เทคโนโลยี 3D

การพิมพ์ 3 มิติทำงานอย่างไร?

การพิมพ์ 3 มิติทำงานอย่างไร?

การพิมพ์ 3 มิติเป็นวิธีการผลิตที่หลากหลายและสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว ในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมาได้สร้างกระแสในหลายอุตสาหกรรมทั่วโลก

การพิมพ์ 3 มิติเป็นส่วนหนึ่งของตระกูลเทคโนโลยีการผลิตที่เรียกว่าการผลิตแบบเติมแต่ง สิ่งนี้อธิบายถึงการสร้างวัตถุโดยการเพิ่มวัสดุลงในวัตถุทีละชั้น ตลอดประวัติศาสตร์ที่ผ่านมาการผลิตแบบเติมแต่งได้ใช้ชื่อต่าง ๆ การรวมภาพสามมิติการแบ่งเลเยอร์ 3 มิติและการพิมพ์ 3 มิติ แต่การพิมพ์ 3 มิติเป็นที่รู้จักกันดี

เครื่องพิมพ์ 3 มิติทำงานอย่างไร?

ที่เกี่ยวข้อง: เริ่มธุรกิจการพิมพ์ 3 มิติของคุณเอง: 11 กรณีที่น่าสนใจของ บริษัท ที่ใช้การพิมพ์ 3 มิติ

เครื่องพิมพ์ 3 มิติทำงานอย่างไร?

กระบวนการของการพิมพ์ 3 มิติเริ่มต้นด้วยการสร้างแบบจำลองกราฟิกของวัตถุที่จะพิมพ์ โดยทั่วไปแล้วสิ่งเหล่านี้ได้รับการออกแบบโดยใช้แพ็คเกจซอฟต์แวร์ Computer-Aided Design (CAD) และอาจเป็นส่วนที่ต้องใช้แรงงานมากที่สุดในกระบวนการ โปรแกรมที่ใช้ ได้แก่ TinkerCAD, Fusion360 และ Sketchup

สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ซับซ้อนโมเดลเหล่านี้มักได้รับการทดสอบอย่างกว้างขวางในการจำลองเพื่อหาข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้นในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย แน่นอนว่าหากวัตถุที่จะพิมพ์มีการตกแต่งอย่างหมดจดสิ่งนี้มีความสำคัญน้อยกว่า

ประโยชน์หลักอย่างหนึ่งของการพิมพ์ 3 มิติคือช่วยให้สามารถสร้างต้นแบบอะไรก็ได้อย่างรวดเร็ว ข้อ จำกัด ที่แท้จริงเพียงอย่างเดียวคือจินตนาการของคุณ

ในความเป็นจริงมีวัตถุบางอย่างที่ซับซ้อนเกินกว่าที่จะสร้างขึ้นในกระบวนการผลิตหรือการสร้างต้นแบบแบบดั้งเดิมเช่นการกัด CNC หรือการขึ้นรูป นอกจากนี้ยังมีราคาถูกกว่าวิธีการผลิตแบบดั้งเดิมอื่น ๆ มาก

หลังจากออกแบบแล้วขั้นตอนต่อไปคือการแบ่งแบบดิจิทัลเพื่อนำไปพิมพ์ นี่เป็นขั้นตอนที่สำคัญเนื่องจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติไม่สามารถกำหนดแนวคิดโมเดล 3 มิติในลักษณะเดียวกับคุณหรือฉันได้กระบวนการแบ่งส่วนแบ่งโมเดลออกเป็นหลายชั้น จากนั้นการออกแบบสำหรับแต่ละเลเยอร์จะถูกส่งไปยังหัวเครื่องพิมพ์เพื่อพิมพ์หรือวางลงตามลำดับ

กระบวนการแบ่งส่วนข้อมูลมักจะเสร็จสมบูรณ์โดยใช้โปรแกรมตัวแบ่งส่วนข้อมูลพิเศษเช่น CraftWare หรือ Astroprint ซอฟต์แวร์ตัวแบ่งส่วนข้อมูลนี้จะจัดการการ "เติม" ของโมเดลด้วยการสร้างโครงสร้างตาข่ายภายในโมเดลที่มั่นคงเพื่อความเสถียรที่มากขึ้นหากจำเป็น

นอกจากนี้ยังเป็นพื้นที่ที่เครื่องพิมพ์ 3 มิติมีความสามารถสูง พวกเขาสามารถพิมพ์วัสดุที่แข็งแรงมากและมีความหนาแน่นต่ำมากผ่านการเพิ่มช่องอากาศภายในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

ซอฟต์แวร์ตัวแบ่งส่วนข้อมูลจะเพิ่มในคอลัมน์การสนับสนุนตามความจำเป็น สิ่งเหล่านี้จำเป็นเนื่องจากไม่สามารถวางพลาสติกลงในอากาศบาง ๆ ได้และคอลัมน์จะช่วยให้เครื่องพิมพ์เชื่อมช่องว่างได้ คอลัมน์เหล่านี้จะถูกลบออกในภายหลังหากจำเป็น

เมื่อโปรแกรมตัวแบ่งส่วนข้อมูลทำงานได้อย่างมหัศจรรย์ข้อมูลจะถูกส่งไปยังเครื่องพิมพ์ในขั้นตอนสุดท้าย

จากนั้นเครื่องพิมพ์สามมิติจะเข้ามาแทนที่ จะเริ่มพิมพ์แบบจำลองตามคำแนะนำเฉพาะของโปรแกรมตัวแบ่งส่วนข้อมูลโดยใช้วิธีการต่างๆขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องพิมพ์ที่ใช้ ตัวอย่างเช่นการพิมพ์ 3 มิติโดยตรงจะใช้เทคโนโลยีที่คล้ายกับเทคโนโลยีอิงค์เจ็ทซึ่งหัวฉีดจะเคลื่อนที่ไปมาและขึ้นและลงโดยจ่ายแว็กซ์หนาหรือโพลีเมอร์พลาสติกซึ่งทำให้แข็งตัวเพื่อสร้างหน้าตัดใหม่ของวัตถุ 3 มิติ การสร้างแบบจำลองหลายเจ็ตใช้เครื่องบินไอพ่นหลายสิบลำที่ทำงานพร้อมกันเพื่อการสร้างแบบจำลองที่รวดเร็วยิ่งขึ้น

ในการพิมพ์ 3 มิติของสารยึดเกาะหัวฉีดอิงค์เจ็ทจะใช้ผงแห้งละเอียดและกาวเหลวหรือสารยึดเกาะที่มารวมกันเพื่อสร้างชั้นพิมพ์แต่ละชั้น เครื่องพิมพ์ Binder ทำสองรอบเพื่อสร้างแต่ละชั้น รอบแรกจะเคลือบผงบาง ๆ และรอบที่สองใช้หัวฉีดเพื่อทาสารยึดเกาะ

ในโฟโตพอลิเมอไรเซชันหยดพลาสติกเหลวจะสัมผัสกับลำแสงเลเซอร์ของแสงอัลตราไวโอเลตซึ่งจะแปลงของเหลวให้เป็นของแข็ง

การเผาเป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่เกี่ยวข้องกับการหลอมและหลอมรวมอนุภาคเข้าด้วยกันเพื่อพิมพ์แต่ละชั้นต่อเนื่องกัน การเผาด้วยเลเซอร์แบบเลือกที่เกี่ยวข้องนั้นอาศัยเลเซอร์ในการหลอมผงพลาสติกที่ทนไฟซึ่งจะแข็งตัวเพื่อสร้างชั้นพิมพ์ การเผายังสามารถใช้เพื่อสร้างวัตถุโลหะ

กระบวนการของ 3D อาจใช้เวลาหลายชั่วโมงหรือหลายวันขึ้นอยู่กับขนาดและความซับซ้อนของโครงการ

"มีเทคโนโลยีบางอย่างที่เร็วกว่าในอุตสาหกรรมเช่น Carbon M1 ซึ่งใช้เลเซอร์ยิงลงไปในของเหลวแล้วดึงงานพิมพ์ออกมาทำให้กระบวนการทำงานเร็วขึ้นอย่างมาก แต่เครื่องพิมพ์ประเภทนี้มีมากกว่าหลายเท่า ซับซ้อนราคาแพงกว่ามากและจนถึงขณะนี้ใช้ได้เฉพาะกับพลาสติกเท่านั้น " - howtogeek.com.

ไม่ว่าจะใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติประเภทใดกระบวนการพิมพ์โดยรวมมักจะเหมือนกัน

  • ขั้นตอนที่ 1: สร้างโมเดล 3 มิติโดยใช้ซอฟต์แวร์ CAD
  • ขั้นตอนที่ 2: รูปวาด CAD จะถูกแปลงเป็นรูปแบบภาษาเทสเซลล์มาตรฐาน (STL) เครื่องพิมพ์ 3 มิติส่วนใหญ่ใช้ไฟล์ STL นอกเหนือจากไฟล์ประเภทอื่นเช่น ZPR และ ObjDF
  • ขั้นตอนที่ 3: ไฟล์ STL ถูกโอนไปยังคอมพิวเตอร์ที่ควบคุมเครื่องพิมพ์ 3D ที่นั่นผู้ใช้กำหนดขนาดและการวางแนวสำหรับการพิมพ์
  • ขั้นตอนที่ 4: เครื่องพิมพ์ 3 มิติได้รับการตั้งค่าแล้ว เครื่องแต่ละเครื่องมีข้อกำหนดในการตั้งค่าของตนเองเช่นการเติมโพลีเมอร์สารยึดเกาะและวัสดุสิ้นเปลืองอื่น ๆ ที่เครื่องพิมพ์จะใช้
  • ขั้นตอนที่ 5: สตาร์ทเครื่องและรอให้การสร้างเสร็จสมบูรณ์ ควรตรวจสอบเครื่องเป็นประจำในช่วงเวลานี้เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีข้อผิดพลาด
  • ขั้นตอนที่ 6: นำวัตถุที่พิมพ์ออกจากเครื่อง
  • ขั้นตอนที่ 7: ขั้นตอนสุดท้ายคือหลังการประมวลผล เครื่องพิมพ์ 3 มิติจำนวนมากต้องการขั้นตอนหลังการประมวลผลบางประเภทเช่นการปัดผงที่เหลืออยู่ออกหรือล้างวัตถุที่พิมพ์ออกมาเพื่อเอาส่วนรองรับที่ละลายน้ำออก วัตถุใหม่อาจต้องการการบ่ม

เครื่องพิมพ์ 3 มิติทำอะไรได้บ้าง?

ดังที่เราได้เห็นไปแล้วเครื่องพิมพ์ 3 มิติมีความหลากหลายอย่างไม่น่าเชื่อ ตามทฤษฎีแล้วพวกเขาสามารถสร้างเกือบทุกอย่างที่คุณคิดได้

แต่ถูก จำกัด ด้วยชนิดของวัสดุที่สามารถใช้สำหรับ "หมึก" และขนาดของมัน สำหรับวัตถุที่มีขนาดใหญ่มากเช่นบ้านคุณจะต้องพิมพ์แต่ละชิ้นหรือใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติขนาดใหญ่มาก

เครื่องพิมพ์ 3 มิติสามารถพิมพ์ได้ทั้งในพลาสติกคอนกรีตโลหะและแม้แต่เซลล์สัตว์ แต่เครื่องพิมพ์ส่วนใหญ่จะออกแบบให้ใช้วัสดุเพียงประเภทเดียว

ตัวอย่างที่น่าสนใจของวัตถุที่พิมพ์ 3 มิติ ได้แก่ แต่ไม่ จำกัด เพียง: -

  • แขนขาเทียมและส่วนอื่น ๆ ของร่างกาย
  • บ้านและอาคารอื่น ๆ
  • อาหาร
  • ยา
  • อาวุธปืน
  • โครงสร้างของเหลว
  • ผลิตภัณฑ์แก้ว
  • วัตถุอะคริลิก
  • อุปกรณ์ประกอบภาพยนตร์
  • เครื่องดนตรี
  • เสื้อผ้า
  • รุ่นและอุปกรณ์ทางการแพทย์

การพิมพ์ 3 มิติมีการใช้งานในหลายอุตสาหกรรมอย่างชัดเจน

ซอฟต์แวร์การพิมพ์ 3 มิติมีอะไรบ้าง?

ซอฟต์แวร์ CAD ที่แตกต่างกันจะใช้รูปแบบไฟล์ที่หลากหลาย แต่ที่พบมากที่สุด ได้แก่ :

  • STL - ภาษาเทสเซลเลชันมาตรฐานหรือ STL เป็นรูปแบบการเรนเดอร์ 3 มิติที่โดยปกติสามารถรองรับสีเดียวเท่านั้น โดยทั่วไปจะเป็นรูปแบบไฟล์ที่เครื่องพิมพ์ 3 มิติบนเดสก์ท็อปส่วนใหญ่ใช้
  • VRML - Virtual Reality Modeling Language ไฟล์ VRML เป็นรูปแบบไฟล์ที่ใหม่กว่า โดยทั่วไปจะใช้สำหรับเครื่องพิมพ์ที่มีเครื่องอัดรีดมากกว่าหนึ่งเครื่องและสามารถรองรับการสร้างโมเดลหลายสีได้
  • AMF - รูปแบบไฟล์ Additive Manufacturing นี่คือ. xml ตามมาตรฐานเปิดสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ นอกจากนี้ยังสามารถรองรับหลายสี
  • GCode - GCode เป็นรูปแบบไฟล์อื่นที่สามารถมีคำแนะนำโดยละเอียดสำหรับเครื่องพิมพ์ 3 มิติที่จะปฏิบัติตามสำหรับการจัดวางแต่ละชิ้น
  • รูปแบบอื่น ๆ - ผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ 3D รายอื่นมีรูปแบบไฟล์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ของตนเอง

การพิมพ์ 3 มิติมีประโยชน์อย่างไร?

ดังที่เราได้สัมผัสไปแล้วข้างต้นการพิมพ์ 3 มิติมีข้อดีหลายประการเหนือกระบวนการผลิตแบบเดิม ๆ เช่นการฉีดขึ้นรูปหรือการกัด CNC

การพิมพ์ 3 มิติเป็นกระบวนการเสริมแทนที่จะหักลบเช่นการกัดซีเอ็นซี การพิมพ์ 3 มิติสร้างสิ่งต่างๆขึ้นทีละชั้นในขณะที่หลังจากนั้นจะค่อยๆนำวัสดุออกจากบล็อกทึบเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ ซึ่งหมายความว่าในบางกรณีการพิมพ์ 3 มิติสามารถประหยัดทรัพยากรได้มากกว่า CNC

อีกตัวอย่างหนึ่งของกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิมคือการฉีดขึ้นรูปเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทำวัตถุจำนวนมากในปริมาณมาก แม้ว่าจะสามารถใช้ในการสร้างต้นแบบได้ แต่การฉีดขึ้นรูปจะเหมาะที่สุดสำหรับการผลิตจำนวนมากสำหรับการออกแบบผลิตภัณฑ์ที่ได้รับอนุมัติ อย่างไรก็ตามการพิมพ์ 3 มิติเหมาะกว่าสำหรับการผลิตขนาดเล็กการผลิตที่ จำกัด หรือการสร้างต้นแบบ

มีข้อดีบางประการของการพิมพ์ 3 มิติเหนือกระบวนการผลิตอื่น ๆ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ซึ่งรวมถึง แต่ไม่ จำกัด เพียง:

  • ผลิตได้เร็วขึ้น - แม้ในบางครั้งจะทำงานช้า แต่การพิมพ์ 3 มิติก็ทำได้เร็วกว่ากระบวนการทั่วไปบางอย่างเช่นการฉีดขึ้นรูปและการผลิตแบบหักลบ
  • สามารถเข้าถึงได้ง่าย - การพิมพ์ 3 มิติมีมานานหลายสิบปีแล้วและเริ่มแพร่หลายตั้งแต่ประมาณปี 2010 ขณะนี้มีเครื่องพิมพ์และชุดซอฟต์แวร์มากมายให้เลือกใช้งาน (ส่วนใหญ่เป็นโอเพ่นซอร์ส) ทำให้เกือบทุกคนเรียนรู้วิธีการทำได้ง่าย
  • สินค้าคุณภาพดีกว่า - การพิมพ์ 3 มิติทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพสม่ำเสมอ ตราบใดที่รุ่นนั้นถูกต้องและเหมาะสมตามวัตถุประสงค์และใช้เครื่องพิมพ์ประเภทเดียวกันผลิตภัณฑ์สุดท้ายมักจะมีคุณภาพเหมือนกัน
  • เหมาะสำหรับการออกแบบและการทดสอบผลิตภัณฑ์ - การพิมพ์ 3 มิติเป็นหนึ่งในเครื่องมือที่ดีที่สุดสำหรับการออกแบบและทดสอบผลิตภัณฑ์ เสนอโอกาสในการออกแบบและทดสอบโมเดลเพื่อให้ปรับแต่งได้อย่างง่ายดาย
  • คุ้มค่า - การพิมพ์ 3 มิติอย่างที่เราเห็นอาจเป็นวิธีการผลิตที่คุ้มทุน เมื่อสร้างแบบจำลองแล้วกระบวนการมักจะเป็นแบบอัตโนมัติและของเสียจากวัตถุดิบมีแนวโน้มที่จะ จำกัด
  • การออกแบบผลิตภัณฑ์แทบไม่มีที่สิ้นสุด - ความเป็นไปได้ของการพิมพ์ 3 มิติแทบจะไร้ขีด จำกัด ตราบใดที่สามารถออกแบบด้วย CAD ได้และเครื่องพิมพ์ใหญ่พอที่จะพิมพ์ได้ท้องฟ้าก็มีขีด จำกัด
  • เครื่องพิมพ์สามมิติสามารถพิมพ์โดยใช้วัสดุต่างๆ - เครื่องพิมพ์ 3D บางรุ่นสามารถผสมผสานหรือสลับระหว่างวัสดุได้ ในการพิมพ์แบบดั้งเดิมอาจเป็นเรื่องยากและมีราคาแพง


ดูวิดีโอ: มาทำความรจกเครอง3d printer ปรนอะไรกไดตามใจเรา EP1 (ธันวาคม 2021).