Je, uchapishaji wa 3D ndio jambo kuu linalofuata?

Orodha ya maudhui:

Je, uchapishaji wa 3D ndio jambo kuu linalofuata?
Je, uchapishaji wa 3D ndio jambo kuu linalofuata?

Video: Je, uchapishaji wa 3D ndio jambo kuu linalofuata?

Video: Je, uchapishaji wa 3D ndio jambo kuu linalofuata?
Video: Обзор современного дома: Твой дом ДОЛЖЕН БЫТЬ ТАКИМ | Красивые дома, интерьер дома, хаус тур 2024, Machi
Anonim

Printa zinazojinakili zenyewe kuunda vitu kutoka kwa michoro ya kompyuta? Sio hadithi za kisayansi, lakini ukweli uliowekwa kuleta mapinduzi katika utengenezaji

Ingawa unaweza usifikiri, 1986 ulikuwa mwaka muhimu. Kuondolewa kwa udhibiti wa Soko la Hisa la London kulibadilisha jinsi tulivyofikiria kuhusu pesa; Chernobyl ilibadilisha jinsi tulivyofikiria juu ya nguvu za nyuklia; Top Gun ilibadilisha jinsi tulivyofikiria kuhusu nyimbo za filamu, na, kwa wale wanaosikiliza kwa makini, bwana mmoja wa Marekani anayeitwa Chuck Hull alibadilisha jinsi tulivyofikiria kuhusu utengenezaji.

Mwaka huo tarehe 11 Machi (labda takriban siku milioni moja tangu kuanzishwa kwa jadi kwa Roma), Hull ilitolewa kwa hati miliki ya Marekani nambari 4, 575, 330: 'Kifaa cha Uzalishaji wa Vitu vya Tatu-Dimensional by Stereolithography'. Na kwa hivyo kichapishi cha 3D kilizaliwa.

‘Chuck Hull ndiye aliyeanzisha yote,’ anasema Phil Kilburn, meneja mauzo katika kampuni ya uchapishaji ya 3D 3T RPD. 'Alikuwa akifanya kazi kwa Xerox wakati huo, na akaja na wazo la kuweka wino juu ya kila mmoja ili kuunda mfano thabiti wa pande tatu. Alichukua mchakato huu na kuanzisha kampuni ya kwanza ya uchapishaji ya 3D, 3D Systems.’

Picha
Picha

Hapo mwanzo

Printa asili ya 3D ya Hull ilitumia mwanga wa urujuanimno kuchora umbo la pande mbili juu ya uso wa kiriba cha fotopolymer kioevu, dutu ambayo hubadilika kuwa kigumu inapoangaziwa kwa miale ya urujuani. Mchakato huu hutokea tena na tena, na kutengeneza tabaka za 2D ili kuunda kitu cha 3D. Ingawa michakato na nyenzo zinazotumiwa katika vichapishi vya 3D zimekuja kwa muda mrefu tangu wakati huo, kanuni zinasalia zile zile.

‘Mashine tunazotumia sasa zinatumia leza,’ asema meneja wa TEHAMA wa 3T RPD Martyn Harris. 'Mchakato huo ni wa busara sana, lakini katika hali yake ya msingi ni rahisi sana: chukua unga na uiyeyushe. Kwa hivyo katika mashine zetu una kitanda cha poda, kwa mfano nailoni, ambayo inapashwa moto kwenye chumba cha kichapishi hadi chini ya kiwango chake cha kuyeyuka. Laser kisha zifuatilie sehemu mbili-mbili za kipengee cha kijenzi unachotaka kutoa juu ya unga, zikiyeyusha safu ya 2D kila wakati. Mara safu inapofuatiliwa, kitanda cha kichapishi kinashuka chini, wacha tuseme, mikroni 120 [0.12mm], kisha mkono unaofunika tena hutawanya safu nyingine ya nyenzo za unga juu na mchakato huanza tena, na ufuatiliaji wa leza. nje ya safu inayofuata.'

Picha
Picha

Mchakato huu unategemea mbinu ya 'kuzama', ambapo kwa halijoto ya juu atomi katika chembe za poda husambaa katika kila moja na kuwa kipande kigumu. Lakini haitoshi tu kuelekeza leza kwenye baadhi ya plastiki na kutarajia kitu muhimu kutokea.

‘Unachofanya kwanza ni kutengeneza 3D CAD [muundo unaosaidiwa na kompyuta] wa unachotaka kutengeneza,’ Harris anasema.'Kisha, kwa kutumia programu maalum, unapakia miundo kwenye nafasi pepe ya 3D inayoakisi ukubwa wa kitanda cha kichapishi. Kuanzia hapo unahifadhi faili zako zote katika STL - stereolithography, au faili zenye pembe tatu - na unapokuwa tayari kuweka faili, unazigawanya zote katika unene wowote unaounda. Faili zote hizo zilizokatwa hutumwa kwa kompyuta inayodhibiti kichapishi na kisha ni kubofya nenda, na kichapishi kitachapisha. Jambo la kushangaza ni kwamba sehemu nyingi za vichapishaji hivi huchapishwa kwenye vichapishaji vingine hapa, kwa hivyo zimekuwa zinazojirudia.’

Harris amejihusisha na 3T RPD kwa miaka 13 iliyopita na, hivi majuzi zaidi, ameanzisha Race Ware, kampuni inayohusika na baisikeli ambayo inatengeneza bidhaa zake - kutoka kwa vipandikizi vya plastiki vya Garmin hadi vikamata minyororo ya titanium - kwa kutumia vichapishi vya 3T RPD.

‘Nilijiingiza katika hili kwa sababu ninaendesha SRM na nina jozi ya baa za Easton TT,’ anasema Harris. 'Nilipoenda kutafuta sehemu ya kupachika baa, nilichoweza kupata ni vifaa vya kutisha vya adapta, kwa hivyo nilifikiri nitengeneze yangu. Nilifikiria kuwa ikiwa ningetengeneza moja kwa ajili yangu, ningeona ikiwa kuna mtu mwingine angetaka pia, kwa hivyo nikaenda kwenye mkutano wa TT na kuuliza kote. Huyu jamaa anayeitwa Jason Swann alisema alitaka ya Garmin, na alikuwa mbunifu wa CAD kwa hivyo alinipa muundo huo. Ilituchukua miezi mitatu au minne pekee kupata toleo la kwanza hadi toleo ambalo tunauza sasa.’

Picha
Picha

Kama Harris anavyoonyesha, mojawapo ya maendeleo muhimu yanayoletwa na utengenezaji wa 3D ni kasi na urahisi wa kutengeneza bidhaa na kuboreshwa. Mchakato wa jumla kutoka ubao wa kuchora hadi makala yaliyokamilishwa ni wa haraka sana ikilinganishwa na mbinu za kitamaduni - ingawa muda wa ujenzi unaweza kuchukua chochote kutoka saa chache hadi karibu wiki, kulingana na utata na idadi ya bidhaa zinazochapishwa.

‘Tofauti na michakato mingine ya utengenezaji, kama vile kutengeneza sindano, kwa uchapishaji wa 3D hakuna zana,’ anasema Harris. 'Ninachohitaji kufanya ni kuunda kielelezo cha CAD, kufanya majaribio machache, kufanya mabadiliko machache na kisha ninapofurahishwa nayo, anza kuchapa. Watu wanaona vigumu kupata vichwa vyao karibu nayo. Wananiuliza saa ya mwisho ni nini na ninaweza kujibu, “Wiki mbili au tatu,” ilhali wamezoea mtu kusema, “Itakuwa tayari kufikia robo ya nne ya mwaka ujao.”’

Uchapaji wa haraka

Bila shaka 3T RPD na Race Ware haziko peke yake; kuna watengenezaji na viwanda vingine kwa sasa vinavyovuna manufaa ya uchapishaji wa 3D na vinatazamia kusukuma mipaka zaidi. Audi ilitumia roboti za uchapishaji za 3D kuunda gari la dhana la RSQ ambalo lilionekana kwenye filamu ya I, Robot; Timu za Formula One kama vile Sauber hutumia njia za breki zilizochapishwa za 3D kwenye magari yao, na, hivi majuzi, kampuni ya mbunifu ya Uholanzi ya Dus Architects ilitangaza mipango ya kuchapisha nyumba nzima ya 3D. Kwa hivyo, ikiwa yote haya yanawezekana (nyumba itadaiwa kujengwa kwa sehemu kwenye kichapishi cha urefu wa mita sita kinachoitwa 'KarmerMaker'), madhara yanaweza kuwa gani kwa baiskeli zenyewe? Mwanamume mmoja anayefikiri kuwa anajua ni mkuu wa utafiti na maendeleo katika baiskeli za Ridley, Dirk Van den Berk.

‘Tumekuwa tukichapisha vijenzi vidogo vya mfano kwa miaka miwili au mitatu iliyopita, kama vile breki ya uma ya Noah Fast,’ Van den Berk anasema. ‘Lakini kwa mara ya kwanza mwaka huu [2013] tumechapisha sura nzima kama sehemu ya uundaji wa toleo letu jipya la baiskeli ya Dean TT. Haina nguvu ya kutosha kuendeshwa au kujaribiwa dhiki, lakini ni nzuri kwa majaribio ya aero kwenye njia ya upepo na majaribio ya mkusanyiko, ambapo tunaweza kuiunda kwa kutumia vipengee halisi ili kuona kwamba kila kitu kinafaa.’

Picha
Picha

Kama ilivyo kwa Race Ware, aina hii mahususi ya uchapishaji wa 3D - inayojulikana kama uchapaji wa haraka - humruhusu Ridley kufanya mabadiliko haraka na kwa bei nafuu. 'Dean alianza na maumbo ya bomba ili kujaribu kwenye handaki. Kisha tukajenga muafaka kamili. Tunajaribu haya, kutathmini, kisha kurudi nyuma na kufanya mabadiliko madogo. Hiyo ndiyo jambo kubwa - mabadiliko madogo yanaweza kufanywa haraka sana. Lazima ubonyeze kitufe na usubiri kichapishi kiache kuchapisha.

‘Hapo awali ungetumia kompyuta na programu kuunda fremu, hadi kufikia hatua ya kutoa mwanga wa kijani kibichi na waunda fremu kuanza kukata ukungu. Ingawa uchapishaji wa 3D si teknolojia ya bei nafuu, kwa hakika ni nafuu zaidi kuliko kufungua ukungu, kuona hitilafu kwenye fremu na kulazimika kuanza upya, ' Van de Berk anaongeza.

Kwa hivyo, ikiwa kampuni kama vile 3T RPD zinaweza kuchapisha kwa chuma na watengenezaji kama vile Ridley tayari wanachapisha fremu za baiskeli za mfano, kwa nini hatuwezi kuziweka pamoja na kuanza kuchapisha baiskeli zinazoweza kubebeka?

‘Kwa fremu kamili ni vigumu sana kwa sababu ya jinsi fremu inavyopakiwa wakati wa kuendesha, ' Van den Berk anaelezea. 'Ni muundo tata ambao unahitaji kuwa na uwezo wa kukabiliana na kila aina ya mikazo na matatizo. Ukiwa na kaboni, jinsi unavyounda tabaka ndio hufanya fremu kuwa na nguvu au ngumu katika mwelekeo fulani. Kwa uchapishaji ni vigumu zaidi kudhibiti sifa za

nyenzo na hiyo ndiyo hufanya utayarishaji wa fremu kuwa mgumu. Hata hivyo, mambo yanakwenda katika mwelekeo huo.’

Picha
Picha

Uchumi wa viwango

Nyuma kwenye Kituo huko Bristol, kuna kampuni moja ambayo ukweli wa fremu zilizochapishwa za 3D unakaribia zaidi - angalau kwa kiasi.

Charge Bikes imekuwa ikifanya kazi na EADS (European Aeronautic Defence and Space Company) ili kuunda orodha ya kwanza ya walioacha shule iliyochapishwa na toleo la umma. Imetengenezwa kutoka kwa titanium ya Ti6Al4V, iliyoacha shuleni huchapishwa kwenye kituo cha EADS kabla ya kusafirishwa hadi Taiwan ili kuunganishwa kwenye baisikeli za freezer za Charge. Hata hivyo, ingawa majaribio ya EN na miezi minane ya kuchosha chini ya mpanda farasi wa Charge Chris Metcalfe wameonyesha walioacha shule kuwa na mafanikio kila kukicha kama binamu zao wa CNC'd, wao, na mchakato ambao ni sehemu yake, hauna vikwazo.

Charge's Neil Cousins anasema, ‘Kwa sasa walioacha shule waliochapwa huongeza 20% kwa gharama ya fremu ya kawaida ya Friza, kwa sehemu kwa sababu kila muundo unaweza kutoa idadi ya juu zaidi ya watu 50 walioacha shule kutokana na ukubwa wa kichapishi. Pia tunabanwa na idadi ya vichapishi huko nje - kwa sasa ni kampuni nyingine tatu pekee nchini Uingereza ndizo zinazo nazo - na utaalamu na ujuzi unaohitajika kuzitumia.’

Binamu adokeza kuwa hakuna sababu kwa nini katika siku zijazo gharama ya kutengeneza sehemu kama hizo haiwezi kupunguzwa kadiri ukubwa wa mashine na nambari zinavyoongezeka, lakini kwa sasa ana maoni halisi kuhusu wapi teknolojia inaelekea: 'Tupo. kila wakati huja na mipango ya sehemu na nimeajiri mbunifu mpya wa viwanda hapa. Jambo moja la kukumbuka ni kwamba sehemu nyingi zitakuwa ghali sana kwamba tunapaswa kuwa waangalifu ili tusifanye kitu ambacho kitakaa kwenye rafu za wasambazaji wetu kwa miaka. Hiyo ilisema, wachezaji wengi wakubwa katika tasnia ya baiskeli wamewasiliana nasi na EADS ili kupata habari zaidi juu ya teknolojia, na kwa muda mfupi ninaweza kuona kwa urahisi uchapishaji wa 3D ukitumika kutengeneza vipengee kama vile hubs, mechs. na kaseti.'

Martyn Harris wa Race Ware anaweza kuwa hatua moja mbele, baada ya kushirikiana na gwiji wa masuala ya anga, Simon Smart kutengeneza shina la titani. Ingawa mbali na kuwa bidhaa iliyokamilishwa, inayoweza kuuzwa (Harris anakadiria kuwa toleo la sasa limemgharimu £5, 000, kwa hivyo kuhamisha moja kunaweza kuwa ngumu kidogo), inatumika tu kudhibitisha kiwango cha uchapishaji cha 3D kwa sasa, na pia ni nini. itachukua muda mrefu kufika ambapo kampuni kama vile Race Ware na Charge zingependa kwenda.

‘Ufunguo wa mustakabali wa uchapishaji wa 3D ni kuelewa mchakato huo,’ anasema Phil Kilburn wa 3T RPD. ‘Imechukua kazi nyingi za kimishonari kwa upande wetu kuwafanya watu waamini katika teknolojia, kuelimisha watu kuhusu kile kinachoweza na kisichoweza kufanya. Mara tu unapoelewa mchakato unaweza kuchukua faida yake. Bado haijafika kabisa, lakini itakapofika, uchapishaji wa 3D utalipuka.’

Chapa nzuri: Jinsi uchapishaji wa 3D unavyofanya kazi

Picha
Picha
  • Pamoja na kujenga katika plastiki, 3T RPD ina mfululizo wa mashine zinazochapisha sehemu za chuma, kama vile vikamataji hivi vya titanium vilivyoagizwa na Race Ware.
  • Chumba cha kichapishi huwashwa hadi 70°C, kabla ya leza moja ya nyuzinyuzi, inayofanya kazi kwa 1, 000°C+, kufuatilia safu mbili za kipenyo kwenye kitanda cha unga wa titani.
  • Mwanga mweupe unaong'aa unaoweza kuona si kitone cha leza, bali ni mwanga mkali unaotolewa huku poda ya titani ikiyeyushwa.
  • Vishikizi vya mnyororo hujengwa katika tabaka za mikroni 20 - baada ya kila safu kufuatiliwa, kitanda cha kichapishi hushuka kwa 0.02mm kabla ya safu mpya ya unga kutandazwa.
  • Vitanda vya vichapishi vya chuma huwa vidogo sana kuliko vitanda vya kichapishi vya plastiki. Lakini mashine za hivi punde zaidi za 3T RPD tayari zimejenga 50% zaidi ya zile za awali.
  • Tatizo kuu la kufanya vichapishaji vikubwa zaidi linakuja na leza zinazolenga. Vichapishi vidogo vya chuma hutumia leza moja, ilhali vichapishi vya plastiki vya eneo kubwa lazima vitumie mbili.
  • Kuchapisha vikamata minyororo vitatu katika titani huchukua takriban saa nne. Hadi 50 zinaweza kubanwa kwenye kitanda cha kichapishi, lakini muda wa kujenga utaongezeka hadi karibu saa 12.
  • Ujenzi unapokamilika, sehemu hizo zinaweza kuondolewa kama vile kurejesha jiwe kutoka kwenye rundo la mchanga. Sehemu kubwa ya poda iliyobaki hurejeshwa kwenye muundo unaofuata.

Ilipendekeza: