Od umysłu do materii: czy jest coś, czego nie może zrobić drukarka 3D?

Jeśli nigdy nie słyszałeś o produkcji addytywnej, jest większa szansa, że ​​usłyszałeś bardziej potoczny termin na to samo: druk 3D. Wiele osób wciąż nie zdaje sobie sprawy, że ta stosunkowo nowa technologia oferuje znacznie więcej niż zastosowania dla pieszych, takie jak tworzenie breloków i kicz. Ponieważ koncepcja szybko rozwija się zarówno w fabrykach, jak i piwnicach, ludzie wytwarzają teraz takie formy, jak ruchome części i narzędzia, urządzenia medyczne i wszelkiego rodzaju inne przedmioty. Z dnia na dzień koncepcja ta coraz bardziej wstrząsa przemysłem, jaki znamy. Rzućmy więc okiem na drukowanie 3D - i do czego służą te coraz bardziej dostępne urządzenia.

Jak działa druk 3D?

Koncepcja najczęściej nazywana drukowaniem 3D zyskała miano produkcji addytywnej, ponieważ jest to unikalny proces produkcyjny polegający na tworzeniu stałego obiektu, w którym materiał jest dodawany, a nie usuwany. Tradycyjne wytwarzanie pojedynczego stałego obiektu zazwyczaj obejmuje usuwanie materiału; pomyśl o rzeźbieniu drewna, klejeniu tworzyw sztucznych lub segregowaniu i spawaniu metali w kształty. W procesie drukowania przyrostowego w technologii trójwymiarowej plik cyfrowy wykonany za pomocą programu CAD na komputerze przetwarza instrukcje na urządzenie stacjonarne - „drukarkę”, która dodaje poszczególne warstwy materiału w bardzo dokładny i precyzyjny sposób, aby stworzyć trójwymiarową replikę pliku cyfrowego. Wydrukowanie przedmiotu często trwa od 20 do 40 minut, ale może potrwać nawet 24 godziny. W przypadku niektórych przedmiotów możesz wydrukować sobie pojemnik na popcorn, który jest dokładnie tym, co może zrobić większość drukarek 3D.

Jak poszło drukowanie 3-D

Jako technologia pojawiająca się, wytwarzanie przyrostowe „pojawia się” tylko w tym sensie, że bardzo szybko pojawia się na scenie. Jednak koncepcja i technologia istnieją od 30 lat. Przypomina technologię tabletów i smartfonów, która istniała już od dłuższego czasu, zanim urządzenia te stały się wszechobecnymi przedmiotami w większości amerykańskich domów. W końcu technologia potrzebuje odpowiedniego czasu, aby odpowiednio się sprzedać konsumentom - i stać się na tyle niedrogim, aby pozwolić na to szerokiemu gronu konsumentów. Niezbędna technologia dla drukarek 3D - takich jak zaangażowane lasery - po prostu nie w pełni sprawdziła się do 2000 roku, kiedy projekty open source i inne inicjatywy pomogły w dalszym rozwoju technologii.

Kto korzysta z drukarek 3D?

Tym, co sprawia, że ​​drukowanie 3D jest tak ekscytujące, jest to, że przynajmniej w teorii ten rodzaj produkcji może być wykorzystany do wytworzenia prawie wszystkiego - w tym funkcjonujących narządów ludzkich. Wykorzystano go - głównie eksperymentalnie - w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, produkcyjnym, medycznym i do majsterkowania. Na przykład najwięksi producenci stosują drukowanie 3D z różnych powodów oszczędności kosztów i czasu.

„Działy marketingowe są klientami. Kupują te drukarki z kilku powodów. Często klient nie jest w stanie wyobrazić sobie, jak będzie wyglądać gotowy produkt. Jest niezwykle pomocne, aby mieć w ręku prototyp” - powiedział. Scott Cleveland z Impac Systems, dystrybutora drukarek 3D.

Ma to sens, biorąc pod uwagę łatwość i oszczędność zaprojektowania prototypu z tworzywa sztucznego zamiast bardziej kosztownych materiałów, z których faktycznie mógłby być wykonany produkt końcowy. Niektóre firmy stosują również tę technologię produkcji ze względu na czystą fizyczną praktyczność.

„Produkty oferowane przez koncerny naftowe i gazowe są zwykle bardzo duże. Gdyby zabrali gotowy produkt na targi, byłoby to zbyt ciężkie” - powiedział Cleveland. „Dzisiaj wielu drukuje pomniejszone prototypy, które można łatwo wyświetlać na stole”.

Ale świat domowego druku trójwymiarowego urósł szybciej niż dziecięcy zamek LEGO, który, nawiasem mówiąc, jest czymś, co wiele osób drukuje teraz dla swoich dzieci. Dobry, stary crowdsourcing Web 2.0 jest w dużej mierze odpowiedzialny za rozwój drukowania 3D. Istnieje wiele stron internetowych, na których ludzie sprzedają własne wytwarzane produkty, plany tych produktów lub po prostu udostępniają je w sposób otwarty. Shapeways.com i Thingiverse.com to dwie tak popularne strony. (o crowdsourcingu w Crowdsourcing: Co to jest, dlaczego działa i dlaczego nie odchodzi.)

Och, szalone rzeczy, które ludzie drukują

Cała koncepcja druku 3D jest bez wątpienia częścią szerszego trendu w rosnącym ruchu „zrób to sam”, który trwa w piwnicach i warsztatach od dziesięcioleci. Podczas gdy profesjonaliści używają technologii drukowania 3D w projektowaniu przemysłowym, architekturze, inżynierii i nie tylko, bariera dla osób produkujących domowe produkty, jako hobbystów, może wynosić nawet 400 USD za niektóre drukarki. To tyle, ile kosztuje porządny rower górski. Ponadto, jeśli wybierzesz drukarkę, możesz po prostu wydrukować części, aby zbudować własny rower górski.

Chociaż średni rynek drukarek 3D kosztuje około 2000 USD, nadal stawia te urządzenia w zasięgu projektanta hobbystów, takiego jak popularny MarkerBot Replicator 2, pokazany poniżej.

Ponadto, ludzie zajmujący się danymi i inżynierią nie będą brakować metod i terminologii, aby rzucić się na nie, gdy rzucą się w krzywą uczenia się projektowania 3D; terminy takie jak „zmniejszenie liczby wielokątów” i „tworzywo ABS” i „tworzywo PLA” są normą.

Makerbot Replicator 2, Makerbot.com

Kreatywność projektów drukarek 3D wydaje się nie znać granic, od domowych elementów gry i obudów iPhone'a, po nakrętki i śruby (dosłownie). Oto kilka niesamowitych przykładów.

Stwórz własne okulary według projektu Marcello Spec, Vertdesign.com.au

Baw się z kostką Rubika z piekła o wartości 1600 $, 17x17x17, Shapeways.com

Gdy przeglądałem wirtualne przejścia w tych trójwymiarowych witrynach do dzielenia się projektami, nie mogłem powstrzymać się od uśmiechu na liczne kapryśne przedmioty, które ludzie najwyraźniej robili nie dla mas, ale dla siebie. Jak ten pasek Super Mario Mobius:

Super Mario Mobius Strip, Shapeways.com

I jeszcze jedna rzecz, którą ludzie zaczynają robić w domu: zabawki erotyczne. Tom Nardone, założyciel MakerLove.com, bezpłatnej witryny oferującej projekty domowych zabawek erotycznych, wyjaśnił korzyści dla prywatności wynikające z domowej produkcji przedmiotów, których kupowanie przez wielu ludzi jest krępujące.

Kontrowersje związane z drukowaniem 3D

Ale przy tych wszystkich przyjemnych rzeczach, które ludzie drukują w domu, pojawiają się również kontrowersje wokół drukowania 3D, ponieważ nie wszyscy drukują nieszkodliwe zabawki erotyczne i okulary przeciwsłoneczne. Po pierwsze, wielu hobbystów tworzy plany - i rzeczywiste wydruki - produktów, które są opatentowane, co narusza prawa właściciela patentu. Szybkie wyszukiwanie w wielu witrynach torrentowych znanych z podziemnego i czasami podejrzanego handlu plikami ujawnia rosnącą liczbę wspólnych projektów opatentowanych przedmiotów. Naruszenie prawdopodobnie nie ulegnie w najbliższym czasie złagodzeniu, szczególnie teraz, gdy skanowanie obiektów za pomocą aplikacji do skanowania CT sprawia, że ​​tak łatwe jest natychmiastowe tłumaczenie obiektów 3D na plik cyfrowy.

Ale jeszcze bardziej kontrowersyjna - zwłaszcza gdy USA walczą z przepisami dotyczącymi kontroli broni - jest zdolność do drukowania w pełni funkcjonalnej plastikowej broni palnej. Według większości rachunków jakość tej broni palnej jest wątpliwa, ale stanowią one problemy, jeśli ustawodawcy zdecydują się na wdrożenie przepisów w celu zwiększenia kontroli broni w tym sensie, że niewiele można zrobić, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się broni drukowanej w domu.

Przyszłość 3-D

Ponieważ ludzie opracowują nowe produkty do drukarek 3D na całym świecie, nie tylko same produkty zmieniają krajobraz rzeczy, ale koncepcje wynikające z praktyki, takie jak crowdsourcing, przejście w kierunku produkcji samodzielnej, oraz czystą kreatywność aplikacji wymyślonych przez hobbystów i producentów. Fakt, że technologia drukowania 3D jest zasadniczo szeroko otwarta i dostępna, jest zarówno jej największą zaletą, jak i jednym z głównych wyzwań, przed którymi stanie ona, gdy będzie stawiał czoła prawom patentowym i innym ograniczeniom - nie wspominając już o znacznej sile przemysłu wytwórczego . Ale choć zaledwie kilka lat temu drukowanie własnych produktów zamiast kupowania ich w sklepie było całkowicie nie do pomyślenia, staje się coraz bardziej realistyczną opcją. Jak w przypadku każdej przełomowej technologii, wyniki z pewnością będą fajne … i być może trochę skomplikowane.