3D-Printing: framtiden är här
Vad kanske låter som något ur en science fiction film är nu möjligt tack vare framsteg inom 3D-printing.
Läkare ska kunna skapa protetiska lemmar och kirurger nyligen implanterad 3D-tryckt ryggrad i en pojke. Mänskliga organ är nära att bli verklighet. Det är nu möjligt att skriva ut mat, inklusive cookies, pizza och ravioli. Och NASA kan även verktyg i rymden.
Som 3D skrivare blir mer avancerad och mer prisvärd, 3D utskrift har en otrolig effekt på medicin, produktens konstruktion, tillverkning och andra industrier. Låt oss ta en närmare titt på denna fantastiska teknik.
Hur 3D skrivare fungerar
Den första utvecklade på 1980-talet, 3D-skrivare skriver ut i på varandra följande lager som stack upp till bildar ett fast tredimensionella föremål. Processen kallas också för additiv tillverkning och är mycket effektivare än den traditionella processen av subtraktiv tillverkning. I den konventionella metoden avlägsnas materialet från en större bit av skärande, smältning eller forma det att skapa ett mindre objekt. Processen resulterar i en massa bortkastade material.
Liknar ett hem eller kontorsskrivare, 3D-skrivare generera en kopia av en datafil. De flesta 3D-skrivare kräver en filtyp som kallas STL, som står för standard tessellation språk. Charles Hull uppfann den 3D-skrivaren och utvecklat STL filformat. Han myntade också begreppet Stereolitografi eller SLA för tekniken, vilket ändrar flytande plast i fast form med hjälp av en UV-laser. Biltillverkarna köpte hans första kommersiella 3D skrivare 1988 för nästan $100,000.
Typer av skrivare
Det är olika typer av 3D-skrivare på marknaden idag som fungerar på olika sätt. Medan stereolithography utnyttjas fortfarande, använder den vanligaste typen av skrivare en metod som kallas smält nedfall modellering eller FDM. En spole av material såsom plast glödtråden är smält i ett uppvärmt munstycke och förvandlas till små, bandliknande bitar som kan vara mindre än en millimeter i storlek. De läggs lager för lager och smälter samman för att bilda ett fast föremål. Mat skrivare använder denna metod med kapslar av mat eller sentimental ämnen som choklad. En tredje typ av 3D-skrivare använder en teknik som kallas selektiv lasersintring eller SLS. Liknar Stereolitografi, SLS använder en laser värme pulveriserat material och bygger objektet i lager.
Beroende på vilken typ av skrivare, kan du använda allt från plaster och metaller till pizza degen och morot puré som ”bläck”. Bioprinters använder mänskliga celler och hittills har kunnat skapa blodkärl och vävnad. Lever, Rom och andra mänskliga organ kan vara möjligt mycket snart. Ett enkelt objekt kan ta några minuter att skriva medan mer komplexa objekt kan ta flera timmar eller dagar.
3D-skrivare var mycket dyrt från början, de har kommit ner i pris betydligt och blir en ovärderlig del av produkten designprocessen. Industridesigners på Martha Stewart Living använda skrivare att skapa och testa prototyper av deras mönster för saker som exempelvis köksredskap eller dekorativa kaka toppers. Med realtid prototyper, kan de snabbt förvandla idéer till materiella föremål de kan testa och innovera på mycket snabbare och mer kostnadseffektivt än med traditionella tillverkningsprocessen.
3D-skrivare blir också enormt populär bland konstnärer och den ”maker rörelsen”, en gemenskap av hantverkare som skapar handgjorda varor och säljer dem ofta på platser som Etsy eller på Maker Faires. Från keramik beslutsfattare att smycken designers att DIYers öppnar 3D-skrivare upp nya kreativa möjligheter.
Företag som MakerBot, kub, FELIXrobotics och uppåt erbjuder relativt prisvärd bordsskrivare för hem eller affärsmässigt bruk. Besläktad med online foto tryckeritjänster är Shapeways och i.materialise tjänster som kunder mönster på sin egen industri-grade-skrivare skrivs ut. De har också en marknadsplats där du kan köpa produkter, såsom telefon fall, smycken och andra saker som skapats med dessa skrivare.
Den tredje dimensionen
Medan tvådimensionella objekt har en x – och y – axeln eller bredd och höjd, tredimensionella objekt har en x-, y- och z-axeln. Z-axeln är djup. Designa i 3D jämförs ofta med att skapa en skulptur. Du börjar med en enkel form och ge textur och volym som du lägger till detaljer. För övrigt finns det en ny typ av 3D-skrivare som använder lera och kan producera en skulptur i 15 minuter.
Inuti 3D design
Att skriva ut 3D-objekt, behöver du en 3D-design. Designers använder Datorstödd redaktionella programvara eller CAD-program, såsom SketchUp, 3ds Max, Rhino, Blender och SolidWorks, att skapa 3D-modeller av objekt eller prototyper av produkter. Det är också möjligt att skanna en ritning till ett CAD-program eller Photoshop och omvandla den till ett utskrivbara objekt.
3D modellering
Eftersom skrivare replikera en 3D-modell exakt genom att skära det i lager, din design har att följa vissa riktlinjer eller skrivaren kommer inte att kunna producera den. 3D-modeller behöver ha x-, y- och z-koordinater eftersom skrivare flytta längs x-, y- och z-axeln. Om du vill skriva ut något mer komplicerat som har öppna ytor som en statyett med armar och ben, måste du inkludera stöd bitar som använder en annan, disponibel material och kan tas bort efter utskrift. Dessutom finns det också en storlek begränsning beroende på vilken typ av skrivare du använder; den färdiga objektet med för att kunna passa i skrivaren. Det innebär att du inte kommer att kunna skriva ut en jetmotor eller life-size bil i en vanlig stationär 3D skrivare.
3D printing rymden börjat bara. Fler fantastiska innovationer fortsätter att utvecklas hela tiden. Som sagt, CAD-program kan vara dyra att köpa och utmanande att bemästra. Att inte nämna, kan det vara svårt att skapa modeller inom de nödvändiga specifikationerna. Det är en bra idé att hyra en 3D design pro som hjälper dig att förverkliga dina idéer liv och dra nytta av denna otroliga teknik.