La modellazione 3D è una direzione molto popolare, in via di sviluppo e multitasking nell'industria informatica di oggi. La creazione di modelli virtuali di qualcosa è diventata parte integrante della produzione moderna.
Le moderne tecnologie non si fermano e ogni giorno vengono inventati nuovi oggetti in vari campi della scienza. Uno di questi know-how è una stampante 3D. L'invenzione di questo dispositivo consente di creare modelli 3D unici, il cui utilizzo è possibile in qualsiasi settore, dall'edilizia alla medicina.
La storia della stampante 3D e cos'è?
In effetti, le stampanti 3D industriali sono apparse molto tempo fa, ma la loro esistenza non era così pubblicizzata per la popolazione generale. Il primo modello 3D è apparso nel 1985. La stampante era leggermente funzionale e stampata in bianco e nero. Già nel 1988 iniziò la produzione di modelli a colori. Al momento, esiste un numero enorme di modelli che funzionano su una vasta gamma di materiali. Nel 2000, le stampanti 3D potevano funzionare solo con la plastica ABC. E oggi la gamma di materiali si è ampliata a diverse centinaia di materiali. Questi includono: acrilico, cemento, idrogel, carta, gesso, ghiaccio, ecc.
Già nel 2005 è apparso un modello di stampante, che ha permesso di creare modelli a colori. Questo dispositivo potrebbe stampare la maggior parte dei componenti del modello. Nel 2014 è apparsa la prima stampante con un'enorme area di stampa. Questo sviluppo consente la creazione di modelli di dimensioni illimitate. C'è già stato un tentativo di stampare una casa di cemento a grandezza naturale.
Non ci volle più di un giorno per erigere una struttura del genere. Già nel 2016 è stato presentato a Dubai il primo edificio stampato in 3D. Nel febbraio 2017, la Russia ha anche presentato una casa stampata interamente nel cantiere. Quest'anno è stata anche sviluppata una stampante a sei assi, con la quale elementi complessi saranno molto più facili da stampare senza la necessità di strutture di supporto. Al momento, lo sviluppo di stampanti in grado di stampare organi umani, protesi, impianti, carrozzerie e persino cibo è in pieno svolgimento.
Quindi cos'è una stampante 3D e quali funzioni svolge?
Una stampante 3D è un dispositivo speciale per la creazione di modelli tridimensionali. Con questa macchina è possibile creare modelli tridimensionali di varie dimensioni. A causa dell'emissione di informazioni in forma tridimensionale, tutti gli oggetti ottenuti hanno parametri fisici reali.
Come funziona una stampante 3D e come vengono creati modelli 3D reali?
Se descriviamo il lavoro di una stampante 3D in termini generali, ci sono diverse fasi principali del suo lavoro:
- Creazione di un modello 3D in un programma di grafica. In questa fase, il modello viene creato sul computer utilizzando speciali modelli virtuali.
- Dividere il modello in strati.
- La fase successiva è relativa al funzionamento della stampante stessa. Forma una massa di una polvere speciale strato per strato, che viene utilizzata per l'ulteriore formazione del modello. Viene creata una camera speciale, che è riempita con materiale plastico.
- Dopo ogni strato, il materiale viene lubrificato con uno strato adesivo, che conferisce forza al modello futuro.
Tipi di modellazione 3D
In questo settore, le moderne tecnologie si stanno sviluppando in diverse direzioni:
- tecnologie stereolitografiche, abbreviate in STL. Un formato di file ampiamente utilizzato per l'archiviazione di modelli tridimensionali di oggetti da utilizzare nelle tecnologie additive.
- metodi di applicazione dei termoplastici - FDM. Modellazione di modelli mediante deposizione di materiale strato per strato.
- sinterizzazione laser - SLS. La tecnologia (SLS) prevede l'uso di uno o più laser (di solito ad anidride carbonica) per sinterizzare le particelle di un materiale polveroso per formare un oggetto fisico tridimensionale.
Oggi, il metodo di deposizione strato per strato è il più popolare e ampiamente utilizzato nel settore.
I principali vantaggi di questo metodo sono:
- utilizzo di materiali di alta qualità e poco costosi;
- tecnica di funzionamento semplice;
- rispetto dell'ambiente dei materiali utilizzati.
Stereolitografia laser
Questo tipo di modellazione 3D è ampiamente utilizzato nelle protesi dentarie. Una caratteristica distintiva di questo tipo di stampa è la produzione di oggetti di alta qualità. Tali risultati sono ottenuti grazie all'utilizzo di apparecchiature che lavorano in una griglia dimensionale, calcolata in micron unitari.
Come funzionano tali apparecchiature?
La parte funzionale di tali apparecchiature si basa su proiettori ultravioletti a LED. All'interno di queste stampanti 3D ci sono specchi delicati che forniscono una deflessione precisa dei raggi. a causa di ciò, si verifica un'esposizione non sequenziale, ma completa degli strati di contorno.
Sinterizzazione laser
La sinterizzazione laser, o tecnologia SLS, è un altro tipo di modellazione laser. Per il funzionamento, tali dispositivi utilizzano plastica a basso punto di fusione. La base dello sviluppo unico è un potente laser che traccia i contorni su una base di plastica, fondendo il materiale. Il processo viene ripetuto fino ad ottenere un modello completo. uno svantaggio significativo della sinterizzazione laser è la porosità dei modelli risultanti. tuttavia, ciò non influisce in alcun modo sulla forza. si ritiene che i modelli ottenuti con questo metodo siano i più durevoli. L'installazione per la sinterizzazione laser ha un costo piuttosto elevato e il processo di formazione del modello stesso richiede un lungo periodo di tempo.
Quali materiali vengono utilizzati per creare modelli 3D?
Come già accennato, il materiale principale utilizzato nelle stampanti 3D è il termoplastico. È disponibile in due formati: ABS e PLA. Inoltre, sono diventati molto diffusi materiali come nylon, polietilene, policarbonato e altri tipi di materiali utilizzati nell'industria.
Molte stampanti 3D comportano la miscelazione di diversi tipi di materiali, combinando le loro proprietà fisiche e chimiche.
Le installazioni che utilizzano metalli per il loro lavoro sono più complesse nella loro struttura. La differenza tecnologica si riduce alle funzioni della testina di stampa, che opera sulla base di un programma per computer. Con il suo aiuto, viene applicata una massa adesiva legante nei punti in cui punta il programma per computer. Successivamente, la testa applica un sottile strato di polvere metallica sull'intera area di lavoro. Cioè, il metallo non si scioglie, come nel caso della plastica, ma viene applicato e incollato insieme a strati sotto forma di particelle più piccole.
Fatti interessanti sulle stampanti 3D
- La stampa 3D è utilizzata non solo nell'industria, è ampiamente utilizzata in medicina, cucina e persino nello spazio.
- Ogni anno il prezzo delle stampanti 3D diventa più basso e più accessibile. Presto questa tecnologia sarà disponibile per quasi tutti.
- Il primo modello 3D è stato creato nel 1984. È stato ottenuto da Chuck Hill come risultato della stereolitografia.
- Non molto tempo fa, gli organi artificiali venivano creati utilizzando una stampante 3D. Le protesi auricolari sono stati i primi modelli.
- Nel prossimo futuro, gli scienziati stamperanno il primo modello umano.
- La modellazione 3D aiuterà a ridurre i costi di produzione, quindi la produzione in fabbrica diventerà presto non redditizia.
- Le tecnologie 3D sono state utilizzate nella cinematografia per molto tempo per creare modelli realistici.
- Gli scienziati suggeriscono che con l'aiuto della modellazione 3D, è possibile creare robot che invece delle persone esploreranno lo spazio.
- I modelli 3D di abiti sono già stati mostrati al mondo. La modella Dita Von Teese è diventata la prima star a indossare un abito stampato in 3D.
