Technologia skanowania i drukowania 3D – skąd się wzięła i jak działa teraz?
Każdy z nas słyszał o drukowaniu 3D. Mniejsza liczba osób słyszała o skanowaniu 3D, o modelowaniu obiektów, a tym bardziej o tym, jakie początki miała ta technologia i w jaki sposób rozwija się dzisiaj. Warto dodać, że jest to jedna z najszybciej rozwijających się technik, która ma ogromne znaczenie w takich branżach jak medyczna, motoryzacyjna, lotnicza czy architektoniczna.
Technologia 3D związana z drukowaniem i skanowaniem nie jest normalnym typem skanowania i drukowania. Nie zagraża ona tradycyjnemu drukowi atramentowemu i laserowemu, co warto podkreślić – nie ma więc obawy, że nasz domowy sprzęt będzie musiał zostać zastąpiony przez nowocześniejsze maszyny do druku 3D – te mają całkowicie odmienne zastosowanie niż swoje starsze „rodzeństwo”.
Czym jest technologia drukowania przestrzennego?
Pomimo że każdy pewnie słyszał o druku 3D, nie każdy wie, czym on tak naprawdę jest. Inaczej nazywany jest on drukowaniem przestrzennym i polega – w przeciwieństwie do druku tradycyjnego – na wytwarzaniu fizycznych obiektów, które są trójwymiarowe. Cały proces jest dość skomplikowany i w skrócie polega na komputerowym modelowaniu obiektu, a następnie na wytworzeniu go przy użyciu odpowiedniej techniki i materiału. Dzięki tej technice wytwarzane są nie tylko prototypy różnego rodzaju produktów, ale i gotowe przedmioty, mające zastosowanie w wielu branżach. Warto pamiętać, że o sukcesie danego obiektu wytworzonego w technologii 3D stanowi nie tylko skonstruowana przez człowieka maszyna, ale przede wszystkim precyzyjne zaprojektowanie oraz odpowiednio dobrany model wytwórstwa.
Historia druku 3D w pigułce
Pierwszym produktem stworzonym w technologii druku 3D była filiżanka. Zanim jednak to nastąpiło odbył się długi proces konstruowania i budowy maszyny mającej drukować – wytwarzać obiekty trójwymiarowe. Za autora całego procesu – który rozpoczął się w późnych latach 80. – uważa się Charlesa Hulla. Wtedy druk 3D nazywano stereolitografią (SLA), a urządzenia „drukujące” aparatami stereolitograficznymi. Warto dodać, że cała technologia nie działała na zasadzie produkowania gotowych obiektów, ale ich prototypów – dzięki światłu lasera i naczyniu wypełnionemu fotopolimerem. Niestety metoda SLA nie pozwalała na dobór konkretnego rodzaju materiałów oraz tworzenie większych i bardziej skomplikowanych konstrukcji. Na szczęście projektanci urządzeń i ich konstruktorzy nie podawali się, udoskonalając technologię druku 3D. Efektem tych prac jest błyskawicznie rozwijający się rynek druku 3D, który globalnie rozszerza się każdego roku o kilkadziesiąt procent. Dzięki temu powstają takie pracownie jak Scantech Sikorski Precyzyjne Pomiary Skanerami 3D, oferujące usługi inżynierii odwrotnej, skanowanie 3D, projektowanie modelu 3D czy druk 3D.
Inżynieria odwrotna – skanowanie 3D i prototyping
Bardzo ważnym procesem, często poprzedzającym drukowanie 3D bądź funkcjonującym odrębnie, są działania związane z inżynierią odwrotną. Polega ona na badaniu produktu tak, aby poznać jego strukturę, właściwości, zastosowanie i inne elementy. Dzięki temu jest możliwe jego precyzyjne odwzorowanie 1:1, a także minimalizacja kosztów produkcji, określenie całej dokumentacji technicznej obiektów oraz ocena zużycia elementów. W technologii przestrzennej wykorzystuje się do tego skanowanie 3D – umożliwia ono taką analizę istniejącego przedmiotu, aby móc stworzyć jego nowy prototyp, a następnie wydrukować go w wielu identycznych kopiach przy pomocy druku 3D. Warto dodać, że tylko najlepsze firmy w Polsce oferują kilka usług związanych z technologią 3D. Najlepsze z nich oferują nie tylko skanowanie i druk, ale również digitalizację takich obiektów jak zabytki, dzieła sztuki czy znaleziska archeologiczne. Dzięki temu trafiają one w postaci cyfrowej do bibliotek, a korzysta z nich wiele tysięcy zainteresowanych odbiorców.
Druk 3D – jego rodzaje
Jeśli chodzi o sam druk 3D, warto pamiętać, że ma on ograniczone możliwości – najczęściej produkuje się zabawki, czekoladki, elementy konstrukcyjne urządzeń i pojazdów mechanicznych, a w bardziej skomplikowanych przypadkach nawet protezy. Głównym celem druku 3D jest stworzenie obiektu przy jak najmniejszym nakładzie kosztów i surowców – druk 3D umożliwia to nawet przy skomplikowanych geometrycznie produktach. Sama technika wytwarzania danego elementu zależy od rodzaju materiału. We wszystkich metodach proces jest bardzo podobny: produkt powstaje dzięki nadbudowaniu wybranego materiału warstwa po warstwie, tak długo, aż powstanie pożądany – idealnie odwzorowujący komputerowy projekt – kształt. Metod druku 3D jest kilka, ale najpopularniejszą z nich jest technologia druku 3D – FDM. Polega ona na drukowaniu detalu warstwa po warstwie za pomocą roztapianego na bieżąco tworzywa sztucznego (np. PLA, ABS). Tworzywo przybiera postać filamentu, zawiniętego na szpuli i rozwijanego w odpowiedniej ilości przez drukarkę 3D. W ten sposób – odwijając surowiec – nadaje ona produktowi kształt. Warto dodać, że FDM jest technologią bardzo opłacalną. Jakość wytworzonych produktów jest wysoka, a cena produkcji relatywnie niska.
