In Kas yra 3D Spauda, jos panaudojimas

3D spauda – tai vienas ryškiausių išradimų spaudos istorijoje po XV a. J. Gutembergo išrasto spaudos preso. Tai revoliucija spausdinimo pramonėje, suteikianti galimybę iš skaitmeninio modelio pagaminti praktiškai bet kokios formos apčiuopiamą objektą.

Yra keletas skirtingų 3D spaudos technologijų ir didelė įvairovė spausdinimo medžiagų, tačiau gamybos principas yra vienas ir tas pats – spausdintuvas „kloja“ medžiagos sluoksnį ant sluoksnio ir taip, kompiuteriu modeliuotas objektas, virsta realiu, vientisu objektu. Kiekvienas 3D spausdinimas prasideda nuo skaitmeninio 3D objekto sukūrimo. Bandyti atspausdinti be jo būtų tas pats, kas spausdinti dokumentą be teksto ant popieriaus lapo. Objekto dizaino failas yra „supjaustomas“ į itin plonus sluoksnius, kurie nusiunčiami į 3D spausdintuvą. Nuo šios dalies, visas spausdinimo procesas priklauso nuo turimo spausdintuvo – ar tai yra staliniai spausdintuvai, lydantys plastiką ir „klojantys“ sluoksnį po sluoksnio ant spausdinimo platformos, o galbūt tai milžiniška pramoninė mašina, lazerio pagalba lydanti metalo dulkes. Spausdinimas gali užtrukti valandų valandas, priklausomai nuo objekto dydžio. Spausdinimui naudojamos medžiagos priklauso nuo spausdintuvo tipo, o jų sudėtis gali būti plastikas, guma, metalai, smiltainis ar kiti lydiniai – rinkoje kasdien pasirodo vis naujesnės medžiagos.

Formlabs 3D spausdintuvas

Įdomus faktas: 3D spaudos technologija naudojama jau daugiau kaip 30 metų. 1983 m. Chuck‘as Hull‘as sukūrė pirmąjį 3D spaudos procesą ir pavadino jį „sterelitografija“ (angl. stereolightography). Tai metodas ir kartu įrankis, reikalingas gaminti vientisus objektus, iš eilės „spausdinant“ plonus sluoksnius iš ultravioletinės šviesos veikiamos medžiagos (angl. ultraviolet curable material), klojant vieną sluoksnį ant kito. Iš pradžių, šis patentas susitelkė tik į „spausdinimą“ su lengvais skysčiais, bet po to kai C. Hull’as įkūrė kompaniją „3D Systems“, jis greitai suprato, kad ši technika neapsiriboja tik jais. Todėl jis išplėtė 3D spaudos apibrėžimą iki „bet kokia medžiaga, sugebanti sukietėti arba sugebanti pakeisti savo fizikinę būseną“. Taip jis padėjo pamatus tam, ką mes šiandien žinome kaip adityvusis gaminimas (angl. additive manufacturing, AM)  arba 3D spausdinimas.

Taigi, kodėl vis daugiau žmonių pradeda aktyviai domėtis 3D spauda?
Iki 2009 metų 3D spausdinimas buvo leidžiamas tik industriniam naudojimui, po to, vienos iš labiausiai paplitusių technologijų modeliavimui ir prototipų kūrimui (angl. fused deposition modeling, FDM) patentas nustojo galioti. Tuo pat metu susikūrė 3D spaudos aktyvistų grupė, kurios tikslas buvo sukurti mašiną, kuri galėtų spausdinti tokias pat mašinas kaip ji. Taip ir gimė pirmasis stalinis 3D spausdintuvas. 2009 metais, rinkoje atsirandant vis daugiau žaidėjų ir gamintojų, 3D spausdintuvo kaina nuo 200 000 JAV dolerių sumažėjo iki 2000 JAV dolerių ir jie tapo įperkami beveik visiems. Vis daugiau 3D spaudos patentų nustoja galioti, visa tai skatina inovacijas rinkoje ir augančius spausdintuvų pardavimus.

Įdomus faktas: šiuo metu yra apie 300 000 3D spausdintuvų vartotojų pasaulyje ir šis skaičius dvigubėja kasmet.

3D spaudos privalumai ir trūkumai

Labai svarbu suprasti, kad 3D spausdinimas yra sparčiai besivystanti technologija, turinti daugybę privalumų, bet taip pat, kai kuriais atžvilgiais, šiek tiek atsilieka nuo tradicinių gamybos procesų.

3D spaudos privalumai ir trūkumai

3D spaudos privalumai ir trūkumai

3D SPAUDOS PRIVALUMAI:

  • Bet kokios formos dizainų kūrimas. 3D spausdinimas leidžia dizaineriams kurti sudėtingas formas ir dalis – dauguma jų negali būti pagaminamos naudojant tradicinius gamybos būdus. Remiantis natūraliais fizikos dėsniais, gaminimas adityviuoju metodu reiškia, kad sudėtingumas neturi kainos. Įmantraus produkto dizainas su sudėtingomis dizaino detalėmis dabar kainuoja tik tiek kiek ir paprasto dizaino.
  • Kiekvieno produkto personalizavimas.  Ar kada nors stebėjotės, kodėl mes perkame standartizuotų dydžių drabužius? Naudojant tradicinius gamybos metodus taip yra kur kas paprasčiau ir pigiau juos pagaminti bei vėliau parduoti vartotojui už prieinamą kainą. 3D spausdinimas leidžia lengvą personalizaciją. Reikia tik pakeisti dizainą skaitmeninėje erdvėje, o tai daroma be jokių papildomų ir brangių gamybos procesų pakeitimų. Rezultatas? Kiekviena detalė ar daiktas gali būti keičiama, perdaroma ir išbaigiama taip, kad atitiktų kiekvieno vartotojo individualius poreikius be jokių papildomų gamybos išlaidų.
  • Produkto sudėtingumas neturi įtakos kainai. Tradicinėje gamyboje, kai gaminys liejamas iš metalo – kiekviena detalė reikalauja tam tikros jau pagamintos formos. Tai išaugina gamybos kainą. Norėdamos kompensuoti susidariusias gamybos išlaidas, daugelis kompanijų tiesiog pakelia detalių kainas. Kadangi 3D spausdinimas yra „vieno įrankio“ procesas, nėra poreikio kažką keisti procese, taip pat, nėra jokio papildomo mokesčio ar papildomo gamybos laiko, nesvarbu, ar gaminamas paprastas, ar sudėtingas produktas. Visa tai lemia kur kas mažesnę fiksuotą gamybos kainą.
  • Lengva ir greita prototipų gamyba, greitesnis ir mažiau rizikingas patekimas į rinką. Kadangi nereikia jokių brangių įrankių 3D objektų kūrimui ir spausdinimui, tai yra tiesiog efektyvus būdas dizaineriams ir verslininkams, norintiems išbandyti naują rinką arba mažą produktų liniją. Taip pat, naudojant 3D modeliavimą labai paprasta daryti bet kokius dizaino pakeitimus. Tokiu būdu, 3D spausdinimas siūlo mažiau rizikingą kelią į rinką tiems, kas dar tik ieško idėjų kaip pagaminti produktą.
  • Mažiau atliekų. Dauguma tradicinių gamybos procesų pasižymi išteklių švaistymu – pradedama su dideliu kiekiu žaliavų, kurį apdirbus gaunamas galutinis produktas. Gaminant, daugumai produktų yra normalu proceso metu prarasti didžiąją dalį žaliavinės medžiagos. Pavyzdžiui, gaminant lėktuvo variklio dalis, yra normalu proceso metu prarasti 90% žaliavinės medžiagos. Kadangi 3D spausdinimo metu produktas kuriamas „klojant“ sluoksnį ant sluoksnio pagamintam produktui bus sunaudota tik tiek medžiagos kiek jam ir reikia. Taip pat, 3D spausdinimo metu daugumą panaudotų medžiagų lengva perdirbti ir vėl naudoti 3D spausdinimui. Kaip ir kiekvienas naujas procesas ar technologija, 3D spauda turi tiek trūkumų, tiek privalumų, bet didėjant 3D spaudos poreikiui ir paklausai, nuolat daromi milžiniški technologiniai tobulinimai, kad 3D technologijos ir spauda būtų prieinami vis platesnei auditorijai.

3D SPAUDOS TRŪKUMAI:

  • Didesnė kaina platesnei gamybos linijai. Nepaisant visų privalumų gaminant adityviuoju metodu, 3D spausdinimas dar nėra stiprus konkurentas tradicinės gamybos metodams, kai kalbama apie didesnes gamybos apimtis. Daugeliu atvejų, šis skirtumas labiausiai juntamas tarp 1000 ir 10 000 vienetų, priklausomai nuo medžiagos ir dizaino. Tačiau spausdintuvų ir žaliavinių medžiagų kaina po truputį mažėja, tuo pačiu stengiantis didinti pačios produkcijos efektyvumą.
  • Mažesnis medžiagų ir spalvų pasirinkimas. Nepaisant to, kad šiandien esama daugiau nei 600 skirtingų 3D spausdinimo medžiagų – dauguma jų yra pagamintos iš plastiko ir metalo, todėl pasirinkimas vis dar yra ribotas, lyginant su tradicinėje gamyboje naudojamomis produktų medžiagomis ir spalvomis. Nepaisant to, 3D medžiagų rinka kasmet plečiasi ir auga, pasiūlydama tokias spausdinimo medžiagas kaip, mediena, metalai, skirtingų produktų dariniai, keramika ar net šokoladas.
  • Ribotas stiprumas ir patvarumas. Kai kurie 3D spausdinimo būdai nevisada gali pasižymėti tvirtumu dėl medžiagų sluoksniavimo technologijos. Taip pat, dalys, pagamintos naudojant 3D spausdinimą dažniausiai yra silpnesnės nei dalys, pagamintos tradiciniais metodais. Tačiau, techniniai tobulinimai 3D spausdinimo procese yra nuolatos atliekami, todėl tikėtina, jog šie trūkumai bus pašalinti jau netolimoje ateityje.
  • Mažiau tikslumo. Nors kol kas nėra galimybės 3D būdu atspausdinti tobulos formos objektų, tačiau naudojant 3D spaudą vis tiek įmanoma sukurti objektus 20-100 mikronų (arba 0,02-0,1 mm) tikslumu. Vartotojams, keliantiems aukštus reikalavimus savo produktams,  3D spausdinimas yra puikus būdas pamatyti kaip jų prototipus ir suprasti, kaip produktai atrodys realybėje.

Kaip ir kiekvienas naujas ir kuriamas procesas ar technologija, 3D spauda turi tiek trūkumų, tiek privalumų, bet didėjant 3D spaudos poreikiui ir paklausai, daromi milžiniški technologiniai tobulinimai, kad 3D technologijos ir spauda būtų prieinami vis platesnei auditorijai.

Norėdami pasikonsultuoti 3D spaudos ar medžiagų klausimais, rašykite Remigijus@3Dirbtuves.lt arba skambinkite tel. +370 638 38807

Išsamiau apie 3D spaudą rasite čia:

Recommended Posts
laikiklis