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Verwendung eines 3D-Druckers. d Drucker: Anwendung im Baubereich. Kurzer Überblick über mehrere Budgetmodelle

Jeder hat wahrscheinlich schon von der Existenz des 3D-Drucks gehört und immer wieder tauchen in den Nachrichten Fakten über die neuen Möglichkeiten dieser Technologie auf. Vor nicht allzu langer Zeit wurde der 3D-Druck nur in Produktionsumgebungen und von einigen wenigen Enthusiasten eingesetzt, doch heute kann man problemlos einen 3D-Drucker für den Heimgebrauch kaufen. Verwendung solcher Geräte eine Vielzahl von Dingen drucken: Von dekorativen Schmuckstücken für das Zuhause bis hin zu Prothesen, Waffen und sogar Gebäuden. Die Aussichten für den 3D-Druck sind so fantastisch, dass sich heute nur noch wenige Menschen sie vollständig vorstellen können. In der Zwischenzeit die Zukunft kommen sehen Wir untersuchen die Funktionsprinzipien eines 3D-Druckers, seine Fähigkeiten und Vorteile und finden auch heraus, welchen 3D-Drucker wir für den Einsatz im Alltag wählen sollten.

Da Teile direkt gedruckt werden können, können hochdetaillierte und komplexe Objekte erstellt werden, oft mit integrierter Funktionalität und ohne Montage. Es gibt viele Schritte, bevor man auf „Drucken“ drückt, und noch einmal, wenn das Teil aus dem Drucker kommt, werden sie oft übersprungen.

3D-Drucker: Video

Darüber hinaus müssen viele Teile nach Verlassen des Druckers einer Endbearbeitung unterzogen werden. Dies ist ein komplexer Prozess, aber ganz einfach: Das Photopolymerharz wird in einem Behälter mit einer beweglichen Plattform im Inneren aufbewahrt. Sobald die Schicht fertig ist, wird die Plattform im Inneren des Bottichs auf den Schuss abgesenkt und die nächste Schicht wird mit einem Laser gezeichnet. Dies geschieht so lange, bis das gesamte Objekt fertiggestellt ist und die Plattform aus der Entnahmehalle gehoben werden kann. Diese Strukturen müssen manuell entfernt werden.

Auch wenn die 3D-Drucktechnologie erst seit ein paar Jahren in aller Munde ist, lohnt es sich, nach ihrem Auftritt im letzten Jahrhundert zu suchen. Ein Pionier auf diesem Gebiet war das Unternehmen Charles Hull, das 1984 die 3D-Drucktechnologie entwickelte und wenig später die heute überall eingesetzte Stereolithographietechnik patentieren ließ. Gleichzeitig entwickelte und schuf das Unternehmen den ersten industriellen dreidimensionalen Drucker, der eigentlich den Beginn einer neuen Ära markierte.

Beim Aushärten wird das Teil in einer ofenähnlichen Maschine intensivem Licht ausgesetzt, um das Harz vollständig auszuhärten. Begrenzende Faktoren sind jedoch die erforderlichen Nachbearbeitungsschritte und die Stabilität der Materialien im Laufe der Zeit, die möglicherweise spröder werden. Der Hauptunterschied ist die Lichtquelle.

Wenn der Laser mit der Oberfläche eines pulverförmigen Materials interagiert, zermahlt oder verschmilzt er die Partikel zu einem Feststoff. Sobald jede Schicht fertiggestellt ist, wird die Pulverschicht nach und nach abgesenkt und eine Walze glättet das Pulver über die Oberfläche der Schicht, bevor der nächste Laserdurchgang erfolgt, damit die nachfolgende Schicht gebildet und mit der vorherigen Schicht verschmolzen wird. Die Montagekabine ist vollständig abgedichtet, da während des Prozesses präzise Temperaturen eingehalten werden müssen, die sich nach dem Schmelzpunkt des ausgewählten Pulvermaterials richten.

In den 90er Jahren entstanden neue Entwicklungen im Bereich des dreidimensionalen Drucks, wodurch 3D-Drucker in Produktionsumgebungen Anwendung fanden und für die Prototypenherstellung eingesetzt wurden. Der Höhepunkt der Technologieentwicklung liegt im 21. Jahrhundert und wir selbst sind Zeuge, wie der 3D-Druck sprunghaft neue Höhen erobert. Heute kann gedruckt werden verschiedene Materialien, und nicht nur Kunststoffe und Metall, aber auch Stoff, Papier, Keramik, Lebensmittel und sogar lebende Zellen.

Sobald der Vorgang abgeschlossen ist, wird die gesamte Pulverschicht aus der Maschine entfernt und überschüssiges Pulver kann entfernt werden, so dass die „gedruckten“ Teile zurückbleiben. Einer der wesentlichen Vorteile dieses Verfahrens besteht darin, dass das Pulverbett dabei als Stützstruktur für die Grate und Hinterschneidungen dient und somit mit diesem Verfahren komplexe Formen möglich sind, die anders nicht herstellbar sind.

Andererseits kann die Abkühlzeit aufgrund der hohen Temperaturen, die beim Lasersintern erforderlich sind, erheblich sein. Darüber hinaus war Porosität in diesem Prozess ein historisches Problem, und trotz erheblicher Verbesserungen bei vollständig dichten Teilen erfordern einige Anwendungen immer noch die Infiltration mit einem anderen Material, um die mechanische Leistung zu verbessern.

Im Jahr 2005 wurde das Drucken in Farbe möglich und im Jahr 2006 wurde ein Drucker entwickelt, der etwa die Hälfte aller eigenen Komponenten drucken kann. Im Jahr 2014 erschienen die ersten Drucker mit einer praktisch unbegrenzten Druckfläche. Mit diesem Gerät haben sie bereits versucht, ein vollwertiges Haus aus Beton als Hauptmaterial zu bauen. Der Bau eines solchen Bauwerks dauerte nicht länger als einen Tag. Bereits 2016 wurde es vorgestellt das erste Gebäude, das im 3D-Druck erstellt wurde In Dubai. Auch Russland präsentierte im Februar 2017 ein komplett auf einer Baustelle gedrucktes Haus. In diesem Jahr wurde außerdem ein Sechs-Achsen-Drucker entwickelt, der das Drucken komplexer Teile ohne Stützstrukturen erheblich vereinfacht. Im Moment ist die Entwicklung von Druckern, die drucken können, im Gange menschliche Organe, Prothesen, Implantate, Autokarosserien und sogar Lebensmittel.

Beim Lasersintern können Kunststoff- und Metallmaterialien bearbeitet werden, allerdings erfordert das Metallsintern einen wesentlich leistungsstärkeren Laser und höhere Prozesstemperaturen. Jede Schicht härtet aus, wenn sie sich absetzt und sich mit der vorherigen Schicht verbindet. Auf der Einstiegsebene des Marktes sind die Materialien begrenzter, aber das Angebot wächst.

Alternativ sind auch lose Stützmaterialien möglich und können durch manuelles Herausdrücken aus dem Bauteil entfernt werden. Da sich die Systeme jedoch weiterentwickelt und verbessert haben und nun auch zwei Extrusionsköpfe umfassen, ist dies weniger problematisch geworden.

Wie funktioniert ein 3D-Drucker? Nur etwas Kompliziertes

Kurz gesagt ist ein 3D-Drucker ein Gerät zum Erstellen dreidimensionaler Objekte durch Schicht-für-Schicht-Druck. Die Palette der zum Drucken verwendeten Materialien erweitert sich ständig und wir können davon ausgehen, dass sie in Zukunft die meisten uns bekannten Substanzen umfassen wird. Tschüss Die beliebtesten Druckmaterialien bleiben Thermoplaste und Photopolymerharze.

Der Prozess kann bei einigen Teilegeometrien langsam sein und die Haftung zwischen den Schichten kann ein Problem darstellen, was dazu führt, dass Teile nicht wasserdicht sind. Wie bei anderen Pulverbettsystemen wird das Pulverbett, sobald das Bett fertig ist, nach und nach abgesenkt und eine Walze oder Klinge glättet das Pulver vor dem nächsten Durchgang über die Oberfläche des Bettes Düsenköpfe mit einem Bindemittel für die nachfolgende Schicht, die gebildet und mit der vorherigen Schicht verschmolzen werden soll.

Darüber hinaus können eine Reihe verschiedener Materialien verwendet werden, darunter Keramik und Lebensmittel. Ein weiterer entscheidender Vorteil des Verfahrens ist die Möglichkeit, problemlos eine vollständige Farbpalette hinzuzufügen, die dem Bindemittel hinzugefügt werden kann. Allerdings sind Teile direkt aus der Maschine nicht so stabil wie solche aus dem Sinterprozess und müssen nachbearbeitet werden, um die Haltbarkeit zu gewährleisten.

Allgemeines Funktionsprinzip 3DDer Drucker kann wie folgt dargestellt werden:



Die Druckfunktionen hängen von der Technologie ab, die der Drucker verwendet. Daher ist es sinnvoll, die derzeit gebräuchlichsten zu verstehen.

Selektive Sedimentablagerung

Die Beschaffenheit dieses Produkts ermöglicht die gleichzeitige Abscheidung mehrerer Materialien, sodass ein Teil aus mehreren Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften und Eigenschaften hergestellt werden kann. Hier enden jedoch alle Ähnlichkeiten. Dies bedeutet, dass auf den Bereich, der zum Teil werden soll, eine viel höhere Dichte an Klebstoff aufgetragen wird und auf den umgebenden Bereich eine deutlich geringere Dichte aufgetragen wird, was als Stütze dient und ein relativ einfaches „Entgittern“ oder Entfernen ermöglicht die Medien.

Arten von 3D-Druckern und jeweilige Druckfunktionen

Heutzutage am häufigsten verwendete TechnologieFDM-Drucken sowieSLA- Siegel. Was steckt hinter diesen unverständlichen Abkürzungen und welche weiteren Entwicklungen gibt es in diesem Bereich?

FDM-Druckverfahren

FDM-Technologie(Fused Deposition Modeling) ist eine Technologie zur schichtweisen Filamentverschmelzung. Heute gilt diese Methode des 3D-Drucks als die gebräuchlichste, gleichzeitig ist sie aber auch eine der ältesten Methoden. Das Prinzip ist das schichtweise Verschmelzen von Kunststofffäden entlang der Kontur des Modells.

Durch diesen Druck entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen zwei Blatt Papier. Die Bauplatte kehrt dann auf die Bauhöhe zurück, wo ein einstellbares Wolframcarbid jeweils ein Blatt Papier schneidet und dabei der Kontur des Objekts folgt, um die Kanten des Teils zu erzeugen. Und da es sich bei den Teilen um Standardpapier handelt, das keiner Nachbearbeitung bedarf, sind sie absolut sicher und umweltfreundlich.

Dieses Metalldruckverfahren ist hinsichtlich der Herstellung von Teilen aus Metallpulver dem direkten Metall-Laser-Sinterverfahren sehr ähnlich. Der Hauptunterschied besteht in der Wärmequelle, bei der es sich, wie der Name schon sagt, um einen Elektronenstrahl und nicht um einen Laser handelt, weshalb der Vorgang unter Vakuum durchgeführt werden muss. Die für den 3D-Druck verfügbaren Materialien haben seit den Anfängen der Technologie einen langen Weg zurückgelegt. Derzeit gibt es viele verschiedene Arten Materialien, die in unterschiedlichen Zuständen geliefert werden.

Zum Drucken werden Thermoplaste verwendet, die in Form geliefert werden Spulen oder Stäbe. Am häufigsten gedruckt PLAUndAbsKunststoffe, darunter Nylon, Polyamid, Polycarbonat, PET (auch bekannt als Polyethylenterephthalat, das zur Herstellung von Plastikflaschen verwendet wird) und einige andere Substanzen.

Spezifische Materialien werden heute typischerweise für bestimmte Plattformen entwickelt, auf denen spezielle Anwendungen ausgeführt werden, deren Materialeigenschaften besser zur Anwendung passen. Stattdessen wird dieser Artikel das meiste abdecken beliebte Typen Materialien auf eine allgemeinere Art und Weise.

Es gibt auch ein paar Materialien, die herausstechen. Es ist von Natur aus weiß, kann aber vor oder nach dem Druck eingefärbt werden. Es handelt sich um einen besonders langlebigen Kunststoff und ist in einer breiten Farbpalette erhältlich. Die beiden häufigsten sind Aluminium- und Kobaltderivate. Es besteht von Natur aus aus Silber, kann aber mit anderen Materialien plattiert werden, um einen Gold- oder Bronzeeffekt zu erzielen.

Das Funktionsprinzip ist wie folgt:

  • ein Materialfaden wird in einen Extruder gegeben, wo er unter dem Einfluss eines Heizelements schmilzt und dann durch eine Düse auf die Arbeitsfläche gedrückt wird;
  • Der Extruder bewegt sich entlang der ihm vorgegebenen Flugbahn Software, und Schicht für Schicht baut sich das Objekt auf;
  • Wenn es notwendig ist, ein komplexes Objekt zu drucken, können zwei Arten von Material verwendet werden: eines für das Modell, das zweite für die Herstellung von Stützen (normalerweise ist es löslich oder es bricht einfach sehr leicht vom Objekt ab). Stützen müssen ausgedruckt werden Wenn bei einem Objekt Elemente in der Luft hängen, die ohne unterstützende Elemente nicht erstellt werden können, hat der Drucker einfach nichts zum Drucken. In den folgenden Abbildungen ist alles übersichtlich dargestellt;
  • Nachdem die erste Schicht gebildet wurde, senkt sich die Plattform auf die Dicke einer Schicht ab und der Extruder drückt eine neue Materialportion aus. Der Vorgang wird viele Male wiederholt.
  • Am Ende des Druckvorgangs müssen nur noch die Hilfselemente abgetrennt werden.


Dabei handelt es sich um sehr langlebige Materialien, die in Pulverform verarbeitet werden. Eine besondere Überlegung bei diesen Materialien besteht darin, dass die Keramikteile nach dem Drucken dieselben Prozesse durchlaufen müssen wie alle Keramikteile, die mit traditionellen Herstellungsmethoden hergestellt werden, nämlich Brennen und Glasieren. Es wird intensiv über das Potenzial von 3D-gedruckten Biomaterialien für eine Reihe medizinischer Anwendungen geforscht. An einer Reihe führender Institutionen wird an lebendem Gewebe geforscht, um Anwendungen zu entwickeln, die das Drucken menschlicher Organe für Transplantationen sowie externes Gewebe zum Ersetzen von Körperteilen umfassen.


Modell- und Stützelemente

Die FDM-Technologie ermöglicht die Verwendung von Thermoplasten in Produktionsqualität, sodass gedruckte Objekte eine hervorragende mechanische, chemische und thermische Festigkeit aufweisen. Die Technik ist einfach, sauber und Geeignet für den Einsatz im Büro oder Zuhause.

Andere Forschungen in diesem Bereich konzentrieren sich auf die Entwicklung von Lebensmitteln – Fleisch ist ein Paradebeispiel. Das Experimentieren mit Extrudern für 3D-Druckprodukte hat in den letzten Jahren dramatisch zugenommen. Schokolade ist am häufigsten. Es gibt auch Drucker, die mit Zucker arbeiten, und einige Experimente mit Nudeln und Fleisch.

Globale Auswirkungen auf die Produktion

Bis zu 140 verschiedene digitale Materialien können aus einer Kombination vorhandener Neumaterialien auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Der 3D-Druck beeinflusst bereits die Art und Weise, wie Produkte hergestellt werden – die Art der Technologie ermöglicht neue Denkweisen im Hinblick auf soziale, wirtschaftliche, ökologische und sicherheitsrelevante Auswirkungen des Produktionsprozesses mit allgemein akzeptablen Ergebnissen.

3 funktionieren nach dem gleichen PrinzipD-Stifte. Dabei handelt es sich eigentlich um Miniaturdrucker. Diese Stifte sind für das Zeichnen dreidimensionaler Zeichnungen konzipiert. Der Benutzer kann den sofort aushärtenden Kunststoff herausdrücken, ihm jede beliebige Form geben und lustige Produkte erhalten. Das Gerät ist eher zum Verwöhnen gedacht, aber die Idee ist interessant und Designer werden in der Lage sein, viele interessante Wohnaccessoires herzustellen.

Mögliche Auswirkungen auf die Weltwirtschaft

Der Versand von Ersatzteilen und Produkten von einem Teil der Welt in einen anderen kann überflüssig werden, da Ersatzteile vor Ort gedruckt werden können. Dies könnte erhebliche Auswirkungen darauf haben, wie große und kleine Unternehmen, Militärs und Verbraucher in Zukunft weltweit agieren und interagieren. Derzeit gibt es eine Debatte darüber, ob dies jemals passieren wird, und noch größere Debatten über den Zeitpunkt, zu dem es passieren könnte. Die Verlagerung der Produktion und des Vertriebs vom aktuellen Modell auf ein lokales, nachfragegesteuertes, maßgeschneidertes Produktionsmodell vor Ort könnte möglicherweise das Ungleichgewicht zwischen Export- und Importländern verringern.

SLA-Druckverfahren oder Stereolithographie

Bei der SLA-Technologie (Laser-Stereolithographie) werden flüssige Photopolymerharze zum Drucken verwendet, die unter dem Einfluss eines Lasers oder einer ähnlichen Energiequelle zum Aushärten neigen. Mit der Methode können Sie Folgendes erhalten Objekte mit sehr präziser Geometrie, denn die Schichtdicke kann rekordverdächtige 15 Mikrometer erreichen und wird daher in der Zahnmedizin bereits häufig bei der Herstellung von Implantaten und im Schmuckbereich zur Herstellung von Rohlingen mit einer Fülle komplexer Teile eingesetzt.

Ein Beispiel für einen positiven Effekt ist die Senkung der Produktionskosten für recycelte und andere lokale Materialien. Der Verlust von Arbeitsplätzen in der Fertigung könnte jedoch viele Entwicklungsländer hart treffen und es wird einige Zeit dauern, ihn zu überwinden. Der 3D-Druck bringt, ob auf industrieller, lokaler oder persönlicher Ebene, eine Vielzahl von Vorteilen mit sich, die herkömmliche Fertigungsmethoden einfach nicht bieten können.

3D-Druckverfahren ermöglichen Mass Customization – die Möglichkeit, Produkte an individuelle Bedürfnisse und Anforderungen anzupassen. Obwohl dieser Vorteil beeindruckenden Designern und Künstlern eingeräumt wurde visuelle Effekte Es hatte auch erhebliche Auswirkungen auf industrielle Anwendungen und führte dazu, dass Anwendungen zur Herstellung komplexer Komponenten entwickelt wurden, die sowohl leichter als auch stärker als ihre Vorgänger sind.

Funktionsprinzip 3D-Drucker Die Anwendung des Laser-Stereolithographie-Verfahrens lässt sich kurz wie folgt beschreiben:

  • Die Arbeitsplattform wird in ein Bad aus flüssigem Photopolymer mit einer Schichtdicke (15–150 Mikrometer) eingetaucht.
  • der Aufprall des Lasers auf die Wände des zukünftigen Objekts. Laserstrahl zeichnet im wahrsten Sinne des Wortes die Form eines Objekts auf ein Photopolymer, die wiederum per Software vorgegeben wird. Die Laserbestrahlung bewirkt eine Polymerisation des Materials an den Kontaktpunkten mit dem Strahl und seine Aushärtung;
  • Die Plattform wird etwas tiefer in ein Bad aus flüssigem Photopolymer eingetaucht, wobei die Eintauchtiefe der Größe der Schicht entspricht. Der Laser trifft erneut auf Bereiche des Materials, die Teile des gedruckten Objekts sein sollen;
  • Der Vorgang wird Schicht für Schicht wiederholt, bis das simulierte Objekt gedruckt ist.
  • Die Technologie erfordert auch das Drucken von Stützelementen. Sie bestehen aus demselben Photopolymer;
  • Nach Abschluss des Druckvorgangs wird das Objekt in ein Bad mit Speziallösungen getaucht, um überschüssiges Material zu entfernen und das Modell zu reinigen.
  • final – ultraviolette Bestrahlung zur endgültigen Aushärtung des Photopolymers.

Die Technologie ist fortschrittlich, erfordert jedoch die Anschaffung teurer Verbrauchsmaterialien.

Im Luft- und Raumfahrtsektor zeichnen sich bemerkenswerte Anwendungen ab, bei denen diese Aspekte von größter Bedeutung sind. Für die industrielle Fertigung ist die Werkzeugherstellung einer der kostspieligsten, zeitaufwändigsten und arbeitsintensivsten Teile des Produktentwicklungsprozesses. Bei Anwendungen mit geringem bis mittlerem Volumen entfällt durch den industriellen 3D-Druck – oder die additive Fertigung – die Notwendigkeit der Werkzeugproduktion und damit die Kosten, die Vorlaufzeit und der damit verbundene Aufwand.

Ein äußerst attraktives Angebot, das immer mehr Hersteller nutzen. Aufgrund der oben beschriebenen Vorteile der Komplexität können Produkte und Komponenten außerdem speziell entwickelt werden, um Montageanforderungen mit komplexen Geometrien zu vermeiden komplexe Funktionen, wodurch der mit Montageprozessen verbundene Arbeits- und Kostenaufwand weiter eingespart wird.

Andere Druckarten

Weniger verbreitet, aber nicht weniger interessant und erfolgsversprechend sind folgende dreidimensionale Druckverfahren:

Welcher 3D-Drucker eignet sich am besten für den Heimgebrauch?

Mit Blick auf die Zukunft stellen wir fest, dass die Kosten für Haushalts-3D-Drucker derzeit noch relativ hoch sind, in Zukunft jedoch gute Chancen bestehen, dass die Technologie billiger wird. Denken Sie daran, wann Sie erschienen sind Handys Außerdem waren sie nur sehr reichen Leuten zugänglich.

Der Zweck für die Nutzung eines 3D-Heimdruckers kann absolut alles sein: vom einfachen Verwöhnen bis zum Kennenlernen neue Technologie bis hin zum Drucken nützlicher Haushaltsgegenstände und Prototypenmodelle für Unternehmen. Achten Sie bei der Auswahl auf jeden Fall auf folgende wesentliche Eigenschaften des Gerätes:



Interessante Optionen für Haushalts-3D-Drucker

MakerBot Replicator 2

Ein hochwertiger Drucker aus amerikanischer Produktion, druckt mit FDM-Technologie, die Mindestschichtdicke beträgt 100 Mikrometer (0,1 mm). Druckfläche – 285*153*155 mm, zum Drucken werden PLA- und ABS-Kunststoffe verwendet. Die maximale Druckgeschwindigkeit beträgt 40 mm pro Sekunde oder 24 cm 3 / Stunde. Das Gehäuse besteht aus Stahl, verfügt über einen LCD-Bildschirm und wiegt 11,5 kg. Obwohl das Modell bereits 2013 auf den Markt kam, wird es immer noch aktiv für den Haushaltsdruck verwendet. Kostet 3100 $.

PrintBox3D One

Der Drucker wird im Inland hergestellt, druckt mit FDM-Technologie, die Mindestschichtdicke beträgt 50 Mikrometer, die Abmessungen der Arbeitsplattform betragen 185*160*150 mm. Das Gerät druckt mit ABS- und PLA-Kunststoffen und ist mit einer beheizten Plattform ausgestattet. Preis ca. 1.700 US-Dollar, konzipiert für den Einsatz in Bildung und Design.

Wanhao Duplicator i3 v2

Eine preisgünstige Option für diejenigen, die die Technologie beherrschen und Spaß haben möchten. Kostet ca. 500 $, Ausdrucke verschiedene Typen Kunststoff mit einer Genauigkeit von 100 Mikrometern, Druckfläche 200*200*180 mm. Die Verarbeitungsqualität ist ausgezeichnet.

PICASO 3D-Designer

Er druckt mit der FDM-Technologie, wie alle heutigen 3D-Haushaltsdrucker, und verwendet ABS- und PLA-Kunststoffe zum Drucken, inkl. Nylon. Druckgenauigkeit - 50 Mikrometer, Abmessungen der Arbeitsplattform 200*200*210 mm, maximale Geschwindigkeit– 30 cm 3 /Stunde. Das Gerät ist mit einer beheizten Plattform ausgestattet, die Kosten betragen 1.700 US-Dollar.

Hercules 3D-Drucker

Ein gutes Gerät der russischen Firma IMPRINTA, es druckt mit verschiedenen Kunststoffarten, die Druckgenauigkeit beträgt 50 Mikrometer. Die Plattform ist beheizt, maximale Temperatur – 120 0 C. Druckgeschwindigkeit – 40 cm 3 /Stunde. Preis 1150$.

Als Zusammenfassung der wichtigsten Vor- und Nachteile des 3D-Drucks

Der 3D-Druck ist eine vielversprechende Richtung mit großem Potenzial. Um das Thema dreidimensionaler Druck auf den Punkt zu bringen, stellen wir hier vor seine Hauptvorteile:



Der Begriff „Drucker“ selbst ist der Menschheit seit langem als endlose Quelle gedruckter Texte und farbenfroher Bilder bekannt. Moderne Drucker drucken problemlos glänzende und matte Fotos, und über ihre Unentbehrlichkeit in Büros und Bildungseinrichtungen kann man lange und mühsam reden. Mit dem 3D-Druck haben solche Installationen jedoch wenig gemein, da sich mit ihrer Hilfe keine dreidimensionalen Figuren herstellen lassen.

Was genau ist das also? Die Arbeit eines 3D-Druckers besteht darin, dreidimensionale Figuren und Objekte auszugeben. Man kann also sagen, dass er physische Körper gemäß vorgegebenen Formen und Parametern erstellt.

Was die Technologien zur Reproduktion des volumetrischen Drucks angeht, gibt es eine ganze Reihe davon, sie basieren jedoch alle auf dem Prinzip des schrittweisen Aufbringens verschiedener Materialschichten übereinander. Mit anderen Worten: Verwenden dieses Geräts Sie können eine Vielzahl von Objekten und Teilen in volumetrischen Ebenen wachsen lassen.

Wo und wofür werden 3D-Drucker eingesetzt?

War vor etwa 20 Jahren die wichtigste Innovation der Welt und die Errungenschaft der Entwickler Mobilfunk, dann ist in den letzten Jahren der Höhepunkt der dreidimensionalen Druckgeräte gekommen. Wie die Praxis zeigt, werden sie seit langem in den unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt. Ihr Einsatz begann zunächst bei der Herstellung von Prototypen. Sie können jedoch nicht nur ideale Prototypen, sondern auch viele andere ebenso wichtige Gegenstände in 3D drucken. Heute ist der Einsatz solcher Geräte in Architektur und Bildhauerei bekannt Landschaftsdesign, in der Geodäsie und Kartographie sowie in der Schuhindustrie.

Es ist erwähnenswert, dass das 3D-Druckergeschäft sehr eng mit dem Schmuckgeschäft verbunden ist. Die 3D-Drucktechnologie wird von Vertretern dieses Berufsstandes schon seit langem übernommen. Sie werden auch im medizinischen Modellbau zur Nachbildung von Modellen innerer Organe und bei der Herstellung von Prothesen eingesetzt. Moderne Bildhauer und Künstler greifen häufig auf die Dienste von Maschinen zurück, die Prototypen erstellen, um bestimmte Figuren zu reproduzieren.

Heutzutage kann man einen 3D-Drucker nur kaufen, wenn man viel Geld hat, aber mit der Zeit wird es deutlich weniger, da moderne Entwicklungen von Wissenschaftlern hauptsächlich darauf abzielen, die Kosten zu senken und solche 3D-Geräte zu modernisieren.

Perspektiven und Möglichkeiten von 3D-Druckern in der Lebensmittelindustrie

Das erste dreidimensionale Gerät, dessen 3D-Druck zum Anbau von Nahrungsmitteln verwendet werden kann, wurde von Wissenschaftlern der University of Massachusetts Technology hergestellt. Im Jahr 2010 stellten sie der Welt ein erstaunliches Gerät namens Comucopia („Füllhorn“) vor.

Die Bedienung eines 3D-Druckers dieser Art unterscheidet sich nicht wesentlich Standardgerät Als Ausgangsmaterial wird jedoch das eine oder andere Lebensmittelprodukt verwendet, man kann sogar mehrere verschiedene mischen. Wenn Lebensmittelmaterialien eindringen, werden sie stark abgekühlt, um die weitere Arbeit zu erleichtern. Anschließend wird die resultierende Substanz gründlich gemischt und daraus ein vorgegebenes Produkt oder Gericht zubereitet.

Die Gründung eines solchen Lebensmitteldruckers ist eng mit den Namen Marcello Coelho und Amit Zoran verbunden, da diese Menschen als Begründer der Idee und als diejenigen gelten, die direkt an ihrer Umsetzung beteiligt waren. Diese Innovation ist nicht nur ein interessantes Gerät, sondern auch ein großer Fortschritt in der Entwicklung des Kochens. Eine Überprüfung von 3D-Druckern in diesem Tätigkeitsbereich zeigte, dass sie der Menschheit völlig neue exquisite kulinarische Erfindungen näherbringen und bisher unbekannte Kochtechnologien nutzen können, was besonders in modischen Restaurants beliebt ist. Darüber hinaus kann der Benutzer den erforderlichen Nährwert oder andere ebenso wichtige Geschmackseigenschaften des fertigen Produkts voreinstellen, das auf einem 3D-Drucker gedruckt werden kann. Ein solches Gerät ist recht einfach aufgebaut, erfordert aber dennoch, dass der Benutzer die Bedienungsanleitung im Detail liest.

Perspektiven und Möglichkeiten von 3D-Druckern in der Medizin

Jahrelange medizinische Forschung hat das Wick Forest Institute of Regenerative Medicine dazu veranlasst, den 3D-Druck zur Nachbildung von menschlichem Gewebe einzusetzen. Es stellt sich heraus, dass Tintenstrahl-3D-Drucker in der Lage sind, echte menschliche Organe wachsen zu lassen, wenn sie anstelle von ABC-Kunststoff mit Biomaterial (lebenden Zellen) gefüllt sind. Mit dieser Entwicklung ist die rasante Entwicklung des Bereichs des Klonens lebender Organismen noch machbarer geworden als zuvor. Dieser Bioprinter musste sich noch vielen verschiedenen Tests und Analysen unterziehen, da die Transplantation einer „gedruckten“ Niere oder Leber in einen Menschen ohne gründliche Tests unklug und zu riskant wäre.

Das Ergebnis der sorgfältigen und gewissenhaften Arbeit der Wissenschaftler war ein dreidimensionaler Drucker namens „TED 2011“, der im Herbst 2011 der Öffentlichkeit vorgestellt wurde. Die Einfachheit der Technik seiner Bedienung überrascht, erinnert sie doch zu sehr an das Einfachste Jet-Drucker. Die uns allen bekannte Tinte wurde durch menschliche oder tierische Stammzellen ersetzt. Manche Menschen mögen den Eindruck haben, dass der Zusammenbau eines solchen 3D-Druckers mit eigenen Händen nicht schwierig ist, doch das Gegenteil ist der Fall. Jedes kleine Detail spielt eine sehr wichtige Rolle, da jede falsche Bewegung oder Temperaturänderung einen bestimmten Vorgang gefährden kann.

Ein Blick auf 3D-Drucker für medizinische Zwecke zeigt, dass ihre Einsatzmöglichkeiten nahezu grenzenlos sind. Mit Hilfe solcher Geräte ist es möglich, nahezu jedes Gewebe des menschlichen Körpers, einschließlich Haut und Schleimhäute, in kürzester Zeit herzustellen. Was Knorpel und Bandscheiben betrifft, können mit dem entsprechenden Biomaterial selbst solch komplexe Zusammensetzungen und Gelenke gezüchtet werden. Auch die Prüfung von Organen, die mit einem medizinischen 3D-Drucker nachgebildet wurden, verlief erfolgreich. Auch das 3D-Drucker-Geschäft hat hier seinen vollwertigen Platz gefunden.

Die praktische Anwendung dieses Geräts besteht darin, dass das erkrankte menschliche Organ allen notwendigen Analysen und Scans aus verschiedenen Blickwinkeln unterzogen wird, um ein vollständiges Bild zu erhalten. Die erhaltenen Daten werden im Gehirnzentrum eines dreidimensionalen Druckgeräts platziert und die entsprechende Biomaterialprobe wird in die Arbeitskammer des Druckers geladen. In nur wenigen Stunden lässt ein solches Gerät ein gesundes, vollwertiges Organ mit all seinen Komponentensystemen und Gefäßen wachsen.

Die Ergebnisse nachfolgender medizinischer Tests verblüffen selbst die erfahrensten Ärzte. Wissenschaftlern gelang es beispielsweise, die Fortpflanzungsorgane von Kaninchen nachzubilden. Das Experiment endete damit nicht, da die gewachsenen Organe bald in die untersuchten Tiere implantiert wurden. Es stellte sich heraus, dass die künstlichen Proben alle notwendigen Funktionen hatten, sodass sich die Kaninchen erneut paaren konnten. Das nächste Experiment, das die Menschheit in Erstaunen versetzte, war das künstlich geschaffene Rattenherz, das das arme Tier nicht nur wieder zum Leben erweckte, sondern ihm auch volle Gesundheit verlieh. Es gibt auch eine menschliche Blase, die erfolgreich mit einem 3D-Drucker reproduziert wurde.

Ärzte planen, Wunden, Verbrennungen und andere schwere Verletzungen direkt am Körper des Patienten zu heilen. Messer- und Schusswunden werden nicht mehr so ​​​​beängstigend sein, da der Genesungsprozess für einen solchen Patienten viel schneller und effektiver sein wird. Ein dreidimensionaler Drucker muss eine Wunde oder ein beschädigtes Organ nur ein wenig scannen, um schon bald die benötigte Portion Biomaterial zu produzieren und frische Wunden zu füllen.

Die Menschheit kann einfach nicht anders, als sich über solch einen erstaunlichen 3D-Drucker zu freuen; die Ausstellung solcher Arbeitsmodelle wird jedes Jahr durch neue Geräte mit mehr ergänzt bessere Möglichkeiten. Wissenschaftler sagen dem Kompaktwagen eine große Zukunft voraus persönliche Geräte, denn so einen 3D-Drucker kann fast jeder von uns kaufen. Der Punkt ist, dass alles auf einem 3D-Drucker gedruckt werden kann. Aus medizinischer Sicht wird ein solches Gerät für die Heimheilung von Wunden unterschiedlicher Komplexität unverzichtbar.

Die Zukunft liegt im 3D-Druck

Ein echter Star des Jahres wissenschaftliche Konferenz Die CES wurde zu 3D-Druckern, die Ausstellung 2014 zwang ihre Besucher, einen neuen Blick auf die Verwendung solcher Geräte zu werfen. Jedes Jahr wird die Zahl der vorgestellten Modelle von 3D-Druckgeräten immer größer. Noch vor fünf Jahren waren solche Drucker nichts Besonderes, aber heute sind ihre Kosten viel niedriger und ihre Fähigkeiten sind noch unglaublicher.


Fans der Kochkunst waren von den 3D-Druckern für Süßwaren begeistert; die Ausstellung 2014 präsentierte der Welt zwei Modelle solch wunderbarer Geräte (ChefJet, ChefJetPro). Die Entwickler erwarten den aktiven Einsatz ihrer Erfindung in Restaurants, Cafés und anderen spezialisierten Einrichtungen, was nicht nur die Zubereitung vieler Gerichte vereinfachen, sondern auch zu einer interessanten Unterhaltung für die Besucher werden könnte. Viele interessierten sich auch für einen 3D-Scanner und einen tragbaren 3D-Drucker; die Ausstellung zum Thema 3D-Druck war insgesamt ein besonderer Erfolg.

Stellen Sie sich vor, wie sich Ihr Leben dadurch verändern würde universelles Gerät. Ausgestattet mit speziellem Material kann der Benutzer zu Hause ein einzigartiges Geschirrset oder sogar ein Paar niedliche Schuhe ausdrucken und sein kleines Kind jeden Tag mit einem neuen kulinarischen Meisterwerk, einem essbaren Schloss oder einem prächtigen Geschenk erfreuen geformte Süßigkeiten.


Bald werden 3D-Drucker einfach anzurufen sein mit einem Zauberstab, was die Welt um uns herum radikal verändern wird. Der Bereich der Weltraumforschung hat seit langem ein Auge auf 3D-Druckgeräte geworfen, da diese den Reparaturprozess für entsprechende Weltraumausrüstung erheblich vereinfachen und beschleunigen würden. Darüber hinaus könnten Astronauten die Werkzeuge und Geräte, die sie für die weitere Erforschung des Weltraums benötigen, selbstständig herstellen. Wer weiß, vielleicht gelingt es der Menschheit im nächsten Jahrzehnt, neue Städte auf dem Mond oder benachbarten Planeten zu bauen.



 


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