3D печать

Трехмерный принтер

Трехмерный принтер в действии

Часть серии о
История печати
Печать на ксилографии 200 Подвижный тип 1040 Печатный станок c.  1440 Травление c.  1515 Меццо-тинто 1642 Акватинта 1772 г. Литография 1796 г. Хромолитография 1837 г. Ротационный пресс 1843 г. Гектограф 1860 г. Офсетная печать 1875 г. Вёрстка чугуна 1884 г. Мимеограф 1885 г. Фотостат и ректиграф 1907 г. Снимок экрана 1911 г. Дубликатор духа 1923 г. Матричная печать 1925 г. Ксерография 1938 г. Искровая печать 1940 г. Фотонабор 1949 г. Струйная печать 1950 Сублимация красителя 1957 г. Лазерная печать 1969 г. Термопечать c.  1972 г. Печать твердыми чернилами 1972 г. 3D печать 1986 г. Цифровая печать 1991 г.
v т е

3D-печать или аддитивное производство - это создание трехмерного объекта из модели САПР или цифровой 3D-модели . ^[1] Термин «3D-печать» может относиться к множеству процессов, в которых материал осаждается, соединяется или затвердевает под управлением компьютера для создания трехмерного объекта ^[2], при этом материал добавляется вместе (например, пластмассы, жидкости или зерна порошка, сплавленные вместе), как правило, слой за слоем.

В 1980-х годах методы 3D-печати считались подходящими только для производства функциональных или эстетических прототипов, и в то время более подходящим термином для этого было быстрое прототипирование . ^[3] По состоянию на 2019 год ^[update]точность, повторяемость и диапазон материалов для 3D-печати увеличились до такой степени, что некоторые процессы 3D-печати считаются жизнеспособными в качестве технологии промышленного производства, при этом термин « аддитивное производство» может использоваться как синоним 3D-печати. . Одним из ключевых преимуществ 3D-печати является возможность создавать очень сложные формы или геометрии, которые в противном случае было бы невозможно построить вручную, включая полые детали или детали с внутренней структурой фермы для снижения веса.Моделирование наплавленным напылением (FDM), в котором используется непрерывная нить из термопластического материала, является наиболее распространенным процессом 3D-печати с 2020 года ^[update]. ^[4]

Терминология [ править ]

Общий термин « аддитивное производство» (AM) приобрел популярность в 2000-х ^[5], вдохновленный темой объединения материалов ( любым из различных способов ). Напротив, термин « субтрактивное производство» появился как ретроним для большого семейства процессов обработки, в которых удаление материала является их общим процессом. Термин 3D-печать по- прежнему в большинстве умах относился только к полимерным технологиям, а термин AMс большей вероятностью будет использоваться в контексте металлообработки и производства конечных деталей, чем среди энтузиастов полимеров, струйной печати или стереолитографии. Струйная печать была наименее известной технологией, хотя она была изобретена в 1950 году и плохо изучена из-за своей сложной природы. Самые ранние струйные принтеры использовались в качестве записывающих устройств, а не принтеров. Еще в 1970-х годах термин «рекордер» ассоциировался со струйной печатью. Непрерывная струйная печать позже превратилась в струйную печать по запросу или Drop-On-Demand. Вначале струйные принтеры были одним соплом, а теперь имеют тысячи сопел для печати за каждый проход по поверхности.

К началу 2010-х гг. Термины « 3D-печать» и « аддитивное производство» приобрели новый смысл, в котором они были альтернативными зонтичными терминами для аддитивных технологий, один из которых использовался в популярном языке сообществами производителей потребителей и средствами массовой информации, а другой использовался более формально для промышленных предприятий. используйте производителей запчастей, производителей оборудования и глобальные организации по техническим стандартам. До недавнего времени термин 3D-печать ассоциировался с машинами с низкой ценой или производительностью. ^[6] 3D-печать и аддитивное производствоотражают, что технологии разделяют тему добавления или соединения материалов по всей рабочей 3D-оболочке под автоматическим контролем. Питер Zelinski, главный редактор главного Additive Manufacturing журнала, отметил в 2017 году , что термины по - прежнему часто ассоциируется в случайном использовании, ^[7] , но некоторые производственные эксперты пытаются сделать различие в котором добавка для производства включает 3D - печать плюс другие технологии или другие аспекты производственного процесса . ^[7]

Другие термины, которые использовались как синонимы или гиперонимы , включали производство настольных компьютеров , быстрое производство (как логический преемник на производственном уровне быстрого прототипирования ) и производство по требованию (которое перекликается с печатью по запросу в двухмерном понимании печати ). Такое применение прилагательных быстро и по требованию к существительному производству было в новинку в 2000-х годах, раскрывая преобладающую ментальную модель долгой индустриальной эпохи, в которой почти все производственные производства требовали длительного времени выполнения заказа.для кропотливой разработки инструмента. Сегодня термин « вычитание » не заменил термин « механическая обработка» , а вместо этого дополняет его, когда требуется термин, охватывающий любой метод удаления. Гибкие инструменты - это использование модульных средств для проектирования инструментов, которые производятся методами аддитивного производства или 3D-печати, что позволяет быстро создавать прототипы и реагировать на потребности в инструментах и ​​приспособлениях. В гибкой оснастке используется экономичный и высококачественный метод для быстрого реагирования на потребности клиентов и рынка, и ее можно использовать в гидроформовке , штамповке , литье под давлением и других производственных процессах.

История [ править ]

1940-е и 1950-е годы [ править ]

Общая концепция и процедура, которые будут использоваться в 3D-печати, были впервые описаны Мюрреем Лейнстером в его рассказе 1945 года « Вещи проходят мимо »: «Но этот конструктор является одновременно эффективным и гибким. Я загружаю в эту движущуюся руку магнетронный пластик - материал, из которого сегодня делают дома и корабли. Он рисует в воздухе по рисункам, которые сканирует фотоэлементами. Но пластик выходит из конца вытяжного рукава и затвердевает по мере поступления ... только в соответствии с чертежами » ^[8]

Это было также описано Раймондом Ф. Джонсом в его рассказе «Инструменты торговли», опубликованном в ноябрьском выпуске журнала Astounding Science Fiction за 1950 год. В этой истории он назвал это «молекулярным спреем».

1970-е [ править ]

В 1971 году Йоханнес Ф. Готвальд запатентовал регистратор жидких металлов, US3596285A, устройство для непрерывной струйной печати из металлического материала для формирования съемной металлической конструкции на поверхности многократного использования для немедленного использования или восстановления для повторной печати путем переплавки. Похоже, это первый патент, описывающий 3D-печать с быстрым прототипированием и контролируемым производством шаблонов по запросу.

В патенте говорится: «Используемый здесь термин« печать »не предназначен в ограниченном смысле, но включает написание или другие символы, формирование символа или рисунка с помощью чернил. Термин «чернила», используемый здесь, предназначен для включения не только красителей или материалов, содержащих пигмент, но и любых текучих веществ или композиций, подходящих для нанесения на поверхность с целью формирования символов, знаков или интеллектуальных рисунков посредством маркировки ». «Клей-расплав» типа. Диапазон имеющихся в продаже составов чернил, которые могли бы соответствовать требованиям изобретения, в настоящее время неизвестен. Однако удовлетворительная печать в соответствии с изобретением была достигнута с использованием проводящего металлического сплава в качестве краски ».

«Но с точки зрения требований к материалам для таких больших и непрерывных дисплеев, если они потребляются с известными на тот момент темпами, но увеличиваются пропорционально увеличению размера, высокая стоимость серьезно ограничит любое широкое использование процесса или устройства, удовлетворяющих вышеуказанным целям».

«Следовательно, дополнительной целью изобретения является минимизация использования материалов в процессе указанного класса».

«Еще одна цель изобретения состоит в том, чтобы использовать материалы, используемые в таком процессе, для повторного использования».

«Согласно другому аспекту изобретения комбинация для письма и т.п. содержит носитель для отображения интеллектуального рисунка и устройство для удаления рисунка с носителя».

В 1974 году Дэвид Э. Х. Джонс изложил концепцию 3D-печати в своей постоянной колонке Ariadne в журнале New Scientist . ^{[9] [10]}

1980-е [ править ]

Первые оборудование и материалы для аддитивного производства были разработаны в 1980-х годах. ^[11]

В апреле 1980 года Хидео Кодама из Городского научно-исследовательского института промышленности Нагои изобрел два аддитивных метода для изготовления трехмерных пластиковых моделей с фотоотверждающимся термореактивным полимером , где область воздействия УФ-излучения контролируется шаблоном маски или сканирующим волоконным передатчиком. ^[12] Он подал патент на этот плоттер XYZ, который был опубликован 10 ноября 1981 г. ( JP S56-144478 ). ^[13] Результаты его исследований в виде журнальных статей были опубликованы в апреле и ноябре 1981 года. ^{[14] [15]}Однако никакой реакции на серию его публикаций не последовало. Его устройство не получило высоких оценок в лаборатории, и его начальник не проявил никакого интереса. Его бюджет на исследования составлял всего 60 000 иен или 545 долларов в год. Приобретение патентных прав на плоттер XYZ было прекращено, и проект был прекращен.

Патент US 4323756 «Способ изготовления изделий путем последовательного осаждения», выданный Raytheon Technologies Corp. 6 апреля 1982 г. с использованием сотен или тысяч «слоев» металлического порошка и источника лазерной энергии, является ранней ссылкой на формирование «слоев» и изготовление изделий. на подложке.

2 июля 1984 года американский предприниматель Билл Мастерс подал патент на свой компьютерный автоматизированный производственный процесс и систему ( US 4665492 ). ^[16] Эта заявка зарегистрирована в USPTO как первый в истории патент на 3D-печать; это был первый из трех патентов Masters, положивших начало системам 3D-печати, используемым сегодня. ^{[17] [18]}

16 июля 1984 года Ален Ле Мехоте , Оливье де Витте и Жан Клод Андре подали заявку на патент на процесс стереолитографии . ^[19] От заявки французских изобретателей отказались французская компания General Electric (ныне Alcatel-Alsthom) и CILAS (Консорциум лазеров). ^[20] Заявленная причина заключалась в «отсутствии деловой перспективы». ^[21]

В 1983 году Роберт Ховард основал компанию RH Research, позже названную Howtek, Inc. в феврале 1984 года, для разработки цветного струйного 2D-принтера Pixelmaster, коммерциализированного в 1986 году, с использованием термопластичных (термоплавких) пластиковых чернил. ^[22] Собрана команда из 6 человек ^[22]от Exxon Office Systems, Danbury Systems Division, стартапа по производству струйных принтеров, и некоторых членов группы Howtek, Inc., которые стали популярными фигурами в индустрии 3D-печати. Один из членов Howtek, патент Ричарда Хелински US5136515A, Метод и средства для создания трехмерных изделий путем осаждения частиц, заявка 11.07.1989, выданная 8.04.1992, сформировал компанию CAD-Cast, Inc из Нью-Гэмпшира, название которой позже было изменено на Visual Impact Corporation (VIC) 22.08.1991. Прототип 3D-принтера VIC для этой компании доступен с видеопрезентацией, демонстрирующей 3D-модель, напечатанную с помощью струйной печати с одним соплом. Другой сотрудник, Герберт Менхеннетт, в 1991 году основал компанию HM Research в Нью-Гэмпшире и представил Howtek, Inc,Технология струйной печати и термопластические материалы - Ройдену Сандерсу из SDI и Биллу Мастерс из производства баллистических частиц (BPM), где он проработал несколько лет. И в 3D-принтерах BPM, и в 3D-принтерах SPI используются струйные принтеры в стиле Howtek, Inc. и материалы в стиле Howtek, Inc. Ройден Сандерс получил лицензию на патент Helinksi до производства Modelmaker 6 Pro в компании Sanders prototype, Inc (SPI) в 1993 году. Джеймс К. МакМахон, который был нанят Howtek, Inc для помощи в разработке струйной печати, позже работал в Sanders Prototype и теперь управляет Layer Grown Model Technology, поставщик 3D-услуг, специализирующийся на струйной печати с одним соплом Howtek и поддержке SDI-принтеров. Джеймс К. МакМахон работал со Стивеном Золтаном, изобретателем струйной печати по запросу в 1972 году,в Exxon и имеет патент в 1978 году, который расширил понимание струйных принтеров с одним соплом (Alpha jets) и помог усовершенствовать термоплавкие струйные принтеры Howtek, Inc. Эта технология термопласта Howtek популярна при литье металлов по выплавляемым моделям, особенно в ювелирной индустрии с 3D-печатью.^[23] Первым заказчиком Modelmaker 6Pro Сандерса (SDI) была компания Hitchner Corporation, Metal Casting Technology, Inc в Милфорде, штат Нью-Хэмпшир, в миле от завода SDI в конце 1993–1995 годов, разливавшего клюшки для гольфа и детали автомобильных двигателей.

8 августа 1984 г. был подан патент US4575330, переуступленный UVP, Inc., позже переуступленный Чаку Халлу из 3D Systems Corporation ^[24] , его собственный патент на систему изготовления стереолитографии , в которой отдельные пластинки или слои добавляются путем отверждения. фотополимеры с падающим излучением, бомбардировкой частицами, химической реакцией или просто лазерами в ультрафиолетовом свете . Халл определил этот процесс как «систему для создания трехмерных объектов путем создания поперечного сечения объекта, который должен быть сформирован». ^{[25] [26]} Вклад Халла был в формат файла STL (стереолитография).а также стратегии цифрового нарезания и заполнения, общие для многих современных процессов. В 1986 году Чарльз «Чак» Халл получил патент на эту систему, и была создана его компания, 3D Systems Corporation, которая выпустила первый коммерческий 3D-принтер SLA-1. ^[27] позже, в 1987 или 1988 году.

Технология, используемая на сегодняшний день в большинстве 3D-принтеров, особенно в моделях, ориентированных на любителей и ориентированных на потребителя, - это моделирование методом наплавления , специальное применение экструзии пластика , разработанное в 1988 году С. Скоттом Крампом и коммерциализированное его компанией Stratasys , которая представила свой первый FDM. машина 1992 года. ^[23]

Владение 3D-принтером в 1980-х годах стоило более 300 тысяч долларов. Если учесть инфляцию по состоянию на 2016 год, то цена составит 650 тысяч долларов. Со временем эта цена упала из-за пожеланий потребителей и производства большего количества принтеров, а также из-за нововведений в продукте. ^[28]

1990-е [ править ]

Процессы AM для спекания или плавления металлов (такие как селективное лазерное спекание , прямое лазерное спекание металла и селективное лазерное плавление) в 1980-х и 1990-х годах обычно носили собственные названия. В то время вся обработка металлов производилась процессами, которые сейчас называются неаддитивными ( литье , изготовление , штамповка и механическая обработка ); хотя к этим технологиям применялось много автоматизации (например, с помощью роботизированной сварки и ЧПУ ), идея инструмента или головки, движущихся через трехмерную рабочую оболочку, преобразует массу сырьяПридание желаемой формы с помощью траектории инструмента было связано в металлообработке только с процессами, которые удаляли металл (а не добавляли его), такими как фрезерование с ЧПУ, электроэрозионный станок с ЧПУ и многие другие. Но автоматизированные методы добавления металла, которые позже назовут аддитивным производством, начали ставить под сомнение это предположение. К середине 1990-х годов в Стэнфорде и Университете Карнеги-Меллона были разработаны новые методы осаждения материалов , включая микролитье ^[29] и напыление материалов. ^[30] Жертвенные и вспомогательные материалы также стали более распространенными, что позволило создать объекты новой геометрии. ^[31]

Термин 3D-печать первоначально относился к процессу порошкового слоя с использованием стандартных и нестандартных струйных печатающих головок, разработан в Массачусетском технологическом институте Эмануэлем Саксом в 1993 году и коммерциализирован Soligen Technologies, Extrude Hone Corporation и Z Corporation . ^{[ необходима цитата ]}

В 1993 году также была основана компания по производству струйных 3D-принтеров, первоначально называвшаяся Sanders Prototype, Inc, а затем названная Solidscape , которая представила высокоточную систему изготовления струйных полимеров с растворимыми опорными структурами (классифицируемая как технология "точка-точка" ). ^[23]

В 1995 году Общество Фраунгофера разработало процесс селективной лазерной плавки .

2000-е [ править ]

Срок действия патентов на процесс печати методом моделирования наплавления (FDM) истек в 2009 году. ^[32]

2010-е [ править ]

По мере развития различных аддитивных процессов стало ясно, что вскоре удаление металла перестанет быть единственным процессом металлообработки, выполняемым с помощью инструмента или головки, движущихся через трехмерную рабочую область, преобразуя массу сырья в желаемую форму слой за слоем. 2010-е годы были первым десятилетием, когда металлические детали конечного использования, такие как кронштейны двигателя ^[33] и большие гайки ^[34] , будут выращиваться (либо до, либо вместо механической обработки) в рабочем производстве, а не обязательно обрабатываться из пруткового материалаили тарелка. Литье, изготовление, штамповка и механическая обработка по-прежнему более распространены, чем аддитивное производство в металлообработке, но AM теперь начинает делать значительные успехи, и с преимуществами дизайна для аддитивного производства инженерам ясно, что многое еще впереди.

Одна из сфер, которую AM делает заметное вторжение, - это авиационная промышленность. В 2016 году авиапассажиров было почти 3,8 миллиарда человек ^[35].спрос на экономичные и легко производимые реактивные двигатели как никогда высок. Для крупных OEM-производителей (производителей оригинального оборудования), таких как Pratt and Whitney (PW) и General Electric (GE), это означает обращение к AM как к способу снижения затрат, уменьшения количества несоответствующих деталей, уменьшения веса двигателей для повышения топливной эффективности и найти новые, очень сложные формы, которые были бы невозможны при устаревших методах производства. Одним из примеров интеграции AM с аэрокосмической отраслью стал 2016 год, когда Airbus поставил первый двигатель GE LEAP. В этот двигатель встроены топливные форсунки, напечатанные на 3D-принтере, что позволяет сократить количество деталей с 20 до 1, снизить вес на 25% и сократить время сборки. ^[36]Топливное сопло идеально подходит для аддитивного производства в реактивном двигателе, поскольку оно позволяет оптимизировать конструкцию сложных внутренних устройств и представляет собой невращающуюся деталь с низким напряжением. Точно так же в 2015 году PW поставила Bombardier свои первые детали AM в PurePower PW1500G. Придерживаясь невращающихся деталей с низким напряжением, PW выбрала статоры компрессора и кронштейны синхронизирующих колец ^[37], чтобы впервые внедрить эту новую производственную технологию. Хотя AM все еще играет небольшую роль в общем количестве деталей в процессе производства реактивных двигателей, окупаемость инвестиций уже видна по сокращению количества деталей, быстрым производственным возможностям и «оптимизированной конструкции с точки зрения производительности и стоимости. ". ^[38]

По мере развития технологий несколько авторов начали предполагать, что 3D-печать может способствовать устойчивому развитию в развивающихся странах. ^[39]

В 2012 году Filabot разработала систему закрытия петли ^[40] с помощью пластика, которая позволяет любому 3D-принтеру FDM или FFF печатать с более широким спектром пластмасс.

В 2014 году Бенджамин С. Кук и Манос М. Тенцерис демонстрируют первую многоматериальную вертикально интегрированную платформу аддитивного производства печатной электроники (VIPRE), которая позволила 3D-печатью функциональной электроники, работающей на частотах до 40 ГГц. ^[41]

Поскольку цены на принтеры начали падать, люди, заинтересованные в этой технологии, получили больше доступа и свободы делать то, что они хотели. Цена по состоянию на 2014 год все еще была высокой, и ее стоимость превышала 2000 долларов, но это все же позволяло любителям заниматься печатью вне производственных и промышленных методов. ^[42]

Термин «3D-печать» первоначально относился к процессу, при котором связующий материал наносится на слой порошка с помощью головок струйных принтеров слой за слоем. Совсем недавно в популярном народном языке этот термин начал охватывать более широкий спектр методов аддитивного производства, таких как аддитивное производство электронным лучом и селективное лазерное плавление. В американских и мировых технических стандартах используется официальный термин « аддитивное производство» в этом более широком смысле.

Наиболее часто используемый процесс 3D-печати (46% по состоянию на 2018 год ^[update]) - это метод экструзии материала, называемый моделированием наплавленного осаждения или FDM. ^[4] Хотя технология FDM была изобретена после двух других наиболее популярных технологий, стереолитографии (SLA) и селективного лазерного спекания (SLS), FDM, как правило, является самой недорогой из трех с большим отрывом, ^{[ ссылка требуется ],} что способствует популярность процесса.

2020 [ править ]

По состоянию на 2020 год 3D-принтеры достигли уровня качества и цены, который позволяет большинству людей войти в мир 3D-печати. В 2020 году принтеры достойного качества можно будет найти менее чем за 200 долларов США за машины начального уровня. Эти более доступные принтеры обычно представляют собой принтеры FDM (Fused Deposition Modeling). ^[43]

Общие принципы [ править ]

Моделирование [ править ]

Модели для 3D-печати могут быть созданы с помощью пакета автоматизированного проектирования (CAD), с помощью 3D-сканера или с помощью простой цифровой камеры и программного обеспечения для фотограмметрии . 3D-печатные модели, созданные с помощью САПР, дают относительно меньше ошибок, чем другие методы. Ошибки в моделях для 3D-печати можно выявить и исправить перед печатью. ^[44] Процесс ручного моделирования подготовки геометрических данных для компьютерной 3D-графики подобен пластическим искусствам, таким как скульптура. 3D-сканирование - это процесс сбора цифровых данных о форме и внешнем виде реального объекта, создание на его основе цифровой модели.

Модели САПР можно сохранять в формате файлов стереолитографии (STL) , фактическом формате файлов САПР для аддитивного производства, в котором хранятся данные, основанные на триангуляции поверхности моделей САПР. STL не предназначен для аддитивного производства, поскольку он создает файлы больших размеров с оптимизированными по топологии деталями и решетчатыми структурами из-за большого количества задействованных поверхностей. Для решения этой проблемы в 2011 году был представлен более новый формат файлов САПР, формат файлов аддитивного производства (AMF) . Он хранит информацию с помощью криволинейных триангуляций. ^[45]

Печать [ править ]

Перед печатью 3D-модели из файла STL ее необходимо сначала проверить на наличие ошибок. Большинство приложений САПР создают ошибки в выходных файлах STL ^{[46] [47]} следующих типов:

1. дыры;
2. сталкивается с нормалями;
3. самопересечения;
4. шумовые снаряды;
5. многочисленные ошибки. ^[48]

Шаг в генерации STL, известный как «ремонт», устраняет такие проблемы в исходной модели. ^{[49] [50]} Обычно файлы STL, созданные на основе модели, полученной с помощью 3D-сканирования, часто содержат больше этих ошибок ^[51], поскольку 3D-сканирование часто достигается с помощью двухточечного сбора данных / картирования. 3D-реконструкция часто содержит ошибки. ^[52]

После завершения файл STL необходимо обработать с помощью программы, называемой «слайсер», которая преобразует модель в серию тонких слоев и создает файл G-кода, содержащий инструкции, адаптированные для конкретного типа 3D-принтера ( FDM принтеры ). ^[53] Затем этот файл с G-кодом можно распечатать с помощью клиентского программного обеспечения для 3D-печати (которое загружает G-код и использует его для передачи команд 3D-принтеру во время процесса 3D-печати).

Разрешение принтера описывает толщину слоя и разрешение X – Y в точках на дюйм (dpi) или микрометрах (мкм). Типичная толщина слоя составляет около 100 мкм (250  точек на дюйм ), хотя некоторые машины могут печатать слои толщиной до 16 мкм (1600 точек на дюйм). ^[54] Разрешение X – Y сравнимо с разрешением лазерных принтеров . Частицы (трехмерные точки) имеют диаметр от 50 до 100 мкм (от 510 до 250 точек на дюйм). ^{[ необходима цитата ]} Для этого разрешения принтера при указании разрешения сетки 0,01–0,03 мм и длины хорды ≤ 0,016 мм создается оптимальный выходной файл STL для заданного входного файла модели. ^[55] Указание более высокого разрешения приводит к увеличению размера файлов без повышения качества печати.

Построение модели с использованием современных методов может занять от нескольких часов до нескольких дней, в зависимости от используемого метода, а также размера и сложности модели. Системы добавления присадок обычно позволяют сократить это время до нескольких часов, хотя оно широко варьируется в зависимости от типа используемой машины, а также размера и количества одновременно производимых моделей.

Завершение [ править ]

Хотя разрешение, создаваемое принтером, является достаточным для многих приложений, большей точности можно добиться, напечатав немного увеличенную версию желаемого объекта со стандартным разрешением и затем удалив материал с помощью процесса вычитания с более высоким разрешением. ^[56]

Многослойная структура всех процессов аддитивного производства неизбежно приводит к эффекту ступенек на поверхности деталей, которые изогнуты или наклонены по отношению к платформе здания. Эффекты сильно зависят от ориентации поверхности детали внутри строительного процесса. ^[57]

Некоторые пригодные для печати полимеры, такие как АБС , позволяют сглаживать и улучшать отделку поверхности с помощью химических паровых процессов ^[58] на основе ацетона или подобных растворителей.

Некоторые методы аддитивного производства позволяют использовать несколько материалов в процессе изготовления деталей. Эти методы позволяют печатать одновременно несколькими цветами и цветовыми комбинациями и не обязательно требуют рисования.

Некоторые методы печати требуют создания внутренних опор для выступающих элементов во время строительства. Эти опоры необходимо удалить механически или растворить по завершении печати.

Все коммерческие металлические 3D-принтеры включают отрезание металлического компонента от металлической подложки после напыления. Новый процесс 3D-печати GMAW позволяет модифицировать поверхность подложки для удаления алюминия ^[59] или стали . ^[60]

Материалы [ править ]

Традиционно 3D-печать ориентировалась на полимеры для печати из-за простоты производства и обращения с полимерными материалами. Тем не менее, этот метод быстро развивалась не только печатать различные полимеры ^[61] , но также и металлы ^{[62] [63]} и керамики , ^[64] делая 3D печать универсальный вариант для изготовления. Послойное создание трехмерных физических моделей - это современная концепция, которая «проистекает из постоянно растущей индустрии САПР, в частности, из области твердотельного моделирования в САПР. До того, как твердотельное моделирование было введено в конце 1980-х годов, трехмерные модели были созданы с использованием проволочных каркасов и поверхностей ". ^[65]но во всех случаях слои материалов контролируются принтером и свойствами материала. Трехмерный слой материала контролируется скоростью осаждения, установленной оператором принтера и сохраненной в компьютерном файле. Первым запатентованным материалом для печати были чернила горячего расплава для печати рисунков с использованием нагретого металлического сплава. См. Историю 1970-х годов выше.

Чарльз Халл подал первый патент 8 августа 1984 года на использование УФ-отвержденной акриловой смолы с использованием УФ-маскированного источника света в UVP Corp. для создания простой модели. SLA-1 был первым продуктом SL, анонсированным 3D Systems на выставке Autofact Exposition в Детройте в ноябре 1978 года в Детройте. Бета-версия SLA-1 была отправлена ​​в январе 1988 г. компаниям Baxter Healthcare, Pratt and Whitney, General Motors и AMP. Первая продукция SLA-1 была отправлена ​​компании Precision Castparts в апреле 1988 года. Материал УФ-смолы быстро заменили на смолу на основе эпоксидной смолы. В обоих случаях модели SLA-1 требовали УФ-отверждения в печи после ополаскивания в очистителе для удаления неотвержденной краевой смолы. Post Cure Aparatus (PCA) продавался со всеми системами. Ранним принтерам на основе смолы требовалось лезвие, чтобы перемещать свежую смолу по модели на каждом слое. Толщина слоя равнялась 0.006 дюймов, а модель лазера HeCd SLA-1 потребляла 12 Вт и проходила по поверхности со скоростью 30 дюймов в секунду. UVP была приобретена 3D Systems в январе 1990 года.^[66]

Исторический обзор показывает, что ряд материалов (смолы, пластиковый порошок, пластиковая нить и термоплавкие пластмассовые чернила) использовались в 1980-х годах для патентования в области быстрого прототипирования. Смола с УФ-отверждением для маскированной лампы была также представлена ​​Ицхаком Померанцем из Cubital в модели Soldier 5600, термопластичных порошках Карла Декарда (DTM), спеченных лазером, и бумаге для лазерной резки (LOM), уложенной Майклом Фейгиным в стопку до того, как компания 3D Systems сделала свою первую объявление. Скотт Крамп также работал с моделированием экструдированной «расплавленной» пластиковой нити (FDM), и капельное осаждение было запатентовано Уильямом Э. Мастерс через неделю после патента Чарльза Халла в 1984 году, но ему пришлось открыть для себя струйные термопласты, представленные 3D-принтером Visual Impact Corporation в 1992 г. с использованием струйных принтеров от Howtek, Inc.,до того, как он основал BPM, чтобы выпустить свой собственный 3D-принтер в 1994 году.^[66]

Мультиматериальная 3D-печать [ править ]

Недостатком многих существующих технологий 3D-печати является то, что они позволяют печатать только один материал за раз, что ограничивает множество потенциальных приложений, требующих интеграции различных материалов в один и тот же объект. Трехмерная печать из нескольких материалов решает эту проблему, позволяя изготавливать объекты из сложных и разнородных материалов на одном принтере. Здесь материал должен быть указан для каждого вокселя (или элемента пикселя 3D-печати) внутри конечного объема объекта.

Однако этот процесс может быть сопряжен с трудностями из-за разрозненных и монолитных алгоритмов. Некоторые коммерческие устройства пытались решить эти проблемы, такие как создание переводчика Spec2Fab, но прогресс все еще очень ограничен. ^[67] Тем не менее, в медицинской промышленности была представлена ​​концепция таблеток и вакцин, напечатанных на 3D-принтере. ^[68] С помощью этой новой концепции можно комбинировать несколько лекарств, что снизит многие риски. С появлением все большего числа применений трехмерной печати из нескольких материалов затраты на повседневную жизнь и разработку высоких технологий неизбежно станут ниже.

Также исследуются металлографические материалы 3D-печати. ^[69] Классифицируя каждый материал, CIMP-3D может систематически выполнять 3D-печать с несколькими материалами. ^[70]

4D печать [ править ]

Использование 3D-печати и многоматериальных структур в аддитивном производстве позволило разработать и создать то, что называется 4D-печатью. 4D-печать - это процесс аддитивного производства, при котором печатаемый объект меняет форму со временем, температурой или каким-либо другим типом стимуляции. 4D-печать позволяет создавать динамические структуры с регулируемыми формами, свойствами или функциональностью. Интеллектуальные / стимулирующие материалы, созданные с помощью 4D-печати, можно активировать для создания рассчитанных реакций, таких как самосборка, самовосстановление, многофункциональность, реконфигурация и изменение формы. Это позволяет выполнять индивидуальную печать материалов с изменяющейся формой и с памятью формы. ^[71]

У 4D-печати есть потенциал для поиска новых применений и применений для материалов (пластмасс, композитов, металлов и т. Д.), А также для создания новых сплавов и композитов, которые раньше были нежизнеспособны. Универсальность этой технологии и материалов может привести к достижениям во многих отраслях промышленности, включая космическую, торговую и медицинскую. Повторяемость, точность и диапазон материалов для 4D-печати должны возрасти, чтобы процесс стал более практичным в этих отраслях. 

Чтобы стать жизнеспособным вариантом промышленного производства, 4D-печать должна решить несколько проблем. Проблемы 4D-печати включают тот факт, что микроструктура этих напечатанных интеллектуальных материалов должна быть близка или лучше, чем у деталей, полученных с помощью традиционных процессов механической обработки. Необходимо разработать новые настраиваемые материалы, которые будут способны последовательно реагировать на различные внешние раздражители и принимать желаемую форму. Также существует потребность в разработке нового программного обеспечения для различных типов техники 4D-печати. Программное обеспечение для 4D-печати должно будет учитывать базовый интеллектуальный материал, технику печати, а также структурные и геометрические требования дизайна. ^[72]

Процессы и принтеры [ править ]

Этот раздел должен включать только краткое описание процессов 3D-печати . См. Wikipedia: Summary style для получения информации о том, как правильно включить его в основной текст этой статьи. ( Август 2017 г. )

Существует множество различных фирменных процессов аддитивного производства , которые можно разделить на семь категорий: ^[73]

• Фотополимеризация ндс
• Струйная обработка материалов
• Распыление связующего
• Порошковая кровать Fusion
• Экструзия материала
• Направленное выделение энергии
• Ламинирование листа

Основные различия между процессами заключаются в способе нанесения слоев для создания деталей и в используемых материалах. У каждого метода есть свои преимущества и недостатки, поэтому некоторые компании предлагают на выбор порошок и полимер в качестве материала, из которого строится объект. ^[74] Другие иногда используют стандартную коммерческую бумагу в качестве строительного материала для изготовления прочного прототипа. Основными соображениями при выборе машины, как правило, являются скорость, стоимость 3D-принтера, напечатанного прототипа, выбор и стоимость материалов, а также цветовые возможности. ^[75] Принтеры, которые работают напрямую с металлами, обычно дороги. Однако для изготовления пресс-формы можно использовать менее дорогие принтеры, которые затем используются для изготовления металлических деталей. ^[76]

ISO / ASTM52900-15 определяет семь категорий процессов аддитивного производства (AM) по своему значению: распыление связующего, направленное нанесение энергии, экструзия материала, распыление материала, плавление порошкового слоя, ламинирование листов и фотополимеризация в ванне. ^[77]

Первый процесс нанесения трехмерного материала для формирования объекта был выполнен с помощью струйной печати материалов ^[23].или как это первоначально называлось осаждением частиц. Осаждение частиц с помощью струйной печати сначала началось с технологии непрерывной струйной печати (CIT) (1950-е гг.), А позже - с технологии струйной печати drop-On-Demand (1970-е гг.) С использованием термоплавких чернил. Восковые чернила были первыми трехмерными материалами, нанесенными струйной струей, а позже струйной струей был нанесен металл из низкотемпературного сплава. Затем министерство обороны выпустило воск и термопластические термоплавкие расплавы. Объекты были очень маленькими и начинались с текстовых знаков и цифр для обозначения. Объект должен иметь форму и его можно обрабатывать. Восковые символы упали с бумажных документов и в 1971 году послужили вдохновением для получения патента Liquid Metal Recorder на создание металлических символов для вывесок. Термопластичные цветные чернила (CMYK), напечатанные со слоями каждого цвета, сформировали первые многослойные объекты цифровой формы в 1984 году.Идея литья по выплавляемым моделям с изображениями или узорами, нанесенными методом струйной печати Solid-Ink в 1984 году, привела к первому патенту на формирование изделий из осаждения частиц в 1989 году, выданному в 1992 году.

Некоторые методы плавят или размягчают материал для получения слоев. При производстве плавленых волокон , также известном как моделирование методом наплавленного осаждения (FDM), модель или деталь изготавливается путем выдавливания небольших шариков или потоков материала, которые немедленно затвердевают, образуя слои. Нить из термопласта , металлической проволоки или другого материала подается в головку экструзионного сопла ( экструдер для 3D-принтера), который нагревает материал и включает и выключает поток. FDM несколько ограничен в вариациях форм, которые могут быть изготовлены. Другой метод - сплавление частей слоя, а затем движение вверх в рабочей зоне, добавление еще одного слоя гранул и повторение процесса до тех пор, пока кусок не нарастает. В этом процессе нерасплавленный материал используется для поддержки выступов и тонких стенок производимой детали, что снижает потребность во временных вспомогательных опорах для детали. ^[78] Недавно технология FFF / FDM расширилась до трехмерной печати непосредственно с гранул, чтобы избежать преобразования в волокно. Этот процесс называется производством плавленых частиц (FPF) (или производством плавленых гранул (FGF)) и имеет потенциал для использования большего количества переработанных материалов. ^[79]

Методы сплавления в порошковом слое, или PBF, включают несколько процессов, таких как DMLS , SLS , SLM, MJF и EBM . Процессы Powder Bed Fusion могут использоваться с множеством материалов, а их гибкость позволяет создавать геометрически сложные структуры ^[80], что делает их выбором для многих проектов 3D-печати. Эти методы включают селективное лазерное спекание как с металлами, так и с полимерами, а также прямое лазерное спекание металлов . ^[81] Селективное лазерное плавлениене использует спекание для плавления гранул порошка, но полностью расплавляет порошок с помощью высокоэнергетического лазера для создания полностью плотных материалов послойным методом, который имеет механические свойства, аналогичные свойствам обычных металлов. Электронно-лучевая плавка - это аналогичный тип аддитивной технологии производства металлических деталей (например, титановых сплавов ). EBM производит детали путем расплавления металлического порошка слой за слоем электронным лучом в высоком вакууме. ^{[82] [83]} Другой метод состоит в системе струйной 3D-печати , которая создает модель по одному слою за счет нанесения слоя порошка ( гипса или смолы.) и печать связующего в поперечном сечении детали с использованием струйной печати. При производстве ламинированных предметов тонкие слои разрезаются по форме и соединяются вместе. В дополнение к ранее упомянутым методам HP разработала технологию Multi Jet Fusion (MJF), которая представляет собой технологию на основе порошка, но без использования лазера. В матрице для струйной печати применяются термозакрепляющие и детализирующие агенты, которые затем объединяются путем нагревания для создания твердого слоя. ^[84]

Другие методы отверждают жидкие материалы с использованием различных сложных технологий, таких как стереолитография . Фотополимеризация в основном используется в стереолитографии для получения твердой части из жидкости. Системы струйных принтеров, такие как система Objet PolyJet , распыляют фотополимерные материалы на сборочный лоток ультратонкими слоями (от 16 до 30 мкм) до тех пор, пока деталь не будет готова. ^[85] Каждый фотополимерный слой отверждается УФ-светом после того, как он нанесен струйной струей, в результате чего получаются полностью отвержденные модели, которые можно обрабатывать и использовать немедленно, без дополнительного отверждения. Сверхмалые детали могут быть изготовлены с помощью техники трехмерного микротехнологии, используемой в многофотонном режиме.фотополимеризация. Из-за нелинейного характера фотовозбуждения гель отверждается до твердого состояния только в тех местах, где был сфокусирован лазер, а оставшийся гель затем смывается. Легко изготавливаются элементы размером менее 100 нм, а также сложные конструкции с движущимися и сблокированными частями. ^[86] Еще один подход использует синтетическую смолу, которая отверждается с помощью светодиодов . ^[87]

В стереолитографии на основе проекции изображения-маски трехмерная цифровая модель разрезается набором горизонтальных плоскостей. Каждый срез преобразуется в двумерное изображение маски. Изображение маски затем проецируется на поверхность фотоотверждаемой жидкой смолы, и свет проецируется на смолу, чтобы отвердить ее в форме слоя. ^[88] Непрерывное производство поверхности раздела жидкостей начинается с пула жидкой фотополимерной смолы . Часть дна бассейна прозрачна для ультрафиолетового света («окно»), что приводит к затвердеванию смолы. Объект поднимается достаточно медленно, чтобы смола могла течь под ним и поддерживать контакт с нижней частью объекта. ^[89]При осаждении направленной энергии с подачей порошка используется мощный лазер для плавления металлического порошка, попадающего в фокус лазерного луча. Процесс направленной энергии с подачей порошка аналогичен селективному лазерному спеканию, но металлический порошок наносится только там, где в этот момент к детали добавляется материал. ^{[90] [91]}

По состоянию на декабрь 2017 ^[update]года на рынке присутствовали системы аддитивного производства по цене от 99 до 500 000 долларов, которые использовались в таких отраслях, как аэрокосмическая, архитектурная, автомобильная, оборонная и медицинская, а также многие другие. Например, General Electric использует высококачественные 3D-принтеры для изготовления деталей для турбин . ^[92] Многие из этих систем используются для быстрого прототипирования до того, как будут применены методы массового производства. Высшее образование оказалось основным покупателем настольных и профессиональных 3D-принтеров, что в целом рассматривается отраслевыми экспертами как положительный показатель. ^[93] Библиотеки по всему миру также стали местом размещения небольших 3D-принтеров для образовательных учреждений и сообщества. ^[94]Несколько проектов и компаний прилагают усилия для разработки доступных 3D-принтеров для домашнего использования. Большая часть этой работы была инициирована и нацелена на сообщества DIY / Maker / энтузиастов / первых последователей , с дополнительными связями с академическим и хакерским сообществами. ^[95]

Компьютерная аксиальная литография - это метод 3D-печати, основанный на сканировании компьютерной томографии для создания отпечатков на фотоотверждаемой смоле. Он был разработан в результате сотрудничества Калифорнийского университета в Беркли с Ливерморской национальной лабораторией Лоуренса . ^{[96] [97] [98]} В отличие от других методов 3D-печати, он не строит модели путем нанесения слоев материала, таких как моделирование методом наплавленного осаждения и стереолитография , вместо этого он создает объекты, используя серию 2D-изображений, проецируемых на цилиндр из смолы. ^{[96] [98]}Он примечателен своей способностью создавать объект намного быстрее, чем другие методы с использованием смол, и возможностью вставлять объекты в отпечатки. ^[97]

Жидко-аддитивное производство (LAM) - это технология 3D-печати, при которой жидкий или высоковязкий материал (например, жидкая силиконовая резина) наносится на строительную поверхность для создания объекта, который затем вулканизируется с использованием тепла для его упрочнения. ^{[99] [100] [101]} Первоначально процесс был создан Адрианом Бойером, а затем был разработан German RepRap. ^{[99] [102] [103]}

Приложения [ править ]

В текущем сценарии 3D-печать или аддитивное производство использовались в производственном, медицинском, промышленном и социально-культурном секторах (культурное наследие и т. Д.), Что облегчает 3D-печать или аддитивное производство, чтобы стать успешной коммерческой технологией. ^{[104] В} последнее время 3D-печать также использовалась в гуманитарном секторе и секторе развития для производства ряда медицинских изделий, протезов, запасных частей и ремонта. ^[105] Самое раннее применение аддитивного производства относилось к инструментальной части производственного спектра. Например, быстрое прототипирование было одним из первых аддитивных вариантов, и его задача заключалась в сокращении времени выполнения заказа.и стоимость разработки прототипов новых деталей и устройств, которая раньше выполнялась только с помощью субтрактивных инструментальных методов, таких как фрезерование с ЧПУ, токарная обработка и прецизионное шлифование. ^[106] В 2010-х годах аддитивное производство вошло в производство в гораздо большей степени.

Пищевая промышленность [ править ]

Аддитивное производство продуктов питания развивается путем выдавливания пищи, слой за слоем, в трехмерные объекты. Подходящими кандидатами являются самые разнообразные продукты, такие как шоколад и конфеты, а также плоские продукты, такие как крекеры, макароны ^[107] и пицца. ^{[108] [109]} НАСА изучает технологию, позволяющую создавать продукты питания, напечатанные на 3D-принтере, чтобы ограничить пищевые отходы и производить продукты, разработанные с учетом диетических потребностей космонавтов. ^[110] В 2018 году итальянский биоинженер Джузеппе Скионти разработал технологию, позволяющую создавать волокнистые аналоги мяса на растительной основе с использованием специального 3D-биопринтера , имитирующего текстуру мяса и питательную ценность. ^[111][112]

Индустрия моды [ править ]

3D-печать вошла в мир одежды, и модельеры экспериментируют с 3D-печатными бикини , обувью и платьями. ^[113] В коммерческом производстве Nike использует 3D-печать для прототипа и производства футбольных кроссовок Vapor Laser Talon 2012 для игроков американского футбола, а New Balance занимается 3D-производством обуви для спортсменов по индивидуальному заказу. ^{[113] [114]} 3D-печать дошла до того, что компании печатают очки потребительского уровня с индивидуальной подгонкой и стилем по запросу (хотя они не могут печатать линзы). Благодаря быстрому прототипированию возможна индивидуальная настройка очков. ^[115]

Ванесса Фридман, модный директор и главный модный критик The New York Times , говорит, что 3D-печать будет иметь значительную ценность для модных компаний в будущем, особенно если она превратится в инструмент для самостоятельной печати для покупателей. «Есть реальное ощущение, что этого не произойдет в ближайшее время, - говорит она, - но это произойдет и кардинально изменится как мы думаем об интеллектуальной собственности, так и о том, как обстоят дела в цепочке поставок». Она добавляет: «Безусловно, технологии, которые могут использовать бренды, кардинально изменятся». ^[116]

Транспортная промышленность [ править ]

В автомобилях, грузовиках и самолетах аддитивное производство начинает преобразовывать (1) конструкцию и производство цельного кузова и фюзеляжа и (2) конструкцию и производство трансмиссии . Например:

• В начале 2014 года шведский производитель суперкаров Koenigsegg анонсировал One: 1, суперкар, в котором используется множество компонентов, напечатанных на 3D-принтере. ^[117] Urbee - это название первого в мире автомобиля, смонтированного с использованием технологии 3D-печати (кузов и окна автомобиля были «напечатаны»). ^{[118] [119] [120]}
• В 2014 году Local Motors представила Strati - работающий автомобиль, полностью напечатанный на 3D-принтере с использованием АБС-пластика и углеродного волокна, за исключением трансмиссии. ^[121] В мае 2015 года Airbus объявила, что ее новый Airbus A350 XWB включает более 1000 компонентов, изготовленных с помощью 3D-печати. ^[122]
• В 2015 году самолет- истребитель Eurofighter Typhoon Royal Air Force совершил полет с распечатанными деталями. ВВС США приступили к работе с 3D - принтерами, а израильские ВВС также приобрели 3D - принтер для печати запасных частей. ^[123]
• В 2017 году GE Aviation показала, что использовала конструкцию для аддитивного производства для создания вертолетного двигателя с 16 частями вместо 900, что потенциально может повлиять на снижение сложности цепочек поставок . ^[124]

Индустрия безопасности [ править ]

Влияние AM на огнестрельное оружие включает два аспекта: новые методы производства для уже существующих компаний и новые возможности для изготовления огнестрельного оружия своими руками. В 2012 году американская группа Defense Distributed раскрыла планы по разработке рабочего пластикового огнестрельного оружия, напечатанного на 3D-принтере, «которое мог бы загрузить и воспроизвести любой, у кого есть 3D-принтер». ^{[125] [126]} После того, как Defense Distributed опубликовала свои планы, были подняты вопросы относительно влияния 3D-печати и широко распространенной обработки с ЧПУ на потребительском уровне ^{[127] [128]} на эффективность контроля над огнестрельным оружием . ^{[129] [130] [131] [132]}

Сектор здравоохранения [ править ]

Хирургическое использование методов лечения, ориентированных на 3D-печать, началось в середине 1990-х годов с анатомического моделирования для планирования реконструктивной хирургии костей. Имплантаты, подобранные пациентам, были естественным продолжением этой работы, что привело к созданию действительно персонализированных имплантатов, подходящих для одного уникального человека. ^[133] Виртуальное планирование операции и руководство с использованием напечатанных на 3D-принтере персонализированных инструментов с большим успехом применялись во многих областях хирургии, включая полную замену суставов и черепно-челюстно-лицевую реконструкцию. ^[134] Одним из примеров этого является биорезорбируемая трахиальная шина для лечения новорожденных с трахеобронхомаляцией ^[135]разработан в Мичиганском университете. Использование аддитивного производства для серийного производства ортопедических имплантатов (металлов) также возрастает благодаря способности эффективно создавать пористые поверхностные структуры, способствующие остеоинтеграции. Ожидается, что индустрия слуховых аппаратов и стоматология станут самой большой областью будущего развития с использованием технологии индивидуальной 3D-печати. ^[136]

В марте 2014 года хирурги из Суонси использовали детали, напечатанные на 3D-принтере, чтобы восстановить лицо мотоциклиста, серьезно пострадавшего в дорожно-транспортном происшествии. ^[137] В мае 2018 года 3D-печать была использована для трансплантации почки, чтобы спасти трехлетнего мальчика. ^[138] По состоянию на 2012 год технология ^[update]трехмерной биопечати изучалась биотехнологическими компаниями и академическими кругами для возможного использования в тканевой инженерии, в которой органы и части тела строятся с использованием методов струйной печати . В этом процессе слои живых клеток откладываются на гелевой среде или сахарной матрице и медленно наращиваются с образованием трехмерных структур, включая сосудистые системы. ^[139]Недавно было создано сердце на кристалле, которое соответствует свойствам клеток. ^[140]

Термическая деградация во время 3D-печати рассасывающихся полимеров, как и в случае хирургических швов , была изучена, и параметры могут быть скорректированы, чтобы минимизировать деградацию во время обработки. Можно печатать мягкие податливые каркасы для клеточных культур. ^[141]

В 3D-печати микроструктуры, смоделированные на компьютере, обычно используются для изготовления объектов с пространственно изменяющимися свойствами. Это достигается путем разделения объема желаемого объекта на более мелкие подъячейки с использованием инструментов компьютерного моделирования и последующего заполнения этих ячеек соответствующими микроструктурами во время изготовления. Несколько различных структур-кандидатов с аналогичным поведением сравниваются друг с другом, и объект изготавливается после нахождения оптимального набора структур. Для обеспечения совместимости структур в соседних ячейках используются передовые методы оптимизации топологии . Этот гибкий подход к 3D-изготовлению широко используется в различных дисциплинах из биомедицинских наук, где они используются для создания сложных костных структур ^[142]и человеческие ткани ^[143] в робототехнику, где они используются для создания мягких роботов с подвижными частями. ^{[144] [145]} 3D-печать также находит все более широкое применение при проектировании и производстве лабораторных устройств ^[146]

3D-печать также используется исследователями в фармацевтической области. В течение последних нескольких лет наблюдается всплеск академического интереса к доставке лекарств с помощью методов AM. Эта технология предлагает уникальный способ использования материалов в новых рецептурах. ^[147] Производство AM позволяет использовать материалы и соединения при разработке рецептур способами, которые невозможны с помощью обычных / традиционных технологий в фармацевтической области, например, таблетирование, литье и т. Д. Преимущества 3D-печати, особенно в случае моделирования наплавленного осаждения (FDM), - это персонализация лекарственной формы, которая может быть достигнута, таким образом, ориентируясь на конкретные потребности пациента. ^[148]Ожидается, что в недалеком будущем 3D-принтеры появятся в больницах и аптеках, чтобы обеспечить производство по запросу индивидуальных рецептур в соответствии с потребностями пациентов. ^[149]

В 2018 году технология 3D-печати была впервые использована для создания матрицы для иммобилизации клеток при ферментации. Производство пропионовой кислоты с помощью Propionibacterium acidipropionici, иммобилизованного на нейлоновых шариках, напечатанных на 3D-принтере, было выбрано в качестве модельного исследования. Было показано, что эти напечатанные на 3D-принтере шарики способны способствовать прикреплению клеток с высокой плотностью и выработке пропионовой кислоты, что может быть адаптировано для других биопроцессов ферментации. ^[150]

В 2005 году академические журналы начали сообщать о возможных художественных применениях технологии 3D-печати. ^[151] По состоянию на 2017 год ^[update]отечественная 3D-печать охватывала не только любителей и энтузиастов, но и потребительскую аудиторию. Готовые машины все больше и больше могут производить предметы домашнего обихода, например, декоративные предметы. Некоторые практические примеры включают рабочие часы ^[152] и шестерни, напечатанные для домашних деревообрабатывающих станков, среди прочего. ^[153] Веб-сайты, связанные с домашней 3D-печатью, как правило, включают в себя спинки, крючки для одежды, дверные ручки и т. Д. ^[154]

Сектор образования [ править ]

3D-печать и, в частности, 3D-принтеры с открытым исходным кодом - это новейшая технология, которая проникает в учебные классы. ^{[155] [156] [157]} Некоторые авторы утверждают, что 3D-принтеры предлагают беспрецедентную «революцию» в образовании STEM . ^{[158] [159]} Доказательства таких заявлений исходят как от недорогой способности студентов быстро создавать прототипы в классе, так и от изготовления недорогого высококачественного научного оборудования на основе открытых аппаратных решений, образующих лаборатории с открытым исходным кодом. . ^[160] Будущие приложения для 3D-печати могут включать создание научного оборудования с открытым исходным кодом. ^{[160] [161]}

Культурное наследие и музейный цифровой двойник [ править ]

В последние несколько лет 3D-печать интенсивно использовалась в области культурного наследия для сохранения, восстановления и распространения. ^[162] Многие европейцы и музеи Северной Америки приобрели 3D-принтеры и активно воссоздают недостающие части своих реликвий. ^[163] и археологические памятники, такие как Тиуанако в Боливии . ^[164] Музей Метрополитен и Британский музей начал использовать свои 3D принтеры для создания музейных сувениров, которые доступны в музейных магазинах. ^[165]Другие музеи, такие как Национальный военно-исторический музей и Исторический музей Варны, пошли дальше и продают через онлайн-платформу Threeding цифровые модели своих артефактов, созданные с помощью 3D- сканеров Artec , в удобном для 3D-печати формате файла, который каждый может распечатать на 3D-принтере. дом. ^[166]

Применение 3D-печати для представления архитектурных объектов связано с множеством проблем. В 2018 году структура Национального банка Ирана традиционно исследовалась и моделировалась в программном обеспечении компьютерной графики (CG) (Cinema4D) и была оптимизирована для 3D-печати. Команда проверила технику изготовления детали, и она оказалась успешной. После тестирования процедуры моделисты реконструировали структуру в Cinema4D и экспортировали переднюю часть модели в Netfabb. Вход в здание был выбран из-за ограничений 3D-печати и бюджета проекта на изготовление макета. 3D-печать была лишь одной из возможностей созданной 3D-модели банка, но из-за ограниченного срока проекта команда не продолжила моделирование для виртуального представления или других приложений.^[167] В 2021 году Parsinejad et al. всесторонне сравнили метод ручной съемки для 3D-реконструкции, готовой для 3D-печати, с цифровой записью (использование метода фотограмметрии). ^[167]

Недавние другие приложения [ править ]

3D-печатные мягкие приводы- это растущее приложение технологии 3D-печати, которое нашло свое место в приложениях для 3D-печати. Эти мягкие исполнительные механизмы разрабатываются для работы с мягкими структурами и органами, особенно в биомедицинских секторах, где взаимодействие между человеком и роботом неизбежно. Большинство существующих мягких приводов изготавливается обычными методами, которые требуют ручного изготовления устройств, последующей обработки / сборки и длительных итераций до достижения зрелости изготовления. Вместо утомительных и трудоемких аспектов текущих процессов производства исследователи изучают соответствующий производственный подход для эффективного изготовления мягких приводов. Таким образом, вводятся напечатанные на 3D-принтере мягкие приводы, которые революционизируют дизайн и производство мягких приводов с нестандартными геометрическими, функциональными ии управлять свойствами более быстрым и недорогим способом. Они также позволяют объединить все компоненты привода в единую конструкцию, исключая необходимость использования внешнихстыки , клеи и крепежи . Производство печатных плат включает в себя несколько этапов, которые включают формирование изображения, сверление, нанесение покрытия, покрытие паяльной маской, печать номенклатуры и обработку поверхности. Эти шаги включают множество химикатов, таких как агрессивные растворители и кислоты. Печатные платы для 3D-печати устраняют необходимость во многих из этих шагов, при этом создавая сложные конструкции. ^[168] Полимерные чернила используются для создания слоев конструкции, в то время как полимер серебра используется для создания следов и отверстий, используемых для прохождения электричества. ^[169]Производство современных печатных плат может быть утомительным процессом в зависимости от конструкции. Указанные материалы собираются и отправляются на обработку внутреннего слоя, где изображения печатаются, проявляются и травятся. Ядра травления обычно перфорируются для добавления инструментов для ламинирования. Затем ядра подготавливаются к ламинированию. Укладка печатной платы создается и отправляется на ламинирование, где слои соединяются. Затем доски измеряются и просверливаются. Многие этапы могут отличаться от этого этапа, однако для простых конструкций материал проходит процесс нанесения покрытия, чтобы покрыть отверстия и поверхность. Затем внешнее изображение печатается, проявляется и травится. После того, как изображение определено, материал должен быть покрыт паяльной маской для последующей пайки. Затем добавляется номенклатура, чтобы компоненты можно было идентифицировать позже. Затем добавляется отделка поверхности.Платы выводятся из панелей в единичную или массивную форму, а затем подвергаются электрическому тестированию. Помимо документов, которые должны быть заполнены, чтобы подтвердить соответствие плит спецификациям, плиты затем упаковываются и отправляются. Преимущества 3D-печати заключаются в том, что окончательный контур определяется с самого начала, не требуется визуализации, перфорации или ламинирования, а электрические соединения выполняются с помощью серебряного полимера, что исключает сверление и нанесение покрытия. Окончательная документация также будет значительно сокращена из-за отсутствия материалов, необходимых для сборки печатной платы. Сложные конструкции, выполнение которых может занять недели при обычной обработке, могут быть напечатаны на 3D-принтере, что значительно сокращает время производства.Помимо документов, которые должны быть заполнены, чтобы подтвердить соответствие плит спецификациям, плиты затем упаковываются и отправляются. Преимущества 3D-печати заключаются в том, что окончательный контур определяется с самого начала, не требуется визуализации, перфорации или ламинирования, а электрические соединения выполняются с помощью серебряного полимера, что исключает сверление и нанесение покрытия. Окончательная документация также будет значительно сокращена из-за отсутствия материалов, необходимых для сборки печатной платы. Сложные конструкции, выполнение которых может занять недели при обычной обработке, могут быть напечатаны на 3D-принтере, что значительно сокращает время производства.Помимо документов, которые должны быть заполнены, чтобы подтвердить соответствие плит спецификациям, плиты затем упаковываются и отправляются. Преимущества 3D-печати заключаются в том, что окончательный контур определяется с самого начала, не требуется визуализации, перфорации или ламинирования, а электрические соединения выполняются с помощью серебряного полимера, что исключает сверление и нанесение покрытия. Окончательная документация также будет значительно сокращена из-за отсутствия материалов, необходимых для сборки печатной платы. Сложные конструкции, выполнение которых может занять недели при обычной обработке, могут быть напечатаны на 3D-принтере, что значительно сокращает время производства.Требуется перфорация или ламинация, а электрические соединения выполняются с помощью серебряного полимера, что исключает сверление и нанесение гальванического покрытия. Окончательная документация также будет значительно сокращена из-за отсутствия материалов, необходимых для сборки печатной платы. Сложные конструкции, выполнение которых может занять недели при обычной обработке, могут быть напечатаны на 3D-принтере, что значительно сокращает время производства.Требуется перфорация или ламинация, а электрические соединения выполняются с помощью серебряного полимера, что исключает сверление и нанесение гальванического покрытия. Окончательная документация также будет значительно сокращена из-за отсутствия материалов, необходимых для сборки печатной платы. Сложные конструкции, выполнение которых может занять недели при обычной обработке, могут быть напечатаны на 3D-принтере, что значительно сокращает время производства.

Во время пандемии COVID-19 3D-принтеры использовались в качестве дополнения к ограниченному количеству средств индивидуальной защиты через добровольцев, которые использовали свои личные принтеры для производства различных средств индивидуальной защиты (например, рамок).

В 2021 году и в последующие годы 3D-печать стала как промышленным инструментом, так и потребительским продуктом. Поскольку цены на некоторые 3D-принтеры становятся все дешевле, а качество постоянно растет, многие люди увлеклись 3D-печатью. По текущим оценкам, более 2 миллионов человек во всем мире приобрели 3D-принтер для хобби. ^[170]

Правовые аспекты [ править ]

Интеллектуальная собственность [ править ]

3D-печать существует уже несколько десятилетий в определенных отраслях обрабатывающей промышленности, где могут применяться многие правовые режимы, включая патенты , права на промышленные образцы , авторские права и товарные знаки . Тем не менее, не так много юриспруденции, чтобы сказать, как эти законы будут применяться, если 3D-принтеры станут массовым явлением, а отдельные лица или сообщества любителей начнут производить товары для личного использования, для некоммерческого распространения или для продажи.

Любой из упомянутых правовых режимов может запрещать распространение дизайнов, используемых в 3D-печати, а также распространение или продажу печатных изделий. Чтобы иметь возможность делать эти вещи, когда речь идет об активной интеллектуальной собственности, человек должен связаться с владельцем и попросить лицензию, которая может иметь условия и цену. Однако многие законы о патентах, образцах и авторском праве содержат стандартные ограничения или исключения для «частного», «некоммерческого» использования изобретений, дизайнов или произведений искусства, охраняемых интеллектуальной собственностью (IP). Это стандартное ограничение или исключение может оставить такое частное некоммерческое использование вне сферы прав интеллектуальной собственности.

Патенты охватывают изобретения, включая процессы, машины, производство и составы веществ, и имеют ограниченный срок действия, который варьируется в зависимости от страны, но обычно 20 лет с даты подачи заявки. Следовательно, если тип колеса запатентован, печать, использование или продажа такого колеса может быть нарушением патента. ^[171]

Авторское право распространяется на выражение ^[172] на материальном, фиксированном носителе и часто длится всю жизнь автора плюс 70 лет после этого. ^[173] Если кто-то делает статую, он может иметь знак авторского права на внешний вид этой статуи, поэтому, если кто-то увидит эту статую, он не сможет распространять рисунки для печати идентичной или похожей статуи.

Когда функция имеет как художественные (охраняемые авторским правом), так и функциональные (патентоспособные) достоинства, когда вопрос возникает в суде США, суды часто признают, что эта функция не охраняется авторским правом, если ее нельзя отделить от функциональных аспектов элемента. ^[173] В других странах закон и суды могут применять другой подход, позволяющий, например, зарегистрировать дизайн полезного устройства (в целом) в качестве промышленного образца при том понимании, что в случае несанкционированного копирования, только нефункциональные особенности могут быть заявлены в соответствии с законом о промышленных образцах, тогда как любые технические характеристики могут быть заявлены только в том случае, если они защищены действующим патентом.

Законодательство об оружии и управление [ править ]

США Департамент внутренней безопасности и Объединенный региональный Аналитического центра выпустили памятку о том , что «значительные успехи в трехмерной (3D) печати возможности, наличие свободных цифровых 3D печатаемых файлов для огнестрельного оружия компонентов, а также трудности , регулирующие совместное использование файлов может представлять общественную безопасность риски со стороны неквалифицированных искателей оружия, которые получают или производят 3D-печатные пистолеты "и что" предложенный закон о запрете 3D-печати оружия может сдерживать, но не может полностью предотвратить его производство. Даже если такая практика запрещена новым законодательством, распространение этих 3D-изображений в Интернете файлы, предназначенные для печати, будет так же сложно контролировать, как и любые другие незаконно продаваемые музыкальные файлы, файлы фильмов или программ ». ^[174]В настоящее время законом не запрещено производство огнестрельного оружия для личного пользования в Соединенных Штатах, при условии, что огнестрельное оружие не производится с целью продажи или передачи и отвечает нескольким основным требованиям. Для производства огнестрельного оружия для продажи или распространения требуется лицензия. Закон запрещает собирать неспортивное полуавтоматическое ружье или дробовик из 10 или более импортных деталей, а также огнестрельное оружие, которое не может быть обнаружено металлодетекторами или рентгеновскими аппаратами. Кроме того, изготовление огнестрельного оружия NFA требует уплаты налогов и предварительного одобрения ATF. ^[175]

Попытку ограничить распространение планов оружия через Интернет сравнивают с тщетностью предотвращения широкого распространения DeCSS , который позволял копировать DVD . ^{[176] [177] [178] [179]} После того, как правительство США приказало Defense Distributed отменить эти планы, они все еще были широко доступны через Pirate Bay и другие сайты для обмена файлами. ^[180] Загрузки планов из Великобритании, Германии, Испании и Бразилии были тяжелыми. ^{[181] [182]} Некоторые законодатели США предложили правила в отношении 3D-принтеров, чтобы предотвратить их использование для печатных пистолетов. ^{[183] [184]}Сторонники 3D-печати предположили, что такие правила будут бесполезными, могут нанести вред индустрии 3D-печати и нарушить права на свободу слова, а один из первых пионеров 3D-печати профессор Ход Липсон предположил, что вместо этого можно контролировать порох. ^{[185] [186] [187] [188] [189] [190]}

На международном уровне, где контроль за огнестрельным оружием, как правило, строже, чем в Соединенных Штатах, некоторые комментаторы заявили, что воздействие может быть более ощутимым, поскольку альтернативное огнестрельное оружие не так легко получить. ^[191] Официальные лица в Соединенном Королевстве отметили, что производство оружия с 3D-печатью было бы незаконным в соответствии с их законами о контроле над оружием. ^[192] Европол заявил, что преступники имеют доступ к другим источникам оружия, но отметил, что по мере совершенствования технологий риски воздействия будут возрастать. ^{[193] [194]}

Аэрокосмическое регулирование [ править ]

В Соединенных Штатах FAA предвидело желание использовать аддитивные технологии производства и рассматривало, как лучше всего регулировать этот процесс. ^[195] Федеральное управление гражданской авиации обладает юрисдикцией в отношении такого изготовления, поскольку все части самолета должны изготавливаться согласно разрешению на производство FAA или другим нормативным категориям FAA. ^[196] В декабре 2016 года FAA одобрило производство 3D-печатной топливной форсунки для двигателя GE LEAP. ^[197] Авиационный поверенный Джейсон Дикштейн предположил, что аддитивное производство - это всего лишь метод производства, и его следует регулировать, как и любой другой метод производства. ^{[198] [199]}Он предположил, что FAA должно сосредоточить внимание на руководстве, объясняющем соответствие, а не на изменении существующих правил, и что существующие правила и руководства позволяют компании «разработать надежную систему качества, которая адекватно отражает потребности регулирующих органов в обеспечении качества». ^[198]

Здоровье и безопасность [ править ]

Исследования, касающиеся здоровья и безопасности 3D-печати, являются новыми и находятся в стадии разработки в связи с недавним распространением устройств для 3D-печати. В 2017 году Европейское агентство по безопасности и гигиене труда опубликовало дискуссионный документ о процессах и материалах, задействованных в 3D-печати, потенциальных последствиях этой технологии для безопасности и гигиены труда и способах контроля потенциальных опасностей. ^[200]

Воздействие [ править ]

Аддитивное производство, начиная с сегодняшнего младенческого периода, требует от производственных компаний гибкости, постоянно совершенствующихся пользователей всех доступных технологий, чтобы оставаться конкурентоспособными. Сторонники аддитивного производства также предсказывают, что эта дуга технологического развития будет противодействовать глобализации , поскольку конечные пользователи будут делать большую часть собственного производства, а не заниматься торговлей, чтобы покупать продукты у других людей и корпораций. ^[11] Однако реальная интеграция новых аддитивных технологий в коммерческое производство - это скорее вопрос дополнения традиционных субтрактивных методов, а не их полной замены. ^[201]

Футуролог Джереми Рифкин ^[202] утверждал , что 3D печать сигналы о начале третьей промышленной революции , ^[203] , следующий за производственную линию сборки , которая доминирует производство , начиная с конца 19 века.

Социальные изменения [ править ]

С 1950-х годов ряд писателей и общественных обозревателей довольно глубоко размышляли о социальных и культурных изменениях, которые могут возникнуть в результате появления коммерчески доступных технологий аддитивного производства. ^[204] В последние годы 3D-печать оказывает значительное влияние на гуманитарный сектор и сектор развития. Его потенциал для облегчения распределенного производства приводит к преимуществам в цепочке поставок и логистике за счет снижения потребности в транспортировке, хранении и отходах. Кроме того, социально-экономическое развитие ускоряется за счет создания местной производственной экономики. ^[105]

Другие предполагают, что по мере того, как все больше и больше 3D-принтеров начинают входить в дома людей, традиционные отношения между домом и рабочим местом могут еще больше разрушиться. ^[205] Аналогичным образом было высказано предположение, что по мере того, как предприятиям становится легче передавать проекты новых объектов по всему миру, потребность в услугах высокоскоростных грузовых перевозок также может уменьшиться. ^[206] Наконец, учитывая легкость, с которой некоторые объекты теперь могут быть воспроизведены, еще предстоит увидеть, будут ли внесены изменения в действующее законодательство об авторском праве, чтобы защитить права интеллектуальной собственности с помощью широко доступной новой технологии.

По мере того как 3D-принтеры становились все более доступными для потребителей, для поддержки сообщества развивались социальные онлайн-платформы. ^[207] Сюда входят веб-сайты, которые позволяют пользователям получать доступ к информации, например о том, как построить 3D-принтер, а также социальные форумы, на которых обсуждают, как улучшить качество 3D-печати и обсуждать новости 3D-печати, а также сайты социальных сетей, посвященные делиться 3D-моделями. ^{[208] [209] [210]} RepRap - это вики-сайт, который был создан для хранения всей информации о 3D-печати и превратился в сообщество, стремящееся сделать 3D-печать доступным для всех. Кроме того, есть и другие сайты, такие как Pinshape , Thingiverse и MyMiniFactory., которые изначально были созданы, чтобы позволить пользователям публиковать 3D-файлы для печати, что позволило снизить транзакционные издержки при совместном использовании 3D-файлов. Эти веб-сайты позволили улучшить социальное взаимодействие между пользователями, создав сообщества, посвященные 3D-печати.

Некоторые обращают внимание на сочетание пирингового производства на базе Commons с 3D-печатью и другими недорогими производственными технологиями. ^{[211] [212] [213]} Самоусиленная фантазия о системе вечного роста может быть преодолена с развитием экономии за счет масштаба, и здесь общество может сыграть важную роль, способствуя подъему всей производственной структуры до более высокое плато более устойчивой и индивидуальной производительности. ^[211] Кроме того, верно, что многие вопросы, проблемы и угрозы возникают из-за демократизации средств производства, особенно в отношении физических. ^[211]Например, возможность вторичного использования передовых наноматериалов все еще находится под вопросом; производство оружия могло бы упроститься; не говоря уже о последствиях для контрафакции ^[214] и интеллектуальной собственности. ^[215] Можно утверждать, что в отличие от индустриальной парадигмы, конкурентная динамика которой была связана с экономией на масштабе, равноправная 3D-печать на базе общин могла развить экономию за счет масштаба. В то время как преимущества масштаба опираются на дешевую глобальную транспортировку, экономия от масштаба разделяет затраты на инфраструктуру (нематериальные и материальные производственные ресурсы), используя в своих интересах возможности производственных инструментов. ^[211] И вслед за Нилом Гершенфельдом ^[216] в том, что «некоторые из наименее развитых частей мира нуждаются в некоторых из самых передовых технологий», пиринговое производство и 3D-печать на базе общин могут предложить необходимые инструменты для глобального мышления, но действий на местном уровне в ответ на определенные потребности.

Ларри Саммерсписали о «разрушительных последствиях» 3D-печати и других технологий (роботы, искусственный интеллект и др.) для тех, кто выполняет рутинные задачи. По его мнению, «уже сейчас больше американских мужчин получают страхование по инвалидности, чем выполняют производственную работу на производстве. И все тенденции идут в неправильном направлении, особенно для менее квалифицированных, поскольку способность капитала воплощать искусственный интеллект заменять белых воротничков. а также количество рабочих в ближайшие годы будет стремительно расти ". Саммерс рекомендует более энергичные совместные усилия по устранению «бесчисленных устройств» (например, налоговых убежищ, банковской тайны, отмывания денег и регулирующего арбитража), позволяющих держателям большого состояния «платить» налоги на прибыль и наследство,и затруднить накопление огромных состояний, не требуя взамен «больших социальных взносов», в том числе: более строгое соблюдение антимонопольных законов, сокращение «чрезмерной» защиты интеллектуальной собственности, более активное поощрение схем распределения прибыли, которые могут приносят пользу работникам и дают им долю в накоплении богатства, укреплении коллективных переговоров, улучшении корпоративного управления, усилении финансового регулирования для отмены субсидий финансовой деятельности, ослаблении ограничений на землепользование, которые могут привести к сохранению недвижимости богатых рост стоимости, улучшение подготовки молодых людей и переподготовка уволенных работников, а также увеличение государственных и частных инвестиций в развитие инфраструктуры, например, в производство энергии и транспорт.^[217]

Майкл Спенс писал: «Сейчас идет ... мощная волна цифровых технологий, которые заменяют рабочую силу во все более сложных задачах. Этот процесс замещения рабочей силы и отказа от посредниковуже некоторое время ведется в секторах услуг - подумайте о банкоматах, онлайн-банкинге, планировании ресурсов предприятия, управлении взаимоотношениями с клиентами, системах мобильных платежей и многом другом. Эта революция распространяется на производство товаров, где роботы и 3D-печать вытесняют рабочую силу ». По его мнению, большая часть затрат на цифровые технологии приходится на начальные этапы проектирования оборудования (например, 3D-принтеров) и, что еще более важно, в создании программного обеспечения, которое позволяет машинам выполнять различные задачи ». Как только это будет достигнуто, предельные затраты на оборудование станут относительно низкими (и уменьшаются по мере увеличения масштаба), а предельные затраты на копирование программного обеспечения практически равны нулю. . Имея огромный потенциал глобального рынка для амортизации предварительных фиксированных затрат на проектирование и тестирование,стимулы к инвестированию [в цифровые технологии] убедительны ".^[218]

Спенс считает, что, в отличие от предшествующих цифровых технологий, которые заставляли компании развертывать недостаточно используемые пулы ценной рабочей силы по всему миру, движущей силой нынешней волны цифровых технологий «является снижение затрат за счет замены рабочей силы». Например, по мере снижения стоимости технологии 3D-печати «легко представить», что производство может стать «исключительно» локальным и индивидуализированным. Более того, производство может происходить в ответ на фактический спрос, а не на ожидаемый или прогнозируемый спрос. Спенс полагает, что рабочая сила, какой бы дешевой она ни была, станет менее важным активом для роста и расширения занятости, при этом трудоемкое, ориентированное на процесс производство станет менее эффективным, и что повторная локализация произойдет как в развитых, так и в развивающихся странах. По его мнению, производство никуда не исчезнет,но это будет менее трудоемко, и всем странам в конечном итоге потребуется перестроить свои модели роста на основе цифровых технологий и человеческого капитала, поддерживающих их развертывание и расширение. Спенс пишет, что «мир, в который мы входим, - это мир, в котором наиболее мощными глобальными потоками будут идеи и цифровой капитал, а не товары, услуги и традиционный капитал. Адаптация к этому потребует изменений в мышлении, политике, инвестициях (особенно в человеческий капитал). капитал), и вполне возможно модели занятости и распределения ».мир, в который мы входим, - это мир, в котором самыми мощными глобальными потоками будут идеи и цифровой капитал, а не товары, услуги и традиционный капитал. Адаптация к этому потребует изменений в мышлении, политике, инвестициях (особенно в человеческий капитал) и, вполне возможно, в моделях занятости и распределения ».мир, в который мы входим, - это мир, в котором самыми мощными глобальными потоками будут идеи и цифровой капитал, а не товары, услуги и традиционный капитал. Адаптация к этому потребует изменений в мышлении, политике, инвестициях (особенно в человеческий капитал) и, вполне возможно, в моделях занятости и распределения ».^[218]

Наоми Ву рассматривает использование 3D-печати в китайских классах (где механическое запоминание является стандартом) для обучения принципам дизайна и творчеству как наиболее захватывающую недавнюю разработку технологии и в более общем плане считает 3D-печать следующей революцией в области настольных издательских систем . ^[219]

Изменение окружающей среды [ править ]

Рост аддитивного производства может иметь большое влияние на окружающую среду. В отличие от традиционного производства, например, при котором детали вырезаются из более крупных блоков материала, аддитивное производство создает продукты слой за слоем и печатает только соответствующие детали, тратя гораздо меньше материала и, таким образом, тратя меньше энергии на производство необходимого сырья. . ^[220] Создавая только самые элементарные конструктивные элементы продукции, аддитивное производство также могло бы внести существенный вклад в облегчение , снижение энергопотребления и выбросов парниковых газов автомобилями и другими видами транспорта. ^[221]Например, тематическое исследование компонента самолета, изготовленного с использованием аддитивного производства, показало, что использование компонента позволяет сэкономить 63% соответствующей энергии и выбросов углекислого газа в течение срока службы продукта. ^[222] Кроме того, предыдущая оценка жизненного цикла аддитивного производства показала, что внедрение этой технологии может еще больше снизить выбросы углекислого газа, поскольку 3D-печать создает локализованное производство, и продукты не нужно будет транспортировать на большие расстояния, чтобы добраться до конечного пункта назначения. ^[223]

Однако продолжение внедрения аддитивного производства имеет некоторые негативные последствия для окружающей среды. Несмотря на то, что аддитивное производство сокращает отходы от субтрактивного производственного процесса до 90%, процесс аддитивного производства создает другие формы отходов, такие как неперерабатываемые порошки материалов (металлов). Аддитивное производство еще не достигло своего теоретического потенциала эффективности использования материала в 97%, но оно может приблизиться, поскольку технология продолжает повышать производительность. ^[224]

Некоторые большие принтеры FDM, которые расплавляют гранулы полиэтилена высокой плотности (HDPE), могут также принимать достаточно чистый переработанный материал, например, бутыли из-под молока. Кроме того, в этих принтерах можно использовать измельченный материал, полученный в результате неправильных сборок или неудачных версий прототипа, что сокращает общие потери проекта, а также объем обработки и хранения материалов. Эта концепция была исследована в RecycleBot .

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

У Scholia есть профиль для 3D-печати (Q229367) .

• Тран, Джаспер (2017). Реконструкционизм, IP и 3D-печать (Диссертация). SSRN  2842345 .
• Тран, Джаспер (2016). «Пункт прессы и 3D-печать». Северо-западный журнал технологий и интеллектуальной собственности . 14 : 75–80. SSRN  2614606 .
• Тран, Джаспер (2016). "Еда, отпечатанная на 3D-принтере". Миннесотский журнал права, науки и технологий . 17 : 855–80. SSRN  2710071 .
• Тран, Джаспер (2015). «В Биопринт или не в Биопринт». Журнал права и технологий Северной Каролины . 17 : 123–78. SSRN  2562952 .
• Тран, Джаспер (2015). «Патентование биопечати». Harvard Journal of Law and Technology Digest . SSRN  2603693 .
• Тран, Джаспер (2015). «Закон и 3D-печать» . Журнал Джона Маршалла по информационным технологиям и законодательству о конфиденциальности . 31 : 505–20.
• Линденфельд, Эрик; и другие. (2015). «Строгая ответственность и 3D-печать медицинских изделий». Йельский журнал права и технологий . SSRN  2697245 .
• Дикель, Саша; Шрап, Ян-Феликс (2016). «Материализация цифрового будущего». Децентрализованное и сетевое будущее создания стоимости . Прогресс в ИС. С. 163–78. DOI : 10.1007 / 978-3-319-31686-4_9 . ISBN 978-3-319-31684-0.
• «Результаты конкурса 3D-принтеров Make Magazine в 2015 году» . Дата обращения 1 июня 2015 .
• «Протокол оценки для журнала Make Magazine 2015 года по выбору 3D-принтеров» . makezine.com . Дата обращения 1 июня 2015 .
• Винсент; Эрлз, Алан Р. (февраль 2011 г.). «Истоки: трехмерное видение порождает Stratasys, Inc.» . Современный мир механической обработки . 7 (1): 24–25. Архивировано из оригинального 10 -го марта 2012 года.
• «Тепловые кровати в 3D-печати - преимущества и оборудование» . Boots Industries . Проверено 7 сентября 2015 года .
• Альберт, Марк (17 января 2011 г.). «Вычитающее плюс сложение больше, чем (- + + =>)» . Современный механический цех . 83 (9): 14.
• Stephens, B .; Азими, П .; El Orch, Z .; Рамос, Т. (2013). «Выбросы сверхмелких частиц от настольных 3D-принтеров» . Атмосферная среда . 79 : 334–339. Bibcode : 2013AtmEn..79..334S . DOI : 10.1016 / j.atmosenv.2013.06.050 .
• Истон, Томас А. (ноябрь 2008 г.). «3D-поездка: как 3D-печать встряхнет производство». Аналог . 128 (11): 50–63.
• Райт, Пол К. (2001). Производство 21 века . Нью-Джерси: Prentice-Hall Inc.
• «3D-печать: новая промышленная революция - Безопасность и здоровье на рабочем месте - EU-OSHA». osha.europa.eu . Проверено 28 июля 2017 года.
• Ход., Липсон (11 февраля 2013 г.). Изготовлено: новый мир 3D-печати . Курман, Мельба. Индианаполис, Индиана. ISBN 978-1-118-35063-8. OCLC  806199735 .

Внешние ссылки [ править ]

• Веб- сайты быстрого прототипирования в Curlie