מהי מדפסת תלת מימד

אחד הטרנדים המבטיחים ביותר בעולם המודרני הוא יצירת אובייקטים תלת מימדיים באמצעות הדפסת תלת מימד. טכנולוגיית ההדפסה מאפשרת לך ליצור מוצרים מורכבים ומפורטים למדי. כיום השימוש בהדפסת תלת מימד אפשרי לא רק באתרי הייצור, אלא גם בבית, לשם כך מספיק לרכוש מדפסת תלת מימד.

מהי מדפסת תלת מימד?

מדפסת תלת מימד היא מכשיר המסוגל ליצור אובייקטים המבוססים על מודלים דיגיטליים תלת מימדיים שנוצרו. מוצרים מתקבלים על ידי יישום שכבה אחר שכבה של חומר. שרפים תרמופלסטיים ופוטופולימריים משמשים כבסיס, אך עם התפתחות הטכנולוגיה גדל מספר החומרים המשמשים כחומרי גלם.

הליך הייצור נראה כך:

1. תהליך יצירת מודל תלת מימד מתרחש, כלומר. נוצרת תמונה ויזואלית של המוצר העתידי תוך שמירה על כל הפרופורציות. המודל נוצר באמצעות תוכנה מיוחדת.
2. לאחר יצירת המודל, עליך לעבד את הקובץ. העיבוד מורכב מהמרת הקובץ לקוד דיגיטלי המחלק את כל הדגם לשכבות מקבילות רבות. בדרך זו, נוצרות פקודות עבור מכשיר התלת מימד, אשר מפיץ את החומר ליצירת האובייקט.
3. השלב האחרון הוא הדפסת 3D של המוצר, כלומר. תהליך יצירת מוצר על ידי יישום שכבה אחר שכבה של חומר.התהליך מתבצע באמצעות ראש הדפסה (אקסטרודר), הנע לאורך צירי 0Y ו-0X, כלומר. החומר מוזן רק לאורך המישור האופקי בהתאם לקוד התוכנית של השכבה. כדי ליישם את השכבה הבאה, האקסטרודר נע לאורך המדריך האנכי (לאורך ציר 0Z) במרחק שווה לגודל השכבה. לאחר מכן מתחילה ליישם את השכבה האופקית הבאה.

התייחסות: תהליך ההדפסה עשוי להיות שונה בהתאם לטכנולוגיית הייצור, אך התהליך הכללי של יצירת מוצרים מורכב מיישום שכבה אחר שכבה של החומר.

סוגי מדפסות תלת מימד

התקנים מחולקים בהתאם לייחודיות של תהליך ההדפסה, כלומר. על הטכנולוגיה שבה נעשה שימוש. שיטות ההדפסה הנפוצות ביותר הן FDM (Fused Deposition Modeling) ו-SLA (סטריאוליטוגרפיה לייזר).

טכנולוגיית דוגמנות כיוונית היא אחת משיטות ההדפסה הראשונות שצצו. תרמופלסטי משמש כחומר לייצור חפצים בצורה של פצעי סריגה או חוטים על סליל. שיטת ההדפסה היא כדלקמן:

1. הסליל או החוט מותקנים באקסטרודר. בהשפעת מכשיר החימום, החומר מתחיל להמיס וזורם דרך הערוץ אל משטח העבודה.
2. המכבש נע לאורך קואורדינטות שצוינו בהתאם לקוד דיגיטלי. הייצור מתרחש בשכבות ביחס למישור האופקי.
3. בייצור מוצרים מורכבים משתמשים בשני חומרים: עיקריים ועזר. המוצר נוצר באמצעות חומר בסיסי. חומר העזר נועד ליצור תמיכות זמניות, כמו גם למלא את החלל החלול של המוצר. כיהמדפסת אינה מסוגלת להדפיס חפץ באוויר ללא כל סיבה.

התייחסות: חומר העזר מוסר לאחר מכן באמצעות ממס מיוחד, או נשבר בקלות.

למוצרים המיוצרים בטכנולוגיית FDM יש חוזק מכני וכימי טוב. תכונות כאלה מושגות באמצעות שימוש בתרמופלסטי בדרגה תעשייתית. טכנולוגיה זו היא גם קלת משקל ומתאימה לשימוש בבית.

טכנולוגיות SLA, או סטריאוליטוגרפיה, מדפיסות מוצרים באמצעות שרפים פוטופולימריים נוזליים המתקשים בהשפעת מקור אנרגיה בצורת לייזר. בשיטה זו, מוצרים בעלי דיוק גבוה (עד 15 מיקרון). אובייקטים מודפסים באופן הבא:

1. משטח העבודה מורד לתוך מיכל עם נוזל פוטופולימר לעומק שכבה אחת;
2. מקור האנרגיה (לייזר) חותך את צורת האובייקט בהתאם לקואורדינטות האובייקט הנתונות;
3. תהליך פילמור מתרחש כתוצאה ממנו מתרחשת התקשות בנקודות המגע;
4. ההליך חוזר על עצמו עבור כל שכבה עד להפקת האובייקט;
5. לאחר הייצור, הדגם טובל במיכל עם תמיסה מיוחדת לניקויו מאלמנטים עזר;
6. השלב האחרון הוא קרינה אולטרה סגולה על מנת לזרז את תהליך היווצרות המוצר.

סטריאוליתוגרפיה היא אחת הטכנולוגיות המודרניות ביותר, אך דורשת חומרים יקרים. ישנם גם סוגי הדפסה פחות מוכרים:

SlS (סינטור לייזר סלקטיבי) העיקרון של יצירת אובייקט הוא אספקת שכבה דקה של חומר בצורת אבקה לאזור העבודה, אשר מושחתת בפעולת לייזר.היתרון העיקרי של שיטה זו הוא היעדר הצורך להשתמש באלמנטים עזר, אך זה דורש טיפול חום נוסף. לא מיועד לשימוש בתנאים ביתיים.

EBM (המסת קרן אלקטרונים). הטכנולוגיה דומה לסינטינג לייזר סלקטיבי, אך המוצר נוצר בוואקום ואינו מצריך טיפול חום נוסף.

הדפסה תלת מימדית כוללת עט תלת מימד. עקרון הפעולה שלו דומה לטכנולוגיית FDM, אך בעל מראה מיניאטורי יותר ומשמש ליצירת רישומים עם אפקט תלת מימדי.

מה מדפסת תלת מימד יכולה לעשות?

כיום, הדפסת תלת מימד משמשת כמעט בכל תחומי החיים. ישנן דוגמאות ליצירת מנות קולינריות באמצעות הדפסת תלת מימד. חלקים מכל מורכבות נוצרים עבור מבנים מורכבים יותר בכל הענפים. אבל התחום הרלוונטי והנחוץ ביותר הוא עדיין הרפואה.

מספר חברות מפתחות סימולנטים אורגניים שיכולים למעשה להחליף בדים טבעיים. הדפסת תלת מימד יכולה לסייע גם בתחום החלפת מפרקים. היישום הנפוץ ביותר של ייצור תלת מימדי הוא ברפואת שיניים. בנוסף לתותבות, מדפסות משמשות לייצור דגמי איברים. יכולות ההדפסה בתלת מימד הולכות וגדלות והופכות נגישות יותר מדי יום.

מדפסות תלת מימד עוזרות לא רק לאנשים, אלא גם לבעלי חיים. אחד המקרים המפורסמים הוא יצירת קונכייה לצב שנפצע בשרפת יער. לפיכך, הקליפה החדשה הצילה את חיי החיה, ויש הרבה מקרים כאלה. מקרה ייחודי נוסף הוא רגל תותבת לפיל. הייחודיות של המקרה טמונה בעובדה שתותבות לפילים כמעט שאינן מיוצרות בגלל המשקל הגדול של החיה.

טכנולוגיית הדפסה מודרנית מאפשרת ליצור אפילו בניין שלם. בניית הבית הקטן (37 מ"ר) ארכה לחוקרים רק 24 שעות והייתה חצי מהעלות של השיטה הקונבנציונלית.