Drukowanie 3D: historia, przegląd i perspektywy na przyszłość

Zawartość

• Historia 3-D ing
• Obniżki cen i świat gier
• Bez błędów, bez stresu - Twój przewodnik krok po kroku do tworzenia oprogramowania zmieniającego życie bez niszczenia życia
• Postępy i nowe materiały
• Rewolucja w rewolucji
• 3-D ing i nanotechnologie
• Przyszłość i wyzwania

Źródło: Scanrail / Dreamstime.com

Na wynos:

W świecie trójwymiarowości ciągle pojawiają się innowacje. Sprawdź niektóre z jego najnowszych zastosowań, a także dowiedz się o jego historii.

Dla wielu osób 3-D ing (znany również jako „produkcja przyrostowa”) jest jedną z tych niesamowitych technologii, które sprawiają, że czujemy się naprawdę żyć w przyszłości. Możliwość zbudowania czegoś tak złożonego jak proteza kończyny lub w pełni funkcjonalny samochód wciąż wydaje się niewytłumaczalnym wyczynem magicznym, a nie zwykłym postępem technologicznym.

Jednak trójwymiarowość stała się głównym nurtem i była tańsza w ciągu ostatnich kilku lat, ale ma (zwrot akcji) w rzeczywistości trzy dekady. Od późnych lat 80. projektanci i inżynierowie przemysłowi niezawodnie używają dużych i drogich trójwymiarowych materiałów do produkcji prototypowych części do samolotów i pojazdów samochodowych. (Aby uzyskać więcej informacji na temat wczesnego trójwymiarowości, zobacz temat Myślenie trójwymiarowe jest nowe? Pomyśl jeszcze raz.)

Dlaczego dziś trójwymiarowe są o wiele bardziej popularne i dokąd zmierza ta technologia w dającej się przewidzieć przyszłości? Zacznijmy od rozmowy o jego przeszłości.

Historia 3-D ing

Pierwszy prototyp 3D opracował dr Hideo Kodama w 1981 r. Wynalazł innowacyjną metodę wykorzystującą światłoczułą żywicę polimeryzowaną za pomocą światła UV do produkcji trójwymiarowych modeli plastikowych warstwa po warstwie. Ponieważ jednak nie złożył wymaganego patentu na czas, pierwszy patent na stereolitografię (SLA) został złożony przez Charlesa Hulla zaledwie trzy lata później, w 1984 r. Kilka lat później, w 1988 r., Zastosowano dwie inne techniki trójwymiarowe wynalazł Carl Deckard z University of Texas i Scott Crump z Stratasys Inc.

W 1992 r. Stratasys opracował modelowanie ze stopionym osadzaniem (FDM), technologię produkcji stosowaną obecnie przez większość trójwymiarowych modeli. Sektor 3-D ing pojawił się powoli wraz z wynalezieniem nowych technik. Ponieważ narzędzia CAD stały się coraz bardziej zaawansowane i dostępne, wytwarzanie przyrostowe stało się coraz bardziej rozpowszechnione.

Na początku 2000 roku niektóre z najbardziej niesamowitych zastosowań technologii 3-D ing ujrzały światło, takie jak pierwsze protezy nóg 3D. Kiedy w 2009 r. Wszystkie patenty stały się własnością publiczną, rewolucja trójwymiarowości rozpoczęła się, gdy dziesiątki pionierskich firm zaczęły inwestować w nowe ambitne projekty. Nowsze metody poprawiły wydajność i obniżyły koszty, dzięki czemu technologia ta staje się coraz bardziej popularna. W ciągu zaledwie sześciu lat, od 2010 do 2016 roku, 3-D ing z powodzeniem wykorzystano do produkcji w pełni funkcjonalnego samochodu, gastronomii, która odżywi astronautów w kosmosie i pomoże chirurgom w niewiarygodnie skomplikowanych procedurach.

Era trójwymiarowości, jaką znamy i wyobrażamy sobie dzisiaj, wreszcie się rozpoczęła.

Obniżki cen i świat gier

Jednym z najważniejszych powodów, dla których technologia 3D stała się tak powszechna, był spadek cen. Podstawowa technologia przyniosła największe postępy, a klienci z niższych segmentów rynku stali się bardziej precyzyjni, wydajni, a jednocześnie przystępni. Podobnie jak w przypadku technologii komputerowych lub urządzeń mobilnych, trójwymiarowe modele stają się dostępne dla prawie wszystkich. Chociaż wciąż daleko im do stawania się powszechnym sprzętem AGD, takim jak lodówka lub telewizor, wiele małych i średnich firm może teraz pozwolić sobie na zakup jednego z nich.

Bez błędów, bez stresu - Twój przewodnik krok po kroku do tworzenia oprogramowania zmieniającego życie bez niszczenia życia

Nie możesz poprawić swoich umiejętności programistycznych, gdy nikt nie dba o jakość oprogramowania.

Masowe dostosowywanie pozwoliło wielu nowym firmom na tworzenie własnych gier planszowych w 3D. Oprócz możliwości osiągnięcia nieosiągalnych w inny sposób celów za pośrednictwem platform crowdfundingowych wiele niezależnych firm opracowało i wprowadziło swoje niesamowite pomysły na rynek. Od tradycyjnych gier wojennych po bardziej rewolucyjne projekty, trójwymiarowość przyczyniła się do nowego złotego wieku w świecie gier planszowych. Każdego dnia miliony nowych pięknie rzeźbionych modeli, figurek i miniatur są masowo produkowane i sprzedawane dla radości entuzjastów na całym świecie.

Postępy i nowe materiały

Jednym z najbardziej znaczących postępów w trójwymiarowości było dodanie wielu różnych nowych materiałów, które pozwalają na szeroki zakres zastosowań. Mogą być teraz miękkie, ciągliwe, elastyczne lub wyjątkowo wytrzymałe.

Polimery z pamięcią kształtu (SMP) mają zdolność powrotu do pierwotnego kształtu po odkształceniu po wystawieniu na działanie określonych bodźców, takich jak ciepło lub ciśnienie. Wytwarzanie addytywne można zastosować do struktur kości, chrząstki i mięśni w celu implantacji na dużą skalę u ludzi. Nowe pigułki można edytować warstwa po warstwie, aby manipulować składem leków i precyzyjnie wypuścić je do krwioobiegu po spożyciu. Technologia 3D może być nawet wykorzystana do pełnego wykorzystania najcieńszego, najsilniejszego i najbardziej elastycznego materiału na świecie: grafenu.

Jednak jednym z największych postępów w tej technologii było wprowadzenie mniej futurystycznego metalu. Mimo że wciąż jest znacznie droższy niż plastik, jego zastosowania jest tak wiele (od motoryzacji po przemysł lotniczy i kosmiczny i medyczny, by wymienić tylko kilka), że oczekuje się, że jego ceny spadną bardzo szybko w najbliższej przyszłości. (Aby dowiedzieć się więcej na temat tego, czym jest 3D-a - a czym nie jest - sprawdź jeszcze 3-D er nie jest replikatorem, ale i tak ludzie go używają.)

Rewolucja w rewolucji

3-D ing to nie tylko rewolucja technologiczna ze względu na produkty, które można z nim wytwarzać. Zmieniło to tradycyjne korzyści skali przemysłu wytwórczego jako całości.

Różne elementy można wytwarzać za pomocą tego samego sprzętu, po prostu zmieniając cyfrowy niebieski w interfejsie stosunkowo prostego oprogramowania. Magazyny pełne części zamiennych są teraz całkowicie niepotrzebne, ponieważ istnieją już tylko w chmurze, gotowe do pobrania w dowolne miejsce w ciągu kilku minut.

Projekty opracowane z wykorzystaniem trójwymiarowości mogą być znacznie bardziej wyrafinowane niż tradycyjne, wymagające mniejszego materiału i pracy, a także mniej wykończenia i obróbki w celu usunięcia chropowatych powierzchni. Gotowe produkty są lżejsze, łatwiejsze w transporcie i dlatego tańsze.

3-D ing i nanotechnologie

Produkcja przyrostowa jest gotowa do połączenia z inną zadziwiającą technologią: nanotechnologią. Nanorurki węglowe zostały już wdrożone przez kilka firm w celu wzmocnienia trójwymiarowych obiektów z tworzyw sztucznych poprzez powlekanie ich włókien tuszem z nanorurek węglowych. Rezultatem jest znacznie silniejszy i bardziej odporny produkt, ale to tylko wierzchołek góry lodowej.

Niektóre aplikacje zapierają dech w piersiach. W 2013 r. Grupa amerykańskich naukowców opracowała niezwykle wydajną baterię, stosując tusz zawierający nanocząstki litowo-jonowe. Cała bateria była trójwymiarowa, tak mała jak ziarnko piasku! Dzięki tej technologii możemy przewidzieć produkcję elastycznych ekranów i baterii 3D lub warstw powłokowych o grubości nie większej niż jeden atom.

Przyszłość i wyzwania

Trójwymiarowość jest niewątpliwie jednym z najbardziej rewolucyjnych wynalazków ubiegłego wieku. Chociaż wciąż jest na wczesnym etapie, jego przeznaczeniem jest zmiana sposobu, w jaki produkujemy i produkujemy prawie wszystko, od budownictwa po opiekę zdrowotną, w taki czy inny sposób. Jednak wciąż istnieją pewne wyzwania, które sprawiają, że ta technologia jest raczej niedojrzała, aby zdobyć świat siłą.

Korzystanie z trójwymiarowych modeli w pełnym zakresie ich możliwości, a nawet ich kalibrowanie, jest nadal dość złożonym zadaniem, które wymaga odpowiedniego szkolenia i oddanego personelu. Nie każda firma ma zasoby, aby edukować swoich pracowników w zakresie pracy nad interfejsami do modelowania.

Chociaż produkcja na masową skalę jest już możliwa, przemysł nie jest jeszcze gotowy do zarządzania wielkościami wymaganymi na większości obecnych rynków, takich jak sektor motoryzacyjny. Techniki trójwymiarowe wciąż muszą być skalowane według wielkości, zanim będą w stanie wyprzedzić tradycyjną produkcję. Na wielką skalę rekonwersja naszej gospodarki z pewnością spotka się również z pewnym rodzajem oporu.

Wszystko to mówi, że wraz ze spadkiem kosztów i zwiększeniem jego użyteczności, użycie 3-D ers będzie nadal wnikać głębiej. Moment, w którym produkcja przyrostowa stanie się wszechobecna, zbliża się o jeden dzień każdego dnia.