Bagaimana cara kerja pencetakan 3D?

Pencetakan 3D sedang menggemparkan dunia - sedikit. Ini tidak seperti di rumah Zaman Berlian fantasi yang telah dinubuatkan, tetapi pencetakan 3D yang cepat saat ini mendasari beberapa proses industri yang sangat efisien yang sekarang kita nikmati. Ini bukan hanya tentang pembuatan yang cepat dan mudah, tetapi pembuatan prototipe yang cepat memungkinkan para insinyur untuk mengatasi masalah desain sederhana dalam hitungan jam, yang sebelumnya bisa memakan waktu berminggu-minggu. Pencetakan 3D sedang dilakukan di rumah sakit dan laboratorium penelitian, lapangan tembak, dan bengkel mobil. Tapi bagaimana cara kerjanya?

Pertama, generalisasi. Semua printer 3D yang ada di pasaran saat ini, setidaknya terutama, adalah aditif. Artinya, mereka bekerja dengan secara tepat menyimpan lebih banyak bahan bangunan, menciptakan sebuah objek naik dari ketiadaan. Ini berlawanan dengan proses pembuatan patung, di mana Anda mencukur benda yang sudah ada turun - Ada printer 3D yang dapat mengukir di atas objek yang baru dibuat, tetapi pahatan tidak akan pernah dapat memberikan keuntungan dari pembuatan aditif. Dengan membangun objek, biasanya dalam lapisan, pencetakan 3D membuat objek berlubang, atau objek dengan konvolusi internal yang kompleks, yang mudah dibuat secara fisik seperti kubus padat dan homogen.

Pistol M1911 cetak 3D, dipecah menjadi beberapa bagian

Pistol M1911 cetak 3D, dipecah menjadi beberapa bagian.



Saat ini hanya ada beberapa jenis umum dari teknologi manufaktur aditif, meskipun ada banyak variasi kecil pada jenis tersebut. Masing-masing memiliki kekuatan dan kelemahannya sendiri, tetapi bahkan teknologi yang lebih tua seperti deposisi ekstrusi cenderung menemukan tempat jangka panjang di pasar melalui kesederhanaan dan kurangnya biaya.

Kakek dari semua teknologi pencetakan 3D adalah stereolithography (SLA). Ini adalah sistem berbasis lapisan yang menggunakan laser untuk memperkuat bagian dari media cair, yang disebut fotopolimer. Sebuah platform logam dibenamkan dalam photopolymer dan menahan ketebalan satu lapisan dari permukaan, biasanya 10 milimeter atau kurang. Laser ultraviolet menelusuri bentuk lapisan pertama, menciptakan padatan yang mengeras di mana pun disentuhnya, dan kemudian platform menurunkan ketebalan lapisan lainnya. Sebuah film tipis photopolymer menyapu menutupi objek yang sedang tumbuh, dan laser mengeras lapisan berikutnya di atasnya. Ini bukan cara yang paling efisien untuk mencetak, tetapi dapat menggunakan beberapa bahan bangunan yang sangat menarik, seperti keramik, dengan harga yang relatif rendah.

Pencetakan 3d 2Namun, mungkin bentuk pencetakan 3D yang paling sederhana datang beberapa saat kemudian, benar-benar memulai badai perhatian yang tiba-tiba datang dari pasar massal: deposisi ekstrusi. Ini adalah bentuk pencetakan 3D yang paling mudah untuk divisualisasikan: Nozel robot bergerak, mengeluarkan bahan bangunan plastik seperti lem tembak yang dikontrol dengan sangat tepat. Beberapa plastik dimaksudkan untuk mengeras saat mendingin di udara, yang lain dicampur dengan zat pengeras saat diletakkan, namun bagaimanapun juga tujuannya adalah untuk membuat satu lapisan yang mengeras di atas yang lain. Jika lapisannya cukup tipis, dan diletakkan dengan cukup tepat, ini dapat menciptakan permukaan yang tampak cukup halus, seperti benda plastik yang dicetak secara tradisional.

Jika kita ingin mencetak dengan bahan yang lebih banyak belajar dan beragam, hal-hal seperti logam berkekuatan tinggi, kita akan membutuhkan sesuatu yang lebih baik daripada lem tembak super canggih.

Buddha cetak 3D oleh David Cardinal

Sejarawan dapat menggunakan pencetakan 3D untuk mempelajari artefak kuno.

Sintering laser selektif (SLS) sejauh ini telah menjadi jawaban utama. Pendekatan ini melibatkan pelepasan awan kecil dari bahan bangunan Anda dalam bentuk aerosol, semburan kecil yang keluar dari area yang akan kami bangun. Ledakan laser pada waktu yang tepat kemudian menggabungkan molekul individu bahan bangunan ini, biasanya logam, ke objek yang sedang tumbuh. Versi yang lebih maju dari teknologi ini yang disebut Selective Laser Melting (SLM) bekerja dengan cara yang hampir sama. Alih-alih menggunakan laser untuk memadukan molekul tambahan ke objek yang sedang tumbuh, mesin SLM benar-benar melelehkan partikel bahan bangunan mereka, pada dasarnya membangun dari setitik kecil logam cair dan berpotensi menciptakan bahan akhir yang lebih kuat dan lebih padat.

Lalu, ada bentuk pencetakan yang lebih khusus. Salah satu contohnya adalah serat karbon, yang dapat digunakan untuk mencetak komponen berkekuatan tinggi dengan kepadatan rendah. Jenis bahan bangunan khusus dan komposit ini masih memerlukan akses ke spektrum harga kelas atas - tetapi belum tentu yang paling mahal. Baik lebih dari $ 5.000, seorang penggemar dapat mencetak bagian serat karbon yang, dalam banyak hal, lebih baik daripada yang dicetak dengan logam.

Semuanya, akhirnya, mulai menghantam dunia nyata. Perusahaan penerbangan seperti Airbus sekarang memproduksi ribuan suku cadang yang murah dan ringan untuk jet mereka dengan pencetakan 3D, sementara para profesional medis sekarang dapat dengan cepat memproduksi cetakan cetakan dan prostesis untuk pasien. Sebagian besar perusahaan desain memiliki setidaknya printer 3D kecil yang murah di atas meja di suatu tempat, sehingga mereka dapat dengan cepat mengambil ide dan melihatnya dari semua sudut.

Cetakan siap misi pertama dari NASA.

Cetakan siap misi pertama dari NASA.

Ini adalah bukti keserbagunaan pembuatan aditif yang digunakan bahkan oleh para penggemar untuk semua jenis tujuan yang menarik. Orang-orang membuat senjata api yang berfungsi. Mereka sedang mencetak alat musik replika fungsional. Orang ini bahkan telah membuat printer berbasis sabuk besar yang bertujuan membuat karya seni perusahaan berskala penuh dari, pada dasarnya, solder.

Efisiensi pencetakan 3D juga cocok untuk kelompok sains kelas atas. Apa yang disebut bioprinting dapat merevolusi pertumbuhan organ dari sel induk, karena printer baru dapat membangun matriks polimer kaku yang dilapisi nutrisi dan sel induk yang sesuai. Hal ini memungkinkan organ tumbuh sebagai organ, objek tiga dimensi yang terstruktur, bukan gumpalan jaringan organ yang homogen dalam cawan petri.

Hati sedang dicetak bioprintSLS dan SLM sama-sama telah digunakan oleh NASA untuk membuat suku cadang yang siap misi untuk peluncuran nyata. Tujuan jangka panjangnya adalah untuk dapat mencetak 3D seluruh misi kompleks, bahkan mungkin di luar angkasa. Ada upaya untuk mencetak dalam lem yang dicampur dengan debu bulan atau Mars, yang berpotensi memungkinkan pendarat untuk secara mandiri membangun struktur untuk penjajah manusia di kemudian hari. Bahkan ada inisiatif yang disebut SpiderFab yang ditujukan untuk pencetakan 3D struktur besar tepat di ruang hampa udara. Kami sekarang dapat mulai mencetak robot lunak, dan bahkan mulai membuat objek dinamis dari waktu ke waktu.

Jumlah aplikasi yang mungkin untuk pencetakan 3D benar-benar memusingkan. Seperti jaringan neural, ini adalah salah satu teknologi yang dapat mengubah dunia tanpa Anda sadari terjadi. Jika sebagian besar printer tetap berada di balik tirai, di pabrik dan laboratorium di seluruh dunia, maka dampaknya hanya dapat dirasakan dalam kualitas hidup yang terus meningkat, dan biaya hidup yang terus menurun.

Lihat seri 2007es.com Explains kami untuk liputan yang lebih mendalam tentang topik teknologi terpanas saat ini.

Copyright © Seluruh Hak Cipta | 2007es.com