3d štampači

Visoka tehnološka škola strukovnih studijaŠabac 2012

Seminarski radPredmet: Računarska Grafika

Tema: 3D Štampači

Student: Profesor:

Marko Kojic 4-103/2010 Dr Midorag Milićević

Vladimir Pavlovc 3D Štampači

Sadržaj

3D Štampanje …………………………………………………………....3

Primena 3D štampe ............................................................................5

Tehnologije Štampanja ………………………………………………….8

Zanimljivost ........................................................................................11

2


3D štampanje

3D štampanje je oblik aditivne proizvodne tehnologije gde se kreiraju trodimenzionalni objekti slaganjem sukcesivnih slojeva materijala. 3D štampači su generalno brži, pristupačniji i jednostavniji za korišćenje od ostalih aditivnih tehnologija RP-a. 3D štampači omogućavaju razvojnim timovima mogućnost štampanja delova i sklopova napravljenih od nekoliko materijala sa različitim mehaničkim i fizičkim karakteristikama, u jednom procesu izrade.

3D štampač radi tako što uzima 3D kompjuterski fajl a zatim koristi i pravi seriju slojeva u poprečnom preseku. Svaki sloj se onda štampa preko predhodnog kako bi se napravio 3D objekat. Od 2003. došlo je do značajnog porasta prodaje 3D štampača. Posledično tome došlo je i do pada cene 3D štampača. Tehnologija se takođe koristi i u juvelirstvu, izradi obuće, industrijskom dizajnu, arhitekturi, inženjerstvu I konstrukcijama, automobilskoj industriji, aeronautici, stomatologiji i medicini.

3


Osim 3D štampe na tržištu je dostupan veliki broj konkurentskih tehnologija. Glavne razlike se ogledaju u načinu na koji se izrađuju slojevi. Svaki metod ima svoje prednosti i mane. Generalno glavni parametri prilikom izbora su brzina, cena izrađenog prototipa, cena uređaja, izbor materijala i mogućnost izbora boja.

Za razliku od stereolitografije, inkjet 3D štampanje je optimizovano za brzinu, niske troškove, lako korišćenje, što ga čini pogodnim za vizuelizaciju tokom konceptualnih faza razvoja u inženjerstvu tokom testiranja u ranoj fazi razvoja. Koriste se netoksične hemikalije za razliku od onih koje se koriste u stereolitografiji, i potreban je samo minimalan dodatni rad na nakon štampanja. Danas se uspešno mogu štampati i objekti od keramike. Veličina čestica je obično od 50 do 100 μm.

Poređenje dva keramička umetnička dela,oreginal je napravio John Balistreri, a replika je napravljena

3D skeniranjem i 3D štampom

4


Primena 3D štampe

Standardna primenu uključuje vizuelizaciju dizajna, pravljenje prototipova iz CAD-a, livenje metala, arhitektura, edukacija, medicina, prodaja i zabava. Ostale primene su rekonstrukcija fosila u paleontologiji, pravljenje replika antičkih umetničkih dela u arheologiji, rekonstrukcija kostiju i delova tela u forenzičkoj patologiji I rekonstrukcija teško oštećenih dokaza sa mesta zločina. Od nedavno se 3D štampa koristi i u artističke svrhe.

3D štampanje se trenutno proučava u biotehnologiji radi mogućeg korišćenja u izradi tkiva gde se organi i delovi tela izgrađuju korišćenjem tehnike 3D štampe. Slojevi živih ćelija se deponuju na gelastom medijumu i polako se izgrađuje forma trodimenzionalne strukture tkiva. Za ovu namenu se koriste nekoliko termina: štampanjeorgana, bio-štampanje, kompjuterski podržani inženjering tkiva.

Primer replike umetničkog dela, 3D skeniranjempreveden u virtuelni model, a zatim 3D štampanjem dobijeno

realno fizičo delo

5


Korišćenje tehnologija 3D skeniranja dozvoljavaju replikaciju realnih objekata bez korišćenja tehnika livenja, koje u mnogim slučajevima mogu da budu skuplje, teže, ili previše invazivne: u slučaju repliciranja antičkih artefakta, gde bi direktan dodir smesa za livenje oštetio površinu originalnog objekta.

Tržižna vrednost 3D štampača kreće se od 12000-50000€, u zavisnosti od brzine, rezolucije štampe, da li se radi o monohromatskim ili kolor štampačima. Najnoviji 3D kolor štampači pružaju mogućnost štampanja u 390000 boja. Takođe imaju i mogućnost štampanja teksta i slika na izrađenim 3D modelima. Materijal gotovih delova košta oko 0,50 €/cm3. Kolor 3D štampa takođe omogućuje i bolju FEA analizu.

Primer monohromatske i kolor 3D štampe

6


Primena kolor 3D štampe kod FEA analize

3D štampači (Z Corporation ZPrinter 650 - $60000)

7


Tehnologije Štampanja

Inkjet štampa

Jedan od osnovnih načina 3D štampe je zapravo nadogradnja na klasičnu inkjet štampu. Štampač pravi model jedan po jedan sloj razvlačeći sloj praha (od gipsa ili smole), a inkjet raspršuje vezivno sredstvo u obliku određenog preseka modela koji se štampa.

Ova tehnologija je jedina sa kojom je moguće štampanje prototipa u punoj boji. Takođe je moguće i raditi modele sa prepustima.

Prednosti:

jedan od najbržih metoda za produkciju modela jedini proces štampe koji omogućava proizvodnju modela u punoj boji

Mane:

krhki modeli najniži kvalitet površina u odnosu na ostale „jet“ procese

Fused Deposition Modeling (FDM)

Ovo je trenutno najrasprostranjeniji vid 3D štampe.

Ovom metodom, lejeri se dobijaju tako što mlaznica istiskuje tanko vlakno istopljene termoplastike na površinu za štampu. Slojevi se prave ukršteno, tj. svaki sloj se istiskuje pod uglom od 90° u odnosu na prethodni. Time se postiže strukturalna čvrstina finalnog modela.

U opciji je nekoliko tipova materijala za štampu sa različitim karakteristikama u vidu čvrstine i temperaturnih osobina. Postoji i materijal rastvorljiv u vodi, tako da se može koristiti prilikom štampe kao privremena strukturalna podrška za određene delove.

8


Prednosti:

plastika koja se koristi je veoma izdržljiva dostupan je širok spektar materijala tehnologija rastvorljive podrške pruža mogućnost kreiranja komplikovanije

geometrije materijali su jeftini

Mane:

neobrađene površine imaju grubu završnicu čvrstoća u pravcu z-ose je mnogo manja nego po x i y-osama (zbog adhezije

između slojeva) spor proces izrade modela

Stereolitografija

U stereolitografiji se modeli proizvode tako što zrak UV svetla prelazi preko bazena sa fotosenzitivnom tečnošću. Kroz vreme se model spušta u kadicu korak po korak, kako bi se dobio finalni produkt. Velika prednost ove tehnologije 3D štampe je visok nivo detalja i obrade površine koju omogućuje.

U ovoj tehnologiji je vrlo interesantno otkrivanje završenog proizvoda. Naime, nakon što je štampa dela završena, on se elegantno izdiže iz kadice sa rastvorom od fotopolimera. Složićete se da je ovakav, filmski završetak mnogo dopadljiviji nego oduvavanje prašine ili lomljenje viška konstuktivnih elemenata, koje se moraju uraditi kod ostalih metoda štampe.

Prednosti:

preciznost odličan kvalitet završnih površina širok spektar materijala

Mane:

materijali i ostaci materijala su toksični i nebezbedni

9


Selective Laser Sintering (SLS)

Ova metoda je odličan spoj 3D štampe i lasera. Proces je sličan sterolitografiji, s tim što je UV svetlo zamenjeno laserom, a bazen sa fotosenzitivnom tečnošću sa praškastom bazom.Glavna prednost SLS je mogućnost da se delovi proizvode od velikog izbora materijala - od plastike, pa sve do keramike i metala.

Prednosti:

širok spektar materijala izdržljivi delovi preciznost

Mane:

cena (mašina za štampu je veoma skupa) osrednji kvalitet završnih površina veliki ravni delovi imaju tendenciju da se vitopere

Laminated Object Manufacturing (LOM)

Ovde se koriste slojevi materijala (obično papira ili plastike) isečeni laserom ili sečivom, koji se nakon toga spajaju lepkom. Jedna od poslednjih verzija ovog procesa se radi sa Mcor Matrix , koji koristi običan A4 papir i lepak na vodenoj bazi. Time se postiže mnogo manja cena izrade modela, a i ova metoda je povoljna po okolinu.

Prednosti:

veoma jeftini i pristupačni materijali (papir i lepak) mala debljina slojeva naj„zelenija“ tehnologija 3D štampe

Mane:

ograničen izbor materijala mala čvrstoća proizvedenih delova

Zanimljivost

10


Baš ovaj spoj 3D štampe i tendencije u svetu ka očuvanju životne sredine, inspirisao je Markusa Kajzera, umetnika iz Londona da napravi eksperiment sa iskorišćavanjem solarne energije u tu svrhu. Koncentrisanjem sunčevih zraka u jednu tačku, on je uspeo da topljenjem peska štampa svoje modele.

Štampač koji je dizajnirao Markus Kajzer

Modeli

11

3d štampači

Documents