3D modelování je dnes v počítačovém průmyslu velmi populární, rozvíjející se a multitaskingový směr. Vytváření virtuálních modelů něčeho se stalo nedílnou součástí moderní produkce.
Moderní technologie nestojí na místě a každý den se objevují nové předměty v různých oblastech vědy. Jedním z takových know-how je 3D tiskárna. Vynález tohoto zařízení umožňuje vytvářet jedinečné 3D modely, jejichž použití je možné v jakémkoli průmyslovém odvětví, od stavebnictví po medicínu.
Historie 3D tiskárny a co to je?
Ve skutečnosti se průmyslové 3D tiskárny objevily už dávno, ale jejich existence nebyla pro běžnou populaci tak inzerována. První 3D model se objevil již v roce 1985. Tiskárna byla mírně funkční a vytištěna černobíle. Již v roce 1988 začala výroba barevných modelů. V současné době existuje obrovské množství modelů, které pracují na široké škále materiálů. V roce 2000 mohly 3D tiskárny pracovat pouze s plasty ABC. A dnes se řada materiálů rozšířila na několik stovek materiálů. Patří mezi ně: akryl, beton, hydrogel, papír, sádra, led atd.
Již v roce 2005 se objevil model tiskárny, který umožňoval vytvářet barevné modely. Toto zařízení mohlo tisknout většinu komponent modelu. V roce 2014 se objevila první tiskárna s velkou tiskovou oblastí. Tento vývoj umožňuje vytváření modelů neomezené velikosti. Již došlo k pokusu o tisk konkrétního domu v plné velikosti.
Postavení takové struktury netrvalo déle než den. Již v roce 2016 byla v Dubaji představena první 3D tištěná budova. V únoru 2017 Rusko také odhalilo dům zcela vytištěný na staveništi. V letošním roce byla vyvinuta také šestiosá tiskárna, s níž bude mnohem jednodušší tisknout složité prvky bez nutnosti použití podpůrných konstrukcí. V současné době je v plném proudu vývoj tiskáren, které umí tisknout lidské orgány, protézy, implantáty, karoserie automobilů a dokonce i potraviny.
Co je to 3D tiskárna a jaké funkce provádí?
3D tiskárna je speciální zařízení pro vytváření trojrozměrných modelů. S tímto strojem můžete vytvářet trojrozměrné modely různých velikostí. Díky výstupu informací v trojrozměrné formě mají všechny získané objekty skutečné fyzické parametry.
Jak funguje 3D tiskárna a jak se vytvářejí skutečné 3D modely?
Pokud obecně popíšeme práci 3D tiskárny, existuje několik hlavních fází její práce:
- Tvorba 3D modelu v grafickém programu. V této fázi je model vytvořen v počítači pomocí speciálních virtuálních šablon.
- Rozdělení modelu na vrstvy.
- Další fáze souvisí s provozem samotné tiskárny. Tvoří vrstvu speciální vrstvy prášku po vrstvě, která se používá pro další formování modelu. Vytvoří se speciální komora, která je naplněna plastovým materiálem.
- Po každé vrstvě je materiál mazán adhezivní vrstvou, což dává budoucímu modelu sílu.
Druhy 3D modelování
V této oblasti se moderní technologie vyvíjejí několika směry:
- stereolitografické technologie, které jsou zkráceny jako STL. Formát souboru široce používaný pro ukládání trojrozměrných modelů objektů pro použití v aditivních technologiích.
- termoplastické aplikační metody - FDM. Modelování modelů pomocí depozice materiálu po vrstvě.
- laserové slinování - SLS. Technologie (SLS) zahrnuje použití jednoho nebo více laserů (obvykle oxidu uhličitého) k slinování částic práškového materiálu za účelem vytvoření trojrozměrného fyzického objektu.
Dnes je metoda nanášení vrstvy po vrstvě nejoblíbenější a nejrozšířenější v průmyslu.
Hlavní výhody této metody jsou:
- použití vysoce kvalitních a levných materiálů;
- jednoduchá operační technika;
- šetrnost použitých materiálů k životnímu prostředí.
Laserová stereolitografie
Tento typ 3D modelování je široce používán v zubní protetice. Charakteristickým rysem tohoto typu tisku je výroba vysoce kvalitních předmětů. Těchto výsledků je dosaženo díky použití zařízení, které pracuje v rozměrové mřížce, která se počítá v jednotkách mikronů.
Jak takové zařízení funguje?
Funkční část tohoto zařízení je založena na ultrafialových LED projektorech. Uvnitř těchto 3D tiskáren jsou jemná zrcadla, která zajišťují přesné vychýlení paprsků. díky tomu nedochází k postupnému, ale úplnému odkrytí vrstevnic.
Laserové slinování
Laserové slinování nebo technologie SLS je dalším typem laserového modelování. Pro provoz používají tato zařízení nízkotavitelný plast. Základem jedinečného vývoje je výkonný laser, který sleduje obrysy na plastové základně a spojuje materiál. Proces se opakuje, dokud se nezíská kompletní model. významnou nevýhodou laserového slinování je pórovitost výsledných modelů. to však nijak neovlivňuje sílu. předpokládá se, že modely získané touto metodou jsou nejodolnější. Instalace pro laserové slinování má poměrně vysoké náklady a samotný proces formování modelu trvá dlouhou dobu.
Jaké materiály se používají k vytváření 3D modelů?
Jak již bylo zmíněno, hlavním materiálem používaným u 3D tiskáren je termoplast. Dodává se ve dvou formátech: ABS a PLA. Kromě toho se rozšířily takové materiály jako nylon, polyethylen, polykarbonát a jiné typy materiálů, které se používají v průmyslu.
Mnoho 3D tiskáren zahrnuje míchání několika druhů materiálů a kombinování jejich fyzikálních a chemických vlastností.
Zařízení, která ke své práci používají kovy, mají složitější strukturu. Rozdíl v technologii spočívá ve funkcích tiskové hlavy, která pracuje na základě počítačového programu. S jeho pomocí se na místa, kam směřuje počítačový program, nanáší lepicí hmota. Poté hlava nanáší na celou pracovní plochu tenkou vrstvu kovového prášku. To znamená, že kov se neroztaví, jako je tomu u plastů, ale nanáší se a lepí dohromady ve vrstvách ve formě nejmenších částic.
Zajímavá fakta o 3D tiskárnách
- 3D tisk se používá nejen v průmyslu, je široce používán v medicíně, vaření a dokonce i ve vesmíru.
- Cena 3D tiskáren se každým rokem snižuje a je dostupnější. Brzy bude tato technologie k dispozici téměř každému.
- První 3D model byl vytvořen v roce 1984. Získal jej Chuck Hill jako výsledek stereolitografie.
- Ne tak dávno byly umělé orgány vytvořeny pomocí 3D tiskárny. Prvními modely byly protézy uší.
- V blízké budoucnosti budou vědci tisknout první lidský model.
- 3D modelování pomůže snížit výrobní náklady, takže tovární výroba bude brzy nerentabilní.
- 3D technologie se v kinematografii používají velmi dlouho k vytváření realistických modelů.
- Vědci naznačují, že pomocí 3D modelování lze vytvořit roboty, kteří budou místo lidí zkoumat vesmír.
- Světové modely 3D šatů již byly představeny. Modelka Dita Von Teese se stala první hvězdou, která oblékla 3D tištěné šaty.
