Historia drukarek 3D i sposób ich działania

Teraz znane słowo „drukarka" jest tłumaczone z angielskiego jako urządzenie drukujące. Teraz rzadko można znaleźć osobę, która nigdy nie widziała zwykłej drukarki, za pomocą której można uzyskać dowolny dokument tekstowy lub graficzny.

Historia pojawienia się drukarki w obecnym znaczeniu rozpoczęła się w ubiegłym stuleciu – pierwsza czarno-biała drukarka pojawiła się już w 1953 roku, aw 1976 roku pojawiła się pierwsza kolorowa drukarka atramentowa firmy IBM. Dziś różnorodne drukarki można znaleźć nie tylko w biurach i organizacjach, ale także w szkołach i prawie w każdym domu. W końcu współczesny proces pracy i nauki stał się nie do pomyślenia bez tego urządzenia.

Jednak w ostatnich latach pojawiło się zupełnie nowe urządzenie, które potrafi nie tylko wydrukować dowolny obraz na kartce papieru. Mowa o wynalezieniu drukarki 3d, za pomocą której można już tworzyć trójwymiarowe części, produkty czy modele.

Historia drukarki 3D

Historia drukarek 3D, o dziwo, jest dość długa, a nad stworzeniem tego urządzenia pracowali naukowcy z wielu krajów świata, stopniowo przyczyniając się do rozwoju technologii trójwymiarowych.

• W 1986 roku Amerykanin Chuck Hull wynalazł zasadę druku trójwymiarowego, którą wykorzystano w układzie stereolitograficznym.
• W 1988 roku inny Amerykanin, Scott Crump, znalazł zupełnie inne podejście do realizacji druku trójwymiarowego – formowania poprzez rozkład topliwego materiału (FDM). Dziś wszystkie drukarki trójwymiarowe, które mogą wytwarzać produkty w ograniczonej skali, działają na tej zasadzie.
• Choć prace nad stworzeniem drukarek trójwymiarowych rozpoczęto w latach osiemdziesiątych ubiegłego wieku, sam termin „druk trójwymiarowy” pojawił się dopiero w 1995 roku w czeluściach Massachusetts Institute of Technology. Już w następnym roku firma 3D Systems nazwała swój pierwszy model Actua 2100 drukarką 3D. Taką historię powstania ma w skrócie drukarka 3D.

Pierwsze trójwymiarowe modele drukowane były bardzo wolno, a próba zwiększenia szybkości ich pracy niezmiennie prowadziła do błędów w produktach. Drukarki trójwymiarowe o wystarczająco wysokiej jakości produktów pojawiły się dopiero w 2005 roku. W 2008 roku pojawił się model Reprap, w połowie zdolny do odtworzenia się, ponieważ mógł wykonać połowę swoich części.

technologie druku 3d

Druk trójwymiarowy może wykorzystywać różne technologie i materiały eksploatacyjne, ale w każdym przypadku działa poprzez sekwencyjne nakładanie warstw trójwymiarowego obiektu. Do tworzenia warstw można stosować różne technologie.

Stereolitografia laserowa, w której laser ultrafioletowy oświetla powierzchnię płynnego fotopolimeru punkt po punkcie. W innym wariancie naświetlanie odbywa się lampą ultrafioletową poprzez fotomaskę zmieniającą się wraz z nową warstwą. Ciekły polimer następnie twardnieje, stając się dość trwałym tworzywem sztucznym.

• Fuzja laserowa jest stosowana do warstw proszków tworzyw sztucznych lub metali.
• Laminowanie – tutaj również następuje nawarstwianie materiału, wszystkie warstwy są ze sobą sklejane, aw każdej warstwie laserowo wycinane są skrawki, tworząc przekrój przyszłego obiektu.
• Technologia strumieniowa zapewnia zestalenie materiału chłodzącego: dysza dozująca wyrzuca ogrzane krople tworzywa termoplastycznego na schłodzoną platformę podstawy. Tam natychmiast zastygają, sklejając się z sąsiednimi i tworzą warstwę wykonywanej części.

• Klejenie sproszkowanego materiału przypomina trochę spiekanie proszku wiązką lasera, ale proszkiem może być tutaj zmielona celuloza, która się nie topi, dlatego do sklejenia używa się płynnego kleju lub rozpuszczalnika, który jest podawany z miniaturowej dyszy. Dzięki tej metodzie możesz nadać części pożądany kolor, jeśli używasz wielokolorowych barwników. Istnieją nawet modele drukarek trójwymiarowych, które wykorzystują głowice z konwencjonalnych drukarek atramentowych.
• Grube mieszanki ceramiczne mogą być również stosowane jako materiały samoutwardzalne. Takie materiały są poszukiwane do drukowania 3D dużych modeli architektonicznych.
• Najnowszym osiągnięciem są biodrukarki. Na razie są to tylko obiekty eksperymentalne, które tworzą trójwymiarową strukturę narządu do przeszczepu. Używają roztworów zawierających żywe komórki. Następnie komórki rosną, dzielą się i specjalizują, tworząc ostateczny kształt narządu.

Surowce do drukarek 3D

Wszystkie drukarki wolumetryczne do 2008 roku mogły wykorzystywać tylko jeden rodzaj plastiku – ABC, który był najlepszym „materiałem eksploatacyjnym” do druku trójwymiarowego. Firma Object Geometries Ltd wypuściła na rynek pierwszy model „Connex500″, który mógł wykorzystywać jednocześnie kilka rodzajów materiałów. Teraz lista takich materiałów przekroczyła sto. Wśród nich są:

• celuloza;
• hydrożel;
• beton;
• akryl;
• woda;
• gips;
• nylon;
• proszek metalowy;
• polilaktyd;
• polikaprolakton;
• polietylen niskociśnieniowy;
• polipropylen;
• czekolada.

Osobliwością pracy drukarek trójwymiarowych jest to, że wszystkie powstałe obiekty mogą być tylko półprzewodnikowe, ponieważ są nakładane warstwa po warstwie. Na konwencjonalnej drukarce można wykonać tylko dokument papierowy, a na drukarce trójwymiarowej można „wydrukować” dziecięcą zabawkę, tkaninę nadającą się do szycia, plastikowe przybory, a nawet implanty do celów medycznych czy samochód. Drukarki wolumetryczne nowej generacji mają bardzo duże możliwości.

Film o historii drukarek 3d

Niesamowite możliwości drukarek 3D

Drukarki trójwymiarowe stopniowo stają się przydatnymi i niezbędnymi urządzeniami w naszym życiu, a obszary ich zastosowań coraz bardziej się poszerzają. Tak więc małe drukarki trójwymiarowe są w stanie wytwarzać artykuły gospodarstwa domowego, takie jak naczynia, zabawki, biżuteria, a nawet meble.

• W 2010 roku Kanadyjczyk Jim Kor zademonstrował samochód osobowy, którego nadwozie zostało w całości wykonane na trójwymiarowej drukarce, co zajęło 2500 godzin pracy. Twórcy tego wyjątkowego samochodu zebrali się nawet, aby w ciągu kilku dni dotrzeć z Nowego Jorku do San Francisco, zużywając zaledwie 38 litrów biopaliwa.
• W 2010 roku Organovo Inc. ogłosiła, że ​​stworzyła trójwymiarową technologię wytwarzania sztucznych naczyń krwionośnych. Wcześniej wykorzystanie tej technologii do celów medycznych nie wchodziło w grę. Obecnie na świecie wykonano już wiele zabiegów protetycznych, w których wszczepiono pacjentom implanty wykonane tą technologią – kości czaszki i nosa, zęby, kości dłoni itp.
• Znacznie skromniejsza jest zademonstrowana przez Brytyjczyków w 2011 roku drukarka, która potrafi zrobić z czekolady każdą figurkę. Ponieważ czekolada jest w stanie dość szybko stwardnieć po schłodzeniu, drukarka dość szybko drukuje na takich surowcach. Takie drukarki to nie lada gratka dla restauracji i cukierni.

W tym samym roku dzięki staraniom brytyjskich inżynierów z University of Southampton powstał pierwszy samolot na trójwymiarowej drukarce. Przyznali, że największe trudności nie były w procesie drukowania, ale w projekcie. Wyprodukowany model był w stanie latać z przyzwoitą prędkością.

Naukowcy z Oksfordu zaproponowali drukarkę, która może odtwarzać materiał, który częściowo ma właściwości żywej tkanki. Włoski robotyk Enrico Dini nauczył drukarki 3D, jak tworzyć modele dwupiętrowych budynków, które mają pomieszczenia z przegrodami, rurami i schodami. Wszystko to odbywa się ze związku nieorganicznego i piasku. Otrzymany materiał ma wytrzymałość zbliżoną do betonu zbrojonego.

Myśl inżynierska nie poprzestała na tym, ponieważ zaproponowano wykorzystanie tej technologii do budowy księżycowych baz badawczych. Postanowiono dostarczyć trójwymiarową drukarkę na ISS, gdzie astronauci mogą szybko wyprodukować potrzebne im części, nie czekając na ich dostawę z Ziemi.

Teraz drukarki 3D, które na początku były nieporęczne i bardzo drogie, stają się coraz mniejsze i tańsze. W 2011 roku Austriacy zademonstrowali najlżejszą, najmniejszą i najtańszą w obsłudze drukarkę wolumetryczną. Zastosowano tutaj technologię fotopolimeryzacji addytywnej, pracującej z żywicą światłoczułą.

Film o możliwościach drukarki 3d

Kiedyś uważano, że monitory 3D były nieosiągalnym luksusem dla zwykłego laika, ale dziś mogą je kupić nawet biedni obywatele. Tak samo jest z drukarkami 3D – przestały być już maszynami z książek science fiction, ale coraz pewniej wkraczają w rzeczywistość, przynosząc coraz więcej korzyści. Ich perspektywy są bardzo dobre.