Розділ 11: 3D-друк і адитивне виробництво

3D-друк і адитивне виробництво – це інноваційні технології, які зробили революцію у промисловості. Вони передбачають створення тривимірних об’єктів шляхом нарощування шарів матеріалу, а не віднімання матеріалу з більшого блоку. Ці технології можуть значно скоротити час і витрати на виробництво, а також забезпечити більшу гнучкість дизайну та налаштування.

Історія 3D-друку та адитивного виробництва починається з 1980-х років, коли Чак Халл подав перший патент на стереолітографію (форму 3D-друку) у 1986 році. Ця технологія використовувала ультрафіолетове світло для зміцнення шарів фотополімерної смоли, що створює твердий предмет шар за шаром. У 1992 році компанія 3D Systems представила перший комерційний 3D-принтер, який використовував процес під назвою вибіркове лазерне спікання для створення об’єктів із різноманітних порошкоподібних матеріалів.

У наступні роки різні компанії та дослідники продовжували впроваджувати інновації та вдосконалювати ці ранні технології 3D-друку. Запровадження в 1989 році моделювання плавленого осадження (FDM) — техніки, за якої термопластичний матеріал розплавляється та екструдується для створення шару — відкрило 3D-друк для ширшої аудиторії завдяки його нижчій вартості та більшій простоті використання. На початку 2000-х років розробка струменевого 3D-друку дозволила використовувати більш широкий спектр матеріалів, включаючи метал і кераміку.

Оскільки технологія 3D-друку продовжувала розвиватися, вона почала використовуватися в більш широкому діапазоні галузей промисловості та застосувань, включаючи аерокосмічну промисловість, охорону здоров’я та автомобілебудування. В останні роки розробка великомасштабних 3D-принтерів, здатних друкувати цілі будівлі та споруди, відкрила ще більше можливостей для цієї технології.

Сьогодні використовується кілька різних типів технологій 3D-друку та адитивного виробництва, кожна з яких має свої унікальні переваги та обмеження. Деякі з найпоширеніших типів включають:

• Моделювання плавленого осадження (FDM): Як згадувалося раніше, FDM передбачає плавлення та екструдування термопластичного матеріалу для створення шару об’єкта. Це один із найпоширеніших видів технології 3D-друку, який використовується сьогодні, завдяки його низькій вартості та простоті використання.
• Стереолітографія (SLA): SLA використовує ультрафіолетовий лазер для зміцнення шарів фотополімерної смоли, створюючи твердий об’єкт. Ця технологія здатна створювати об’єкти дуже високої роздільної здатності зі складними деталями.
• Вибіркове лазерне спікання (SLS): SLS використовує лазер для сплавлення порошкоподібних матеріалів разом, створюючи твердий об’єкт шар за шаром. Ця технологія часто використовується з металевими порошками для створення об’єктів з високою міцністю та довговічністю.
• Цифрова світлова обробка (DLP): Подібно до SLA, DLP використовує ультрафіолетове світло для зміцнення шарів фотополімерної смоли. Однак замість лазера для проектування зображення кожного шару на смолу використовується проектор, що дозволяє швидше друкувати.
• Струйне в’яжуче: в’яжуче в’яжуче наноситься на шар порошкоподібного матеріалу, з’єднуючи його разом для створення твердого об’єкта. Ця технологія часто використовується для друку піщаних форм для лиття металу.

3D-друк і адитивне виробництво мають широкий спектр застосувань у різних галузях промисловості, зокрема:

• Аерокосмічна промисловість: 3D-друк використовується для виробництва легких і міцних компонентів для літаків і космічних кораблів.

Охорона здоров’я: 3D-друк використовується для виготовлення індивідуальних протезів, зубних імплантатів та хірургічних інструментів.