3D моделирането е много популярно, развиващо се и многозадачно направление в компютърната индустрия днес. Създаването на виртуални модели на нещо се превърна в неразделна част от съвременното производство.
Съвременните технологии не стоят неподвижни и всеки ден се измислят нови предмети в различни области на науката. Едно такова ноу-хау е 3D принтерът. Изобретението на това устройство дава възможност да се създават уникални 3D модели, чието използване е възможно във всяка индустрия, от строителството до медицината.
Историята на 3D принтера и каква е тя?
Всъщност индустриалните 3D принтери се появиха отдавна, но тяхното съществуване не беше толкова афиширано за населението. Първият 3D модел се появява през далечната 1985 година. Принтерът беше леко функционален и отпечатан в черно и бяло. Още през 1988 г. започва производството на цветни модели. В момента има огромен брой модели, които работят върху широк спектър от материали. През 2000 г. 3D принтерите можеха да работят само с пластмаса ABC. И днес асортиментът от материали се разшири до няколкостотин материала. Те включват: акрил, бетон, хидрогел, хартия, гипс, лед и др.
Още през 2005 г. се появи модел на принтер, който направи възможно създаването на цветни модели. Това устройство може да отпечатва повечето компоненти на модела. През 2014 г. се появи първият принтер с огромна печатна площ. Това развитие позволява създаването на модели с неограничен размер. Вече е направен опит за отпечатване на бетонна къща в пълен размер.
Издигането на такава конструкция отне не повече от ден. Още през 2016 г. в Дубай беше представена първата 3D принтирана сграда. През февруари 2017 г. Русия също разкри къща, отпечатана изцяло на строителната площадка. Тази година беше разработен и шестоосен принтер, с който сложните елементи ще бъдат много по-лесни за отпечатване, без да са необходими носещи конструкции. В момента развитието на принтери, които могат да печатат човешки органи, протези, импланти, тела на автомобили и дори храна, е в разгара си.
И така, какво е 3D принтер и какви функции изпълнява?
3D принтерът е специално устройство за създаване на триизмерни модели. С тази машина можете да създавате триизмерни модели с различни размери. Поради извеждането на информация в триизмерна форма, всички получени обекти имат реални физически параметри.
Как работи 3D принтерът и как се създават реални 3D модели?
Ако опишем работата на 3D принтера най-общо, има няколко основни етапа от неговата работа:
- Създаване на 3D модел в графична програма. На този етап моделът се създава на компютъра с помощта на специални виртуални шаблони.
- Разделяне на модела на слоеве.
- Следващият етап е свързан с работата на самия принтер. Той образува маса от специален прах слой по слой, който се използва за по-нататъшното формиране на модела. Създава се специална камера, която се пълни с пластмасов материал.
- След всеки слой материалът се смазва със залепващ слой, който придава на бъдещия модел здравина.
Видове 3D моделиране
В тази област модерните технологии се развиват в няколко посоки:
- стереолитографски технологии, които са съкратени като STL. Файлов формат, широко използван за съхранение на триизмерни модели на обекти за използване в адитивни технологии.
- термопластични методи за нанасяне - FDM. Моделиране на модели с използване на отлагане на материали по слой.
- лазерно синтероване - SLS. Технологията (SLS) включва използването на един или повече лазери (обикновено въглероден диоксид) за агломериране на частици от прахообразен материал, за да се образува триизмерен физически обект.
Днес методът на отлагане по слой е най-популярният и широко използван в индустрията.
Основните предимства на този метод са:
- използване на висококачествени и евтини материали;
- проста техника на работа;
- екологичност на използваните материали.
Лазерна стереолитография
Този тип 3D моделиране се използва широко в зъбната протеза. Отличителна черта на този вид печат е производството на висококачествени предмети. Такива резултати се постигат благодарение на използването на оборудване, което работи в размерна мрежа, което се изчислява в единица микрона.
Как работи подобно оборудване?
Функционалната част на такова оборудване е базирана на LED ултравиолетови проектори. Вътре в тези 3D принтери има деликатни огледала, които осигуряват прецизно отклонение на гредите. поради това се получава не последователно, а пълно излагане на контурните слоеве.
Лазерно синтероване
Лазерното синтероване или SLS технологията е друг вид лазерно моделиране. За работа такива устройства използват пластмаса с ниско топене. В основата на уникалната разработка стои мощен лазер, който проследява контурите върху пластмасова основа, разтопявайки материала. Процесът се повтаря, докато се получи пълен модел. съществен недостатък на лазерното синтероване е порьозността на получените модели. това обаче не влияе по никакъв начин на здравината. смята се, че моделите, получени по този метод, са най-трайни. Инсталацията за лазерно синтероване има доста висока цена, а процесът на формиране на самия модел отнема дълъг период от време.
Какви материали се използват за създаване на 3D модели?
Както вече споменахме, основният материал, използван в 3D принтерите е термопластичен. Предлага се в два формата: ABS и PLA. Освен това широко разпространени са материали като найлон, полиетилен, поликарбонат и други видове материали, които се използват в промишлеността.
Много 3D принтери включват смесване на няколко вида материали, съчетаващи техните физични и химични свойства.
Инсталациите, които използват метали за своята работа, са по-сложни по своята структура. Разликата в технологията се свежда до функциите на печатащата глава, която работи на базата на компютърна програма. С негова помощ залепващата лепилна маса се нанася върху местата, където компютърната програма сочи. След това главата нанася тънък слой метален прах върху цялата работна зона. Тоест металът не се топи, както е при пластмасите, а се нанася и залепва на слоеве под формата на най-малките частици.
Интересни факти за 3D принтерите
- 3D печатът се използва не само в индустрията, той се използва широко в медицината, кулинарията и дори в космоса.
- Всяка година цената за 3D принтери става по-ниска и по-достъпна. Скоро тази технология ще бъде достъпна за почти всички.
- Първият 3D модел е създаден през 1984г. Получен е от Чък Хил в резултат на стереолитография.
- Не толкова отдавна са създадени изкуствени органи с помощта на 3D принтер. Ушните протези бяха първите модели.
- В близко бъдеще учените ще отпечатат първия човешки модел.
- 3D моделирането ще помогне за намаляване на производствените разходи, така че фабричното производство скоро ще стане нерентабилно.
- 3D технологиите се използват в кинематографията от много дълго време за създаване на реалистични модели.
- Учените предполагат, че с помощта на 3D моделирането могат да се създадат роботи, които вместо хората да изследват космоса.
- 3D модели на рокли вече са показани на света. Моделът Дита фон Тийз стана първата звезда, облечена с 3D принтирана рокля.
