Zastosowanie drukarek 3D
Indiana Public Media, flickr
Drukarki 3D stają się coraz bardziej powszechne. Liczba ich zastosowań także gwałtownie wzrasta, zostawiając swój ślad niemalże w każdej gałęzi przemysłu. Od druku prostych użytkowych przedmiotów, poprzez elementy elektronicznych urządzeń aż do budowy domów, technologia druku 3D znajduje coraz więcej zastosowań.
Druk przestrzenny jest procesem polegającym na wytwarzaniu obiektów na podstawie komputerowych modeli, w trzech wymiarach przestrzennych. Druk trójwymiarowy, pierwotnie był przeznaczony do szybkiego wykonywania prototypów różnych elementów oraz form, w których mogły być one odlane. Postęp technologiczny, a także rozpowszechnienie się drukarek 3D na rynku sprawiło, że możliwe jest także wykonywanie gotowych produktów, takich jak zabawki, części elektroniczne oraz protezy.
Historia
Pierwsze próby druku trójwymiarowego miały miejsce w 1986 roku, kiedy to opracowano i opatentowano metodę Stereolitografii, czyli SLA, różniącą się jednak od obecnie stosowanych technik druku przestrzennego. Dwa lata później opracowane jednak technikę wykorzystującą osadzanie topionego materiału (FDM). Maszyna drukującą „3D Modeler” weszła do sprzedaży w 1992 roku. W tym samym roku opracowano również pierwszą drukarkę korzystającą z techniki selective laser sintering polegającej na nakładaniu cienkich warstw materiału, a następnie utwardzaniu ich w wybranych punktach przez wiązkę lasera. W związku z tym, że obiekty zawieszone są w sproszkowanym materiale, możliwe jest drukowanie bardziej skomplikowanych kształtów, niż w przypadku SLA. Pierwsze drukarki mające być urządzeniami domowymi zostały skonstruowane przez Adriana Bowyera w 2006 roku. Kolejne modele zaprojektowanego przez niego urządzenia zostały wykonane dzięki projektowi RepRap, który zakładał zbudowanie samoreplikujących się drukarek. Był to początek rewolucji w druku przestrzennym.
Zastosowanie
Zastosowanie drukarek 3D jest zależne głównie od możliwości sprzętu oraz metod wytwarzania zaprojektowanych elementów. Ważnym aspektem jest także ich kształt oraz pojemność samej drukarki. Metody, w których materiał zawieszony jest w proszku pozwalają na drukowanie znacznie bardziej skomplikowanych elementów, niż np. te w których jest on nanoszony stopniowo. Jednak uniemożliwia to tworzenie przedmiotów o zamkniętej przestrzeni z pustym wnętrzem. Oprócz tego bardzo istotny jest zakres temperatury pracy urządzenia oraz właściwości termiczne materiału.
Drukarki 3D pozwalają na tworzenie głównie drobnych elementów z tworzyw sztucznych, które mogą być elementami zabawek, produktów elektronicznych itp. Jest to doskonałe rozwiązanie w przypadku konieczności stworzenia prototypu przedmiotu, gdzie produkcja formy odlewniczej nie jest opłacalna. Jednak stosowanie druku 3D na szeroką skalę w tym zakresie nadal pozostaje dość kosztowne. Ponadto druk przestrzenny może znajdować zastosowanie w produkcji biżuterii, gdzie wykorzystywana jest technika nanoszenia stopionego materiału. Oprócz tego dość często stosuje się go do wyrobu form, które następnie służą do odlewu innych produktów. Najbardziej obiecujące jest jednak zastosowanie druku trójwymiarowego w medycynie, gdzie może on pomóc w uzupełnieniu brakujących tkanek, w szczególności kości. Odpowiednia precyzja wykonania może zapewnić ich doskonałe dopasowanie. Nie bez znaczenia jest także możliwość produkcji ściśle dopasowanych protez, które dzięki dostosowaniu do wymagań potrzebujących mogą w znacznym stopniu ułatwić im życie.
Materiały
Przemysłowe drukarki trójwymiarowe mogą korzystać z niemalże każdego rodzaju materiału. Są to zarówno metale, gumy, żywice, a także tworzywa sztuczne, takie jak PLA, ABS, PVA i nylon. W zastosowaniach domowych i amatorskich, najczęściej wykorzystywane są właśnie one. Stosowanie PLA, ABS, PVA i nylonu zapewnia niskie koszty oraz nie jest tak wymagające jak stosowanie innych materiałów.