La stampa 3D converte bobine di filamenti di plastica o vassoi di resina in oggetti fisici. La stampa 3D non appartiene affatto a questo mondo. La NASA mantiene una stampante 3D sulla Stazione Spaziale Internazionale e gli astronauti possono creare strumenti personalizzati (come questa chiave di riparazione) senza doverli volare nello spazio.
La stampa 3D è stata adottata da studenti, imprenditori, dilettanti e grandi fabbriche. Poiché la stampa 3D consente di convertire i progetti digitali in oggetti tangibili, sono stati scoperti numerosi usi.
Il medico può stampare un modello fisico dell'anatomia del paziente per visualizzare meglio il programma e dimostrare la pratica. Gli ingegneri di fabbrica possono creare infissi personalizzati che consentono di risparmiare tempo e ridurre i danni durante la produzione. La comunità promuove lo spazio imprenditoriale, insegna le competenze STEM e aiuta le start-up per nuove imprese, creando nuovi posti di lavoro e opportunità locali.
Mentre la stampa 3D viene utilizzata principalmente per la produzione di oggetti in plastica, la stampa 3D può anche produrre oggetti in metallo, sebbene si tratti di un processo più costoso e meno comune della stampa 3D in plastica.
Sintesi
Cos'è la stampa 3D? La stampa 3D è il processo di creazione di oggetti fisici da un modello digitale. La stampa 3D è un processo aggiuntivo. Gli strati di plastica sono costruiti uno dopo l'altro per creare oggetti.
In che modo la stampa 3D influisce sull'economia?
La stampa 3D è parte integrante del movimento del produttore e avvantaggia la comunità, l'educazione, gli imprenditori e le imprese tradizionali. Aiuta a promuovere la creazione di nuovi prodotti e nuove aziende e insegna abilità che possono essere convertite in una varietà di lavori tecnici e professionali.
Quanto costa la stampa 3D rispetto ai processi di produzione tradizionali?
Dipende. Costa molto meno e crea prototipi, dispositivi, strumenti e dispositivi con la stampa 3D molto meno tempo. Tuttavia, una volta pagati i costi di installazione e degli strumenti, le tecniche di produzione tradizionali (come lo stampaggio a iniezione) possono produrre oggetti più velocemente e a costi inferiori.
In che modo la stampa 3D influisce sulla catena di fornitura?
La stampa 3D è ideale per la produzione a breve termine e la produzione su piccola scala. Consente inoltre di "archiviare nel cloud" i pezzi di ricambio, pertanto non è necessario un inventario fisico prima che sia necessario l'oggetto. Fornendo oggetti 3D a livello globale in forma digitale e stampandoli localmente, i costi e i tempi di trasporto possono essere completamente eliminati.
La stampa 3D può cambiare la produzione?
La produzione sta subendo enormi cambiamenti e la stampa 3D è uno degli elementi. Altri fattori includono un aumento significativo del volume e della velocità di trasmissione dei dati, analisi migliorate, fattori umani migliorati e automazione di vari processi produttivi.
Cos'è la stampa 3D?
La stampa 3D è il processo di creazione di oggetti (di solito in plastica, ma a volte in metallo o materiali compositi) da un modello digitale. La maggior parte delle stampanti 3D aggiunge materiale a uno strato molto sottile alla volta, motivo per cui le stampanti 3D sono classificate come "produzione additiva".
Come funziona la produzione additiva?
Le stampanti per computer funzionano in genere una riga alla volta. La stampante 3D è più simile a un plotter, che sposta la testina di stampa lungo gli assi X e Y per disegnare un motivo. Nel caso di una stampante 3D, la stampante 3D è tridimensionale. Una volta disegnato il motivo, la testina di stampa si sposta verso l'alto (o la stampa si sposta a faccia in giù) e l'altro motivo viene disegnato sul primo.
Come funziona una stampante 3D?
Esistono diversi tipi di stampanti 3D, ma ci concentreremo su due tipi: modellazione a deposizione fusa (o FDM) e stereolitografia (o SLA).
FDM inizia con una bobina di filamento. Di solito si tratta di trefoli spessi 1,75 o 2,85 mm che vengono avvolti sul mandrino. La stampante FDM riscalda il filamento, lo espelle attraverso l'ugello dell'estrusore e pone uno strato sulla superficie di costruzione. Questi strati sono molto sottili e quando ogni strato fuso viene posato sopra lo strato precedente, si scioglie parzialmente dopo il raffreddamento.
Nel tempo - a volte ci vuole molto tempo - un oggetto è costruito da centinaia o migliaia di questi livelli.
Lo SLA inizia con una resina liquida. Il vassoio di costruzione scende nella resina (di solito capovolta) e la luce (a volte dall'LCD, a volte dal laser UV) produce una reazione chimica nella resina che si indurisce. Quando ogni strato è esposto alla luce, la stampante solleva leggermente la piattaforma di costruzione dalla cella di resina, esponendo il livello successivo.
FDM è la forma più comune di stampa 3D di estrusione di materiale. Lo SLA è la forma più comune di stampa 3D fotopolimerica. Questi due metodi di stampa hanno raggiunto un livello di costi sufficientemente basso che i consumatori, i dilettanti, gli educatori, gli imprenditori e le piccole imprese possono permettersi, ma di solito si limitano alla produzione di materie plastiche, materiali plastici e materiali in nylon. .
Possono essere utilizzate altre forme di stampanti 3D, ma richiedono un costo di acquisto elevato. Questi includono la stampa 3D del letto di polvere (far cadere la polvere e quindi formare la fusione), la produzione di laminato (incollare i fogli insieme e quindi tagliarli), la deposizione direzionale di energia (questo è in qualche modo simile se sono nati il saldatore e la stampante FDM) E la fabbricazione di forme libere da fascio di elettroni (espellendo un fascio di elettroni nel vuoto per produrre metallo fuso basato su un modello 3D).
Queste ultime forme di stampa 3D sono comunemente utilizzate per realizzare parti metalliche, mentre FDM e SLA sono più comunemente utilizzate per realizzare oggetti in plastica.
Tutto in comune è che creano nuovi oggetti aggiungendo e mescolando gradualmente le materie prime.
Cosa non è la stampa 3D
La stampante 3D non è un replicatore di Star Trek. Chiunque abbia una stampante 3D ti dirà che non appena l'ospite vede la stampante in azione, la sua immaginazione sarà eccitata. Quasi immediatamente, inizieranno a chiamare i tipi di oggetti che vogliono fare. Spesso questi non sono nemmeno oggetti esistenti, ma credono che la magia della stampa 3D possa creare nuove invenzioni dall'oggi al domani.
In che modo la stampa 3D influisce sull'economia?
Proprio come la stampa 3D è un fattore nella tendenza alla trasformazione della produzione digitale, la stampa 3D è un elemento di una tendenza economica più ampia e dell'aumento del movimento del produttore.
Un aspetto eccitante della produzione è la sua inclusività e neutralità di genere. Copre tutto, dalla produzione di bambole al design di robot, dallo scrapbooking alla realizzazione di mobili, dalla produzione di pelletteria alla stampa 3D. Questa è una parola che contiene tutto ciò che rende le cose pure e semplici.
La produzione è diversa dalla produzione, anche se spesso porta alla produzione. Quando qualcuno progetta un prodotto e costruisce un prototipo, considera di realizzarlo. Una volta che il prototipo è in produzione attiva, sta producendo. Ora, combinando la produzione desktop con il crowdfunding, è possibile progettare prototipi molto complessi che vengono poi finanziati da potenziali clienti.
Vantaggi e svantaggi delle stampanti FDM e SLA
Poiché le stampanti FDM e SLA sono già disponibili per dilettanti e professionisti, sono il tipo più comune di stampante 3D. La versione consumer può essere utilizzata per centinaia di dollari e le macchine professionali per la prototipazione e la produzione di attrezzature hanno un prezzo compreso tra $ 3.000 e $ 6.000.
Queste sono le tecnologie di stampa 3D in cui è più probabile che tu investa.
Stampante FDM
FDM è la prima tecnologia di stampa 3D amatoriale tradizionale, ancora leader del mercato in termini di fornitura di marchi e prodotti e volume delle vendite.
Una delle principali sfide della stampa 3D è quella di ottenere una stampa di successo dell'oggetto. La stampa non è riuscita perché la plastica depositata si riscalda o si raffredda troppo rapidamente perché lo strato non si lega correttamente perché la stampa è staccata dalla superficie di stampa della piastra di costruzione a causa dell'intasamento del filamento nell'estrusore, nonché di vari altri problemi di produzione.
Le stampanti FDM possono stampare in una varietà di materiali plastici. Ogni plastica ha caratteristiche diverse che rendono la stampa più semplice o più difficile e producono caratteristiche diverse nella parte finita.
Il tipo più comune di filamento è il PLA (acido polilattico), che è molto facile da stampare, ma può essere molto fragile e deformarsi al sole.
Il nylon è molto flessibile, ma di solito richiede molta manipolazione per far funzionare le sue impostazioni di stampa.
L'ABS è più forte (è realizzato in LEGO), ma la sua velocità di raffreddamento di solito provoca l'arricciatura sottostante a distorcere l'intera stampa. Ha anche un odore sgradevole e fumi moderatamente tossici.
Alcuni fornitori iniettano materie plastiche di base (principalmente PLA) in altri materiali, tra cui legno, metallo e fibra di carbonio. Ognuno di questi cambia le caratteristiche dell'oggetto stampato finito.
La maggior parte delle stampanti FDM ha un estrusore in grado di stampare un rotolo di filamento alla volta. Le stampanti FDM più avanzate (e costose) possono stampare due, tre, quattro o più filamenti alla volta, consentendo alla stampante di mescolare colori, proprietà funzionali (come materie plastiche solide e cerniere flessibili) e materiali di supporto solubili.
La stampa è composta da un filo di plastica fusa, quindi sporgere può essere un problema. Sebbene le stampanti FDM possano tipicamente stampare cerchi o angoli fino a 45-60 gradi, non possono stampare sul traferro perché la plastica fusa affonderà semplicemente nel solco.
Per compensare i grandi spazi vuoti, la maggior parte delle stampanti produrrà supporto o una torre di plastica temporanea in grado di supportare l'area del ponte. La stampante monofilamento utilizza lo stesso materiale dell'oggetto stesso e ha una varietà di impostazioni che facilitano la rimozione del supporto.
Le stampanti a doppio filamento spesso stampano con un materiale di supporto dissolvibile come il PVA (alcool polivinilico) che è praticamente lo stesso materiale di cui è fatta la colla Elmer. Una volta completata la stampa a doppio filamento, viene immersa in acqua per ore (o talvolta giorni) e il PVA si dissolve, lasciando una stampa intatta con i vuoti aperti progettati dal progettista per l'oggetto finale.
Poiché le stampanti FDM stampano a strati, l'orientamento dell'oggetto da stampare può essere importante. I legami tra gli strati sono spesso più deboli delle corse lineari di plastica. Pertanto, il posizionamento sul letto dovrebbe tenerne conto per eventuali oggetti che potrebbero essere sotto stress.
Le stampanti FDM sono disponibili in vari formati. Maggiore è il formato, più difficile è la stampa, perché spesso è difficile bilanciare le caratteristiche di calore all'interno dell'area di costruzione completa.
Le stampanti FDM offrono anche una varietà di dimensioni di ugelli. Più grande è l'ugello, più materiale viene estruso al minuto, ma meno raffinato è il risultato finale. Più piccolo è l'ugello, più dettagliata è la stampa. La stampa con ugelli di grandi dimensioni o ugelli di piccole dimensioni introdurrà altre sfide, spesso legate a supporti, ponti e gestione del calore.
Stampante SLA
Le stampanti SLA hanno molte caratteristiche che le rendono fuori dal comune:
Le resine liquide che usano sono altamente tossiche nella loro forma non indurita. Se lo ottieni, può causare ustioni o eruzioni dolorose.
La stampa finita deve essere elaborata in un bagno e quindi polimerizzata. Si deformeranno durante questo tempo di elaborazione. Sono anche tossici.
Le stampanti SLA sono più ingombranti delle stampanti FDM a causa delle resine liquide e dei bagni di lavorazione.
Le stampanti SLA hanno in genere aree di costruzione molto piccole, con conseguenti stampe in genere di piccole dimensioni. Le resine sono in genere formulate appositamente per una particolare stampante, quindi l'utente può bloccare il prodotto del fornitore, il che può limitare le scelte di materiale e colore.
Anche così, le stampanti SLA stanno diventando sempre più popolari, principalmente perché producono stampe con dettagli molto fini e pochi strati di strati. Ciò li rende particolarmente adatti per la prototipazione di disegni e matrici di gioielli, piccoli progetti medici e dentistici e hobby come ferrovie modello e miniature di giochi.
Progettazione e preparazione di stampe
Il processo di passaggio da oggetti creativi a oggetti stampati in 3D deve prima passare a due tecnologie di strumenti software: software di modellazione 3D (o CAD) e un slicer.
Software di modellazione 3D
Il software di modellazione 3D (noto anche come CAD (per la progettazione assistita da computer)) può essere considerato come il motore di creazione di modelli 3D. Allo stesso modo, è possibile utilizzare Photoshop per creare grafica, Illustrator per creare illustrazioni o Word per creare articoli come questo e software CAD per la creazione di modelli 3D.
Ci sono molti programmi CAD là fuori e ogni programma è più adatto per diverse attività. Alterno tra TinkerCAD e Fusion 360, a seconda che sia necessario creare una parte rapida o un design più complesso.
Affettatrice
Il programma CAD genera un modello virtuale dell'oggetto 3D. Ma la maggior parte della stampa 3D viene eseguita strato per strato. Il processo di conversione di un disegno 3D in una serie di movimenti della macchina su un piano bidimensionale (e quindi lo spostamento del piano) è il compito del programma slicer.
Per saperne di più: https://www.zdnet.com/article/everything-you-need-to-know-about-3d-printing-and-its-impact-on-your-business/