איך מדפסות תלת מימד עובדות

תוכן

• כיצד מדפסות תלת מימד עובדות
• תוכנה
• נימה
• מסגרת
• עצרת מפיצים (ראש הדפסה)
• מיטת הדפסה
• תנועה
• דפוס

נראה שמדפסות תלת מימד לוקחות את העולם - או לפחות החדשות - בסערה. כמעט לא עובר שבוע בלי איזה סיפור חדשות על המכשירים האלה ועל הדברים שהם יכולים להדפיס, מרובים לממתקים ועד פיצה לאסטרונאוטים וחלקי מנוע טילים ועד שתלים רפואיים ואפילו רקמות חיות. למרות שהם משתמשים במגוון טכנולוגיות ויכולים להדפיס עם חומרים שונים, אך המשותף להם הוא היכולת לקחת ייצוג קובץ 3D CAD של אובייקט ולהפיק ממנו אובייקט פיזי. תהליך הדפסת התלת מימד ידוע גם כייצור תוספים , שכן הוא בונה את האובייקט (בדרך כלל בשכבות), לעומת שיטות ייצור חיסוריות בהן חומר מוסר, למשל על ידי חיתוך, קידוח או כרסום.

למרות שמאמר זה יתרכז בסוג הנפוץ ביותר של מדפסות תלת מימד - אלה שמכוונות לחובבים, מעצבים וצרכנים ומסוגלים להדפיס חפצי פלסטיק - ראשית נסתכל על כמה שיטות אחרות להדפסת תלת מימד.

ממנועי רקטות ועד פיצות לתאים חיים

סינר לייזר סלקטיבי (SLS) משתמש בלייזר כדי להמיס חלקיקים מפלסטיק, מתכת, קרמיקה או זכוכית. בסיום העבודה מוחזר החומר שנותר. התכה של קרן אלקטרונים (EBM) והיתוך הלייזר הסלקטיבי הקשור (SLM ) משתמשים באלקטרונים וקרני לייזר, בהתאמה כדי להמיס אבקת מתכת, שכבה אחר שכבה. טיטניום משמש לרוב באמצעות EBM לסינתזה של שתלים רפואיים כמו גם חלקי מטוסים, ונאס"א הדפיסה חלקי מנוע טילים מסגסוגת ניקל בעזרת SLM.

נאס"א בוחנת גם את האפשרות להדפיס פיצות מנה עמוקה למשימות בחלל העמוק. מדפסות מזון תלת מימדיות מניחות משחה מבצק, שוקולד, גבינה או מצרכים אחרים של מזון, שמתיזים דרך חרירים.

בהדפסת ביו תלת מימדית , מדפסת מניחה שכבות של תאים חיים, בדרך כלל מושעים בנוזל או בג'ל, לייצור סחוס, עצם, עור, כלי דם ומבנים אחרים. למרות שלטכנולוגיה זו פוטנציאל גדול, היא עדיין במידה רבה בשלב הניסוי. למרות שהדפסת ביו תלת מימדית שימשה להדפסת שכבות של תאי לב וכליות, איברים מלאכותיים הם עדיין רחוק.

דוגמנות רב-סילון היא מערכת דמוי הזרקת דיו המפזרת קלסר קלסר צבעוני ודבק על שכבות אבקה עוקבות בהן ייווצר האובייקט. זו בין השיטות המהירות ביותר, ואחת הבודדות שתומכת בהדפסת צבע.

טכניקה אחרת חושפת פולימר נוזלי לאור ממקרן עיבוד אור דיגיטלי (DLP) , שמקשה את הפולימר שכבה אחר שכבה עד לבניית האובייקט והפולימר הנוזל הנותר מתנקז.

העתיד בפלסטיקה

עם זאת, המוקד של מאמר זה הוא על מדפסות התלת מימד המסוגלות להדפיס חפצים פלסטיים המשווקים לחובבים, אנשי מקצוע וצרכנים. הם משתמשים בשיטה המכונה ייצור נימה ממולאת (FFF), בה נמס נימה פלסטית, ואז מושם בשכבות ליצירת חפץ פלסטי מודפס בתלת מימד. טכניקה זו קיבלה פופולריות על ידי תנועת הדפוס התלת-ממדי של קוד RepRap, וחלק גדול מהתוכנה והחומרה במדפסות תלת מימד הקיימות כיום מבוססת על קוד פתוח. למרות שבמקרים מסוימים ישנם הבדלים מהותיים בין הדגמים, פעולתם הבסיסית זהה.