Drukarki 3D - Drogi gadżet czy technologia przyszłości?

Technologia druku 3D w ostatnich czasach rozwija się niepojęcie szybko w wielu kierukach. Jenak aby móc omówić postęp tej technologii, a także jej zastosowania w naszym codziennym życiu i przemyśle, powinniśmy wiedzieć dokładnie czym jest technologia druku 3D oraz jakie są jej rodzaje i możliwości.

Drukowanie przestrzenne (innaczej drukowanie 3D) - jest to proces wytwarzania fizycznych trójwymiarowych obiektów na podstawie modela komputerowego. Na potrzeby interpretacji modela komputerowego na odpowiedni schemat drukowania, w 1986 roku został stworzony format pliku .STL opracowany przez firmę 3D Systems założoną przez Charlesa Hulla. W Formacie tym przechowywany jest model 3D który następnie używany jest do generowania plików .gcode czyli plików odpowiadającego za przekazywanie instrukcji drukarką 3D.

Technologie Druku 3D

Na dzień dzisiejszy posiadamy wiele możliwości wydruku 3D. Poniżej wymienię najważniesze i najpopularniejsze z nich.

Technologia SLA (Stereo Lithography Apparatus)

Jedną z pierwszych technologii drukowania przestrzennego , została opracowana w 1984 roku przez Charlesa Hulla i opatentowana 2 lata później, technologia Stereolitografii (SLA lub STL), jest to proces wielowarstowego utwardzania fotopolimeru (najczęściej żywicy epoksydowej) za pomocą lasera. Pod wpływem jego działania następuje polimeryzacja i utwardzenie substancji na naświetlanej powierzchni substancji. Następnie proces powtarza się, wcześniej zmieniając poziom naświetlanej warstwy czyli wysuwając powstający element minimalnie w górę, aby mógła zajść reakcja na kolejnej "drukowanej" warstwie. Gotowy wydruk powinien zostać oczyszczony z resztek żywicy oraz zostać podany naświetlaniu przez lampę UV w celu całkowitemu utwardzeniu.

Takie drukarki są niezwykle dokładne w drukowaniu najmniejszych detali, jednak po wydrukowaniu danego przedmiotu potrzeba poświęcić dużo czasu na oczyszczenie wydrukowanego obiektu oraz ponowne przygotowanie maszyny do kolejnego uruchomienia, gdyż najmniejsze zabrudzenia mogą uszkodzić wydruk, a nawet drukarkę, kolejnym z zproblemów jest to iż do działania potrzebne sa stosunkowe duże ilości fotopolimeru, który do tanich nie należy, podobnie jak sama drukarka.

Technologia FDM (Fused Deposition Modeling)

Jedna z najpopularniejszych metod drukowania przestrzennego. Opiera się na drukowaniu z termoplastów (są to tworzywa sztuczne które w odpowiedniej temperaturze, przyjmują postać płynną) inaczej nazywane filamentami. Początkowo taki filament w formie żyły, zaciągany jest przez ekstruder czyli element odpowiadający za jego dozowanie, do głowicy, która odpowiada za ogrzewanie i nadlewanie stopionego materiału na podstawkę.

Zaletami takich drukarek jest przystępny czas drukowania, cena oraz dokładność, najczęściej na dzień dzisiejszy ten typ drukarkek używa się do tworzenia modeli i prototypów danych produktów. Najbardziej rozpowszechnionymi materiałami do druku są filamenty rodzaju PLA (najpopularniejszy filament do druku 3D w tej technologi, ze względu na jego dość dużą wytrzymałość, niską temperaturę topnienia, a także łatwość wydruku oraz fakt, iż jako jeden z niewielu ten filament jest biodegradowalny w odpowiednich warunkach) oraz filament typu ABS (materiał wytrzymalszy od PLA, jednakże wymagający drukowania w obudowie gdyż początkowo jest bardzo wrażliwy na zmiany temperaturowe, a także wszelkie powiewy powietrza), istnieją także inne filamentu np TPU PET NYLON ULTEM PC oraz wiele innych specjalistycznych odmian.

Technologia SLS (Selective Laser Sintering)

Przełomowa technologia spajająca sztuczne tworzywa proszkowe za pomocą lasera, jej zasada jest podobna do drukarek SLA, jednak z tą różnicą, iż zamiast fotopolimeru używane są sproszkowane tworzywa sztuczne i potrzebny jest mocniejszy laser aby cały proces odbył się poprawnie.

Zaletą tej motody druku jest możliwość piętrowania na sobie wydruków, gdyż proszek na którym jst drukowany dany przedmiot spełnia rolę podparcia. Chociaż na pozór prosta jest to technologia przełomowa dlatego, iż otwiera ona dzwi do metody drukowania poprzez spiekanie proszków, co za tym idzie możliwość drukowania z ich metalowej odmiany, o której w poniższej technologi wydruku.

Drukowanie z metalu i innych materiałów

Technologia Direct Metal Laser Sintering

Techologia DMLS opierająca się na spiekaniu proszków metalowych wiązką laserową, sposób wydruku jest prawie taki sam jak przy technologii SLS, jednak z tą różnicą, że nie można drukować wielu wydruków jednocześnie na sobie

Technologia Binder Jet

Techologia opierająca się na łączeniu piasku, ceramiki czy innych metalicznych proszków ciekłymi spoiwami, charakteryzuje się dużą efektywnoscią i jest szeroko wykorzystywana w przemyśle, szczególnie przy produkcji form i rdzeni odlewniczych

Oraz inne mniej popularne i nie wykorzystywane na szeroką skalę lub nadal opracowywane drukarki 3D takie jak CJP (Color Jet Printing) opierająca się na drukowania z kolorowego proszku i utwardzaniu go, czy drukarka MJF (Multi Jet Fusion) opracowywana przez firmę HP, jednak teraz krótko o 2 nowych niekonwencjonalnych metodach wydruku 3D które mogą wiele zmienić i o dalszej przyszłości drukarek 3D

Drukowane Domy

Ostatnio na rynku zagranicznym powoli zaczęły się pojawiać oferty dosłowego wydrukowania domu, zawdzięczamy to dzięki niezwykłemu rozwojowi technologi druku 3d w przemyśle budowlanym, drukarki te swoim działaniem przypominają drukarki FDM tylko w znacznie większej skali, oraz bez potrzeby roztapiania podawanego materiału.

Zaletą takiego rozwiązania jest oszczędność czasu, materiałałów i kosztów związanych z budowową budynku, jednak nadal wszytskie prace wykończeniowe oraz podłączanie instalacji muszą wykonane być ręcznie, wydrokować jedynie do teraz można *skorupę domu jednak możliwe, że niedługo się to zmieni.

Drukowane Rakiety

Dzięki wielu latach prac amerykańska firma Relativity Space oraz NASA i SpaceX zaczęły drukować części do rakiet na wyspecjalizowanych drukarkach w technologiach DMLS oraz SLM (Selective Laser Melting) podobnej do DMSL i możliwe, że też w innych o których jeszcze nie wiemy, każda z nich drukuje jest w stanie wydrukować części rakiet na mniejszą lub większą skalę, jednak Relalativity Space postawiło sobie za cel wydrukwanie całej rakiety.

Drukowanie części do rakiet pozwala zaoszczędzićc na długotrwałych procesach obróbkowych i czasie, co w niedalekiej przyszłości może się przełożyć na znaczny rozwój sektora kosmicznego w niewuobrażalnym tępie.

Przyszłość Drukarek 3D

Technologiczne BOOM w technologiach 3D jeszcze nie osiągneło swojego zenitu, możliwości które dają nam drukarki 3D są niezliczone, jednym z ciekawszych wiodących badań nad technologią 3D, o której nie było poruszone powyżej jest drukowanie z tkanek organicznych, między innymi ludzkich organów.

Innym z koleji jest możliwość drukowania z wielu materiałów wykorzystywanych w elektryce i elektronice co pozwoliłoby na drukowanie całych gotowych prostych podzespołów

Możliwości są niezliczone, w szczególności jeżeli precyzja drukarek będzie się tylko zwiększała, a ich szybkość wzrastała, kto wie co nam przyniesie jutro