Saturs
- Jauna 3D drukāšanas metode
- Režģa formas izdrukāšana ar CLIP tehnoloģiju (7x ātrums)
- Oglekļa kompānija
- Mini Eifeļa torņa izdrukāšana sešās minūtēs
- Printera struktūra un pamatfunkcijas
- CLIP 3D drukāšana sīkāk
- Iespējamie jaunās tehnoloģijas ieguvumi
- Pašreizējie printeru modeļi
- Dažas iespējamās problēmas ar tehnoloģiju
- CLIP tagadne un nākotne
- Atsauces
Linda Crampton daudzus gadus mācīja dabaszinātnes un informācijas tehnoloģijas vidusskolēniem. Viņai patīk mācīties par jaunajām tehnoloģijām.
Jauna 3D drukāšanas metode
TED 2015 konferencē Vankūverā tika ieviesta jauna un iespaidīga 3D drukāšanas metode. Tagad tas ir pieejams komerciāli un turpina uzlaboties. Tehnoloģija izmanto ultravioleto gaismu un skābekli, lai izveidotu objektu no šķidru sveķu baseina. Kā redzams zemāk esošajos videoklipos, šķiet, ka objekts "izaug" no šķidruma, kas atgādina T1000 izveidi no Terminators 2 filma. Faktiski uzņēmuma, kurš radīja tehnoloģiju, izpilddirektors saka, ka viņu iedvesmoja šī filma.
Jaunā drukāšanas metode ir pazīstama kā CLIP, kas nozīmē nepārtrauktas šķidruma saskarnes ražošanu. CLIP ļauj ātri izdrukāt spēcīgus, funkcionālus un pievilcīgus objektus all-in-one procesā. Citās 3D drukāšanas metodēs vide tiek noglabāta slāņos, lai pakāpeniski izveidotu objektu. Process ir pazīstams kā piedevu ražošana.
Objekta izdrukāšana ar piedevu ražošanu var būt laikietilpīgs process, kura pabeigšana prasa stundas vai pat dienas. Turklāt, tā kā objekts ir izgatavots no slāņiem, kas ir sapludināti kopā, galaproduktam dažreiz trūkst spēka. Slāņi var būt redzami galaproduktā, piešķirot objektam svītrainu izskatu. CLIP var pārvarēt šīs problēmas.
Kas ir TED?
TED nozīmē Tehnoloģija, Izglītība un Dizains. Tā ir bezpeļņas organizācija, kuras mērķis ir izplatīt jaunas idejas, galvenokārt ar runām, kuras runā cilvēki, kuriem ir kaut kas tāds, kas rosina domāt.
Režģa formas izdrukāšana ar CLIP tehnoloģiju (7x ātrums)
Oglekļa kompānija
CLIP tehnoloģija pieder uzņēmumam, kas pazīstams kā Carbon, kas atrodas Redvudsitijā Kalifornijā. Uzņēmumu agrāk sauca par Carbon3D, un tam joprojām ir oficiālais Carbon3D, Inc. nosaukums. Pamatojoties uz personāla aprakstiem uzņēmuma vietnē, Carbon vada daži augsti kvalificēti un pieredzējuši cilvēki. Uzņēmums darbojas kopš 2013. gada, bet savus centienus turēja noslēpumā - vai vismaz nepublisko - līdz 2015. gadam.
Uzņēmuma izpilddirektors ir Džozefs DeSimone. Viņš ir atvaļinājumā no kanclera izcilā ķīmijas profesora amata Ziemeļkarolīnas Universitātē Chapel Hill un no citiem akadēmiskajiem amatiem. Viņš teica, ka viņš ir ļoti zinošs par polimēriem. Viņa komandu veido ķīmiķi, inženieri, datorzinātnieki un biznesa cilvēki.
Ķīmija, inženierzinātnes un datorzinātnes ir iesaistītas CLIP printera darbībā. Objekts tiek izveidots, uzsākot un apturot ķīmiskās reakcijas. Aprīkojums, kas ļauj tam notikt, ir inženiertehniskais sasniegums. Norādījumus, kas "pasaka" iekārtām, kas jādara, nodrošina datorprogramma.
Mēs domājam, ka populārā 3D drukāšana patiesībā tiek nepareizi saukta - patiesībā tā ir tikai 2D druka atkal un atkal.
- Džozefs DeSimone, Carbon3D, Inc. izpilddirektors
Mini Eifeļa torņa izdrukāšana sešās minūtēs
Printera struktūra un pamatfunkcijas
CLIP tehnoloģijā būvniecības platforma pārvietojas uz augšu, no šķidruma tvertnes izvelkot pakāpeniski veidojošu formu. Šķidrums ir sveķi, kurus var izārstēt UV gaisma. Termins "sacietēšana" attiecas uz šķidruma sacietēšanu, veidojot polimērus vai garas molekulu ķēdes, un izveidojot šķērssaites (saites) starp polimēriem. Sacietēšanu izraisa enerģijas pievienošana, piemēram, ultravioletā gaisma vai siltums, vai pievienojot noteiktas ķīmiskas vielas.
Šķidro sveķu tvertnes apakšpusē ir caurspīdīga membrāna vai logs, kas ir caurlaidīgs skābeklim. Zem loga ir projektors, kas izstaro ultravioleto gaismu. Uzņēmums Carbon salīdzina logu ar kontaktlēcu, jo tas ļauj gan gaismai, gan skābeklim iziet caur to un iekļūt sveķos.
Ultravioletās gaismas un skābekļa kombinācija ļauj izveidot 3D objektu. UV gaisma izraisa sveķu polimerizāciju un šķērssaišu izveidošanos, kas izraisa sacietēšanu. Skābeklim ir pretējs efekts. Tas aptur polimēru veidošanos šķidrā sveķā tieši virs loga un novērš sacietēšanu šajā reģionā.
Printerim ir nepieciešamas instrukcijas, kas kontrolē tā darbības, "norādot", kā tulkot 3D grafikas modeli reālā objektā. Šīs instrukcijas nodrošina izsmalcināta datora programmatūra, kas kontrolē drukāšanas procesā iesaistītos mainīgos.
CLIP 3D drukāšana sīkāk
CLIP printerī sveķos tiek projicēta nepārtraukta šķērsgriezuma attēlu secība no 3D grafikas modeļa. Attēli tiek nosūtīti UV gaismas zīmējumu veidā.
Ļoti plānā sveķu kārta tieši virs loga šķidro sveķu traukā ir bagāta ar skābekli. Ar skābekli bagātais slānis nepolimerizējas, kad UV gaisma iet caur to, un to sauc par mirušo zonu. Sveķiem virs mirušās zonas trūkst skābekļa un tie polimerizējas, kad gaisma to skar, veidojot cietu vielu atbilstoši projektētā UV attēla formai.
Cietā viela, veidojoties, lēnām tiek izvilkta no šķidruma. Sūkšanas spēki, ko rada šī kustība, liek vairāk šķidruma pārvietoties pozīcijā zem objekta. Tas nozīmē, ka drukājamais objekts var būt daudz lielāks par šķidruma dziļumu.
Sakarā ar skābekli saturošajiem sveķiem konteinera apakšā vienmēr zem šķidrināšanas priekšmeta ir šķidrums, tāpēc objekts nelīp pie trauka dibena. Turklāt objekts tiek gan izveidots, gan nepārtraukti un vienmērīgi velkams uz augšu bez pauzēm. Šie faktori palīdz novērst slāņu un joslu veidošanos gatavajā produktā.
Kad objekts ir izdrukāts, tas tiek cepts piespiedu cirkulācijas krāsnī. Tas izraisa jaunu ķīmisku reakciju, kas stiprina objektu. Process ir pazīstams kā termiskā sacietēšana. Tiek teikts, ka dubultās sacietēšanas process, kas saistīts ar CLIP drukas tehnoloģiju, ražo inženiertehniskas kvalitātes materiālu.
Iespējamie jaunās tehnoloģijas ieguvumi
CLIP drukāšana ir no 25 līdz 100 reižu ātrāka nekā iepriekšējās metodes. (Process galu galā var sasniegt 1000x reizes ātrāk nekā parastā 3D druka.) Tas ir ļoti ievērojams pieaugums. Tam vajadzētu izbeigt lielu neapmierinātību, ko rada laiks, kas vajadzīgs trīsdimensiju objekta izgatavošanai. Tam vajadzētu arī ievērojami palielināt 3D drukāšanas lietojumprogrammu skaitu, ļaujot drukāt pēc pasūtījuma izgatavotus priekšmetus ikreiz, kad mums tie ir nepieciešami.
Turklāt all-in-one drukāšanas metodei vajadzētu izveidot spēcīgāku objektu atkarībā no izmantotā drukas materiāla. Drukātajām detaļām ir nemainīgas īpašības, un tās izskatās daudz vairāk kā ar injekciju veidotas detaļas nekā parastās 3D drukātās lietas. Ar jauno tehnoloģiju var izgatavot arī elastīgus un gumijotus priekšmetus. Carbon ir iesaistīts Adidas Futurecraft 4D apavu 3D vidusdaļu masveida drukāšanā.
Kopš 2020. gada aprīļa uzņēmums Carbon koncentrējas uz nazofaringeālu uztriepju 3D drukāšanu, ko izmanto COVID-19 vīrusa noteikšanai un sejas aizsargu drukāšanai. Norādījumus par piemērotu tamponu un vairogu drukāšanu tā ir nosūtījusi dažādiem klientiem, kuri izmanto savus printerus.
Pašreizējie printeru modeļi
2016. gada aprīlī Carbon pirmais printeris (M1) kļuva pieejams tirdzniecībā. Pašlaik uzņēmums nodrošina printera L1, M2 un M2d modeļus.
- L1 printeris ir paredzēts liela apjoma ražošanai, un tā uzbūves apjoms ir desmit reizes lielāks nekā M1.
- M2 uzbūves apjoms ir divreiz lielāks nekā M1 piedāvātais, un tā izšķirtspēja ir 75 μm (75 mikrometri). Mikrometrs ir metra miljonā daļa. 3D drukāšanā, jo mazāks izšķirtspējas numurs, jo labāks objekta izskats.
- M2d ir līdzīgas funkcijas kā M2, bet mazāks veidošanas apjoms. Tas ir paredzēts sākuma līmeņa printerim zobārstniecības laboratorijām.
Dažas iespējamās problēmas ar tehnoloģiju
Kad sākotnēji tika paziņots par oriģinālo printeri, bija bažas par ierobežoto pieejamo drukas materiālu veidu. Materiālu saraksts tomēr paplašinās. Šobrīd tie ietver elastomēru. Elastomēri ir elastīgi polimēri, kā norāda to nosaukums. Materiālos, kurus var izmantot printerī, pašlaik ir šādi materiāli:
- silikons
- elastīgs poliuretāns
- stingrs poliuretāns
- elastomērs poliuretāns
- cianāta esteris
- epoksīds
- uretāna metakrilāts
- dažādi zobārstniecības materiāli
Citas bažas par oriģinālo tehnoloģiju bija izdrukājamo objektu lielums un drukāšanai nepieciešamais laiks. L1 un M2 printeru esamība var būt vismaz daļējs šo problēmu risinājums. Fakts, ka CLIP 3D tehnoloģija turpina attīstīties, ir iepriecinošs.
Lai gan CLIP printera cena daudziem cilvēkiem ir ārpus diapazona, ir lētāka iespēja iegūt ar tehnoloģiju izdrukātus objektus. Sculpteo vietne izdrukā 3D objektus no cilvēku augšupielādētajiem dizainparaugiem. Viena no vietnes piedāvātajām iespējām ir CLIP druka.
CLIP tagadne un nākotne
Carbon saka, ka tā printerus izmanto uzņēmumi un iestādes. Printeri ir profesionāli modeļi un nav paredzēti patērētājiem. Pašreizējie modeļi ir pieejami abonēšanas plānā, nevis pirkuma plānā. Pat ja tā, abonēšana ir dārga, un to var atļauties tikai daži uzņēmumi. Vēl vairāk naudas ir nepieciešams printera uzstādīšanai, apmācības periodam un citām nepieciešamām lietām.
Džozefs DeSimone prognozē, ka printeri galu galā piedāvās daudzas priekšrocības. Nākotnē operācijas laikā ārsti varētu izveidot pacientam pareiza izmēra stentus. (Stentus izmanto, lai atvērtu asinsvadus.) Zobārsti, iespējams, varēs izdrukāt zobu implantus, kamēr pacients sēž zobārsta krēslā. Automašīnu detaļas un citas rūpniecības preces var ātri ražot, kad vien tās nepieciešamas.
Daudzas idejas tehnoloģijā neattaisno viņu cerības un izplūst. Citi ir veiksmīgi un ļauj tehnoloģijai spert lēcienu uz priekšu, dažkārt ievērojami uzlabojot mūsu dzīvi. CLIP 3D drukas tehnoloģija var būt viena no pēdējām idejām. Būs ļoti interesanti uzzināt, vai tā ir taisnība.
Atsauces
- Džozefa DeSimones TED 2015 saruna no TED vietnes.
- Jaunā tehnoloģija pārveido Amerikas Mehānisko inženieru biedrības 3D drukāšanu
- Informācija par jauniem CLIP 3D drukas materiāliem no 3dprint.com
- Carbon piesaista 200 miljonus dolāru finansējumu un strādās ar Adidas no TCT žurnāla
- 3D drukāšanas tamponi un sejas aizsargi no Forbes
Šis raksts ir precīzs un atbilst patiesam autora zināšanām. Saturs ir paredzēts tikai informatīviem vai izklaides nolūkiem, un tas neaizstāj personiskus vai profesionālus padomus uzņēmējdarbības, finanšu, juridiskos vai tehniskos jautājumos.
