Η τρισδιάστατη εκτύπωση

Ιστορία

1974 Ο David E. H. Jones έγραψε για πρώτη φορά για την ιδέα της τρισδιάστατης εκτύπωσης στο περιοδικό New Scientist.

1984 Ο Alain Le Méhauté και άλλοι κατέθεσαν δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για τη στερεολιθογραφία (τρισδιάστατος εκτυπωτής με λέιζερ).

1989: Ο S. Scott Crump ανέπτυξε το FDM. Είναι η τεχνολογία που χρησιμοποιείται από τους περισσότερους τρισδιάστατους εκτυπωτές σήμερα.

1992 Η πρώτη μηχανή FDM πωλήθηκε το 1992 από την εταιρεία Stratasys του S. Scott Crump.

2005 Το RepRap έγινε το πρώτο έργο εκτυπωτή ανοιχτού κώδικα

2008 Το Shapeways έγινε η πρώτη υπηρεσία που εκτύπωνε τρισδιάστατα ένα αντικείμενο και το έστελνε στους πελάτες.

2017 Το πρώτο τρισδιάστατα εκτυπωμένο σπίτι στο οποίο θα μπορούσαν να ζήσουν άνθρωποι χτίστηκε στη Ρωσία

Πώς λειτουργούν

Μοντελοποίηση

Το πρώτο βήμα για την τρισδιάστατη εκτύπωση είναι να το κατασκευάσετε σε έναν υπολογιστή. Οι άνθρωποι το κάνουν αυτό με λογισμικό CAD (Computer Aided Design) ή με τρισδιάστατο σαρωτή. Για να σχεδιάσουν μοντέλα στο CAD, οι άνθρωποι ξεκινούν με βασικά σχήματα και χτίζουν από αυτό το σημείο. Οι τρισδιάστατοι σαρωτές είναι μηχανήματα που παίρνουν πολλές μετρήσεις του αντικειμένου και φτιάχνουν αυτόματα ένα μοντέλο στον υπολογιστή. Μπορούν να είναι πολύ γρήγοροι, αλλά είναι επίσης πιο ακριβοί.

Τα μοντέλα CAD αποθηκεύονται συνήθως σε υπολογιστές ως αρχεία STL. Αποθηκεύονται ως πολλά τρίγωνα, γεγονός που εξοικονομεί χώρο στον υπολογιστή.

Εκτύπωση

Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τρόποι με τους οποίους λειτουργούν οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές. Υπάρχουν επίσης πολλά διαφορετικά υλικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Κάθε μέθοδος και υλικό έχει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά του.

Τα κύρια πράγματα που πρέπει να σκεφτείτε όταν επιλέγετε ένα μηχάνημα είναι συνήθως η ταχύτητα, το κόστος και το χρώμα. Οι εκτυπωτές που δουλεύουν απευθείας με μέταλλα είναι γενικά ακριβοί. Ωστόσο, οι λιγότερο ακριβοί εκτυπωτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή ενός καλουπιού, το οποίο στη συνέχεια χρησιμοποιείται για την κατασκευή μεταλλικών εξαρτημάτων.

Τα τυπικά στρώματα έχουν πάχος περίπου 100 μm, ή περίπου το ένα δέκατο του πάχους μιας ανθρώπινης τρίχας. Οι εκτυπώσεις μπορούν να διαρκέσουν από λιγότερο από μία ώρα έως πολλές ημέρες, ανάλογα με το πόσο περίπλοκη και μεγάλη είναι η εκτύπωση.

Φινίρισμα

Αφού η μηχανή έχει τελειώσει την εκτύπωση, μερικές φορές οι άνθρωποι τελειώνουν το μοντέλο. Αυτό σημαίνει ότι κάνουν μικρές διορθώσεις για να το κάνουν να φαίνεται καλύτερο. Το φινίρισμα περιλαμβάνει την αφαίρεση του υλικού που τοποθέτησε ο εκτυπωτής για να στηρίξει το μοντέλο. Αυτό μερικές φορές μπορεί να πάρει πολύ χρόνο. Υπάρχουν τρόποι για να γίνει πιο γρήγορα, αλλά συχνά είναι ευκολότερο να αφαιρείται το πλαστικό με το χέρι.

 

Μοντέλο ενός αντικειμένου στον υπολογιστή πριν από την εκτύπωση


Αναπαραγωγή πολυμέσων Ένας τρισδιάστατος εκτυπωτής εκτυπώνει μια προπέλα. Το βίντεο είναι 4 φορές πιο γρήγορο από την πραγματική ζωή.


Τελειωμένη τρισδιάστατη εκτύπωση ενός κανονιού

Χρησιμοποιεί το

DIY

Πολλοί άνθρωποι προσπαθούν να αναπτύξουν φθηνούς τρισδιάστατους εκτυπωτές για χρήση στο σπίτι. Οι βιβλιοθήκες έχουν επίσης αρχίσει να αγοράζουν μικρότερους τρισδιάστατους εκτυπωτές, ώστε οι άνθρωποι να μπορούν να μάθουν γι' αυτούς χωρίς να χρειάζεται να αγοράσουν έναν. Πολλές εργασίες έχουν γίνει από κοινότητες DIY, καθώς και από σχολεία και κοινότητες χάκερ. Μέχρι το 2017, όλο και περισσότεροι άνθρωποι άρχισαν να χρησιμοποιούν την τρισδιάστατη εκτύπωση στο σπίτι τους για μικρά αντικείμενα, όπως γρανάζια και μικρές διακοσμήσεις.

Ιατρικό

Η τρισδιάστατη εκτύπωση χρησιμοποιείται για τη φτηνή κατασκευή ιατρικών προμηθειών. Οι άνθρωποι πιστεύουν ότι οι δύο μεγαλύτερες χρήσεις θα είναι η κατασκευή ακουστικών βοηθημάτων και ψεύτικων δοντιών.

Τον Μάρτιο του 2014, χειρουργοί στο Swansea χρησιμοποίησαν τρισδιάστατα εκτυπωμένα εξαρτήματα για να ανακατασκευάσουν το πρόσωπο ενός μοτοσικλετιστή που είχε τραυματιστεί σοβαρά σε τροχαίο ατύχημα.^[]

Κατασκευή

Το 2014, μια σουηδική εταιρεία κατασκεύασε ένα υπεραυτοκίνητο που χρησιμοποιεί πολλά τρισδιάστατα εκτυπωμένα εξαρτήματα. Το Urbee ήταν το πρώτο αυτοκίνητο στον κόσμο στο οποίο το αμάξωμα και τα παράθυρα εκτυπώθηκαν τρισδιάστατα.

Το 2015, ένα μαχητικό αεροσκάφος Eurofighter Typhoon της Βασιλικής Αεροπορίας πέταξε με τρισδιάστατα εκτυπωμένα εξαρτήματα. Η Πολεμική Αεροπορία των Ηνωμένων Πολιτειών έχει αρχίσει να εργάζεται με τρισδιάστατους εκτυπωτές και η Ισραηλινή Πολεμική Αεροπορία έχει επίσης αγοράσει έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή για την εκτύπωση ανταλλακτικών.

Τρόφιμα

Τα τρόφιμα μπορούν να εκτυπωθούν τρισδιάστατα. Μπορούν να εκτυπωθούν πολλά διαφορετικά τρόφιμα, όπως σοκολάτες και γλυκά, αλλά και επίπεδα τρόφιμα όπως κράκερ, ζυμαρικά και πίτσα. Η NASA εκτυπώνει τρόφιμα για να δημιουργεί λιγότερα απόβλητα και να φτιάχνει τρόφιμα που έχουν όλα τα σωστά θρεπτικά συστατικά για τους αστροναύτες. Το 2018, ο Giuseppe Scionti εκτύπωσε ένα τρόφιμο που ήταν παρόμοιο με το κρέας.

Όπλα

Το 2012, η Defense Distributed ανέβασε στο διαδίκτυο αρχεία για ένα τρισδιάστατα εκτυπωμένο όπλο "το οποίο θα μπορούσε να κατεβάσει και να αναπαραγάγει οποιοσδήποτε διαθέτει τρισδιάστατο εκτυπωτή". Αφού η Defense Distributed δημοσίευσε τα σχέδιά της, ο κόσμος ανησύχησε ότι μπορεί να προκαλέσουν προβλήματα με τον έλεγχο των όπλων^[] . Ένα χρόνο αργότερα, τον Μάιο του 2013, το υπουργείο Εξωτερικών των ΗΠΑ ζήτησε από την Defense Distributed να κατεβάσει τα σχέδια, όπως και έγινε.

Εκπαίδευση

Η τρισδιάστατη εκτύπωση έχει αυξήσει την καινοτομία και την επίλυση προβλημάτων στις τάξεις. Οι σπουδαστές του σχεδιασμού μπορούν να τη χρησιμοποιήσουν για την εκτύπωση πρωτοτύπων σε θέματα όπως η τρισδιάστατη εκτύπωση μηχανικής- επιδείξεις αυτού του είδους έχουν ήδη αναπτυχθεί σε ορισμένα ιδρύματα σε όλο τον κόσμο.

Ιστορικό

Τα τελευταία χρόνια η τρισδιάστατη εκτύπωση χρησιμοποιείται για να διασφαλιστεί ότι σημαντικά πράγματα από την ιστορία είναι ασφαλή. Πολλά μουσεία έχουν αγοράσει τρισδιάστατους εκτυπωτές και κατασκευάζουν κομμάτια για να στερεώσουν τα κειμήλιά τους. Το Μητροπολιτικό Μουσείο Τέχνης και το Βρετανικό Μουσείο έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούν τους τρισδιάστατους εκτυπωτές τους για να φτιάχνουν αντίγραφα που πωλούνται στο κατάστημα δώρων. Το Εθνικό Μουσείο Στρατιωτικής Ιστορίας και το Ιστορικό Μουσείο της Βάρνας πωλούν ψηφιακές εκδόσεις των αντικειμένων τους στο διαδίκτυο, τις οποίες ο καθένας μπορεί να εκτυπώσει τρισδιάστατα στο σπίτι του.

3D εκτυπωμένος δίσκος σπονδυλικής στήλης


Ένας τρισδιάστατα εκτυπωμένος κινητήρας


Ένας τρισδιάστατα εκτυπωμένος κύβος ζάχαρης


3D εκτυπωμένος Αιγυπτιακός Φαραώ προς πώληση στο Threeding