3-D-tulostus: historia, yleiskatsaus ja tulevaisuuden näkymät

Kirjoittaja: Roger Morrison
Luomispäivä: 25 Syyskuu 2021
Päivityspäivä: 7 Kesäkuu 2024
Anonim
3-D-tulostus: historia, yleiskatsaus ja tulevaisuuden näkymät - Tekniikka
3-D-tulostus: historia, yleiskatsaus ja tulevaisuuden näkymät - Tekniikka

Sisältö


Lähde: Scanrail / Dreamstime.com

Ottaa mukaan:

3D-maailmassa tapahtuu jatkuvaa innovaatiota. Tutustu sen uusimpiin käyttötarkoituksiin ja tutustu myös sen historiaan.

Monille ihmisille 3-D ing (tunnetaan myös nimellä "lisäaineiden valmistus") on yksi niistä uskomattomista tekniikoista, jotka saavat meidät tuntemaan kuin olisimme todella elävät tulevaisuudessa. Mahdollisuus rakentaa jotain niin monimutkaista kuin proteesi raaja tai täysin toimiva auto näyttää silti taikuuden selittämättömältä pikemminkin kuin normaalilta tekniikan kehitykseltä.

Kolmiulotteisesta tulosta on kuitenkin tullut vain yleistä ja halvempaa muutaman viime vuoden aikana, mutta se on tosiasiassa kolme vuosikymmentä vanha. Teollisuussuunnittelijat ja insinöörit ovat tosiasiassa käyttäneet luotettavasti suuria ja kalliita kolmiulotteisia levyjä prototyyppien valmistukseen lentokoneisiin ja autoihin aina 80-luvun lopulta lähtien. (Lisätietoja varhaisista kolmiulotteisista tiedoista on artikkelissa Ajattele, että kolmiulotteinen tilanne on upouusi? Ajattele uudelleen.)


Miksi kolmiulotteiset 3D: t ovat nykyään niin suosittuja, ja mihin tämä tekniikka johtaa lähitulevaisuudessa? Aloitetaan puhumalla ensin menneisyydestään.

3D-tutkimuksen historia

Ensimmäisen 3D-er-prototyypin kehitti tohtori Hideo Kodama vuonna 1981. Hän keksi innovatiivisen menetelmän, jossa käytettiin UV-valon avulla polymeroitua valoherkkää hartsia kolmiulotteisten muovimallien valmistamiseksi kerros kerrokselta. Koska hän ei jättänyt patenttivaatimusta ajallaan, Charles Hull jätti ensimmäisen stereolitografiapatentin (SLA) vasta kolme vuotta myöhemmin, vuonna 1984. Muutama vuosi sen jälkeen, vuonna 1988, kaksi muuta kolmiulotteista tekniikkaa oli keksi Carl Deckard Texasin yliopistosta ja Scott Crump Stratasys Inc.:ssä

Vuonna 1992 Stratasys kehitti sulatetun laskeuman mallinnuksensa (FDM), valmistustekniikan, jota nykyisin käytetään useimmissa kolmiulotteisissa tietokoneissa. Kolmiulotteinen ala syntyi hitaasti, kun uusia tekniikoita keksittiin edelleen. Koska CAD-työkalut tulivat entistä edistyneemmiksi ja saatavana, lisäaineiden valmistus tuli asteittain laajemmaksi.


Jo 2000-luvun alkupuolella jotkut upeimmista 3D-tekniikan sovelluksista näkivät valon, kuten ensimmäiset 3D-proteesiproteesijalat. Kun kaikki patentit kuuluivat julkisuuteen vuonna 2009, 3-D-tekniikan vallankumous alkoi kymmenien edelläkävijäyritysten aloittaessa investointeja uusiin kunnianhimoisiin hankkeisiin. Uudemmat menetelmät paransivat tehokkuutta ja alensivat kustannuksia, mikä teki tämän tekniikan yhä yleisemmäksi. Vain kuudessa vuodessa, vuosina 2010-2016, kolmiulotteista tekniikkaa käytettiin menestyksekkäästi täysin toimivan auton, aterian ravitsemiseen tarkoitetun ruoanlaitoksen ja avustuksen kirurgien avustamiseen uskomattoman monimutkaisilla toimenpiteillä.

3D-aikakausi, sellaisena kuin tiedämme ja kuvittelemme sen tänään, on vihdoin alkanut.

Hintapudotukset ja pelimaailma

Yksi tärkeimmistä syistä, miksi kolmiulotteinen muotoilu niin laajalle levisi, oli hinnan lasku. Perustekniikassa saavutettiin suurimmat edistysaskeleet, ja huippuluokan käyttäjistä tuli tarkempia, tehokkaampia ja silti edullisia. Aivan kuten henkilökohtaisen tietotekniikan tai mobiililaitteiden kanssa tapahtui, kolmiulotteisista tietokoneista on tulossa kohtuuhintaisia ​​lähes kaikille. Monilla pienillä ja keskisuurilla yrityksillä on nyt varaa ostaa yksi niistä, vaikka niistä ei ole vieläkään tullut yleisiä kodinkoneita, kuten jääkaappi tai televisio.

Ei vikoja, ei stressiä - vaiheittaiset ohjeet elämää muuttavien ohjelmistojen luomiseen tuhoamatta elämääsi

Et voi parantaa ohjelmointitaitojasi, kun kukaan ei välitä ohjelmiston laadusta.

Joukkojen mukauttaminen antoi monille aloittelijoille mahdollisuuden kolmiulotteisiin omiin pienoismalleihinsa ja hahmoihinsa kehittääkseen uusia lautapelejä. Yhdessä mahdollisuuden kanssa saavuttaa muuten saavuttamattomat tavoitteet joukkorahoitusalustojen kautta, monet indie-yritykset kehittivät ja julkaisivat uskomattomia ideoitaan markkinoilla. Perinteisistä sotapeleistä vallankumouksellisempiin hankkeisiin 3-D-tekniikka auttoi uutta kulta-aikaa lautapelimaailmassa. Joka päivä miljoonia uusia kauniisti veistettyjä malleja, hahmoja ja miniatyyrejä tuotetaan massatuotantona ja myydään harrastajien iloksi ympäri maailmaa.

Edistykset ja uudet materiaalit

Yksi merkittävimmistä edistyksistä kolmiulotteisessa suunnittelussa oli laajan valikoiman uusien materiaalien lisääminen, jotka mahdollistavat laajan käyttöalueen. S voivat nyt olla pehmeitä, muovattavia, joustavia tai erittäin kestäviä.

Muodonmuistopolymeerillä (SMP) on kyky palata alkuperäiseen muotoonsa muodonmuutoksen jälkeen, kun ne altistetaan erityisille ärsykkeille, kuten kuumuudelle tai paineelle. Lisäaineiden valmistusta voidaan käyttää luu-, rusto- ja lihasrakenteisiin ihmisen suuren mittakaavan istuttamiseksi. Uusia pillereitä voidaan muokata kerros kerrallaan lääkekoostumuksen manipuloimiseksi ja vapauttamiseksi verenkiertoon tarkkuudella nielemisen jälkeen. Kolmiulotteista materiaalia voidaan käyttää jopa maailman ohuimman, vahvimman ja joustavimman materiaalin: grafeenin täysimääräiseen hyödyntämiseen.

Yksi suurimmista edistyksistä tässä teknologiassa tapahtui kuitenkin vähemmän futuristisella metallilla. Vaikka se on edelleen huomattavasti kalliimpaa kuin muovi, sen sovelluksia on niin paljon (autoteollisuudesta ilmailu- ja lääketeollisuuteen, muutamia mainitakseni), että sen hintojen odotetaan laskevan nopeasti nopeasti lähitulevaisuudessa. (Lisätietoja siitä, mikä kolmiulotteinen kuvaus on - ja mitä se ei ole - tutustu kolmiulotteiseen malliin, joka ei vielä ole kopioija, mutta nämä ihmiset käyttävät sitä joka tapauksessa.)

Vallankumous vallankumouksen sisällä

Kolmiulotteinen tekniikka ei ole vain tekninen vallankumous, koska sen kanssa voidaan valmistaa tuotteita. Se on muuttanut koko teollisuuden perinteisiä mittakaavaetuja.

Eri esineitä voidaan tuottaa samalla laitteella vain vaihtamalla digitaalinen sininen suhteellisen yksinkertaisen ohjelmiston rajapinnassa. Varastoja täynnä varastot ovat nyt täysin tarpeettomia, koska ne ovat nyt vain pilvissä, valmiina ladattavaksi mihin tahansa paikkaan muutamassa minuutissa.

Kolmiulotteisilla ruuduilla kehitetyt mallit voivat olla paljon hienostuneempia kuin perinteiset, vaativat vähemmän materiaalia ja työtä, samoin kuin vähemmän viimeistelyä ja työstöä karkeiden pintojen poistamiseksi. Valmiit tuotteet ovat kevyempiä, helpompia kuljettaa ja siten halvempia.

3D-tekniikat ja nanoteknologiat

Lisäaineiden valmistus on valmis avioliittoon toisen hämmästyttävän tekniikan: nanoteknologian kanssa. Useat yritykset ovat jo ottaneet käyttöön hiilinanoputkia vahvistamaan kolmiulotteisia muoviesineitä päällystämällä hehkulangansa hiilinanoputkien musteella. Tuloksena on paljon vahvempi ja joustavampi tuote, mutta se on vain jäävuoren huippu.

Jotkut sovellukset ovat yksinkertaisesti henkeäsalpaavia. Vuonna 2013 ryhmä amerikkalaisia ​​tutkijoita kehitti erittäin tehokkaan akun käyttämällä mustetta, joka sisälsi litium-ioni-nanohiukkasia. Koko akku oli kolmiulotteinen niin pieni kuin hiekkajyvä! Tällä tekniikalla voimme ennakoida 3D-joustavien näyttöjen ja paristojen tai pinnoitekerrosten, jotka ovat enintään yhden atomin paksuisia, valmistuksen.

Tulevaisuus ja haasteet

3D-tekniikka on epäilemättä yksi viime vuosisadan mullistavimmista keksinnöistä. Vaikka se on vielä varhaisessa vaiheessa, sen tarkoituksena on muuttaa tavalla, jolla tuotamme ja valmistamme melkein kaikkea, rakentamisesta terveydenhoitoon, aina tavalla tai toisella. On kuitenkin edelleen joitain haasteita, jotka tekevät tästä tekniikasta melko epäkypsän ottamaan maailman väkisin.

Kolmiulotteisten tietokoneiden käyttäminen täysimääräisesti tai jopa vain kalibrointi on edelleen melko monimutkainen tehtävä, joka vaatii asianmukaista koulutusta ja omistautunutta henkilöstöä. Kaikilla yrityksillä ei ole resursseja kouluttaa henkilöstöään työskentelemään mallinnusliittymien parissa.

Vaikka massatuotanto on jo mahdollista, teollisuus ei ole vielä valmis hallitsemaan useimpien nykyisten markkinoiden, kuten autoteollisuuden, edellyttämiä määriä. Kolmiulotteisten tekniikoiden on silti mukautettava määrien kanssa, ennen kuin ne ovat paremmat kuin perinteinen valmistus. Taloutemme laajamittainen muutos kohtaa väistämättä myös jonkinlaista vastarintaa.

Kaikki sanottu, kun kustannukset vähenevät ja niiden käytettävyys kasvaa, kolmiulotteisten digitaalisten erien käyttö jatkuu syvemmälle. Hetki, jolloin lisäaineiden valmistuksesta tulee kaikkialle kuuluvaa, on tulossa yhden päivän lähempänä joka päivä.