Download - Tehnologije 3D ispisa - predavanje
![Page 1: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/1.jpg)
Dr.sc. Davor Antonić
TEHNOLOGIJE
3D ISPISA
Stanje i
perspektive
![Page 2: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/2.jpg)
Sadržaj
• Uvod
• Tehnologije 3D ispisa
• Projekt RepRap
• 3D pisač MendelMaxPRO
2
![Page 3: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/3.jpg)
UVOD
• Princip rada
• Primjene
• Povijesni razvoj
3
![Page 4: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/4.jpg)
Princip rada
• Predmeti se stvaraju principom aditivne izrade, tj. dodavanjem materijala – ušteda materijala!
• Vedina klasičnih tehnika obrade temeljeno je na stvaranju predmeta oduzimanjem materijala (tokarenje, glodanje, ...)
4
![Page 5: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/5.jpg)
Princip rada
• Aditivna izrada omoguduje izradu predmeta koje nije mogude ostvariti klasičnim postupcima obrade
• Primjer: kuglični ležaj
5
![Page 6: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/6.jpg)
Princip rada
DizajnPriprema za ispis
Ispis
Stvaranje 3D modela u nekom od CAD alata
Rastavljanje modela na slojeve
Izrada predmeta
Neovisno o tehnologiji ispisa Specifično
6
![Page 7: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/7.jpg)
Princip rada
7
![Page 8: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/8.jpg)
Primjene
• Industrija - brza izrada prototipova, izrada alata (kalupi), proizvodnja, prilagodba i individualizacija proizvoda
CRP Group’s Italian, all-electric “superbike”, Energica
– Printani oklop
http://3dprintingindustry.com/2013/07/22/3d-printing-gives-electric-superbike-energica-more-power/ 8
![Page 9: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/9.jpg)
Primjene
• Hobi / kudna upotreba
– Izrada predmeta za osobnu upotrebu
– Modelarstvo, robotika
http://www.thingiverse.com/thing:32281/
http://www.3ders.org/articles/20120415-young-student-builds-hexapod-robot-with-dimension-3d-printer.html
http://www.digitaltrends.com/cool-tech/the-worlds-first-plane-created-entirely-by-3d-printing-takes-flight/
9
![Page 10: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/10.jpg)
Primjene
• Hobi / kudna upotreba
– Izrada dijelova za 3D pisače
http://www.mikroelektronika.hr/
10
![Page 11: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/11.jpg)
Primjene
• Medicina i stomatologija– Izrada modela dijelova tijela
temeljem CT /RTG snimke -priprema za operacije, protetske zahvate
– Izrada prilagođenih implantata
– Izrada stomatoškog otiska iz CT snimke čeljusti
– Fiksiranje udova
(egzoskelet)
http://www.energyandcapital.com/articles/3d-printing-profits-from-the-health-care-industry/3590
http://blog.solidconcepts.com/evolution-custom-manufacturing/tip-of-the-iceberg/
11
![Page 12: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/12.jpg)
Primjene
• Biologija i kemija
Stvaranje bakterijskih kultura
Ispis katalizatora i reaktanata
http://www.rsc.org/chemistryworld/2013/10/3d-printing-bacteria-multiple-infections
12
![Page 13: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/13.jpg)
Primjene
• Arhitektura
– Izrada modela građevina
http://solidsmack.com/fabrication/3dmtp-makes-it-easy-to-3d-print-architectural-models/
13
![Page 14: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/14.jpg)
Primjene
• Dizajn i umjetnost
– 3D reprodukcije kipova, ekvivalent grafikama
– Dorada 3D predmeta
– Ispis matematičkih funkcija
http://www.businessinsider.com/will-3d-printing-go-mainstream-2013-1
14
![Page 15: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/15.jpg)
Primjene
• Moda
Haljina rađena po mjeri za Ditu von Teese
– 17 zasebno ispisanih dijelova
– Korišten pisač s najlonskim prahom i laserskom koagulacijom
http://vr-zone.com/articles/3d-printing-crosses-over-to-the-designer-fashion-industry/19201.html?TB_iframe=true&height=650&width=850
15
![Page 16: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/16.jpg)
Primjene
• Edukacija– Pristupačna cijena čini 3D printer dostupnim
obrazovnim ustanovima
– Pruža uvid u proizvodne procese
– Potiče kreativnost
– Uvodi u nove tehnologije
– Omoguduje sticanje znanja iz raznih područja: • Građa pisača: strojarstvo, elektrotehnika, računarstvo,
mehatronika, robotika,
• Upotreba pisača: 3D dizajn, proizvodni procesi, strojarstvo, medicina, kemija, arhitektura, umjetnost, ekonomija
16
![Page 17: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/17.jpg)
Primjene
• Bududnost– Printanje bioloških (organi) i kemijskih struktura
(lijekovi)
– Integracija s nanotehnologijom – 3D ispis postavljanjem pojedinih atoma – novi materijali
Li-ion baterija
– Promjer dizne 30μm
– Širina elektrode 60μm
http://www.rsc.org/chemistryworld/2013/06/3d-printed-microbattery-grain-sand
17
![Page 18: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/18.jpg)
Povijesni razvoj
Godina
1984. Charles Hull razvio tehnologiju stvaranja fizičkih 3D objekata iz digitalnih podataka.
1986. Charles Hull patentira tehnologiju pod nazivom Stereolitografija. Iste godine osniva tvrtku 3DSystems i razvija prvi komercijalni 3D pisač.
1988. Scott Crump otkriva Fused Deposition Modeling (FDM) tehnologiju koja se koristi u današnjim stolnim pisačima.
1989. Scott Crump osniva tvrtku Stratasys.
1992. Stratasys prodaje prvi printer koji koristi FDM tehnologiju i štiti naziv FDM.
1993. MIT patentira „3D tehnologiju ispisa” baziranu na 2D inkjet tehnologiji
1995. Studenti i njihov mentor s MIT-a osnivaju tvrtku Z Corporation i dobivaju ekskluzivnu licencu od MIT-a za korištenje tehnologije. 2012. je tvrtka 3D Systems preuzela Z Corporation.
1995.-2004. Razvijaju se nove tehnologije ispisa, pojavljuju novi modeli. Cijena uređaja i dalje >30.000$
2004. Adrian Bowyer pokrede RepRap projekt 18
![Page 19: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/19.jpg)
TEHNOLOGIJE ISPISA
19
![Page 20: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/20.jpg)
Pregled tehnologija
Tehnologija Opis Materijali
Fused Deposition Modeling (FDM) ili Fused Filament Fabrication (FFF)
Istiskivanje (rastaljenog) materijala kroz ispisnu diznu.
Različite vrste termoplastika (ABS, PLA), guma, plastelin, silikon, čokolada, ...
Powder-bed and inkjet-head 3D printing
Na sloj praha inkjet glavom nanosi se vezivo i boja
Različite vrste praha i materijala za impregnaciju
Direct metal laser sintering (DMLS) iliSelective laser melting (SLM) ili Selective laser sintering (SLS)
Tanki sloj praha selektivno se tali laserskom zrakom
Različiti metali i plastike
Electron-beam melting (EBM)
Slična prethodnoj tehnologiji, umjesto lasera koristi se snopelektrona.
Različiti metali i plastike
20
![Page 21: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/21.jpg)
Pregled tehnologija
• FDM / FFF i EBF3 jedine omoguduju izradu zatvorenih šupljih struktura.
21
Tehnologija Opis Materijali
Electron-Beam Freeform Fabrication (EBF3)
Materijal se nanosi metalnom žicom. Spoj žice i prethodnog sloja tali se elektronskim snopom (NASA).
Različiti metali
Stereolitography (SLA) Laserska zraka skrutnjava tekudi foto-polimer.
Polimeri
Laminated-object manufacturing (LOM)
Tanki listovi materijala izrezuju se mehaničkim rezačem ili laserom i međusobno lijepe
Papir, plastika, metalne folije
![Page 22: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/22.jpg)
Fused Filament Fabrication (FFF)
22
![Page 23: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/23.jpg)
Powder-bed and inkjet-head 3D printing
23
![Page 24: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/24.jpg)
Selective laser sintering (SLS)Electron-beam melting (EBM)
24
![Page 25: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/25.jpg)
Electron-Beam Freeform Fabrication (EBF3)
25
![Page 26: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/26.jpg)
Stereolitography (SLA)
26
![Page 27: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/27.jpg)
Laminated-object manufacturing (LOM)
27
![Page 28: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/28.jpg)
PROJEKT REPRAP
28
![Page 29: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/29.jpg)
• REPlicating RApid Prototyper
• Projekt je 2005. godine pokrenuo Adrian Bowyer, profesor stojarstva na Sveučilištu Bath u Engleskoj
• Osnovna ideja projekta je razviti 3D pisač koji može ispisati vedinu svojih dijelova
• Open source projekt – sve ideje se brzo objavljuju da se spriječi patentiranje
• Glavni dizajni pisača nazvani po poznatim genetičarima
• Koristi Fused Filament Fabrication (FFF) tehnologiju. Naziv izmišljen unutar RepRap projekta zbog zaštidenog imena Fused Deposition Modeling (FDM).
29
![Page 30: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/30.jpg)
RepRap Darwin
30
![Page 31: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/31.jpg)
RepRap Mendel
31
![Page 32: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/32.jpg)
RepRap Prusa Mendel
32
![Page 33: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/33.jpg)
RepRap Huxley
33
![Page 34: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/34.jpg)
RepRap MendelMax 1.5
34
![Page 35: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/35.jpg)
RepRap MendelMax 2.0
35
![Page 36: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/36.jpg)
3D PISAČ MENDELMAXPRO
36
![Page 37: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/37.jpg)
37
![Page 38: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/38.jpg)
Dizajn
• Razvili smo ga na bazi pisača MendelMax 1.5+• Unapređenja:
– Poboljšana krutost nosača pogonskih elemenata (redizajn 90% plastičnih dijelova)
– U izvornom dizajnu vodilice i vijci za pogon Z-osi nisu bili paralelni. Zupčasti remeni nisu bili paralelni s pogonjenom osi.
– Vijci korišteni za pogon Z-osi zamijenjeni trapeznim navojnim vretenima
– Navojna vretena fiksirana u gornjoj točki– Senzori krajnjeg položaja fiksirani na nosače. Senzor Z-osi
omoguduje precizno podešavanje– Ugradnjom Al profila povedana krutost radnog stola– Fiksiran na podlogu, što povedava krutost i smanjuje
vibracije 38
![Page 39: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/39.jpg)
Tehnički podaci
39
Radni volumen: 20 x 20 x 16 cm
Vertikalna razlučivost: 0,1 – 0,4 mm
Promjer niti: 3 mm
Promjer dizne: 0,5 mm
Hlađenje sloja: Aktivno (ventilator s regulacijom brzine vrtnje)
Preciznost pozicioniranja: XY osi: 12,5 mikronaZ os: 0,6 mikrona
Brzina rada: XY os: 500 mm/s pozicioniranje, 150 mm/s izradaZ os: 5 mm/s
Prosječna potrošnja: 80W (PLA), 120W (ABS)
![Page 40: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/40.jpg)
Softver
• Dizajn 3D objekta– Mogude je koristiti bilo koji program za 3D
modeliranje koji dizajn može pohraniti u standardnom STL formatu
– FreeCAD (http://www.freecadweb.org/)
• Priprema modela za ispis– Rastavljanje 3D modela na slojeve uz definiranja
parametara izrade sloja
– Slic3r (http://slic3r.org/)
• Kontrola pisača– Pronterface (http://reprap.org/wiki/Printrun) 40
![Page 41: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/41.jpg)
Materijali
• PLA (PoLylactic Acid): biorazgradiv, proizveden polimerizacijom kukuruznog škroba, osjetljiv na povišenu temperaturu i vlagu, krut
41
![Page 42: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/42.jpg)
Materijali
• ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) – ekološki manje prihvatljiv od PLA, u odnosu na PLA veda čvrstoda, elastičnost, bolje podnosi povišenu temperaturu i vlagu. Kod ispisa zahtijeva više temperature glave i radnog stola, podložan deformacijama.
42
![Page 43: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/43.jpg)
• Drvo – čestice drva (40%) pomiješane s polimernim vezivom. Ispisani predmet na izgled, opip i miris pruža osjedaj drveta. Temperatura ispisa određuje boju.
43
![Page 44: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/44.jpg)
• Kamen – čestice kamena pomiješane s polimernim vezivom. Ispisani predmet na izgled, opip i miris pruža osjedaj kamena. Temperatura ispisa određuje finodu površine.
44
![Page 45: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/45.jpg)
• FlexPLA – elastični PLA, svojstva slična gumi
• Polistiren
• Najlon
• BendLay – prozirni materijal sličan pleksiglasu
• Thermochrome EcoPLA – iznad 29oC postaje proziran
. . .
• Novi materijali pojavljuju se svakodnevno
45
![Page 46: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/46.jpg)
ZAKLJUČAK
46
![Page 47: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/47.jpg)
• 3D pisači sada su na razini kao kad su se u području klasičnog 2D ispisa pojavili dostupni tintni pisači.
• Tako je bilo s vedinom tehnologija koje danas koristimo: računala, pisači, mobilni telefoni, ...
47
![Page 48: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/48.jpg)
Budućnost stolnih pisača
• Pisači s više glava– Ispis više različitih materijala ili više boja
– Uređaji ved postoje
• Masovna proizvodnja– Uzrokovati de pad cijene
• Pad cijene i dostupnost nekih od tehnologija ispisa (kao što je pojavom jeftinih tintnih pisača s vremenom pala cijena laserskih)
• ??? Vidjeti demo ...
48
![Page 49: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/49.jpg)
Korisni linkovi
MendelMaxPRO
• http://www.mikroelektronika.hr
Projekt RepRap
• http://reprap.org/
Korisne informacije
• http://www.3ders.org/
• http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing
Online usluge 3D ispisa
• http://www.shapeways.com/
• http://i.materialise.com/
49
![Page 50: Tehnologije 3D ispisa - predavanje](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062304/559912981a28ab152c8b4881/html5/thumbnails/50.jpg)
50
Hvala na pažnji !