Tänk om du kunde skriva ut tredimensionella föremål direkt från en skrivare i ditt hem. När jag var liten i grundskolan tänkte jag att det skulle vara fantastiskt om jag kunde skriva ut pizzor ur min InkJet.
Det är inte dit den här artikeln är på väg, men det är en intressant tanke – att skriva ut tredimensionella objekt, alltså. Det låter som gränsöverskridande science-fiction, och det var det länge.
Inte längre.
Vad gör en 3D-skrivare?
Processen kallas, föga överraskande, 3D-utskrift. Liksom traditionell utskrift, som tar ett tomt papper och skapar tvådimensionella bilder och text från till synes ingenstans, skapar 3D-utskrift fullt realiserade objekt ur ingenting. Det är en fascinerande procedur som kan vara användbar inom ett antal områden.
3D-utskriftsteknik har funnits i nästan 30 år. Men då var det fortfarande inom högteknologin som få hade tillgång till – främst företag och stora filmstudior. Det tog industrin ytterligare två decennier att få 3D-skrivare till genomsnittskonsumenterna.
Men 3D-utskrift hade inte en linjär resa från skapandet till nu, och det var inte så komplett och tillgängligt av en process som det är idag.
En kort historik om 3D-utskrift
Redan 1986 ansökte en kille vid namn Charles W. Hull om ett patent på stereolitografi, vilket blev den första kända metoden för att skapa 3D-objekt ur tomma intet. Uppfinningen av denna metod inledde en ny tidsålder av bearbetningsprocesser.
Medan de flesta objekt byggs med hjälp av en subtraktiv process (dvs. skärpa, borra, skära, skära, etc.), använder 3D-utskrift en additiv process (dvs. lägga till material).
Trots de enorma tekniska framstegen som gjorde 3D-utskrift mer tillgänglig för allmänheten, är 3D-skrivare fortfarande ganska dyra. Även om du kan få en bläckskrivare som skapar anständiga resultat för mindre än $50, kostar en ny 3D-skrivare allt från $400 för hobbyskrivare med låg kapacitet till över $4 000 för professionella skrivare.
Lyckligtvis behöver du inte motivera att köpa en 3D-skrivare till din plånbok. Det finns företag över hela världen som tillhandahåller 3D-utskriftstjänster till olika prisklasser. Oavsett om du skriver ut delar till ett mekaniskt projekt du arbetar med eller bara vill ha en 3D-figur eller dekoration för ditt hem eller kontor, kommer de att skriva ut det åt dig.
Nästan alla former av 3D-utskrift kräver en STL-fil. En STL-fil är ett specifikt format av 3D-modeller som gör det möjligt för 3D-skrivare att bekvämt och effektivt dela upp objektet i de individuella lager som används i själva utskriften. De flesta STL-filer skapas först i ett datorstödd design (CAD)-program och konverteras sedan.
Hur fungerar en 3D-skrivare?
Precis som vanliga skrivare använder olika tekniker för utskrift, så gör 3D-skrivare. Det finns många olika typer av 3D-utskriftstekniker, men här är några av de vanligaste.
Bildkredit: Semantic Scholar
Stereolitografi (SLA)
SLA är den första 3D-utskriftstekniken som utvecklades. Den skapar föremål ur tomma luften genom att skriva ut lager och lager av en viss fotopolymer ovanpå sig själv. Materialet börjar som en vätska och ändras till ett fast material när det träffas av en koncentrerad ultraviolett ljusstråle.
Digital Light Processing (DLP)
DLP liknar stereolitografi genom att den använder ljus för att härda en vätska till ett fast ämne. Men vid digital ljusbehandling börjar objektet som ett kärl med full vätska.
En del av vätskan utsätts för ljus som stelnar, sedan sänks byggplattan en liten mängd. Ytterligare ett ljusskott härdar mer av vätskan, och denna process upprepas. Eventuell överbliven vätska dräneras, vilket lämnar efter sig en solid modell.
Bildkredit: Semantic Scholar
Selektiv lasersintring (SLS)
SLS använder en högeffektlaser för att smälta samman materialpartiklar (t.ex. plast, glas, keramik och metall) till en massa som tar den önskade tredimensionella formen.
Elektronstrålesmältning (EBM)
EBM är en 3D-utskriftsprocess som används för metalldelar. Processen sker i vakuum och börjar med att man sprider ner ett lager metallpulver (oftast titan). En elektronstråle smälter sedan pulvret till ett fast skikt. Objekt skapade på detta sätt är förvånansvärt täta och starka.
Multi-Jet Modeling (MJM)
MJM fungerar på samma sätt som moderna InkJet-skrivare. Den sprider ett lager av hartspulver och sprejar sedan ett färgat bindande limliknande ämne som härdar pulvret till ett enda lager. Multijet-modellering är extremt användbar eftersom den är snabb och stöder färgutskrift.
Bildkredit: Sylvia Mitchell
Fused Deposition Modeling (FDM)
FDM använder ett uppvärmt extruderingsmunstycke som smälter ett material (t.ex. plast) när det kommer ut. Munstycket kan röra sig både horisontellt och vertikalt genom datorstödda kontroller. När materialet kommer ut ur munstycket härdar det nästan omedelbart.
Fördelar med 3D-utskrift
3D-skrivare har en obestridlig fördel för alla typer av arbeten som kräver anpassade delar, oavsett om det är kommersiellt eller personligt. Förutom förskottsinvesteringen i skrivaren och materialen kräver driften av 3D-utskrift en teknisk bakgrund i pålitlig kunskap inom design.
Design och dekoration
När allt kommer omkring, vad hjälper en specialtillverkade maskin om du inte kan skapa anpassade 3D-modeller i digital form?
Designrelaterat arbete görs mycket snabbare och enklare med 3D-skrivare.
Designers kan ta koncept och idéer och snabbt producera en fungerande tredimensionell representation – kallad rapid prototyping. Sedan, när designen utvecklas, kan varje iteration prototypas nästan omedelbart.
Tillverkning
Företag kan också dra nytta av att använda 3D-skrivare för att skapa sina slutprodukter, inte bara prototyper. Naturen hos 3D-utskrift möjliggör enkel anpassning.
Typiska monteringslinjer kräver att de olika delarna av ett föremål passar ihop på ett specifikt sätt, annars misslyckas linjen. Med en 3D-skrivare görs personliga anpassningar i STL-filen – skrivaren behöver inte ändras.
Sjukvård
Och detaljnivån som kan uppnås genom 3D-utskrift är fenomenal. Noggrannheten hos en 3D-skrivare kan gå så långt som 4-mikrons upplösning. Det är tunnare än ett enda människohår. Det gör det till ett utmärkt verktyg för användning inom det medicinska området.
3D-skrivare kan användas för att skriva ut medicinsk specialutrustning, proteser och viktiga organdelar som hjärtklaffar. Dessutom spelar 3D-utskrift en roll inom biomedicinsk ingenjörskonst, och banbrytande strävan efter 3D-utskrift av organ och levande vävnader i en process som kallas bioprinting.
3D-utskriftsrevolutionen är här
3D-utskrift har visat sig vara en teknik som förändrar världen. Gränserna med 3D-utskrift är lika vida som din fantasi. Om du kan designa det i 3D-programvara kan du göra det till verklighet, oavsett om det är för en hobby, för att fixa ett mekaniskt problem eller rädda någons liv.
Om författaren
Joel Lee (1508 artiklar publicerade)
Joel Lee var tidigare chefredaktör för MakeUseOf från 2018 till 2021. Han har en kandidatexamen i datavetenskap och över nio års professionell erfarenhet av skrivande och redigering.
Mer från Joel Lee
Prenumerera på vårt nyhetsbrev
Gå med i vårt nyhetsbrev för tekniska tips, recensioner, free e-böcker och exklusiva erbjudanden!
Klicka här för att prenumerera
