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Desde que a tecnologia de impressão 3D foi inventada, mudou o processo de fabricação tradicional. Ele tem a capacidade de imprimir protótipos de peça e modelos físicos rapidamente e comprimir o tempo de desenvolvimento do produto. O princípio desta tecnologia é construindo camada de material por camada de arquivos de computador para eventualmente produzir objetos tridimensionais visíveis e tangíveis . As pessoas geralmente ficam intrigadas ao saber como isso é feito passo a passo. A seguir, descreveremos sua operação real, formas típicas e cenários de aplicação reais.

O que é a impressão 3D?

A impressão 3D Magic está no corte de modelos de computador em centenas de camadas de seção transversal e formação sólida construindo materiais. É apenas um golpe de redução de dimensão para a indústria de fabricação! O processamento tradicional às vezes implica atravessar toda a matéria -prima, resultando em até 80% de desperdício, enquanto a impressão 3D economiza o custo de desenvolvimento de moldes diretamente! É muito simples de realizar com apenas uma máquina, e a taxa de utilização do material aumentou para 95%!

O que você acha que é o mais perturbador? A fabricação subtrativa convencional requer várias semanas para adaptar as peças, mas agora o upload de apenas arquivos CAD é suficiente e pode ser mantido na mão por 48 horas . A solução de serviços de impressão 3D pode efetivamente conseguir isso.

O que precisamos saber sobre a história da impressão 3D?

A história da impressão 3D não é tão antiga quanto você pode imaginar!

Eles conceberam esse conceito no final da Segunda Guerra Mundial, mas levaram até 1980 para implementá -lo! Foi quando o cientista japonês Dr. Hideo Kodama inventou O protótipo da tecnologia de prototipagem rápida , que chocou a comunidade de manufatura.

Mas em 1986, havia um americano chamado Charles Hull que inventou a tecnologia litografia tridimensional capaz de mover objetos tridimensionais através de resina líquida e luz ultravioleta. Nos seus calcanhares, dois professores da Universidade do Texas criaram um novo truque, criando uma tecnologia utilizando a laser sinalizando o material de síntere em pó , que é comumente usado na indústria hoje como o processo SLS.

No final dos anos 90, os computadores pessoais começaram a se tornar populares, o software de design se tornou fácil de usar e os ambientes de código aberto se tornaram animados. Engenheiros atraentes para tornar as impressoras 3D pequenas para as mesmas dimensões que os dispositivos de impressão a jato de tinta padrão, desde que o software de design 3D começou a aparecer nos campi da universidade.

Em 2006, as impressoras 3D da área de trabalho ficaram disponíveis oficialmente para os consumidores, com os preços caindo de dezenas de milhares de dólares para a faixa de dois mil dólares.

O CoVID-19 tem sido involuntariamente um impulso para o avanço da tecnologia. Em 2020, enquanto os hospitais de todo o mundo estavam correndo para obter acessórios para ventiladores, os engenheiros usavam impressoras 3D para imprimir horas extras para entregar as peças durante a noite, e algumas delas até Impressoras 3d utilizadas para imprimir shields transparente. Isso exorta diretamente o processo de atualização dos padrões do setor e agora os materiais de impressão médica de grau 3D devem estar sujeitos a testes de biocompatibilidade, com discrepâncias em precisão medidas a 0,1 milímetros regulamentados.

Você pode usar o software CAD para projetar do zero ou usar um scanner 3D para replicar com precisão o objeto físico. Este estágio é particularmente interessante, pois os designers podem ajustar repetidamente o modelo de impressão 3D No espaço virtual, como reduzir a espessura da parede de peças mecânicas de 5 milímetros a 3 milímetros, para evitar materiais de letra durante a impressão.

Etapa 2: Digite o estágio de conversão de formato

Há um detalhe técnico que vale a pena notar aqui, o formato STL decomporá a superfície do modelo em inúmeras malhas triangulares, assim como o uso de quebra-cabeças em mosaico para restaurar formas tridimensionais. Mas os jogadores avançados já começaram a usar o formato AMF, que pode registrar mais informações, como cor e material, assim como adicionar rótulos de atributos aos modelos de impressão 3D. Nesse ponto, precisamos ajustar o ângulo de colocação e imaginar imprimir um modelo de braço suspenso. Um ângulo de inclinação razoável pode reduzir a estrutura de suporte em 60%.

Etapa 3: Slicing Software

Corta o modelo 3D em centenas de camadas de perfis 2D, com cada camada sendo tão espessa quanto um diâmetro do cabelo (0,05-0,3 milímetros). A impressora começa a trabalhar de acordo com essa configuração. O processo FDM é comumente usado no nível da área de trabalho , e o bico aquece o fio de plástico para 220 ℃ e extruda em forma. O equipamento de grau industrial usa laser para derreter instantaneamente o metal em pó, atingindo a precisão do nível do micrômetro.

Etapa 4: a etapa crucial de pós-processamento

Desmontar a estrutura de suporte requer remoção cuidadosa da estrutura auxiliar e lixamento das articulações com lixa. As peças aeroespaciais também precisam sofrer tratamento com prensagem isostática quente, e a inspeção final da qualidade exige o uso de um scanner a laser para verificar se o erro dimensional está dentro de 0,1 milímetros. Este é um padrão crucial para implantes médicos, como articulações artificiais.

Quais são os tipos comuns de impressão 3D?

Existem quatro tecnologias principais que desempenham um papel importante no serviço de impressão 3D:

1.sla

Nasceu em 1986 e continua sendo o ás da fabricação de precisão até hoje. Sua arma secreta é o laser ultravioleta, que é como usar a luz como uma faca de escultura para solidificar a camada de resina líquida por camada, com uma precisão de até um décimo de um cabelo humano! De aparelhos invisíveis em clínicas odontológicas a modelos micro esculpidos em design de jóias, o SLA mantém firmemente o primeiro lugar nos campos de fabricação médica e de precisão com seus recursos de tratamento de superfície sedosos .

2.fdm

É o rei do custo-efetividade no serviço de impressão 3D, e seu princípio de trabalho é como uma pistola de cola de fusão quente atualizada, aquecimento do PLA ou arame de plástico ABS para 220 ℃ e extrudando-o em forma. Embora a camada seja visível a olho nu, a vantagem é que o equipamento é barato e você pode comprar uma máquina de nível de mesa para dois mil yuan, o que é particularmente adequado para estudantes universitários fazer o design do curso ou para os criadores de ornamentos personalizados para bricolage. No entanto, para imprimir componentes estruturais de carga de carga, o FDM de grau industrial deve ser usado, que pode lidar com o nylon reforçado com fibra de carbono e, é claro, o preço também vai direto para seis dígitos.

3. SLS

É diretamente sinterizado em pó de nylon. Onde quer que o feixe de laser de 400 watts seja, o pó se derrete instantaneamente em uma estrutura densa e, melhor ainda, o pó não derrotado forma naturalmente um suporte, possibilitando imprimir geometrias complexas, como estruturas ocas e tubos serpentinos. A entressola de calçados esportivos FutureCraft 4D da Adidas é uma estrutura de favo de mel impressa com pó de TPU usando a tecnologia SLS, que é leve e tem excelente amortecimento.

4. MJF

Pode ser considerado um artista com precisão no nível do micrômetro, capaz de pulverizar simultaneamente 6 tipos de materiais, e sua precisão de espessura da camada de 16 micrômetros dificulta o olho nu para distinguir marcas de camada. O mais incrível é que alguns modelos industriais podem imprimir diretamente as linhas condutivas dentro das peças, como a concha de precisão de aparelhos auditivos integrando componentes eletrônicos , o que está interrompendo o processo tradicional da fabricação eletrônica. 

No campo médico, é usado para criar guias cirúrgicos com marcadores vasculares coloridos, permitindo que os cirurgiões vejam claramente a relação espacial entre tumores e vasos sanguíneos.

Comparação de quatro tipos de tecnologias de impressão 3D

Quais indústrias costumam usar a tecnologia de impressão 3D?

1.Healthcare

Modelos 3D A tecnologia de impressão está trazendo mudanças revolucionárias para a indústria médica. Desde implantes ósseos feitos sob medida até modelos de simulação para cirurgia auxiliar, essa tecnologia torna o tratamento mais preciso, mais barato e mais rápido para se recuperar. As aplicações específicas incluem:

• Implantes dentários personalizados: através de modelos de design de computador e dados de tomografia computadorizada do paciente, imprima implantes que se encaixam perfeitamente na boca, o que não apenas melhora o conforto, mas também aprimora a funcionalidade.
• próteses personalizadas : Próteses personalizadas de acordo com os dados do corpo pessoal não são apenas mais convenientes de usar, mas também parecem mais próximos dos membros reais, tornando a produção de próteses um lep qualitativo.
• Adeços de simulação cirúrgica: os médicos podem usar réplicas 3D dos órgãos dos pacientes para praticar planos cirúrgicos com antecedência, o que equivale a adicionar um ensaio a cirurgias complexas, melhorando bastante a taxa de sucesso.
• Ferramentas precisas de entrega de medicamentos: os dispositivos de impressão 3D especialmente projetados podem controlar com precisão as doses de medicamentos, como caixas de remédios para crianças, tornando a medicação mais segura.

2.Aircraft Manufacturing

Os fabricantes de aeronaves usam a tecnologia de impressão 3D para resolver dois problemas principais:

• Faça rapidamente amostras de protótipo de novas peças, eliminando o longo processo de abertura tradicional de moldes.
• Reproduzir acessórios descontinuados de modelos antigos, como o uso de impressão 3D para restaurar as partes de ventilação da aeronave há 30 anos .
• Esse método não apenas garante qualidade e atende às necessidades especiais, mas também economiza muitos custos de produção.

3.Automobile Manufacturing

Do design de carros de conceito à produção de peças, a impressão 3D está mudando todos os aspectos da fabricação de automóveis:

• Usando a tecnologia SLS de pó de sinterização a laser, os protótipos do motor podem ser feitos em 48 horas.
• Teste as peças impressas pela tecnologia FDM permitem que a equipe de design verifique rapidamente novas estruturas.
• A Porsche usou a tecnologia de impressão 3D para reproduzir partes descontinuadas de modelos clássicos, dando a carros clássicos uma nova vida .

4.educação e pesquisa científica

As escolas estão tornando o conhecimento visível e tangível através da impressão 3D:

• Imprimir modelos de bronze em aulas de história , os alunos podem tocar nos detalhes dos padrões com suas próprias mãos.
• Classes de biologia usam modelos de órgãos humanos transparentes para mostrar a estrutura interna.

Instituições de pesquisa científica estão explorando campos de ponta:

• A Universidade de Cornell está tentando imprimir tecido cardíaco artificial com biomateriais.
• O MIT está desenvolvendo componentes microeletrônicos imprimíveis.

5. Indústria de bens de consumo diários

A impressão 3D traz produtos personalizados à vida:

• OpTicians pode escanear formas de rosto no local para imprimir quadros exclusivos.
• Os designers de jóias usam resina para imprimir pingentes com formas complexas.
• As marcas de roupas lançam sapatos esportivos respiráveis ​​3D.

que requerem moldes na fabricação tradicional agora podem ser produzidos em pequenos lotes através da impressão 3D, o que é particularmente adequado para necessidades personalizadas.

Por que usar a impressão 3D?

<< As fábricas tradicionais precisam primeiro abrir um molde para fazer um novo objeto, e o custo do mofo somente pode alcançar facilmente as tênues de milhares de milhares de milhares de milhares de milhares. A impressão 3D é diferente, você pode começar diretamente a trabalhar construindo um modelo no computador.