Kolmemõõtmeline printer

Allikas: Vikipeedia
See video näitab kera valmistamist FDM tehnoloogiat kasutades. Kera valmistamiseks kulus pool tundi.

Kolmemõõtmeline printer ehk 3D-printer on seade, mille abil saab CAD-failist (kavandist) tekitada kolmemõõtmelise eseme.

Printimisel saadud detaili saab kasutada: prototüübina toote disaini arendamiseks, valuvormide valmistamiseks ning mudelite koostamiseks. Põhiline valmistamismeetod seisneb detailide kasvatamisega kihtide kaupa, uue materjali lisamisega eelnevalt paigaldatud kihile.

Printimise meetodid[muuda | redigeeri lähteteksti]

3D-printer

Põhiline erinevus detailide valmistamise tehnoloogiate vahel seisneb selles, kuidas materjali kihte üksteise peale paigaldatakse.[1]

Laserpaagutamine[muuda | redigeeri lähteteksti]

Laserpaagutamistehnoloogia kasutab võimast laserit, mis sulatab plastiku, metalli, keraamika või klaasi pulbri kihthaaval, vastavalt detaili läbilõikele, terviklikuks mudeliks.

Stereolitograafia[muuda | redigeeri lähteteksti]

Esimene kaubanduslik 3D-printer kasutas stereolitograafia[2] meetodit. Selle leiutas 1984. aastal Charles Hull[3], kasutab printimise toormaterjalina vedelat polümeeri, mis tahkub teatud lainepikkusega valguse käes. Valgusallikana kasutatakse laserit, ning soovitud detail saadakse jällegi kihthaaval materjali tahkestamisega vastavalt mudeli läbilõikele. Kuna materjal muutub tahkeks ainult laseri fookuses, siis peale ülejäänud vedela polümeeri eemaldamist jääb alles soovitud detail. Detaili valmistamise aeg sõltub selle suurusest ja keerukusest, kuid üldiselt pole see kauem, kui üks päev. Valmistatud detail on piisavalt vastupidav ning seda saab edasi töödelda teiste masinatega. Sellist tehnoloogiat kasutatakse laialdaselt valuvormide valmistamiseks.

Sulatatud sadestumise vormimine[muuda | redigeeri lähteteksti]

FDM tehnoloogia põhimõte. 1 - otsik, 2 - paigaldatud materjal, 3 - liikuv alus

FDM tehnoloogia puhul valmistatakse detail sulatatud plastiku paigaldamisega läbi peene otsiku, kihthaaval, järgides soovitud mudeli läbilõikeid. See tehnoloogia on peamine, mida kasutatakse kiirprototüüpimises, kuna toormaterjal on suhteliselt odav ning mudeli valmistamise aeg on lühike.[4]

Elektronkiirega sulatamine[muuda | redigeeri lähteteksti]

EBM tehnoloogia puhul kasutatakse toormaterjalina metallsulami pulbrit, mis sulatatakse terviklikuks detailiks vaakumi all. Erinevus laserpaagutamistehnoloogiast seisneb selles, et laseri asemel kasutatakse elektronkiirt. Samuti on valmistatud detailid vastupidavamad. Kuna see tehnoloogia võimaldab kasutada toormaterjalina titaani sulameid, kasutatakse seda laialdaselt meditsiinitööstuses proteeside valmistamiseks.[5]


Selektiivne lasertehnoloogia[muuda | redigeeri lähteteksti]

SLS (selective laser technology) on levinud tehnoloogia. Esemete valmistamiseks laotatakse maha õhuke pulbrikiht ja laseriga suunates sulatatakse pulbri terakesed kokku. Printimise hetkel ühenduses mitteolevad pulbriterakesed toestavad eset kuni see valmib. Printimise lõppedes saab järelejäänud pulbrit taaskasutada. Praegused SLS 3D-printerid suudavad toota esemeid paljudest erinevatest pulber-materjalidest, näiteks polüstüreenist, nailonist, keraamikast, terasest, titaaniumist, alumiiniumist ja isegi hõbedast.[3]

Multi-jet vormimine[muuda | redigeeri lähteteksti]

On olemas ka MJM vormimine (multi-jet modelling). Esemed ehitatakse üles järjestikuste pulbrikihtide abil. Tindipritsi pea piserdab sideainet, mis liimib ainult vajalikud terakesed kokku. Mõned MJM printerid, nagu näiteks ZCorp'i ZPrinter 650, suudavad piserdada nelja erinevat värvi sideainet, võimaldades luua kuni 600x540 punktitihedusega värvilisi esemeid.[3]

Kasutusvaldkonnad[muuda | redigeeri lähteteksti]

3D printeriga valmistatud tudengivormeli sisselaskekollektori osad Tallinna Tehnikaülikoolis.

Kolmemõõtmelist printimist kasutatakse kiirprototüüpimiseks peaaegu kõigis tööstusharudes[6]: alates ehte- ja meditsiinitööstusest, lõpetades kosmosetööstusega.[7] Kolmemõõtmeline printimine on kasutust leidnud ka arheoloogias väärtuslikest esemetest koopiate valmistamisel. Antud juhul tehakse algsest esemest 3D-skänneriga mudel arvutisse ning seejärel prinditakse mudelist koopia. Kriminoloogias on eelnevalt kirjeldatud tehnoloogiat kasutatud kannatada saanud asitõendite taastamiseks.

Valmistatud detailide täpsus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Detailide lahutusvõimet kirjeldavad paigaldatava kihi paksus ja selle täpsus valmistatava detaili läbilõike suhtes. Kihtide paksused jäävad 100 mikromeetri suurusjärku ning tasapinnaline täpsus on 50–100 mikromeetri vahel, mis on võrreldav tavalise laserprinteri resolutsiooniga. Prinditud detailide mõõtmed on üldiselt 50×50×50 cm suurusjärgus. Suurimad seni ühes tükis prinditud detailid on mõõtmetega 200×70×95 cm. EADS korporatsioonil on plaanis olnud hakata tootma komposiitmaterjalist lennukidetaile, mis oleks valmistatud kolmemõõtmelise printimise tehnoloogiaid kasutades. Antud juhul oleks mõned detailid kuni 35 m pikad.[8]

Tulevik[muuda | redigeeri lähteteksti]

3D-printimistehnoloogia kasutamine kunstis (autor Bathseba Grossman)

Sõltumata sellest, kas 3D-printimise tehnoloogiad jõuavad tavakasutajate kodudesse või mitte, on 3D-printeritel suur tulevikupotentsiaal. Järgnevalt on toodud mõned näited tehnoloogia tulevikust.[3]

  • Erinevate seadmete varuosad: selle asemel, et tellida tootjalt varuosi endi (kui viimased on veel tootmises), saaks neid kohalikus poes või tootja esinduses vastavat faili kasutades lihtsalt ja kiiresti välja printida. See mitte ainult rõõmustaks kauba omanikku, vaid oleks ka üks keskkonnasõbralik tegevus, kuna seadmeid ei viskaks välja ainult sellepärast, et teatavast pisidetailist on puudu. 3D-printer oli võetud kasutusele Rahvusvahelisel Kosmosejaamal NASA poolt ning tuldi järeldusele, et kaugetele missioonidele oleks sedalaadi printereid vaja kosmoseaparaadi varuosade tootmiseks. USA sõjavägi on testinud 3D-printimist sõidukite varuosade valmistamisel lahinguväljal.
  • Hoonete ehitus: Loughborough Ülikooli töörühm tegeleb projekti käigus suurte hoonete komponentide välja töötamisega kohapeal, kusjuures komponendid on erineva disaini ja termiliste omadustega.
  • Asenduselundite loomine: siirdemeditsiini üks võimalikke tulevikumeetodeid. Inglise keeles on olemas vastav termin - bioprinting.
  • Kunst: USA kunstnik Bathsheba Grossman võttis juba kasutusele 3D-printimist oma töödes. Tulevikumuuseumite ekspositsioonid võiksid olla välja prinditud digikogudest ainuüksi 3D-tehnoloogia rakendamisel.

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

Välislingid[muuda | redigeeri lähteteksti]