Τρισδιάστατη Εκτύπωση
Η τρισδιάστατη εκτύπωση ή προσθετική κατασκευή είναι η κατασκευή ενός τρισδιάστατου αντικειμένου από ένα μοντέλο CAD ή ένα ψηφιακό τρισδιάστατο μοντέλο. Μπορεί να γίνει με διάφορες διαδικασίες στις οποίες υλικό εναποτίθεται, ενώνεται ή στερεοποιείται υπό τον έλεγχο υπολογιστή, με υλικά που προστίθενται μεταξύ τους (όπως πλαστικά, υγρά ή κόκκοι σκόνης που συγχωνεύονται), συνήθως στρώμα προς στρώμα.
Στη δεκαετία του 1980, οι τεχνικές τρισδιάστατης εκτύπωσης θεωρούνταν κατάλληλες μόνο για την παραγωγή λειτουργικών ή αισθητικών πρωτοτύπων, και ένας πιο κατάλληλος όρος γι' αυτό ήταν τότε η ταχεία πρωτοτυποποίηση. Από το 2019, η ακρίβεια, η επαναληψιμότητα και το εύρος των υλικών της τρισδιάστατης εκτύπωσης έχουν αυξηθεί σε σημείο που ορισμένες διαδικασίες τρισδιάστατης εκτύπωσης θεωρούνται βιώσιμες ως τεχνολογία βιομηχανικής παραγωγής, οπότε ο όρος προσθετική κατασκευή μπορεί να χρησιμοποιηθεί συνώνυμα με την τρισδιάστατη εκτύπωση. Ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα της τρισδιάστατης εκτύπωσης είναι η δυνατότητα παραγωγής πολύ σύνθετων σχημάτων ή γεωμετριών που διαφορετικά θα ήταν ανέφικτο να κατασκευαστούν με το χέρι, συμπεριλαμβανομένων κοίλων εξαρτημάτων ή εξαρτημάτων με εσωτερικές δομές δικτυώματος για τη μείωση του βάρους. Η μοντελοποίηση με τήξη εναπόθεσης (FDM), η οποία χρησιμοποιεί ένα συνεχές νήμα από θερμοπλαστικό υλικό, είναι η πιο συνηθισμένη διαδικασία τρισδιάστατης εκτύπωσης που χρησιμοποιείται από το 2020.
Οφέλη της 3D εκτύπωσης
Η προσθετική κατασκευή ή τρισδιάστατη εκτύπωση έχει αποκτήσει γρήγορα σημασία στον τομέα της μηχανικής λόγω των πολλών πλεονεκτημάτων της. Ορισμένα από αυτά τα οφέλη περιλαμβάνουν τη δυνατότητα ταχύτερης δημιουργίας πρωτοτύπων, τη μείωση του κόστους κατασκευής, την αύξηση της προσαρμογής των προϊόντων και τη βελτίωση της ποιότητας των προϊόντων.
Επιπλέον, οι δυνατότητες της τρισδιάστατης εκτύπωσης έχουν επεκταθεί πέρα από την παραδοσιακή κατασκευή, με εφαρμογές σε συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας με μπαταρίες, τα οποία είναι απαραίτητα για τη βιώσιμη παραγωγή και διανομή ενέργειας.
Ένα άλλο πλεονέκτημα της τρισδιάστατης εκτύπωσης είναι η ικανότητα της τεχνολογίας να παράγει πολύπλοκες γεωμετρίες με μεγάλη ακρίβεια και ακρίβεια. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό στον τομέα της μηχανικής μικροκυμάτων, όπου η τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή εξαρτημάτων με μοναδικές ιδιότητες που είναι δύσκολο να επιτευχθούν με τις παραδοσιακές μεθόδους κατασκευής.
Υλικά
Παραδοσιακά, η τρισδιάστατη εκτύπωση επικεντρώθηκε στα πολυμερή για την εκτύπωση, λόγω της ευκολίας κατασκευής και χειρισμού πολυμερών υλικών. Ωστόσο, η μέθοδος έχει εξελιχθεί ραγδαία ώστε να μην εκτυπώνει μόνο διάφορα πολυμερή αλλά και μέταλλα και κεραμικά, καθιστώντας την τρισδιάστατη εκτύπωση μια ευέλικτη επιλογή για την κατασκευή. Η κατασκευή τρισδιάστατων φυσικών μοντέλων ανά στρώμα είναι μια σύγχρονη έννοια που "προέρχεται από τη συνεχώς αναπτυσσόμενη βιομηχανία CAD, και πιο συγκεκριμένα από την πλευρά της στερεάς μοντελοποίησης του CAD. Πριν από την εισαγωγή της στερεάς μοντελοποίησης στα τέλη της δεκαετίας του 1980, τα τρισδιάστατα μοντέλα δημιουργούνταν με συρμάτινα πλαίσια και επιφάνειες. Αλλά σε όλες τις περιπτώσεις τα στρώματα των υλικών ελέγχονται από τον εκτυπωτή και τις ιδιότητες των υλικών. Το τρισδιάστατο στρώμα υλικού ελέγχεται από τον ρυθμό εναπόθεσης, όπως ορίζεται από τον χειριστή του εκτυπωτή και αποθηκεύεται σε ένα αρχείο υπολογιστή. Το πρώτο τυπωμένο υλικό που κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ήταν ένα μελάνι τύπου Hot melt για την εκτύπωση μοτίβων με τη χρήση θερμαινόμενου μεταλλικού κράματος.