3D модельдеу қазіргі кезде компьютерлік индустрияда өте танымал, дамып келе жатқан және көп міндет болып табылады. Бір нәрсенің виртуалды модельдерін құру заманауи өндірістің ажырамас бөлігі болды.
Заманауи технологиялар бір орында тұрмайды және ғылымның әр саласында күн сайын жаңа заттар ойлап табылуда. Осындай ноу-хаудың бірі - 3D принтер. Бұл құрылғының өнертабысы құрылыстағы медицинадан бастап кез-келген салада қолдануға болатын бірегей 3D модельдерін жасауға мүмкіндік береді.
3D принтердің тарихы және ол не?
Іс жүзінде өндірістік 3D принтерлер әлдеқашан пайда болған, бірақ олардың бар екендігі қарапайым халық үшін соншалықты жарнамаланбаған. Бірінші 3D моделі 1985 жылы пайда болды. Принтер сәл жұмыс істеп, қара-ақ түсте басылған. 1988 жылдан бастап түсті модельдер өндірісі басталды. Қазіргі уақытта көптеген материалдармен жұмыс істейтін көптеген модельдер бар. 2000 жылы 3D принтерлер тек ABC пластикамен жұмыс істей алатын. Бүгінде материалдар ауқымы бірнеше жүзге дейін кеңейді. Оларға: акрил, бетон, гидрогель, қағаз, гипс, мұз және т.б.
2005 жылдан бастап принтер моделі пайда болды, бұл түсті модельдер жасауға мүмкіндік берді. Бұл құрылғы модельдің көптеген компоненттерін басып шығара алады. 2014 жылы үлкен басып шығару аймағы бар алғашқы принтер пайда болды. Бұл әзірлеу шексіз көлемдегі модельдерді құруға мүмкіндік береді. Қазірдің өзінде бетон үйді толық көлемде басып шығаруға әрекет жасалды.
Мұндай құрылымды тұрғызуға бір күннен артық уақыт кетпеді. 2016 жылы-ақ Дубайда алғашқы 3D баспахананың тұсаукесері өтті. 2017 жылдың ақпанында Ресей де құрылыс алаңында толығымен басылған үйді ашты. Осы жылы алты осьті принтер де жасалды, оның көмегімен тірек құрылымдарды қажет етпестен күрделі элементтерді басып шығару оңайырақ болады. Қазіргі уақытта адам ағзаларын, протездерді, импланттарды, автомобиль кузовтарын және тіпті тамақты басып шығара алатын принтерлерді дамыту қарқынды жүріп жатыр.
Сонымен, 3D принтер дегеніміз не және ол қандай функцияларды орындайды?
3D принтер - бұл үш өлшемді модельдер жасауға арналған арнайы құрылғы. Бұл машинаның көмегімен әр түрлі өлшемді үш өлшемді модельдер жасауға болады. Ақпараттың көлемді формада шығуына байланысты алынған барлық объектілер нақты физикалық параметрлерге ие болады.
3D принтер қалай жұмыс істейді және нақты 3D модельдер қалай жасалады?
Егер біз 3D принтердің жұмысын жалпы сипаттайтын болсақ, оның жұмысының бірнеше негізгі кезеңдері бар:
- Графикалық бағдарламада 3D модель құру. Бұл кезеңде модель компьютерде арнайы виртуалды шаблондардың көмегімен жасалады.
- Үлгіні қабаттарға бөлу.
- Келесі кезең принтердің өзімен байланысты. Ол үлгіні одан әрі қалыптастыру үшін қолданылатын қабаты бар арнайы ұнтақ қабатының массасын құрайды. Пластикалық материалмен толтырылған арнайы камера жасалады.
- Әр қабаттан кейін материал жабысқақ қабатпен майланады, бұл болашақ модельге беріктік береді.
3D модельдеу түрлері
Бұл салада заманауи технологиялар бірнеше бағытта дамып келеді:
- STL деп қысқартылған стереолитографиялық технологиялар. Қосымша технологияларда қолдану үшін объектілердің үш өлшемді модельдерін сақтау үшін кеңінен қолданылатын файл форматы.
- термопластикалық қолдану әдістері - FDM. Қабат-қабат материалды тұндыруды қолдана отырып модельдерді модельдеу.
- лазерлік агломерация - SLS. Технология (SLS) үш өлшемді физикалық объектіні құру үшін ұнтақты материалдың бөлшектерін агломерациялау үшін бір немесе бірнеше лазерді (әдетте көмірқышқыл газын) пайдалануды көздейді.
Бүгінгі күні қабатты қабаттастыру әдісі өндірісте ең танымал және кеңінен қолданылады.
Бұл әдістің негізгі артықшылықтары:
- жоғары сапалы және арзан материалдарды пайдалану;
- қарапайым жұмыс техникасы;
- қолданылатын материалдардың экологиялық тазалығы.
Лазерлік стереолитография
3D модельдеудің бұл түрі тісті протездеуде кеңінен қолданылады. Бұл типографияның айрықша ерекшелігі - жоғары сапалы объектілерді шығару. Мұндай нәтижелерге бірлік микронмен есептелетін өлшемді торда жұмыс істейтін жабдықты пайдалану арқасында қол жеткізіледі.
Мұндай жабдық қалай жұмыс істейді?
Мұндай жабдықтың функционалды бөлігі жарық диодты ультрафиолет проекторларына негізделген. Осы 3D принтерлердің ішінде сәулелердің нақты ауытқуын қамтамасыз ететін нәзік айналар бар. Осыған байланысты дәйекті емес, бірақ контур қабаттарының толық экспозициясы пайда болады.
Лазерлік күйдіру
Лазерлік агломерация немесе SLS технологиясы - лазерлік модельдеудің тағы бір түрі. Жұмыс үшін мұндай құрылғыларда аз балқитын пластик қолданылады. Бірегей дамудың негізі - материалды балқытып, контурларды пластикалық негізге түсіретін қуатты лазер. Процесс толық модель алынғанға дейін қайталанады. лазерлік агломерацияның маңызды кемшілігі - алынған модельдердің кеуектілігі. дегенмен, бұл күшке ешқандай әсер етпейді. осы әдіспен алынған модельдер ең берік болып саналады. Лазерлік агломерацияға арналған қондырғы өте жоғары шығындарға ие, ал модельді қалыптастыру процесі ұзақ уақытты алады.
3D модельдерін құру үшін қандай материалдар қолданылады?
Жоғарыда айтылғандай, 3D принтерлерде қолданылатын негізгі материал термопластикалық болып табылады. Ол екі форматта келеді: ABS және PLA. Сонымен қатар, нейлон, полиэтилен, поликарбонат сияқты материалдар және өндірісте қолданылатын материалдардың басқа түрлері кең таралды.
Көптеген 3D принтерлер материалдардың бірнеше түрін араластыруды, олардың физикалық және химиялық қасиеттерін біріктіреді.
Металлдарды жұмысына пайдаланатын қондырғылар олардың құрылымында күрделі. Технологияның айырмашылығы компьютерлік бағдарлама негізінде жұмыс істейтін баспа функциясының функцияларына байланысты. Оның көмегімен байланыстырушы жабысқақ масса компьютерлік бағдарлама көрсетілген жерлерге жағылады. Әрі қарай, бас жұмыс аймағына металл ұнтағының жұқа қабатын жағады. Яғни, металл, мысалы, пластмассалар сияқты ерімейді, бірақ ең кішкентай бөлшектер түрінде қабаттарға жағылады және жабыстырылады.
3D принтерлер туралы қызықты фактілер
- 3D басып шығару тек өндірісте ғана емес, медицинада, аспаздықта және тіпті ғарышта кең қолданылады.
- Жыл сайын 3D-принтерлердің бағасы төмендейді және қол жетімді болады. Жақында бұл технология барлығына дерлік қол жетімді болады.
- Бірінші 3D моделі 1984 жылы жасалған. Оны Чак Хилл стереолитография нәтижесінде алды.
- Жақында 3D принтер көмегімен жасанды органдар жасалды. Құлақ протездері алғашқы модель болды.
- Жақын арада ғалымдар адамның алғашқы моделін басып шығармақ.
- 3D модельдеу өндіріс шығындарын азайтуға көмектеседі, сондықтан зауыттық өндіріс жақында пайдасыз болады.
- 3D технологиялары шынайы модельдер жасау үшін кинематографияда өте ұзақ уақыт қолданылып келеді.
- Ғалымдар 3D модельдеудің көмегімен адамдардың орнына ғарышты зерттейтін роботтар жасауға болады деп болжайды.
- Әлемдегі көйлектердің 3D модельдері қазірдің өзінде көрсетіліп үлгерді. Модель Дита Фон Тиз 3D басылған көйлек киген алғашқы жұлдыз болды.
