Тема(68/9)  3D-друк.

План вивчення теми:

3D-друк — одна з форм технологій адитивного виробництва, де тривимірний об'єкт створюється шляхом накладання послідовних шарів матеріалу (друку, вирощування) за даними цифрової моделі.

Друк здійснюється спеціальним пристроєм — 3D-принтером, який забезпечує створення фізичного об'єкта шляхом послідовного накладання пластичного матеріалу на основі віртуальної 3D-моделі. Цикли друку безперервно слідують один за одним: на попередній шар матеріалів наноситься наступний шар.  Технологія 3D-друку, також відома під назвою аддитивна технологія. 

3D-принтер - це спеціальний пристрій для виведення тривимірних даних. 

Маючи 3D-принтер можна надрукувати майже будь-яку дрібницю з пластику. Наприклад,

* частинки зламаних деталей до побутової техніки, меблів або ж господарських речей;

* невелику іграшку;

* елемент декору з простим дизайном, чи з супер складним та багатьма рухомими елементами і в декількох кольорах.

Тут варто зазначити, що в більшості випадків навіть не потрібно створювати власні 3D-моделі на комп'ютері, оскільки їх доволі багато у відкритому доступі. Одним словом, все обмежується лише вашою фантазією.

Перший прилад, призначений для виготовлення об'ємних фігур, був створений і запатентований американцем Чарльзом Халлом в 1986 році. Принцип дії цієї SLA-установки заснований на застосуванні стереолітографії. Тут створювані об'єкти нарощувалися пошарово, а використовувана сировина була одного кольору. В якості матеріалу використовувався рідкий полімер на основі акрилу, що під дією ультрафіолетового лазерного випромінювання моментально застигав набуваючи необхідної форми. І таким чином шар за шаром з полімерного розчину виростала потрібна модель. 

Сфери використання 3D-друку:

Галузі використання:

·       Модна індустрія

·       Дизайн, мистецтво та архітектура

·       Реклама

·       Будівництво

·       Медицина

·       Автомобілебудування

·       Авіабудування

·       Ракетобудування

Практиче застосування:

Під різні види виробництва існують різні види 3D-принтерів. Друкуюча головка принтера переміщається по траєкторії і наносить розплавлений матеріал нарощуючи деталь шар за шаром. У міру застигання шари склеюються між собою. В результаті виходить цілісний виріб. Спосіб дозволяє виробляти деталі практично будь-якої геометрії.

В основному для друку використовують пластики і метали. Пластики більш популярні, застосовуються практично в будь-якій індустрії. 3D-друк металами частіше використовуються в медицині і машинобудуванні. Існує величезна кількість видів пластику з різними властивостями і характеристиками. Крім того, щороку випускаються матеріали з новими властивостями. Для деяких компаній виробляють штучні матеріали для друку. Наприклад, для німецької залізниці розробили вогнетривкий пластик. Для Airbus створили екологічно чистий і дуже дешевий біоматеріал на основі відходів деревини. Це не означає, що матеріали створюються по клацанню пальців. Але вже точно з кожним роком їх стає більше.

Презентація 9 клас Урок 18.pptx

Обмеження і переваги 3D-друку

Обмеження:

Сильні сторони 3D-друку:

Основні технології тривимірного друку.

Існує безліч технологій 3D друку. Їх основні відмінності полягають у способі  створення шарів з яких формується завершена модель. Розрізняють чотири основні головних типи технологій тривимірного друку:

Екструдування - видавлювання розплавленого матеріалу;

гранулювання - склеювання або спікання частинок матеріалу;

ламінування - склеювання шарів матеріалу з подальшим вирізанням;

фотополімеризація - затвердіння полімеру 

Технології 3D друку

Стереолітографія (Stereolithography — SL)

Під дією керованого комп'ютером ультрафіолетового випромінювання відбувається затвердіння шару завтовшки в декілька сотих міліметра, при цьому платформа з майбутньою деталлю опускається вниз і знову покривається рідиною.

Далі все повторюється й в результаті ультрафіолетовий промінь «малює» об'ємну фігуру.

Моделювання плавленням (Fused Deposition Modeling — FDM)

Основною частиною принтера, що з'явився на ринку в 1991 р., є екструдована голівка.

У ній матеріал (ливарний віск або пластик, що надходять з котушок) нагрівається до температури плавлення і подається в зону друку. Головка переміщається по двох координатах, синтезуючи певний шар моделі.

Селективне лазерне спікання (Selective Laser Sintering)

Суть полягає в пошаровому спіканні лазерним променем порошкового матеріалу.

По поверхні зони обробки, лазером спікається потрібний контур, далі насипається новий шар, розрівнюється, і процес повторюється.

Пошарове формування об'ємних моделей з листового матеріалу (Laminated Object Manufacturing — LOM)

Листовий матеріал (папір, пластик, кераміка, композити або поліестер) розкроюється за заданому контуру за допомогою СО2-лазера (можна одночасно розкроювати більше одного аркуша, проте точність при цьому зменшується), а потім нагрівається валик, який здійснює склеювання шарів. При помилці в процесі синтезу об'ємного виробу частину шарів можна видалити.

Струменева полімеризація (Polyjet and Ployjet Matrix)

Процес друку полягає в наступному. На площину побудови згідно з програмним алгоритмом наноситься рідкий фотополімер блоком друкуючих головок. Блок складається з 8 головок — це 768 сопел малого діаметра, що здатні продукувати біля 16 млн. крапель на хвилину. На друкуючій голівці розміщені дві ультрафіолетові (УФ) лампи, які замінюють лазер в SLA-установках. Після нанесення фотополімер полімеризується під дію УФ світла. Цим завершується побудова одного шару. Далі площину побудови зміщують на дуже малий рівень і головки створюють наступний шар.

Програми створення 3D-моделей

Для створення 3D-моделі використовуються САПР (системи автоматизованого проектування) або CAD (сomputer-aided design), що підтримують управління 3D-друком

Етапи 3D-друку:

Робочий аркуш уроку:

Крок 13-15 Як же довго підніматися вгору.docx

Джерела: