3D Baskı: 21. Yüzyılın En Devrimsel Nanofabrikasyon Teknolojilerinden Biri

“3D Printing” kelimesini ilk duyduğunuzda, bilim kurgu filmlerinde sıklıkla karşımıza çıkan süper fütüristik bir teknoloji hayal ettiniz mi? Ancak ister inanın ister inanmayın, 3D Baskı neredeyse 40 yıldır var.

Üç boyutlu (3D) baskı, dijital bir tasarımdan fiziksel bir nesne oluşturan bir eklemeli üretim sürecidir. İşlem, sıvı veya toz haline getirilmiş plastik, metal veya çimento formundaki ince malzeme katmanlarını sererek ve ardından katmanları birbirine kaynaştırarak çalışır.

İşte 1940'lardan günümüze hızlı bir 3D Baskı zaman çizelgesi.

1940'lar: Konsept

Aslında, 3D Printing konsept olarak 1945'ten beri var olmuştur - Murray Leinster 1945'teki kısa öyküsü Things Pass By'da bu terimi şöyle açıklamıştır: “Fakat bu yapıcı hem verimli hem de esnektir. Bu hareketli kola, günümüzde evleri ve gemileri yaptıkları malzemeler olan magnetronik plastikleri besliyorum. Fotoseller ile taradığı çizimlerin ardından havada çizimler yapar. Ancak plastik çekme kolunun ucundan çıkıyor ve geldiği gibi sertleşiyor ... sadece çizimleri takip ederek.”

1980'ler: Doğum

3D baskının ilk belgelenmiş yinelemeleri, Japonya'da 1980'lerin başlarına kadar izlenebilir. 1981'de Nagoya Belediyesi Endüstriyel Araştırma Enstitüsü'nden Dr. Hideo Kodama, “hızlı prototipleme” tekniğiyle ilgili ayrıntıları yayınladı. Bu araştırma, 3D Baskıya özgü katman katman yaklaşımını tanımlayan ilk literatür parçasıydı. Araştırması, stereolitografiden önce gelen bir yöntem kullanarak fotopolimerleri basmayı içeriyordu ve ayrıca 3D nesneyi oluşturmak için üst üste uzanan katmanların kesitsel dilimlerinden bahsetti. Ancak Dr. Kodama, patent başvurusunu süresinden önce tamamlamadı ve hiçbir zaman patenti alamadı.

Birkaç yıl sonra, Fransız mühendis Alain Le Méhauté, Olivier de Witte ve Jean Claude Andréwas üçlüsü hızlı bir prototipleme makinesi yaratmaya çalışıyordu. Reçine yerine, bir lazer kullanarak sıvı monomerleri katılara dönüştüren bir sistem yaratmaya çalıştılar. Stereolitografi işlemi için bir patent başvurusunda bulundular, ancak iş perspektifi eksikliği nedeniyle vazgeçtiler.

Aslında ilk 3D yazıcıyı yapan Chuck Hull'du. 1986'da stereolitografi (SLA) için ilk patenti verdi, 3D Systems Corporation'ı kurdu ve 1988'de ilk ticari ürünü olan SLA-1'i piyasaya sürdü. Bu makine, normalde alacağı zamandan çok daha kısa bir sürede karmaşık parçaları katman katman üretmeyi mümkün kıldı. Hull, teknolojiyle ilgili 60'tan fazla patenti dosyalamaya devam etti, hızlı prototipleme hareketinin vaftiz babası oldu ve bugün hala kullanılmakta olan STL dosya formatını icat etti.

SLA, bu süre zarfında araştırılan tek katmanlı üretim süreci değildi. 1988'de Teksas Üniversitesi'nde Carl Deckard, toz taneciklerinin bir lazerle yerel olarak kaynaştırıldığı başka bir 3D baskı tekniği olan SLS teknolojisi için bir patent getirdi. Bu arada, Fused Deposition Modeling (FDM) de Scott Crump tarafından patentlendi. Yöntem, bir polimer filamanın eritilmesini ve bir 3D nesne oluşturmak için katman katman bir substrat üzerine bırakılmasını içeriyordu.

1990'lar - 2000'ler: Büyüme

1990'larda birçok şirket ve yeni kurulan şirket ortaya çıkmaya ve farklı katkılı üretim teknolojilerini denemeye başladı. Bu süre zarfında, makineler şimdi kullandığımızdan çok farklıydı. Kullanımları zor, pahalıydı ve nihai baskıların çoğu çok fazla işlem sonrası gerektiriyordu.

2004 yılında, Birleşik Krallık'taki Bath Üniversitesi'nde makine mühendisliği alanında kıdemli öğretim görevlisi olan Dr. Adrian Bowyer, RepRap projesini kurdu. Kendi parçalarının çoğunu basabilen bir 3D yazıcı yapmayı amaçlayan açık kaynaklı bir projeydi. Bunun arkasındaki fikir, teknolojiyi dünyanın her yerindeki insanlara sunarak 3D baskıyı demokratikleştirmekti.

2009, FDM patentlerinin kamuya açık hale geldiği, FDM 3D yazıcılarda geniş bir yenilik dalgasının önünü açtığı, masaüstü 3D yazıcıların fiyatının düştüğü ve sonuç olarak teknolojinin daha erişilebilir olması nedeniyle artan bir artış olduğu yıl oldu. görünürlük.

Şimdi 3D Baskı: Prime

Bugün, 3D yazıcıların fiyatları düşmeye başladı ve onları genel halkın kullanımına açtı. Fiyatların düşmesiyle birlikte baskı kalitesi ve kolaylığı da arttı.

3D Printing çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Southampton Üniversitesi'ndeki bilim adamları, dünyanın ilk 3D baskılı insansız hava aracını uçurdu; 3D baskılı bir arabanın yapımcıları, bir hibrit gaz/elektrik motoruyla 200 mpg'ye ulaştı; ve ekolojik yaşam yapıları inşa etme konusunda uzmanlaşmış bir start-up, Mars'ta yaşamaya uygun, robot yapımı bir yaşam alanı buldu.

3D Baskıdaki atılımlar her zamankinden daha hızlı gerçekleşiyor. Büyük etkisi ve büyük potansiyeli hayatımızı değiştiriyor.