3D принтерите може да са толкова обичайни, колкото и домашните компютри

И производителите, и производителите са мечтали за деня, в който, вместо да изпращат за част, те могат бързо и лесно да тестват и да направят сами такава.

Тази мечта е по-близо от всякога да стане реалност, тъй като науката и изкуството на 3D печата нарастват по обхват и популярност. Технологията позволява на физически лица и компании да отпечатват персонализирани компоненти на място, с постоянно нарастващо разнообразие от свойства и функции.

„Все още не съм срещнал индустрия, на която не може да се помогне 3D принтирането“, каза Майк Нейджъл, мениджър по бизнес технологии за Advanced Technology Systems, по време на презентация на тазгодишния симпозиум за технологични знания на Асоциацията за маркетинг на продукти (PMA). Нагел е работил с редица индустрии, включително хранително-вкусовата промишленост и селското стопанство, при внедряването на системи за 3D печат.

3D печат вече се използва за направата на предмети като човешки органи, протези, конструктивни форми и части за превозни средства. Повече от 1,000 части от най-новия самолет Airbus са 3D отпечатани.

Основата на 3D печата идва от различен начин на гледане на производството, каза Нагел. Традиционният метод се нарича субтрактивен, при който голямо парче суров материал се намалява, формова и оформя в желания краен продукт. В света на изкуството скулпторът е основният практикуващ субтрактивното производство.

„За сравнение, добавката или 3D взема това, което проектирате, и отпечатва само това, от което се нуждаете“, каза Нагел.

Традиционното производство може да означава работа с дълги срокове за изпълнение, скъпи инструменти и ограничения в дизайна и често е по-подходящо за големи обеми продукти, каза Нагел. Появата на технологията за 3D печат дава възможност за по-бърза реакция, възможност за отпечатване само на необходимите части и възможност за тестване и изхвърляне при минимален риск. Този тип производство е по-подходящо за персонализиране и малък обем продукти.

Има различни технологии, използвани в 3D печата, но може би най-добрият начин да разберете технологията е да помислите как се добавя глазура към тортата. Принтерът, работещ от предварително програмиран, компютърно подпомогнат дизайн (CAD), прилага желания материал на слоеве, за да създаде крайния продукт.

Две от основните технологии за печат са полиструйно и моделиране на сплавно отлагане или FDM. Полиджетът е подобен на традиционния двуизмерен печат, като се започва със сурова течност, подавана през сух слой, който изхвърля материала върху повърхността на слоеве. Ултравиолетовата светлина се използва за залепване на печатния материал към желаната повърхност. FDM е по-старата технология. Той захранва пластмасова нишка от желания материал през задвижващ двигател. След това материалът се нагрява и екструдира, също слой по слой.

Принтерите варират по размер и сложност и се използват от домашни любители (които са се събрали в онлайн общности от ентусиасти в уебсайтове като thingiverse.com) до големи производители.

„В нашия магазин имаме продукти, малки като традиционен двуизмерен настолен хартиен принтер, чак до системи, които са 8,000 паунда и големи като голям SUV, а след това всичко между тях“, каза Нагел.

Селското стопанство също проучва предимствата на 3D отпечатаните части и материали. Nagel и Advanced Technology Systems са работили с компании за селскостопански машини за отпечатване на компоненти като комбинирани приставки и персонализирани апликатори за семена. В по-малък мащаб уебсайтът FoodRising.org предлага безплатен софтуер за 3D печат за изработка на елементи като клапани, скоби и фитинги.

Машинната компания конвенционално прави своите машинни приставки чрез ротационно формоване, което не е в състояние да постигне всички желани геометрии и форми. 3D печатането позволи на компанията евтино да произвежда прототипни приставки за комбайн с 12 глави и да тества тяхната ефективност в различни полеви условия.

„Това не е нещо, от което те ще спечелят милиони“, каза Нагел. „3D принтирането намалява риска им и му позволява да опита нещо ново и да изпробва различни форми и размери.“

Други видове производство на храни виждат все по-голямо използване на 3D печат. Те включват:

• Бутилиране: Линия за бутилиране, която се нуждае от чести промени в размерите на контейнерите и съпътстващите промени в инструментите, може да се възползва от технологията за 3D печат, за да побере по-голямо разнообразие от размери на бутилки.
• Храни за закуска: Производителите на зърнени култури използват 3D печат, за да направят матрици за нови екструзии и нови форми за зърнени култури – като разширение, същата концепция може да се прилага за уникални разфасовки на продукти и други видове храни.
• Опаковка: Тъй като формите и размерите на опаковките се променят с по-голяма честота и се желаят по-уникални форми, 3D печат се използва за производството на формите, използвани за тези нови стилове.
• Търговия на дребно: Осветителните тела в магазините и дисплеите на местата за покупка все повече се произвеждат чрез 3D печат. Това може да бъде особено важно при тестване на размерите на артикулите, които трябва да увеличат максимално ефективността на наличното пространство на рафта.

Бъдещето на 3D печата обещава по-широко използване на технологията и възможност за отпечатване на повече видове обекти. Принтерите вече могат да направят един обект с до 70 различни физически свойства - много повече, отколкото някога би било необходимо, каза Нагел.

Принтерите също трябва да бъдат по-широко достъпни.

„В началото по-големите компании купуваха много 3D принтери и ги поставяха на едно място. Всички инженери щяха да изпращат файлове до централен хъб и хъбът ще разпечата всички части и ще ги изпрати обратно на хората, които са ги проектирали. Те смятаха, че това е ултраефективната вълна на бъдещето. Сега е обратното. Предимството на 3D печата е да го имате близо до вас и това правят компаниите. Те ще опитват нови неща по-често и ще ги използват по начина, по който искат да ги използват.”

Необходими са технически умения и опит, за да се направят дизайните, използвани от принтерите, които ще идват от хора с обучение по CAD. Също така е необходимо известно ниво на умения за сканиране на дизайните в принтера. Един ден обаче е всичко, което е необходимо, за да се обучи някой да работи с принтер, каза Нагел.

„Ако дойдете в нашия магазин в Сейнт Пол, Минесота, ще видите 15 различни типа принтери и един човек може да управлява всички“, каза Нагел. „Ключът към тази технология и основната полза от нея е, че е много лесна за работа.“

Тази лекота на работа също трябва да стимулира разпространението на 3D принтери за лична домашна употреба. Простите принтери се предлагат само за $500 и техният брой може да нарасне по начин, подобен на това как се разрастват домашните компютри.

Както при другите технологии, очаквайте да видите напредък във възможностите на 3D печат. В бъдеще всичко, което някой може да трябва да направи, е да сканира изображение на обект, за да започне работата по отпечатването му. Могат да възникнат и методи, различни от наслояването, като например създаване на готови обекти от масив от суровини.

И тогава има въпросът, който винаги се задава на Нагел: Може ли да се отпечата храната? Може ли да дойде ден, когато можем да натиснем бутон и да вземем хрупкава, сочна ябълка Honeycrisp или домат с качество на наследството?

Отговорът: Вече „печатаме“ храна, ако концепцията може да се приложи към тарталети и закуски като Twinkies. Основният материал - тестото - се оформя и оформя, а след това глазурата и глазурата се наслояват отгоре. Но най-голямата пречка пред отпечатването на храна от основни съставки е проблемът, който има много други храни: ще има ли добър вкус? Това може да е причината, поради която една от най-разпространените храни, които сега се експериментират за 3D печат, е шоколадът.