Τρισδιάστατη εκτύπωση - 3D εκτύπωση

Η τρισδιάστατη εκτύπωση (3D printing) είναι μια μέθοδος προσθετικής κατασκευής στην οποία κατασκευάζονται αντικείμενα μέσω της διαδοχικής πρόσθεσης επάλληλων στρώσεων υλικού.

Στη τρισδιάστατη εκτύπωση μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφοροι τύποι υλικού, κυρίως κεραμικά και πολυμερή. Σε σύγκριση με άλλες τεχνολογίες και εξοπλισμό προσθετικής κατασκευής, οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές είναι συνήθως ταχύτεροι, φθηνότεροι και ευκολότεροι στη χρήση. Οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές χρησιμοποιούνται κυρίως για την κατασκευή φυσικών μοντέλων και πρωτοτύπων από σχεδιαστές, μηχανικούς και ομάδες ανάπτυξης νέων προϊόντων, έχουν τη δυνατότητα να εκτυπώνουν μέρη και εξαρτήματα από διάφορα υλικά, με διαφορετικές μηχανικές και φυσικές ιδιότητες και συχνά σε μια ενιαία διαδικασία κατασκευής.

Η τεχνολογία των 3D εκτυπωτών βρίσκει επίσης χρήση στους τομείς του κοσμήματος, των υποδημάτων, του βιομηχανικού σχεδιασμού, της αρχιτεκτονικής, της μηχανικής και των κατασκευών (AEC), στην αυτοκινητοβιομηχανία, την αεροδιαστημική, την οδοντιατρική και ιατρική βιομηχανία, την εκπαίδευση, τη χαρτογράφηση πληροφοριακών συστημάτων, σε έργα πολιτικών μηχανικών, και πολλά άλλα.

Ας δούμε λίγο εκτενέστερα κάποιες από τις χρήσεις της τρισδιάστατης εκτύπωσης:

Τέχνη

Η 3D εκτύπωση επιτρέπει στους καλλιτέχνες να δημιουργήσουν αντικείμενα που θα ήταν εξαιρετικά δύσκολα, δαπανηρά, ή χρονοβόρα με την εντατική χρήση παραδοσιακών μεθόδων. Αυτά τα γλυπτά από τον Bathsheba Grossman είναι ιδιαίτερα πολύπλοκα και κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας την διαδικασία συσσωμάτωσης με λέιζερ.

Φιγούρες

Τα αιμοβόρα ξωτικά και οι ροκ σταρ μπορούν τώρα να ζωντανέψουν με τη χρήση 3D εκτύπωσης. Αυτά τα δύο δημιουργήθηκαν χρησιμοποιώντας τις μηχανές zCorp που εφαρμόζουν το μελάνι – κόλλα και την σκόνη σε λεπτές στρώσεις δημιουργώντας σιγά-σιγά ένα αντίγραφο ενός από τους χαρακτήρες. Η εκτύπωση φιγούρων ( FigurePrints ) σας επιτρέπει να δημιουργήσετε χαρακτήρες από το Warcraft, το Rockband και οι υπηρεσίες εκτύπωσης Spore που έρχονται σύντομα. Μια σειρά από άλλες ιστοσελίδες σας επιτρέπουν να μεταφορτώσετε σχέδια ( download) και να τα επεξεργαστείτε στο δικό σας 3D πρόγραμμα ή και να τα εκτυπώσετε κατευθείαν.

Κοσμήματα

Οι κατασκευαστές κοσμήματος ήταν μερικοί από τους πρώτους που χρησιμοποίησαν 3D εκτύπωση στη διαδικασία παραγωγής τους, ωστόσο δεν χρησιμοποιούν εκτυπωτές για μεταλλικά αντικείμενα, αλλά μάλλον για κερί. Είναι η γνωστή διαδικασία που ονομάζεται «χύτευση της επένδυσης” ή χύτευση.

Η χύτευση (αγγλ., casting) αποτελεί ίσως την πρώτη μέθοδο που χρησιμοποιήθηκε για τη μορφοποίηση μετάλλων. Για τη χύτευση το μέταλλο ή το κράμα τήκεται και κατόπιν χυτεύεται σε μία μήτρα (καλούπι). Η μήτρα μπορεί να είναι κενή ή να περιέχει μοντέλο από εύτηκτο στερεό υλικό, όπως κερί ή πολυστυρένιο, το οποίο καταστρέφεται καθώς εισέρχεται στη μήτρα το τηγμένο μέταλλο. Η μήτρα μπορεί να είναι φτιαγμένη από άμμο, γύψο ή κεραμικό υλικό για μια χρήση. Ακριβώς αυτό το κεραμικό υλικό είναι το υλικό που θα χρησιμοποιήσουμε για το καλούπι που θα δημιουργήσουμε με τον 3D εκτυπωτή. Για αντικείμενα μεγάλων διαστάσεων, η χύτευση μπορεί να γίνει σε καλούπια πολλαπλής χρήσης συνήθως φτιαγμένα από χυτοσίδηρο, ορείχαλκο, κ.λπ. Το μεταλλικό αντικείμενο που παράγεται με χύτευση, συνήθως καθαρίζεται από ατέλειες και εξωτερικές ακαθαρσίες, λειαίνεται και διαμορφώνεται στις τελικές του διαστάσεις.

Πρωτότυπα

Σήμερα η προτυποποίηση στην ανάπτυξη προϊόντος αποτελεί τον κλάδο με την μεγαλύτερη χρήση της 3D τεχνολογίας εκτύπωσης. Οι μηχανές αυτές επιτρέπουν στους σχεδιαστές και τους μηχανικούς να δοκιμάσουν τις ιδέες τους για προϊόντα με φθηνότερο τρόπο από πριν, με στόχο την περεταίρω ακριβότερη διαδικασία παραγωγής.

Διακόσμηση σπιτιού

Τα διακοσμητικά σπιτιού αποτελούν προϊόντα με απλή υλική δομή, με αποτέλεσμα να υπάρχουν ατέλειωτα διακοσμητικά στοιχεία που είναι ιδανικά για 3D εκτύπωση. Για παράδειγμα, μια υπηρεσία που ονομάζεται “Shapeways Creator” σας επιτρέπει να δημιουργήσετε προϊόντα, όπως αυτό το φωτιστικό (Φώτο) με οποιαδήποτε επιλογή των λέξεων που έχουν σχέση με εσάς (τους όρκους του γάμου, ένα από τα αγαπημένα ποίημα, κλπ.). Μια άλλη εταιρεία με την επωνυμία ” JuJups ” σας επιτρέπει να δημιουργήσετε μια προσαρμοσμένη κορνίζα με τη χρήση έξυπνων εργαλείων σχεδιασμού και έναν εκτυπωτή zCorp.

Ιατρική

Μπορεί οι 3D χαρακτήρες του World of Warcraft να είναι υπέροχοι, αλλά αυτά τα εργαλεία έχουν τη δύναμη να βοηθήσουν να σωθούν ζωές. Οι χειρουργοί χρησιμοποιούν τους 3D εκτυπωτές για την εκτύπωση μερών του σώματος για την αναφορά τους και την ανάλυση του προβλήματος του ασθενή πριν από περίπλοκες χειρουργικές επεμβάσεις. Και όπως είναι φυσικό οι 3D εκτυπωτές μπορούν να χρησιμοποιούνται για την δημιουργία οστικών μοσχευμάτων για ασθενείς που έχουν υποστεί τραυματικές κακώσεις. Κοιτάζοντας περαιτέρω στο μέλλον οι επιστήμονες εργάζονται ήδη για όργανα αντικατάστασης μέσω της 3D εκτύπωσης.

Μια ιδιότητα των εκτυπωτών 3D είναι ότι μπορούν να αναπαράγουν τον εαυτό τους αφού μπορούν να εκτυπώσουν τα κομμάτια που τους αποτελούν. Ένα στρατηγικό πλεονέκτημα της τρισδιάστατης εκτύπωσης είναι η δυνατότητα παραγωγής περισσότερο εξατομικευμένων και περίπλοκων αντικειμένων χρησιμοποιώντας ακριβώς όσο υλικό είναι αναγκαίο.

Επίσης, η τρισδιάστατη εκτύπωση βοηθά στην τυποποίηση της παραγωγής μειώνοντας την ανάγκη παρουσίας γραμμής παραγωγής και συντελεί στη μείωση εκπομπών CO2 λόγω λιγότερων μετακινήσεων (logistics). Η τρισδιάστατη εκτύπωση, όπως σχεδόν κάθε τεχνολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για επικίνδυνους σκοπούς, όπως για παράδειγμα στην εύκολη κατασκευή όπλων.

Έχουν υπάρξει πολλές προσπάθειες για την ανάπτυξη ενός 3D εκτυπωτή κατάλληλου για οικιακή χρήση, έτσι ώστε να γίνει αυτή η τεχνολογία διαθέσιμη και προσιτή σε ευρύτερο κοινό.