דוגמנות תלת מימד היא כיוון פופולרי מאוד, מתפתח ורב-משימות בתעשיית המחשבים כיום. יצירת מודלים וירטואליים של משהו הפכה לחלק בלתי נפרד מהייצור המודרני.
טכנולוגיות מודרניות לא עומדות במקום ופריטים חדשים מומצאים מדי יום בתחומי מדע שונים. ידע כזה הוא מדפסת תלת מימד. המצאתו של מכשיר זה מאפשרת ליצור מודלים תלת ממדיים ייחודיים, אשר השימוש בהם אפשרי בכל תעשייה, החל מבנייה וכלה ברפואה.
ההיסטוריה של מדפסת התלת מימד ומה היא?
למעשה, מדפסות תלת מימד תעשייתיות הופיעו לפני זמן רב, אך קיומן לא פורסם כל כך עבור כלל האוכלוסייה. הדגם התלת ממדי הראשון הופיע בשנת 1985. המדפסת הייתה מעט פונקציונלית והודפסה בשחור-לבן. כבר בשנת 1988 החל ייצורם של דגמי צבע. כרגע יש מספר עצום של דגמים שעובדים על מגוון רחב של חומרים. בשנת 2000, מדפסות תלת מימד יכלו לעבוד רק עם פלסטיק ABC. וכיום מגוון החומרים התרחב לכמה מאות חומרים. אלה כוללים: אקריליק, בטון, הידרוג'ל, נייר, גבס, קרח וכו '.
כבר בשנת 2005 הופיע דגם מדפסת שאפשר ליצור מודלים צבעוניים. מכשיר זה יכול להדפיס את רוב רכיבי הדגם. בשנת 2014 הופיעה המדפסת הראשונה עם שטח הדפסה ענק. פיתוח זה מאפשר יצירת מודלים בגודל בלתי מוגבל. כבר היה ניסיון להדפיס בית בטון בגודלו המלא.
לקח מבנה כזה לא יותר מיממה. כבר בשנת 2016, הבניין המודפס בתלת מימד הראשון הוצג בדובאי. בפברואר 2017 חשפה רוסיה גם בית שהודפס כולו באתר הבנייה. השנה פותחה גם מדפסת בעלת שישה צירים, איתה יהיה הרבה יותר קל להדפיס אלמנטים מורכבים ללא צורך במבנים תומכים. נכון לעכשיו, התפתחות מדפסות שיכולות להדפיס איברים אנושיים, תותבות, שתלים, גופי רכב ואפילו מזון בעיצומן.
אז מהי מדפסת תלת מימד ואילו פונקציות היא מבצעת?
מדפסת תלת מימד היא מכשיר מיוחד ליצירת מודלים תלת מימדיים. בעזרת מכונה זו תוכלו ליצור מודלים תלת מימדיים בגדלים שונים. בשל תפוקת המידע בצורה תלת מימדית, לכל האובייקטים המתקבלים יש פרמטרים פיזיקליים אמיתיים.
כיצד עובדת מדפסת תלת מימד ואיך נוצרים דגמים תלת מימדיים אמיתיים?
אם אנו מתארים את עבודתה של מדפסת תלת מימד במונחים כלליים, ישנם מספר שלבים עיקריים בעבודתה:
- יצירת מודל תלת מימד בתוכנית גרפית. בשלב זה המודל נוצר במחשב באמצעות תבניות וירטואליות מיוחדות.
- חלוקת המודל לשכבות.
- השלב הבא קשור להפעלת המדפסת עצמה. זה יוצר מסה של אבקה מיוחדת שכבה אחר שכבה, המשמשת להיווצרות נוספת של המודל. נוצר תא מיוחד, אשר מלא בחומר פלסטי.
- לאחר כל שכבה, משחים את החומר בשכבת דבק, המעניקה חוזק לדגם העתידי.
סוגי דוגמנות תלת מימד
בתחום זה, טכנולוגיות מודרניות מתפתחות בכמה כיוונים:
- טכנולוגיות סטריאוליטוגרפיות, המקוצרות כ- STL. פורמט קובץ שנמצא בשימוש נרחב לאחסון מודלים תלת מימדיים של אובייקטים לשימוש בטכנולוגיות תוספות.
- שיטות יישום תרמופלסטיות - FDM. דוגמנות של מודלים באמצעות חומר בתצהיר שכבה אחר שכבה.
- חיתוך לייזר - SLS. טכנולוגיה (SLS) כוללת שימוש בלייזר אחד או יותר (בדרך כלל פחמן דו חמצני) בכדי לחבר חלקיקים מחומר אבקתי ליצירת אובייקט פיזי תלת מימדי.
כיום, שיטת התצהיר שכבה אחר שכבה היא הפופולרית ביותר והנפוצה ביותר בתעשייה.
היתרונות העיקריים של שיטה זו הם:
- שימוש בחומרים איכותיים וזולים;
- טכניקת פעולה פשוטה;
- ידידותיות סביבתית של החומרים המשמשים.
סטריאוליתוגרפיה בלייזר
סוג זה של דוגמנות תלת מימד נמצא בשימוש נרחב בתותבות שיניים. מאפיין מובהק של סוג זה של הדפסה הוא ייצור אובייקטים באיכות גבוהה. תוצאות כאלה מושגות בזכות השימוש בציוד שעובד ברשת ממדית, המחושבת במיקרון יחיד.
איך עובד ציוד כזה?
החלק הפונקציונלי של ציוד כזה מבוסס על מקרני LED אולטרה סגול. בתוך מדפסות התלת מימד הללו מראות עדינות המספקות סטיה מדויקת של הקורות. בשל כך, לא מתרחשת חשיפה מלאה של שכבות המתאר.
חיתוך לייזר
Sintering לייזר, או טכנולוגיית SLS, הוא סוג אחר של דוגמנות לייזר. לצורך הפעלה, מכשירים כאלה משתמשים בפלסטיק עם מומס נמוך. הבסיס להתפתחות הייחודית הוא לייזר חזק העוקב אחר קווי המתאר על בסיס פלסטיק, וממזג את החומר. התהליך חוזר על עצמו עד לקבלת מודל שלם. חסרון משמעותי בסינטור לייזר הוא נקבוביות הדגמים שהתקבלו. עם זאת, זה לא משפיע על הכוח בשום צורה שהיא. הוא האמין כי המודלים שהושגו בשיטה זו הם העמידים ביותר. ההתקנה לסינטור לייזר כרוכה בעלות גבוהה למדי ותהליך היווצרות המודל עצמו לוקח פרק זמן ארוך.
באילו חומרים משתמשים ליצירת מודלים תלת ממדיים?
כאמור, החומר העיקרי המשמש במדפסות תלת מימד הוא תרמופלסטי. זה מגיע בשני פורמטים: ABS ו- PLA. בנוסף, חומרים כמו ניילון, פוליאתילן, פוליקרבונט וסוגים אחרים של חומרים המשמשים בתעשייה הפכו נפוצים.
מדפסות תלת מימד רבות כוללות ערבוב של כמה סוגים של חומרים, המשלבים את התכונות הפיזיקליות והכימיות שלהם.
מתקנים המשתמשים במתכות לצורך עבודתם מורכבים יותר במבנהם. ההבדל בטכנולוגיה מסתכם בפונקציות של ראש ההדפסה, שפועל על בסיס תוכנית מחשב. בעזרתו, מוחל מסת דבק מליטה על המקומות אליהם מכוונת תוכנית המחשב. לאחר מכן, הראש מורח שכבה דקה של אבקת מתכת על כל אזור העבודה. כלומר, המתכת אינה נמסה, כמו שקורה בפלסטיק, אלא מוחלת ומודבקת בשכבות בצורה של החלקיקים הקטנים ביותר.
עובדות מעניינות על מדפסות תלת מימד
- הדפסת תלת מימד משמשת לא רק בתעשייה, אלא בשימוש נרחב ברפואה, בבישול ואפילו בחלל.
- כל שנה המחיר עבור מדפסות תלת מימד הופך נמוך יותר ומשתלם יותר. בקרוב טכנולוגיה זו תהיה זמינה כמעט לכולם.
- הדגם התלת ממדי הראשון נוצר בשנת 1984. הוא הושג על ידי צ'אק היל כתוצאה מסטריאוליתוגרפיה.
- לפני זמן לא רב נוצרו איברים מלאכותיים באמצעות מדפסת תלת מימד. תותבות אוזניים היו הדגמים הראשונים.
- בעתיד הקרוב, מדענים הולכים להדפיס את המודל האנושי הראשון.
- דוגמנות תלת מימד תסייע בהפחתת עלויות הייצור, ולכן ייצור המפעל יהפוך במהרה ללא רווחי.
- טכנולוגיות תלת מימד שימשו בקולנוע במשך זמן רב מאוד ליצירת מודלים מציאותיים.
- מדענים מציעים כי בעזרת דוגמנות תלת מימד ניתן ליצור רובוטים אשר במקום אנשים יחקרו את החלל.
- מודלים תלת מימדיים של שמלות כבר הוצגו לעולם. הדוגמנית דיטה פון טיז הפכה לכוכבת הראשונה שלבשה שמלה מודפסת בתלת ממד.
