การพิมพ์ 3 มิติทำงานอย่างไร?

เนื้อหาที่ไม่ถูกแคช

ลองนึกภาพปืนกาวร้อนที่ควบคุมโดยหุ่นยนต์ซึ่งใช้พลาสติกแทนกาวและคุณมีพื้นฐานของเครื่องพิมพ์สามมิติ เส้นพลาสติกจะถูกป้อนเข้าไปในหัวพิมพ์ซึ่งถูกทำให้ร้อนขึ้นเพื่อละลายวัสดุ หัวพิมพ์เคลื่อนที่ไปรอบ ๆ อย่างแม่นยำในสามมิติและหยดเส้นพลาสติกลงบนเตียงพิมพ์ซึ่งเป็นโต๊ะที่ใช้พิมพ์ เครื่องพิมพ์ทำสิ่งนี้ซ้ำแล้วซ้ำเล่าโดยสร้างชั้นของพลาสติกขึ้นมาจนเป็นชิ้นส่วน 3 มิติ

ทุกอย่างเริ่มต้นด้วยโมเดล 3 มิติ

วัตถุทุกชิ้นที่พิมพ์บนเครื่องพิมพ์ 3 มิติเริ่มต้นด้วยโมเดล 3 มิติ สิ่งเหล่านี้มักทำในโปรแกรม CAD ที่ออกแบบมาสำหรับการทำงานกับโมเดล 3 มิติในโลกแห่งความเป็นจริงเช่น TinkerCAD , ฟิวชั่น 360 , หรือ Sketchup . สิ่งนี้แตกต่างเล็กน้อยกับวิธีสร้างโมเดล 3 มิติสำหรับภาพยนตร์หรือเกมแม้ว่าคุณจะสามารถพิมพ์ตัวเลขที่มีรายละเอียดมากจากซอฟต์แวร์การสร้างแบบจำลอง 3 มิติแบบดั้งเดิมได้

ที่เกี่ยวข้อง: Sketchup คืออะไร (และฉันจะใช้มันอย่างไร)?

ข้อดีอย่างหนึ่งของเครื่องพิมพ์ 3 มิติคือสามารถพิมพ์ได้เกือบทุกอย่าง บางรุ่นมีความซับซ้อนมากจนไม่สามารถทำได้ด้วยเทคนิคการผลิตแบบดั้งเดิมเช่นการขึ้นรูปหรือการกำหนดเส้นทาง CNC และนั่นคือจุดที่เครื่องพิมพ์ 3 มิติเป็นผู้นำอย่างชัดเจน อย่างไรก็ตามพวกเขาไม่ได้ใช้สำหรับการสร้างรูปทรงเรขาคณิตที่สวยงามเท่านั้นเนื่องจากโดยปกติแล้วแผนก R&D ของโรงงานขนาดใหญ่จะมีราคาถูกกว่ามากในการพิมพ์แบบจำลองเดียวด้วยพลาสติกแทนที่จะต้องใช้ทั้งโรงงานเพื่อสร้างชิ้นส่วนจริง สิ่งนี้เรียกว่าการสร้างต้นแบบการสร้างแบบร่างคร่าวๆเพื่อช่วยในการทดสอบสำเนาขั้นสุดท้ายโดยไม่ต้องเสียเวลาและวัสดุอันมีค่า

การแบ่งแบบจำลองสำหรับการพิมพ์

เนื่องจากเครื่องพิมพ์ไม่เข้าใจวิธีการใช้ตาข่าย 3 มิติที่ซับซ้อนและเปลี่ยนเป็นแบบจำลองการพิมพ์โมเดล 3 มิติจึงต้องถูกถอดรหัสเป็นข้อมูลที่เครื่องพิมพ์สามารถเข้าใจได้ กระบวนการนี้เรียกว่าการแบ่งส่วนเนื่องจากจะสแกนแต่ละเลเยอร์ของโมเดลและบอกเครื่องพิมพ์ว่าควรย้ายหัวพิมพ์อย่างไรเพื่อสร้างแต่ละเลเยอร์ ทำได้โดยใช้ตัวแบ่งส่วนข้อมูลซึ่งเป็นโปรแกรมที่จัดการทั้งหมดนี้ให้คุณเช่น CraftWare หรือ Astroprint .

ตัวแบ่งส่วนข้อมูลจะจัดการกับ "เติม" ของแบบจำลองโดยสร้างโครงสร้างตาข่ายภายในแบบจำลองที่มั่นคงเพื่อให้มีเสถียรภาพมากขึ้น นี่เป็นพื้นที่หนึ่งที่เครื่องพิมพ์ 3 มิติส่องแสง - สามารถพิมพ์วัสดุที่แข็งแรงมากและมีความหนาแน่นต่ำมากโดยสร้างช่องอากาศภายในแบบจำลองอย่างมีกลยุทธ์และทำให้มีน้ำหนักเบากว่ามาก

อีกสิ่งหนึ่งที่ตัวแบ่งส่วนข้อมูลจัดการคือคอลัมน์สนับสนุน เนื่องจากเครื่องพิมพ์ไม่สามารถวางพลาสติกบนอากาศบางได้จึงต้องสร้างคอลัมน์รองรับเพื่อให้เครื่องพิมพ์เชื่อมช่องว่างได้ สิ่งเหล่านี้สามารถถอดออกได้ แต่จะใช้ในกระบวนการพิมพ์เพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่ยุบ

เมื่อตัวแบ่งส่วนข้อมูลเสร็จสิ้นเครื่องจะส่งข้อมูลไปยังเครื่องพิมพ์ 3 มิติเพื่อเริ่มกระบวนการพิมพ์

รอเป็นเวลานาน

เมื่อเครื่องพิมพ์เริ่มทำงานคุณจะสังเกตเห็นปัญหาหลักของการพิมพ์ 3 มิติในปัจจุบันนั่นคือมันช้ามาก แม้ว่าเครื่องพิมพ์ 2D จะพิมพ์หนังสือทั้งเล่มได้ภายในไม่กี่นาที แต่การพิมพ์ 3 มิติส่วนใหญ่จะใช้เวลาหลายชั่วโมงในการพิมพ์ให้เสร็จสิ้น และถ้าคุณทำผิดพลาดในการตั้งค่ากำหนดค่าตัวแบ่งส่วนข้อมูลไม่ถูกต้องหรือกระแทกเข้าไปเล็กน้อยคุณอาจสูญเสียงานพิมพ์ทั้งหมด

มีเทคโนโลยีที่เร็วกว่าบางอย่างที่ทำให้เกิดการกระเด็นในอุตสาหกรรมเช่น Carbon M1 ซึ่งใช้เลเซอร์ยิงลงในของเหลวแล้วดึงงานพิมพ์ออกมาทำให้กระบวนการเร็วขึ้นอย่างมาก แต่เครื่องพิมพ์ประเภทนี้มีความซับซ้อนมากกว่าหลายเท่ามีราคาแพงกว่ามากและยังใช้งานได้กับพลาสติกเท่านั้น

ฉันควรซื้อเครื่องพิมพ์สามมิติหรือไม่?

หากคุณไม่สนใจในการออกแบบและพิมพ์ชิ้นส่วนคุณจะไม่ต้องเปลี่ยนเครื่องพิมพ์ 2D ที่น่าเบื่อในเร็ว ๆ นี้

เครื่องพิมพ์ที่ผู้บริโภคส่วนใหญ่ซื้อมักจะพิมพ์ด้วยพลาสติกแม้ว่าจะมีเครื่องพิมพ์แปลกใหม่ (และราคาแพง) ที่ใช้ในอุตสาหกรรมที่สามารถพิมพ์อะไรก็ได้สวย ๆ แม้แต่เครื่องพิมพ์ 3 มิติที่สามารถพิมพ์เนื้อเทียมได้ เทคโนโลยีกำลังก้าวไปอย่างรวดเร็วและมีผลกระทบอย่างมากในหลายอุตสาหกรรม แน่นอนว่าสักวันหนึ่งคุณจะสามารถพิมพ์อาหารรสเลิศจากเครื่องพิมพ์อาหารที่กินได้ แต่ก่อนหน้านั้นก็ยังคงเป็นงานอดิเรกและอุปกรณ์อุตสาหกรรม

ถึงกระนั้นด้วยราคาที่ลดลงตลอดเวลาอาจเป็นงานอดิเรกที่น่าสนุกโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าคุณสร้างอะไรก็ตามที่ใช้โมเดลพลาสติกขนาดเล็ก

เครดิตรูปภาพ: Kaca Skokanova / Shutterstock