2. 3D printimine

3D printimise põhimõtted ja 3D modelleerimine

3D-printerid

3D-printimine on protsess, mille käigus muudetakse kolmemõõtmeline arvutimudel reaalseks esemeks. See on üsna uus tehnoloogia, mis areneb kiiresti ning üllatab oma võimaluste ja kohanemisvõimega. Kui veel hiljuti oli 3D-printimine tõeline läbimurre, siis nüüd rakendatakse neid tehnoloogiaid üha mitmekesisemates eluvaldkondades. Trükitakse mitte ainult üksikuid detaile, vaid ka masina- või majakonstruktsioone. Üha enam kasutatakse 3D-printimist meditsiinis. Hammaste, lõualuude ja teiste luude või nende osade printimine ja taastootmine ei ole enam viimane avastus. Teadlased töötavad aktiivselt selle nimel, et printida ja kasutada inimese nahakudet ning südant. See võimaldab vältida doonororgani ootamist, vähendada organi äratõukereaktsiooni või nakkuse riski ning vähendada muid tegureid.

Printimiseks kasutatav materjal sõltub mudeli eesmärgist. Need materjalid arenevad koos tehnoloogiaga. Lihtne 3D-printimine toimub plastmasspooli sulatamise teel. Süsinikkiudu kasutatakse mustrite printimiseks, mis peavad olema eriti kerged, kuid vastupidavad. Muud materjalid, mida kasutatakse masina- või kodutööstuses, peavad vastama eriti kõrgetele vastupidavuse, niiskuskindluse jms nõuetele. Meditsiinis oli inimorganite printimise innovaator Rootsi ettevõte Cellink, kes leiutas inimorganite printimiseks sobiva materjali.

^{Joonis 10. Autode detailide printimine 3D-printeriga}

^{Joonis 11. Maja konstruktsiooni printimine 3D-printeriga}

^{Joonis 12. Organite printimine 3D-printeriga}

3D printimise protsess

Trükiprotsessi saab kujutada joonisel 13 toodud järjestusena:

^{Joonis 13. 3D printimise protsess}

Kui mudel on modelleerimisprogrammis loodud, tuleb see salvestada *.STL-vormingus. See formaat on mõeldud 3D printimiseks. Nii tunneb programm faili sees oleva info ära ning jagab mudeli kihtideks. 3D-printer alustab tööd kõige alumisest kihist, täites kogu info. Seejärel liigub järgmise kihi juurde, kuni kõik kihid on vertikaalselt välja prinditud.

Printimisprotsessi mõistmiseks on vaja teada 3D-printeri põhilisi osi.

Olenevalt vajadustest, tüübist, hinnast ja muudest kriteeriumitest võib printeril olla erinevaid modifikatsioone. Kuid põhilised osad jäävad samaks. Vaikimisi koosneb selline printer materjalirullist (1). See võib olla plastik, metall, klaas või muu. Samuti on olemas trükipea (2), mis liigub risti ja pikisuunas. Mudeli prinditava kõrguse reguleerib liugpõhi (joonis 14).

^{Joonis 14. 3D-printer}

Kui mudel on kihtideks jagatud, algab printimine kõige alumisest kihist. Trükipea (joonis 15a) sulatab materjalirullilt (1) söötematerjali ning prindib ühe kihi horisontaalselt (joonis 15b). Seejärel liigub järgmise kihi juurde.

^{Joonis 15a. Trükipea}

^{Joonis 15b. Üks kiht on prinditud}

3D modelleerimine

Selleks, et edastada teavet printerile, tuleb ese esmalt modelleerida. Oluline on märkida, et printer "loeb" teavet järjepidevalt, mitte nii, nagu meie seda näeme. See tähendab, et kui modelleerimise käigus tõmmata joon joone peale, näeme meie ainult ühte joont, kuid printer prindib esmalt esimese joone ja seejärel teise joone samale kihile. See suurendab materjalikulu ja tegelik mudel võib olla ebatäpne. Seetõttu tuleb modelleerimisel veenduda, et kihis ei oleks duplikaate, joonekihi paksus ja muud parameetrid oleksid õigesti määratud.

3D-modelleerimistarkvara valik sõltub paljudest teguritest. Nende hulka kuuluvad kasutaja arvutioskused, võime hallata simulatsiooniprogrammi, teie arvuti arvutusvõimekus, projekti keerukus, tarkvara litsents jms. Tarkvara "kättesaadavuse" järgi saab eristada litsentseeritud ja avatud lähtekoodiga programme. Litsentseeritud programmidel on palju rohkem võimalusi. Avatud lähtekoodiga programmid on kättesaadavad igale kasutajale, on piisavalt universaalsed erinevate operatsioonisüsteemide jaoks, kuid tõenäolisemalt võib tarkvaras esineda mõni "viga".

Kõige sagedamini kasutatavad modelleerimistarkvarad on toodud allolevas tabelis:

Üks suurimaid modelleerimistarkvara arendusega tegelevaid ettevõtteid on Autodesk. Selle hulka kuuluvad AutoCad, Fusion 360 ning ka TinkerCad tarkvarapaketid. Tinkercad on tasuta veebipõhine tarkvaratööriistade kogumik, mis on väga mugav kasutamiseks koolides või muudel õppeotstarvetel. Autodesk pakub teenuseid nii äriklassile kui ka õppetööks. Haridusasutused saavad toodetele litsentsi. See ei ole täielik tasuline äriklassi tarkvarapakett, kuid õppimiseks, modelleerimiseks ja 3D-printimiseks mudeli ettevalmistamiseks on see täiesti piisav.

Iga tarkvara versiooni uuendatakse pidevalt ja täiendatakse lisafunktsioonidega. Peamised eesmärgid on luua intuitiivne tarkvara, mida oleks kasutajal võimalikult lihtne õppida. Kõik need nõuavad modelleerimiseks põhiteoreetilist ettevalmistust.

Täiustatud AR-iga