Hur fungerar 3D-utskrift?

Bild en robotstyrd hetlimpistol som använder plast istället för lim, och du har grunderna i en 3D-skrivare. Strängar av plast matas in i ett skrivhuvud som värms upp för att smälta materialet. Skrivhuvudet rör sig väldigt exakt i tre dimensioner och släpper linjer av plast på trycksängen - bordet där det skrivs ut. Skrivaren gör detta om och om igen, bygga upp lager av plast tills det bildar en 3D-del.

Allt börjar med 3D-modeller

Varje objekt som skrivs ut på en 3D-skrivare börjar med en 3D-modell. Dessa görs vanligtvis i ett CAD-program som är utformat för att arbeta på 3D-modeller i verkligheten, som TinkerCAD, Fusion360 eller Sketchup. Det här är lite annorlunda än hur 3D-modeller kan göras för filmer eller spel, men du kan säkert skriva ut mycket detaljerade siffror från traditionell 3D-modelleringsprogramvara.

En fördel med en 3D-skrivare är att den kan skriva ut nästan vad som helst. Vissa modeller är så komplexa att de är omöjliga att göra med traditionella tillverkningstekniker som gjutning eller CNC-routing, och det är där 3D-skrivare tar en uppenbar ledning. Men de används inte bara för att göra snygga geometriska former, eftersom det vanligtvis är mycket billigare för en stor fabrikens FoU-avdelning att skriva ut en enda modell i plast istället för att rigga upp hela fabriken för att göra den faktiska delen. Detta kallas prototyping, gör ett grovt utkast för att hjälpa till att testa den slutliga kopian utan att slösa bort värdefull tid och material.

Skivar modellen för utskriften

Eftersom en skrivare inte förstår hur man tar ett komplext 3D-nät och omvandlar det till en tryckt modell, måste 3D-modellen avkodas till information som skrivaren kan förstå. Denna process kallas skivning eftersom det tar skannar av varje lager av modellen och berättar för skrivaren hur den ska flytta skrivhuvudet för att skapa varje lager i sin tur. Det är gjort med hjälp av en skivare, ett program som hanterar allt detta för dig, som CraftWare eller Astroprint.

Skivaren hanterar modellens "fyllning", vilket skapar en gitterstruktur i en solid modell för att ge den extra stabilitet. Det här är ett område där 3D-skrivare lyser - de kan skriva ut mycket starka material med mycket låga densiteter genom att strategiskt skapa fickor av luft inne i modellen och göra det mycket lättare.

En annan sak som skivaren hanterar är stödkolumner. Eftersom skrivaren inte kan lägga ner plast på tunn luft måste supportkolumner skapas för att tillåta skrivaren att överbrygga gapet. Dessa är flyttbara men används i utskriftsprocessen för att säkerställa att den inte kollapsar.

När skivaren är klar skickar den data till 3D-skrivaren för att starta utskriftsprocessen.

Väntar på en lång tid

När skrivaren startar märker du det största problemet med 3D-utskrift idag: det är fruktansvärt långsamt. Medan en 2D-skrivare kan skriva ut en hel bok om ett par minuter, tar de flesta 3D-utskrifter flera timmar, om inte dagar, för att slutföra utskriften. Och om du förstörde inställningarna, missförstod skivaren eller bara stötte på den, kunde du förlora hela utskriften.

Det finns några snabbare tekniker som gör stänk i branschen, som Carbon M1, som använder lasrar sköt in i en vätskebädd och drar ut trycket ut ur det, vilket påskyndar processen väsentligt. Men dessa typer av skrivare är många gånger mer komplicerade, mycket dyrare och arbetar bara med plast hittills.

Så ska jag köpa en 3D-skrivare?

Om du inte är intresserad av att designa och skriva ut delar, kommer du säkert inte att ersätta din tråkiga 2D-skrivare när som helst snart.

De skrivare som de flesta konsumenter kommer att köpa brukar skriva ut i plast, men det finns exotiska (och dyra) skrivare som används i branschen som kan skriva ut så mycket som helst. Det finns till och med en 3D-skrivare som kan skriva ut konstgjort kött. Tekniken går mycket snabbt och har betydande konsekvenser för många branscher. Säkert en dag kan du skriva ut gourmetmat från en ätbar matskrivare, men tills dess är det fortfarande en hobbyist och industriell enhet.

Men med priserna som kommer ner hela tiden kan det vara en rolig hobby - speciellt om du bygger något där små plastmodeller används.

Bildkrediter: Kaca Skokanova / Shutterstock