3D загварчлал нь өнөө үед компьютерийн салбарт маш их эрэлттэй, хөгжиж буй, олон талт үүрэг даалгавар өгч байна. Аливаа зүйлийн виртуал загварыг бий болгох нь орчин үеийн үйлдвэрлэлийн салшгүй хэсэг болжээ.
Орчин үеийн технологиуд зогсонги байдалд ордоггүй бөгөөд шинжлэх ухааны янз бүрийн салбарт өдөр бүр шинэ зүйлийг зохион бүтээдэг. Ийм ноу-хау бол 3D принтер юм. Энэхүү төхөөрөмжийг бүтээснээр барилга байгууламжаас эхлээд анагаах ухаанд хүртэл аль ч салбарт ашиглах боломжтой өвөрмөц 3D загваруудыг бий болгох боломжтой болж байгаа юм.
3D принтерийн түүх, энэ юу вэ?
Үнэн хэрэгтээ аж үйлдвэрийн 3D принтерүүд эрт дээр үеэс гарч ирсэн боловч тэдний оршин тогтнолыг хүн амын дунд тийм их сурталчилж байсангүй. Эхний 3D загвар нь 1985 онд гарч ирсэн. Хэвлэгч нь бага зэрэг ажиллагаатай, хар цагаан өнгөөр хэвлэсэн байв. 1988 онд аль хэдийн өнгөт загвар үйлдвэрлэж эхэлсэн. Одоогийн байдлаар олон төрлийн материал дээр ажилладаг маш олон тооны загварууд байдаг. 2000 онд 3D принтерүүд зөвхөн ABC хуванцартай ажиллах боломжтой байв. Өнөөдөр материалын хүрээ хэдэн зуун материал болж өргөжсөн. Үүнд: нийлэг, бетон, гидрогель, цаас, гипс, мөс гэх мэт.
2005 онд аль хэдийн хэвлэгчийн загвар гарч ирсэн бөгөөд энэ нь өнгөт загварыг бий болгох боломжийг олгосон. Энэ төхөөрөмж нь загварын ихэнх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хэвлэх боломжтой. 2014 онд асар том хэвлэх талбайтай анхны принтер гарч ирэв. Энэхүү хөгжил нь хязгааргүй хэмжээтэй загварыг бий болгох боломжийг олгодог. Бетон байшинг бүрэн хэмжээгээр нь хэвлэх оролдлогыг аль хэдийн хийжээ.
Ийм байгууламжийг босгоход нэг хоногоос илүүгүй хугацаа шаардагджээ. 2016 онд аль хэдийн анхны 3D хэвлэмэл барилгыг Дубайд танилцуулсан. 2017 оны 2-р сард Орос улс барилгын талбай дээр бүхэлд нь хэвлэсэн байшинг нээлээ. Энэ жил зургаан тэнхлэгтэй принтерийг бүтээсэн бөгөөд үүнд тулгуур бүтэц шаардалгүйгээр нарийн төвөгтэй элементүүдийг хэвлэх нь илүү хялбар болно. Одоогийн байдлаар хүний эд эрхтэн, протез, имплант, автомашины кузов, хоол хүнсийг хүртэл хэвлэх боломжтой принтерүүдийг хөгжүүлэх ажил ид өрнөж байна.
Тэгэхээр 3D принтер гэж юу вэ, ямар функцийг гүйцэтгэдэг вэ?
3D принтер бол гурван хэмжээст загварыг бүтээх тусгай төхөөрөмж юм. Энэ машинаар та янз бүрийн хэмжээтэй гурван хэмжээст загварыг бий болгож чадна. Мэдээллийг гурван хэмжээст хэлбэрээр гаргадаг тул олж авсан бүх объект бодит физик параметртэй байдаг.
3D принтер хэрхэн ажилладаг вэ, бодит 3D загварыг хэрхэн бүтээдэг вэ?
Хэрэв бид 3D хэвлэгчийн ажлыг ерөнхийд нь тайлбарлавал түүний ажлын хэд хэдэн үндсэн үе шатууд байдаг.
- График програмд 3D загвар бий болгох. Энэ үе шатанд загварыг тусгай виртуал загвар ашиглан компьютер дээр бүтээдэг.
- Загварыг давхаргад хуваах.
- Дараагийн шат нь хэвлэгчийн үйл ажиллагаатай холбоотой юм. Энэ нь загварыг цаашид бүрдүүлэхэд ашигладаг тусгай нунтаг давхаргын массыг бүрдүүлдэг. Хуванцар материалаар дүүргэсэн тусгай танхимыг бий болгодог.
- Давхарга бүрийн дараа материалыг наалдамхай давхаргаар тослох бөгөөд ингэснээр ирээдүйн загварт хүч чадал өгдөг.
3D загварчлалын төрлүүд
Энэ чиглэлээр орчин үеийн технологиуд хэд хэдэн чиглэлээр хөгжиж байна.
- STL гэж товчилсон стереолитографийн технологи. Нэмэлт технологид ашиглах объектын гурван хэмжээст загварыг хадгалахад өргөн хэрэглэгддэг файлын формат.
- термопластик хэрэглээний аргууд - FDM. Материаллаг давхаргын давхаргыг ашиглан загварчлах.
- лазераар синтер хийх - SLS. Технологи (SLS) нь гурван хэмжээст биет объектыг бүрдүүлэхийн тулд нунтаг материалын тоосонцорыг нэг буюу хэд хэдэн лазераар (ихэвчлэн нүүрстөрөгчийн давхар исэл) ашигладаг.
Өнөө үед давхаргад давхарлах арга нь энэ салбарт хамгийн түгээмэл бөгөөд өргөн хэрэглэгддэг болжээ.
Энэ аргын гол давуу талууд нь:
- өндөр чанартай, хямд үнэтэй материал ашиглах;
- үйл ажиллагааны энгийн арга техник;
- ашигласан материалын байгаль орчинд ээлтэй байдал.
Лазерын стереолитографи
Энэ төрлийн 3D загварчлал нь шүдний протез хийхэд өргөн хэрэглэгддэг. Энэ төрлийн хэвлэх онцлог шинж чанар нь өндөр чанартай объект үйлдвэрлэх явдал юм. Ийм үр дүнд нэгж микроноор тооцдог хэмжээст сүлжээнд ажилладаг тоног төхөөрөмжийг ашигласны үр дүнд хүрч байна.
Ийм тоног төхөөрөмж хэрхэн ажилладаг вэ?
Ийм тоног төхөөрөмжийн функциональ хэсэг нь LED хэт ягаан туяаны проектор дээр суурилдаг. Эдгээр 3D принтерүүдийн дотор нарийхан толин тусгалууд байдаг бөгөөд тэдгээр нь цацрагийн нарийвчлалтай хазайлтыг өгдөг. Үүнээс үүдэн дараалсан биш, харин контурын давхаргын бүрэн өртөлт үүсдэг.
Лазераар синтер хийх
Лазер синтеринг буюу SLS технологи нь лазерын загварчлалын өөр нэг төрөл юм. Ашиглалтын хувьд ийм төхөөрөмжүүд бага хайлдаг хуванцарыг ашигладаг. Өвөрмөц хөгжлийн үндэс суурь нь материалыг хайлуулж, хуванцар суурь дээр контурыг зурдаг хүчирхэг лазер юм. Бүрэн загвар олж авах хүртэл үйл явцыг давтана. лазерын синтерийн мэдэгдэхүйц сул тал бол үүссэн загваруудын сүвэрхэг чанар юм. Гэсэн хэдий ч энэ нь хүч чадалд ямар ч байдлаар нөлөөлөхгүй. энэ аргаар олж авсан загварууд нь хамгийн бат бөх байдаг гэж үздэг. Лазераар синтер хийх суурилуулалт нь нэлээд өндөр өртөгтэй бөгөөд загварыг бүрдүүлэх үйл явц нь удаан хугацаанд үргэлжилдэг.
3D загвар бүтээхэд ямар материал ашигладаг вэ?
Өмнө дурьдсанчлан, 3D принтерт ашигладаг гол материал бол термопластик юм. Энэ нь ABS ба PLA гэсэн хоёр форматтай байдаг. Үүнээс гадна үйлдвэрт ашигладаг нейлон, полиэтилен, поликарбонат болон бусад төрлийн материалууд өргөн тархсан.
Олон тооны 3D принтерүүд нь хэд хэдэн төрлийн материалыг хольж, тэдгээрийн физик, химийн шинж чанарыг нэгтгэдэг.
Металлын ажилд ашигладаг суурилуулалт нь бүтцийн хувьд илүү төвөгтэй байдаг. Технологийн ялгаа нь компьютерийн програмын үндсэн дээр ажилладаг хэвлэх толгойн функцээс үүдэлтэй юм. Түүний тусламжтайгаар наалдамхай массыг компьютерийн програмын зааж өгсөн газруудад хэрэглэнэ. Дараа нь толгой нь ажлын бүх хэсэгт металл нунтаг нимгэн давхаргыг хэрэглэнэ. Энэ нь метал нь хуванцартай адил хайлдаггүй, харин хамгийн жижиг хэсгүүдийн хэлбэрээр давхарлаж наасан байна.
3D принтерийн тухай сонирхолтой баримтууд
- 3D хэвлэх нь зөвхөн аж үйлдвэрт ашиглагддаг төдийгүй анагаах ухаан, хоол хийх, тэр ч байтугай орон зайд өргөн хэрэглэгддэг.
- Жил бүр 3D принтерийн үнэ буурч, илүү хямд болж байна. Удахгүй энэ технологийг бараг бүх хүн ашиглах боломжтой болно.
- Эхний 3D загварыг 1984 онд бүтээсэн. Үүнийг Чак Хилл нь стереолитографийн үр дүнд олж авсан юм.
- Тун удалгүй 3D принтер ашиглан хиймэл эрхтэн бий болгосон. Чихний протез нь анхны загвар байсан.
- Ойрын ирээдүйд эрдэмтэд анхны хүний загварыг хэвлэх гэж байна.
- 3 хэмжээст загварчлал нь үйлдвэрлэлийн зардлыг бууруулахад туслах тул үйлдвэрийн үйлдвэрлэл удахгүй ашиггүй болно.
- 3D технологийг бодитой загвар бүтээхэд кино урлагт маш удаан хугацаанд ашиглаж ирсэн.
- Эрдэмтэд 3D загварчлалын тусламжтайгаар хүмүүсийн оронд сансар огторгуйг судлах роботуудыг бүтээх боломжтой гэж зөвлөж байна.
- Даашинзны 3D загварыг дэлхий нийтэд хэдийнээ үзүүлсэн. Загвар өмсөгч Дита Вон Тиз 3D хэвлэмэл даашинз өмссөн анхны од болов.
