Creionul magic - Miracolul imprimării 3D

Ştiinţă

Mi-am tipărit o lume

În ciuda aparențelor, imprimarea 3D a fost un truc de mai multe decenii, chiar dacă și-a câștigat forma avansată în ultimii ani. Conform tradiției istoriei tehnice, principiul imprimării 3D datează din 1995, când doi tineri doctoranzi MIT, Jim Bredt și Tim Anderson (mai târziu fondatorii unei companii de practică 3D numită Z Corporation), au transformat o imprimantă cu jet de cerneală pentru a evita cerneală. stropiți pe hârtie, dar citiți straturi de material una peste alta pentru a crea obiecte spațiale. În schimb, metoda stereolitografiei (SLA) pentru a produce obiecte solide din fotopolimeri lichizi atunci când a fost expusă la lumină a fost patentată de Charles W. Hull încă de la mijlocul anilor 1980, dar a avut și o istorie din deceniul precedent. În orice caz, în anii optzeci, au fost încă fabricați monștri mari și scumpi - au fost necesare câteva decenii pentru ca animalele mai grațioase folosite astăzi să apară. Metoda Fuse Deposition Modeling (FDM), care este încă utilizată pe scară largă astăzi, a apărut la sfârșitul anilor 1980 - în jurul anului 1990, a fost dezvoltat echipament comercializabil.

Tehnologiile bazate pe imprimarea 3D sunt denumite în mod colectiv procese de fabricație aditivă. Există unele dintre ele (dintre care două tocmai au fost menționate), în funcție de faptul dacă polimerul termoplastic, un aliaj metalic special care se poate forma prin extrudare, nu oferă o materie primă comestibilă, dar maleabilă, un fel de granule, hârtie laminată sau se folosește rășină plastică.

Ca și cum ar fi turnat pe ea (Dita von Teese în rochie imprimată)

Dar, indiferent de metoda pe care o alegem, avem nevoie de un model digital utilizabil care poate fi creat folosind un proiectant asistat de calculator (CAD) sau un software de animație 3D, dar, desigur, putem folosi și un scaner 3D care scanează obiectul pe care dorim să îl modelăm. Ideea este că modelele de format completate, adesea diferite, sunt împărțite în felii virtuale subțiri (cu grosime egală) de către software-ul de calculator aplicat. Cel mai adesea, un fișier STL transferă informații între software-ul CAD pe care îl utilizați și imprimanta 3D. Aceasta stochează suprafața corpului tridimensional împărțit în triunghiuri minuscule - cu cât triunghiurile sunt mai mici, cu atât aproximarea este mai precisă. Introducerea imprimantelor 3D color este un așa-numit format VRML special - acesta include nu numai dimensiunile, ci și culorile.

Statuie de marmură

Imprimarea 3D este acum potrivită și pentru producerea obiectelor care necesită o precizie dimensională ridicată. Dacă acest lucru încă nu reușește (datorită complexității obiectului care urmează să fie tipărit, de exemplu), acestea fac o anumită marjă de manevră și apoi scot rezultatul final folosind un proces subtractiv care amintește de modelarea obișnuită a obiectelor (numite acum practici de prelucrare tradiționale). Imprimantele cu adevărat bune folosesc două tipuri de materiale (polimer, rășină) - dintre care unul servește adesea la susținerea anumitor elemente ale unui obiect realizat dintr-un material fundamental diferit, iar apoi acest material pur de susținere poate fi ulterior dizolvat sau dezghețat. O aplicație mai modernă este capabilă de o imprimantă 3D mai sofisticată, care folosește deja două tipuri de materiale pentru modelarea obiectelor și le poate amesteca. Acest lucru face posibilă amplasarea elementelor moi și flexibile pe un obiect cu aceeași duritate - cum ar fi un comutator de la distanță!

Deocamdată, limitările utilizării imprimantelor 3D sunt dimensiunea: astăzi, chiar și obiecte mai mici de jumătate de metru pot fi tipărite - dar mai târziu, este puțin probabil ca echipamentele cu procese aditive mai mari să fie comercializate. Există, de asemenea, o imprimantă de acasă cu rezoluție foarte bună pe piață - numai echipamentele scumpe sunt potrivite pentru prelucrarea de precizie de mai sus, mașinile de acasă sunt construite din straturi milimetrice, adică fibre materiale mai groase. Cu toate acestea, comunitățile de hacking care luptă pentru libera circulație a proprietății intelectuale au, de asemenea, mari speranțe pentru astfel de dispozitive, pentru care imprimanta 3D este un alt instrument pentru a scăpa de „tirania” drepturilor de autor/brevetului (drepturile medii de brevet expiră în 25 de ani oricum - atunci oricine este fericit). puteți fabrica produsul protejat - dacă aveți o imprimantă, nu este nicio problemă). Deocamdată, dispozitivul nu este potrivit nici pentru producția industrială de masă, deoarece este puțin lent - dar dacă mașina devine mai rapidă, nimic nu îi poate sta în cale.

Și perspectivele de aplicare a tehnologiei sunt aproape imprevizibile. Poate fi folosit și în paleontologie, arheologie (de exemplu, poate fi modelat din descoperiri fragmentare și apoi poate fi imprimat un os întreg, un craniu sau un obiect antic), așa cum poate fi folosit în arhitectură. În timpul proiectării genetice SF și practicilor de inginerie genetică, noi țesuturi și organe pot fi produse cu un proces aditiv - în plus, din materii prime organice! Și tehnologia de scanare 3D permite imagini tridimensionale precise și modelarea obiectelor vulnerabile - fără a deranja arheologia sau artefactul original, chiar și cu o aplicație pentru telefonul mobil. Imprimarea cu arme acasă, cu dispozitive ușor inexacte pentru moment, este, fără îndoială, o ocupație mică, neimaginativă - dar rasa noastră este renumită pentru că poate merge pe sol cu două picioare, dacă interesele sale o cer.