulevikus hakkavad teadlased printima esimese inimese mudeli.
- 3D-modelleerimine aitab vähendada tootmiskulusid, nii et tehase tootmine muutub peagi kahjumlikuks.
- 3D-tehnoloogiaid on kinematograafias kasutatud väga pikka aega, et luua realistlikke mudeleid.
- Teadlased pakuvad, et 3D-modelleerimise abil saab luua roboteid, mis inimeste asemel kosmoseid uurivad.
- Kleitide 3D-mudeleid on juba maailmale näidatud. Modell Dita Von Teese sai esimeseks täheks, kes kandis 3D-prinditud kleiti.
