Гурван хэмжээст хэвлэгч

ORDbot квант 3Х хэвлэгч

Airwolf 3Х хэвлэгч

3Х хэвлэлтийн явц

Гурван хэмжээст хэвлэгч (3Х хэвлэгч, Англи: 3D printer) нь ямар ч хэлбэр дүрс бүхий биет дүрсийг дижитал загвараас хэвлэх төхөөрөмж юм. Эх бэлдцээс ухах, хөрөөдөх, сийлэх зэргээр хасаж бэлддэг, уламжлалт биет дүрс бүтээх аргаас ялгаатай нь, гурван хэмжээст хэвлэгч нь үе үеэр нь давхарлан нэмэх зарчмаар ажилладаг.

Түүх

Анх 1980-д онд 3Х хэвлэгчийн санаа гаран бүтээгдсэн боловч 2010-д оны эхэн хүртэл сайтар судлагдаж, борлуулалтад гараагүй байсан юм. Хамгийн анхны амжилттай 3Х хэвлэгчийг 1984 онд Чак Халл гэдэг хүн бүтээжээ. XXI зууны эхээр энэхүү төхөөрөмжийн зах зээлд ихээхэн өсөлт гарсан ба үнэ нь ч боломжийн болон буурч байна. 2012 онд 3Х хэвлэгчийн зах зээл 2,2 тэрбум долларт хүрч 2011 оныхоос 29 хувиар өсчээ.

Нэр томьёо

"Нэмж боловсруулалт хийх" гэдэг нэр томьёо нь ерөнхийдөө бол үе үеэр нь давхарлан нэмэх зарчмын дагуу ямар нэгэн обьект буюу бүтээгдэхүүнийг бүтээдэг технологийн талаар ярихад хэрэглэгддэг. Энэ аргаар бүтээгдсэн бүтээгдэхүүнүүдийг амьдралынх нь мөчлөгийн аль ч үед хэрэглэж болох ба их хэмжээний үйлдвэрлэл явагдаж эхлэхэд ч ашиглаж болдог.

Үйлдвэрлэл болон (ялангуяа) машин тоног төхөөрөмжөөр боловсруулалт хийхийн хувьд "хасах" арга нь уламжлалт бөгөөд илүү түгээмэл юм. Ерөнхийдөө бол "хасаж боловсруулалт хийх" болон "нэмж боловсруулалт хийх" гэдэг нэр томьёонууд сүүлийн он жилүүдэд хэрэглэгдэх болсон ба хооронд нь ялгаж салгахад гарч ирсэн нэр томьёо юм. Хэдийгээр төмөр зүйлсийг аль эрт дээр үеэс эхлэн хооронд нь холбож, нийлүүлж, нэмэх маягаар бүтээгдэхүүн боловсруулж ирсэн боловч хүмүүст шууд тэдгээрийг дижитал дэлгэцнээс буулган "нэмж боловсруулалт хийх" аргаар модель гаргах боломж нь байгаагүй юм. (төмөр эдлэлийг холбож нийлүүлэх аргаас дурдвал: гагнах, тавлан хадах, төмрийг давтах, боох, г.м) Харин машин тоног төхөөрөмжөөр боловсруулалт хийх явдал нь ерөнхийдөө бол "хасаж боловсруулалт хийх" аргад хамаарагдах ба ингэхдээ эд зүйлсийг өрөмдөж, үрж, бяцлаж, бутлаж болон зордог.

Түүнээс гадна анх "Cтереолитография" гэдэг нэр томьёог Чак Халл 1984 онд патентын эрх авахдаа гаргаж ирсэн ба энэ нь "Гурван хэмжээст эд зүйлийг бүтээхэд хэрэглэдэг олон бүлэг давхаргыг хамарсан үйлдвэрлэл боловсруулалтын систем" хэмээн тайлбарласан байна.

Ажиллах ерөнхий зарчим

Нимгэн үеүдийг давхарлан хэвлэнэ.

Хэвлэлийн эх

3Х хэвлэлийн эхийг компьютероор болон 3Х сканнераар бэлдэнэ. 3Х хэвлэлийн эх бэлдэх нь энгийн хэрэглэгчдэд амаргүй ажил юм. Тийм ч болохоор сүүлийн үед хэд хэдэн 3Х хэвлэлийн газрууд байгуулагдаж байна. 3D принтерийг ашиглахад 3 янзаар байж болдог. Үүнд:

• Компьютерт хэрэглэж байсан программ
• 3D хуулбарчилсан скан
• Зураг авалтын төхөөрөмжтэй программ хангамж хэрэглэж болно.

Компьютераар хэрэглэдэг программ хангамж нь ихэвчлэн түгээмэл ашиглагддаг. Яагаад гэвэл, энэ төхөөрөмж нь алдаа бараг байхгүй бөгөөд алдаа хийсэн үед хэвлэж гаргахаасаа өмнө алдаагаа засаж болдог давуу талтай юм.

Гараар хийсэн пластик материалтай 3D загварууд нь яг уран баримлаар хийгдсэн юм шиг харагдана.

3D хуулбарчилсан скан бол олон жижиг хэрэгтэй дүрсний мэдээнүүдийг нийлүүлээд үндсэн бие баримтуудыг нь орлуулдаг. 

Хэвлэх

Хэвлэхдээ, хэвлэгч STL файлаас загварыг уншаад, 1.75мм голчтой хуванцар материалыг (3D printing filament ) 0,4мм голчтой 195-200 градусын халуун хошуугаар цувьж гарган огтлолын дагуу нимгэн үеүдийг дээр дээрээс нь давхарлан тавьдаг. Эдгээр үеүд нь хоорондоо барьцалдан нэг цул биет болж эцсийн бүтээгдэхүүн бий болно. Энэхүү аргын нэг чухал давуу тал нь ямар ч хэлбэр дүрс бүхий биетийг бүтээж болох явдал юм.

Хэвлэгчийн нарийвчлал гэдгээр хэвлэх үеийн зузаан болон Х-У нарийвчлалыг хэлнэ. Түгээмэл хэрэглэгдэж буй хэвлэгчийн хэвлэх нэг үеийн зузаан нь 100 мкм орчим байгаа бол 16 мкм-н зузаантай үеэр хэвлэж буй хэвлэгч ч байдаг. Х-У нарийвчлал нь ойролцоогоор 50-100 мкм байна.

Өнөөгийн аргаар ямарваа зүйл бүтээхэд бүтээгдэхүүний хэлбэр, хэмжээ, хэрэглэгдэж буй арга зэргээс шалтгаалан хэдэн цагаас хэдэн өдөр хүртэл үргэлжилдэг бол нэмж боловсруулалт хийх аргаар энэ хугацааг хэдхэн цаг болгон бууруулж болох юм.

Цутгах зэрэг улавжлалт аргаар их хэмжээний хуванцар бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх нь хямд боловч нэмж боловсруулалт хийх аргаар илүү хурдан үйлдвэрлэж болох юм. Мөн цөөн тоотой үлдвэрлэхэд нэмж боловсруулалт хийх арга нь илүү хямд тусдаг.

Мөн бага оврын 3Х хэвлэгчээр аливаа зүйлийн бүрдэл хэсгүүдийг хэвлээд дараа нь угсарч нэгтгэх боломжтой юм. Олон өнгөөр зэрэг хэвлэж болохуйц 3Х хэвлэгч ч бий.

3D принтер нь хэвлэж эхлэхээсээ өмнө STL гэсэн файлаар ямар нэгэн алдааг эсвэл олон талын алдаануудыг байгаа эсэхийг шалгаж үзнэ. Ер нь ихэнхдээ 3D сканаас гарч ирсэний дараа олон алдаатай гарч ирдэг тохиолдол байдаг учраас STL файл нь хаана алдаа байна тэр дунд нь засаж өгдөг давуу талтай. Алдааны жишээнээс дурдвал, онгоц хийхэд булан нь нийлэхгүй байх эсвэл зай завсар гарсан байх.

Түүний дараа 3D загвар нь G-сode программ хангамж ашиглан жижигхэн хэсэг болгон тасалж, үндсэн хэлбэрийг үүсгэнэ. 3D принтинг хийхэд янз бүрийн хэмжээтэй хийгдэж болох бөгөөд 100 микрометр эсвэл 250 микрометрийн хооронд хэлбэлзэнэ. Зарим тохиолдолд хүчин чадал сайтай 3D принтерийн машин нь 16 микрометр хүртэл гаргаж хүчин чадалтай байдаг байна.

3D принтинг хийхэд хичнээн ч хугацаа шаардаж болно. Ямар зүйл хэвлэгдэж байгаа буюу эсвэл ямар хүчтэй машинаар хэвлэж байгаагаас шалтгаалан хэдэн цагт ч хийж дуусгаж болно.

Ерөнхийдөө хэвлэж дууссаны дараа энэхүү бодит зүйл нь үндсэн зураг эсвэл бодит байдлын биет зүйлээсээ хэд дахин том хэвлэгдэж гардаг. Учир нь, зүсэж байранд нь оруулахад амар байдагтай холбоотой юм. Энэхүү зүсэлт нь ч бас олон төрлийн аргаар хийгдэж болно. Жишээлбэл, том хэмжээтэй мэргэжлийн зүсдэг машинууд орно, мөн гараар хийсэн машинуудаар зүсэлт хийж болно. 

Шинэ дэвшлүүд

3Х хэвлэгчээр төмөр, хуванцар, керамик гээд бараг бүх төрлийн материалаар бүх төрлийн зүйлсийг хийх ба маш нарийн салбаруудад ашиглах оролдлогууд амжилттай болсоор байна. 2014 оны 3 сард Англид 3Х хэвлэгчээр хэвлэсэн хиймэл хацрын ясны хэсгийг машины осолд орсон хүнд амжилттай суулгаж анагаах ухаанд томоохон дэвшлийг авчирлаа.

Үйл явц

Хэд хэдэн 3D хэвлэх үйл явцыг 1970-аад оноос хойш зохион бүтээсэн байна. Хэвлэх машин нь анх том хэмжээтэй, үнэтэй, мөн тэдний үйлдвэрлэж чадах хэмжээ нь хязгаарлагдмал байсан байна. Олон тооны нэмэлт технологийн үйл явц нь одоо чөлөөтэй хийгдэж байгаа байна. Үйл явцын хоорондох гол ялгаа давхаргын хэсгийг бий болгодог болон ашигласан материалаараа ялгаатай байна. Зарим нь зөөлөн болон хатуу давхрагуудыг үүсгэдэг байна. Жишээ нь: Сонгомол хайлуулах лазер (ГТМ), эсвэл шууд металл лазер (DMLS), (FDM), эсвэл утасны дууриамал (Францын) лазер гэх мэт материалууд янз бүрийн нарийн технологийг ашиглан шингэн материалыг нөөшлөн авдаг. Паркетин обьект үйлдвэрлэлийн (LOM) нимгэн давхарга бүр нь хэлбэрт орсон байдгаас гадна хамтдаа нийлэн (жишээ нь, цаас, полимер, металл) орсон байна. Зарим компани зорилтот зүйлээ бүтээхэд шаардагдах санал болгодог нунтаг болон полимерт өөрийн гэсэн давуу болон дутагдалтай тал байдаг. Хэвлэгч машиныг сонгон авахдаа гол төлөв өнгө, хурд, материалынх нь үнэ, хэр олон сонголттой, үнэ зэргээс шалтгаалж сонгон авдаг.

Металлаар хийсэн хэвлэгч машин нь ерөнхийдөө өндөр үнэтэй байдаг. Бага үнэтэй хэвлэгч машинд сүүлд нь металл хэсгийг нэмж хийж болдог байна.

Гаргах үйл явц

FDM нь наалдамхай халуун халимхай, автоматаар гаргагч болон халуун агаараар гагнагч полимерээс үүсдэг. Энэхүү зарчмыг С.Скотт-Крамп 1980-аад оны сүүлээр боловсруулсан бөгөөд 1990 онд Stratasys-д худалдаанд гаргасан байна. Энэ төрлийн 3 хэмжээст хэвлэгч гарч ирснээр нээлттэй том үйлдвэрлэлийн эх сурвалжийн харилцаа холбоо сайжирч, зар сурталчилгаа болон өөрөө хийсэн хувилбарууд ашиглагдаж эхэлсэн байна. Үүний үр дүнд энэхүү бүтээгдэхүүн үүснээс хойш технологийн үнэ 2дахин буурсан байна.

Загварыг загварчлахдаа нэмэлт давхрага болох ирмэгүүдийг үүсгэдэг байна. Ороомгон термопластик утас эсвэл металл улайдаг утаснууд нь хэвлэн гаргагч цорго буюу хошуу руу нийлүүлэх явцад задардаг байна. Цорго нь материалыг халаадаг ба урсгалыг идэвхжүүлдэг байна. Stepper болон servo мотор нь ихэвчлэн гаргагчийг хөдөлгөж урсгалыг тааруулхаар зохицуулагдсан байдаг. 3 хэмжээст хэвлэгч нь ихэвчлэн 3 хөдөлгөөний тэнхлэгтэй байдаг. CAM программ хангамжийн багц нь моторуудыг удирдаж хянахын тулд микро контроллер руу илгээж G код хянахад ашигладаг.

3 хэмжээст хэвлэгчийн гаргагч материал нь халуун төгсгөл болон хүйтэн төгсгөлтэй байдаг байна. Төрөл бүрийн полимер ашиглагддаг ба дотроо acrylonitrile butadiene styrene (ABS), поликарбонат (PC), polylactic хүчил (ХАЧА), өндөр нягттай полиэтилен (HDPE), PC / ABS, polyphenylsulfone (PPSU) болон өндөр үр нөлөөтэй хөөсөн полистирол (HIPS) зэргийг багтаадаг байна. Ерөнхийдөө полимер нь шинэхэн давирхайнаас бий болдог утасны нэг хэлбэр. Үүнд олон төрлийн төсөл байдгийн нэг нь нээлттэй эх үүсвэрийн нийгэмд суурилсан ба зорилго нь хэрэглээний дараах буюу хог хаягдлаа утас болгон ашиглах үйл явц юм. Энэхүү татан оруулагч машин нь пластик материалыг утас болгохын тулд жижиглэж шахан гаргадаг байна. Нэмж хэлэхэд fluoropolymer нь өндөр темпратурт тэсвэрлэх чадвартай. Гол нь энэ чадвар нь утас болон хувирахад нь ихээхэн хэрэгтэй байдаг байна. FDM нь бага зэрэг хэлбэрийн сонголтын хувьд хязгаарлагдмал хийгдсэн байж болох юм. Жишээ нь: FDM хийгдэж эхэлснээс хойш буюу явцад нь дэмжлэг аваагүй тохиолдолд байнга stalactite шиг бүтэцтэй ажиллаж чадахгүй. Өөрөөр хэлбэл яг барилга дуусах үед эвдрэл гарах боломжтой ба багахан хэмжээний дэмжлэг нь энэхүү үед хэрэглэхээр бүтэцлэгдсэн.

Материалын үүрэг

Өөр нэг 3 хэмжээст хэвлэгчийн арга нь материалаа сонгон авч тохируулах юм. Нэг давхарга үүсгэн, ажиллаж байгаа хэсэгтээ доошилж хөдлөх ба дахин шинэ давхарга нэмдэг энэхүү үйлдэл нь угсарч дуустал дахин дахин хийгдсээр байдаг. Лазер нь ихэвчлэн хатуу зүйлийг хайлуулахад хэрэглэдэг. Жишээлбэл SLS , аль алиныг нь хэрэглэж болох ( PA, PA-GF, Rigid GF, PEEK, PS, Alumide, Carbonmide, elastomers).

SLS нь анх 1980-аад оны дунд үеэр DARPA-н ивээл дор Остин дахь Техасын их сургуульд доктор Карл декарт болон Жосбер биэмэн нараар хөгжин дэвшиж пэтентаар батлагдсан байна.Үүнтэй ижил үйл явц нь арилжаалагдалгүй ОХУ householder-р патентаар 1979 онд батлагдсан байна.

Хатуу зүйлийг хайлуулах биш боловч механик шинж чанарын хувьд ердийн үйлдвэрлэсэн механиктай төстэй, бүрэн нягт материалтай давхаргыг үүсгэхийн тулд өндөр хүчин чадалтай лазер ашиглан хайлуулна.

EBM метал хэсгийн хувьд нэмэлт үйлдвэрлэлийн технологийн хэлбэртэй төстэй. EBM-н үйлдвэрлэл вакум орчинд электрон цацрагаар давхарга давхаргаар нь металыг хайлуулдаг байна. Ялгаатай метал техник арга барил нь хайлуулах чиглэлээр ажилладаг. Өөр нэг арга барил нь 3 хэмжээст хэвлэх системээс бүрдэнэ. Нунтаг болон бэхэн үйл явцыг ашиглан хэвлэж байх явцдаа шинэ нэг давхаргыг загварчилдаг байна. Энэ технологи нь өнгөт болон уян хатан туршилтын загварыг ашиглахыг санал болгодог байна.

Давхарга

Зарим хэвлэгч машины хувьд хамгийн хямд төсвөөр материалыг бий болгоход ашиглаж болно. 1990-д оны үеэр принтерийн маркетингтай компаниуд үйлдвэрлэлд тусгай наалдамхай зүйлээр бүрхсэн цаасыг нүүрстөрөгчийн давхар исэл бүхий цаас ашигласан ба тэднийг хамтад нь давхар лазердсан байна.

Метал сүлжээний үйл явц

Мөн 3 хэмжээст металууд болох төмөр болон хөнгөн цагаан нь газ төмөр аркын тусламжтайгаар ашиглагдана. Үндсэн RepRap загварын бага зардал бүхий 3 хэмжээст принтерүүд нь Arduino мэдрэгчтэй ба ердийн төмөр утаснаас дүрсэлсэн ухаалаг төмөрлөг шинж чанараас бүрдсэн юм.

Үйлдвэрийн хэрэглээ

Хувцас загвар

3D принтинг нь түүгээр бикини, гутал, даашинз зэргийг хийж туршдаг загвар зохион бүтээгчдээр дамжин хувцас загварын ертөнцөд орж ирсэн. 3D принтингийг ашиглан Nike-ийнхан Америк хөлбөмбөгчдөд зориулсан 2012 оны Vapor Laser Talon нэртэй гутлын анхны загварыг гарган үйлдвэрлэж байгаа бол New Balance нь тамирчдад зориулсан тусгай загварын гутлуудыг үйлдвэрлэж байна. 3D принтинг нь хэрэглэгчийн тусгай шаардлагаар нүдний шилийг нь тохируулж загварчлах түвшинд ирээд байна. (линзийг нь хэвлэж болохгүй) Нүдний шилийг хурдан хугацаанд загварчлах боломжтой.

Тээврийн хэрэглээ

2014 оны эхээр Шведийн спорт машин үйлдвэрлэгч Koenigsegg нь 3D принтингийг ашиглан бүтээсэн One:1 машинаа танилцуулсан билээ. Одоогоор тус компани хажуугийн толины дотор хэсэг, агаарын суваг, титан бүрэлдэхүүнүүд зэргийг 3D принтингээр бүтээдэг байна. “Urbee” бол хамгийн анхны 3D принтингээр бүтээгдсэн машин юм. Энэ нь 2010 онд Америкийн Ker Ecologic болон Stratsys компанийн инженерүүдийн хамтын бүтээл болж, чамин загвартай hybrid машин болсон юм. 2015 оны 5 сард Аэробус компани 1000-аас илүү бүтэц нь 3D принтингийн тусламжтайгаар бүтээгдсэн Аэробус А350 XWB-г танилцуулсан. Мөн 3D принтингээр онгоцны сэлбэг материал зэргийг үйлдвэрлэхэд хэрэглэдэг. АНУ болон Израйлийн нисэх хүчин 3D принтингээр сэлбэг хэрэглэлээ үйлдвэрлэж эхлээд байна.

Барилга байгууламж

Саяхныг хүртэл бүх зүйл гараар бүтээгдэж ихээхэн цагийг зарцуулдаг байсан. Тиймэс архитекторууд ихэнхдээ төслийнхөө үйл ажиллагааг зурж танилцуулдаг. Үйлчлүүлэгчид бүтээгдэхүүний албан бус шийдвэрээ гаргахдаа боломжит бүх эерэг талаас нь харж нямбай тогтоохыг оролддог гэж Erik Kinipper үзсэн байдаг. Тиймээс архитекторууд үйлчлүүлэгчдэд моделиудаа түргэн хугацаанд хүргэхийн тулд 3D принтингийг хэрэглэж эхэлжээ. 3D принтингийг ашигласнаар зохион байгуулах үйл ажиллагааныхаа 50-80%-ийг хэмнэж, 60%-аар хөнгөн бөгөөд бат бэх моделуудыг хэвлэн гаргаж чадах болсон байна. Иймээс загвар болон моделууд нь хүний төсөөллөөр л хязгаарлагдах болсон юм. 3D технологийн материалын хурд болон чанар нь түүгээр бүтээгдэж болох олон олон моделиудад болон үйл ажиллагаа, үйлдвэрлэлийн арга барилд үүд хаалга нээж өгсөн. Нэгэн тод жишээ бол доктор Бехрох Хошневисийн Өмнөд Калифорнийн их сургуульд хийсэн, 24 цагийн дотор байшин барьж чадах 3D принтингийн машиныг бүтээж чадсан судалгааны ажил юм. Энэ үйл ажиллагааг Contour Crafting гэж нэрлэсэн байна. Хошневис, Расселл, Квон, Буккапатнам нар үүнийгээ нэг компьютерийн удирдлагатай системээр дамжуулж олон давхар материалд хэрэглэгддэг үйлдвэрийн нэмэлт үйл ажиллагаа гэж тайлбарласан байдаг. Bushey мөн Хошневисийн бетон хошуугаараа гаргаж чаддаг, гэрийн суурьтай компьютерийн загвар бүтээж чадах роботыг хэлэлцсэн. Contour Crafting технологи нь бүтээмжийг бүрэн автомат болгоход гол үндэс суурь болж өгсөн. Үүнийг ашиглан ганц болон цогцолбор барилгууд, тус тусдаа өөрийн гэсэн загвартай, нэг уншилтаар автоматаар бүтээгддэг.

Галт зэвсэг

2012 онд, Америкийн Нэгдсэн Улсын зэвсэгт хүчин 3D принтингийг ашиглан хуванцар бууг зохион бүтээсэн байна. Зэвсэгт хүчин нь мөн 3D-ээр хэвлэгдэж болох AR-15 төрлийн винтов буу болон 30 дахицтай М16 бууны агуулах зохион бүтээсэн боловч зөвхөн угсраа бууны төрөл нь л хэрэглэхэд зөвшөөрөгдсөн байна. Ийнхүү зэвсэгт хүчин амжилттайгаар 3D принтингээр хуванцар буу бүтээхэд АНУ-ын засгийн газар ямар нэгэн мэдээлэл болон зааварчилгааг нь вэбсайтаас нь устгуулахыг шаардсан байна. Зэвсэгт хүчин нь өөрсдийн төлөвлөгөөгөө танилцуулсны дараа, 3D принтинг болон CNC машинистийн өргөн тархалт нь буу зэвсгийн хяналтын тал дээр ямар нөлөө үзүүлэхийн талаар олон олон асуултууд бий болсон байна. 2014 онд, нэгэн япон иргэн дэлхийн хамгийн анхны 3D принтингээр галт зэвсэг бүтээн шоронд орсон хүн болсон юм. Имүра Ёшимото нь олон нийтийн вэбсайт дээр бууны зураг төсөл болон бичлэгийг нийтэлснээр 2 жилийн ял авсан байна. Цагдаа нар мөн түүнчлэн түүний гэрээс дор хаяж 2 буу олсон байна.

Эм

3D принтингийг ашиглан үйлдвэрлэсэн анхны эм нь 2015 оны 8 сард FDA-р сайшаагдсан. Нунтаг суурьтай холбогчууд нь эмийг нүхтэйгээр үйлдвэрлэж, эмийг залгихад хурдан уусахад тусалдаг.

Компьютер ба роботууд

Сургуулийн семинарт 3D принтер. ОХУ, Буриад

3D хэвлэх дээж

3D принтинг нь зөөврийн компьютерийн гадуурх гэрийг хийхэд мөн ашиглагдаж болдог. Жишээлбэл, Novena ба VIA Openbook стандарт лаптоп гэрүүд. Novena-ын эх хавтан худалдаж аваад VIA Openbook-р хэвлэж болно гэсэн үг юм. 3D принтинг ашиглан нээлттэй эх бүхий роботуудыг бүтээсэн байдаг. 3&DBot бол дугуйтай Arduino робот ба ODOI бол 3D ээр хэвлэгдсэн хүн робот юм.

Сансар

Zero-G Printer, анхны 0 таталцлын хүчид ажиллахаар зохион бүтээгдсэн 3D принтэр ба, NASA Marshall Space Flight Center (MSFC) ба Made In Space, Inc-н хамтын ажиллагаагаар бүтээгдсэн юм.  2014 оны 9 сард SpaceX 0 таталцлын хүчтэй 3D хэвлэгчийг International Space Station-д хүлээлгэж өгсөн байна. 2014 оны 9 сард NASA CADын огторгуй судлаачдын хөлөг руу залгуурын эргийн түлхүүрийн зургийг явуулж, тэд 3D принтингийг ашиглан багажийг хэвлэж авчээ.

Эрүүл мэндийн салбар

3D принтинг нь өвчдийн эрүүл мэндийн тодорхой нэгэн суулгац болон төхөөрөмжүүдийг бүтээхэд хэрэглэгддэг. Амжилттай болсон хагалгаануудаас үзвэл, нэгэн Английн өвчтөнд титан аарцаг суулгасан нь, титан доод эрүү нэгэн Белгийн өвчтөнд шилжүүлэн суулгасан нь, мөн Америкт нярай хүүхдэд хуванцар мөгөөрсөн хоолой суулгасан зэрэг олон жишээнүүд байдаг. Сонсголын болон амны хөндийн салбарууд нь ирээдүйд 3D принтингийг өргөнөөр хэрэглэх хандлагатай байна. 2014 оны 3 сард, Свонсигийн мэс засалчид нэгэн мотоцикл унаж яваад тээврийн осолд орсон өвчтөний нүүрийг дахин байгуулахад 3D принтингийг ашиглан нүүрнийх нь бүтцүүдийг бүтээжээ. Судалгаа нь мөн артрит болон хорт хавдраас болж алдагдсан биеийн эдийг био-хэвлэлээр нөхөн бүтээх боломжтойг баталсан. Бидний 3D принтингээр бүтээж байгаа бүх зүйлс өдөр ирэх тусам илүү хувийн мөн ойр дотно болсоор байна. Энэ нь ялангуяа эм танд хамгийн оновчтой: улмаар, бид өөрсдийгөө хэвлэн гаргаж байна гэсэн үг юм. 3D принтинг нь эрүүл мэндийн салбарт маш ахицтай шинэ технологи юм. 3D технологиор одоо эрхтэнүүдийн яг адил хуулбарыг бүтээх боломжтой болсон. Эмч нар одоо хагалгаануудаа илүү оновчтой болон ахицтай хийж чаддаг болохын сацуу анагаахын сурагчид ч бүр хагалгааны дадлагаа хийхэд нь маш их ахиц болж өгч байна. Хэвлэгч нь өвчтөнүүдийн MRI эсвэл CT-ийн зурагнуудыг ашиглан скандаж аван загвар бүтээгээд давхар давхар резинэн болон хуванцар тавьдаг. Энэ мэтчилэн энэхүү үйл ажиллагаанууд нь хаа сайгүй эмч нар болон эрүүл мэндийн салбаруудад улам ихээр дэлгэрсээр байна. Маш олон хүмүүс 3D принтингээр хагалгааныхаа үйл ажиллагааг илүү оновчтой болгохын тулд ашиглаж эхэлсэн. Энэ нь мөн хийх боломжгүй мэс заслуудыг амжилттай хийх бололцоог нээж өгсөн. Гол найдвар нь энэхүү хэвлэгчид нь эрхтэнүүдийг өвчтөнд резинэн болон хуванцар хэвлэгчний "бэх"-ийг хүний эстэйгээр шилжүүлэн суулгаж чаддаг болох юм. "Энэхүү хэвлэгч болон програм хангамж нь ихэнхдээ 100,000$ хавьцаа болдог." Энэ нь CT скан эсвэл MRI тохиргооноос хямдхан болж таарч байгаа юм. Rader хэлэхдээ, "Загварчилсан эрхтэнүүд нь илүү чанартай болон богино хугацааны хагалгааг бий болгоход хэрэгтэй ба энэхүү технологид өгөх хандлага улам ихээр нэмэгдсээр байх болно." Энэ нь мөн өвчтөнүүдийн хувьд илүү найдвартай бөгөөд яг л жинхэнэ эрхтэнтэй мэт мэдрэмжийг өгч илүү тайван байлгахад тусалсан.

Нийгмийн программууд

2005 онд хурдтай өсөж буй сонирхогчид болон гэрээр үйлдвэрлэгчид нийлж нээлттэй REPRAP болон FAB@HOME төслүүдэд гарын үсэг зурсан. Сүүлийн үед гаргаж байгаа гэр үйлдвэрийн 3D принтерүүд бүгд RepRAp төсөлд суурилж нээлттэй эхийн программаар хийгдэж байгаа. Судалгаагаар гэр үйлдвэрлэлийг дэмжин зах зээлд бий болж буй олон нэр төрлийн бараанаас мөнгөө хэмнэж болно хэмээн дүгнэсэн байдаг. Жишээ нь дэлгүүр явж өдөр тутмын хэрэглээний (аяга, таваг г.м) зүйлс авахын оронд 3D модель татаж аван гэртээ хэвлэх боломжтой юм.

Урлаг

2005 онд, эрдэм шинжилгээний судлаачид 3D хэвлэлээр урлагийн төрлийг бүтээх боломжтой хэмээн нийтэлж эхэлсэн. 2007 онд бүхий л хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэл Wall Street Journal болон Time сэтгүүл жилийн шилдэг 3D хэвлэлээс бүтээгдсэн бүтээлийг нэрлэсэн байна. 2011 онд Лондонгийн загварын наадмын үеэр Murray Moss 3D хэвлэлд төвлөрсөн дизайнуудыг Викториа ба Албертийн музей-д гаргаж байсан. Энэ коллекшионоо тэрбээр үйлдвэрлэлийн хувьсгал 2.0 : Материаллаг дэлхий Шинэ дэлхий болох нь хэмээн нэрлэж байсан.

2013, 2014 оны 11 сард болсон Лондоны хэвлэлийн үзэсгэлэнгийн үеэр 3D хэвлэлийн сүүлийн үеийн хөгжлийг харуулж байлаа. Урлагийн салбарт 3D хэвлэгдсэн хуванцар болон металыг ашиглах болсон. Joshua Harker, Davide Prete, Sophie Kahn, Helena Lukasova, Foteini Setaki тэргүүтэй уран бүтээлчид 3D хэвлэл гоо зүйн болон урлагийн хэмжүүрийг өөрчилж болохыг харуулж байгаа. Үзэсгэлэнгүүдийн голлон анхаарч авч үздэг зүйл нь 3D принтер эрүүл ахуйг хангаж чадахад оршиж байна. Үндсэн санаа нь 3D хэвлэл хүн бүрт хүрч чадах техникийг бүтээж чадна. Энэ арга нь илүү аюулгүй мөн үр дүнтэй. Эдгээр таамаглалыг дэмжих нэгэн үндэслэл нь 3D принтер ашиглан ясыг дуурайлган зохион бүтээсэн явдал. Энэ хувь хүнд зориулсан нээлт нь зүүж байгаа хүнийг шархаа ил байлгаж,  маажих болон угаах боломжтой болгодог. Мөн шарх ил байснаар агааржих боломжтой. Хамгийн сайн боломж нь тэд дахин боловсруулалт хийн илүү ихээр үйлдвэрлэх боломжтой.

3D хэвлэл хувь хүнд зориулсан бэлэг болон хувь хүнд зориулсан утасны гэр болон, шоколад зэргийг хийдгээрээ хамгийн тохиромжтой бэлэг болсон.

3D скан нь шууд хэвлэл хийх хэцүү, зардал ихтэй, дуурайхад хүндрэлтэй технологиос зайлсхийх боломжийг олгож байгаа. Мөн шууд хэвлэлт нь бодит эд зүйлсийн гадаргууг гэмтээх аюултай.

Харилцаа

3D хэвлэлээр нэмэлт давхаргуудыг бий болгож өгснөөр долгион мэдрэгч, холбогч терагерц төхөөрөмжүүд бий болсон байна. Эдгээр технологийн бүтцийг уламжлалт техник ашиглан бүтээж чадахгүй байгаа билээ. Худалдаанд гарсан мэргэжлийн 260В-н Eden хэвлэгч нь 100мк.м хэмжээ бүхий бүтцийг бий болгоход ашиглагдаж байгаа. Үүний дараагаар тогтмол гүйдлийн Терагертз Пласма төхөөрөмжөөр алт(эсвэл бусад металл)-аар бүрхэгддэг

Дотоод хэрэглээ

2012 оны хувьд 3D хэвлэлийг дотоодын сонирхогчид болон шүтэн бишрэгчид хөгжүүлж байлаа. Багахан хэрэглээний зүйлүүдэд буюу жишээ нь гоёл чимэглэлд зориулагдаж байсан юм. Зарим ажлууд нь эрэг болон гараар бүтсэн модон цагийг хамаардаг. Веб сайтуудаар өлгүүр болон хаалганы бариул хийх нь түгээмэл дэлгэрч байсан. FAB@HOME нээлттэй төсөл нь ерөнхий хэрэглээнд хүртэл хэвлэгчүүдийг хөгжүүлсэн. Судалгааны ажлууд эмнэлгийн бүтээгдэхүүнийг 3D хэвлэх төхөөрөмжийг ашиглан бүтээж байлаа. 3D хэвлэгч тариураар шахаж болох шингэн болон зуурмаг зэргийг бүтээж болдог. Химийн үйлдвэрлэлийн шинжээчид энэ технологийн үйлдвэрлэлийн болон гэр ахуйн чиглэлээр хэрэглэгчид өөрсдийн өргөн хэрэглээний эм болон химийн бодисыг бүтээх боломжтой гэж үзэж байгаа.

3D хэвлэл одоо илүүтэй гэр ахуйд хэрэглэгдэх болж илүү залуу насны хүмүүс хэрэглэх нь олширч байна. 3D хэвлэгчийг хэрэглээ өсөн нэмэгдэж байгаа тул айл гэрийн шинэ хэрэглээ болж хүмүүс шинэ сэтгэхүйн хүрээтэй болно.

The OpenReflex SLR зураг авалтын аппарат нь нээлттэй сурагчдын өдөрлөгийн үеэр танилцуулагдаж байсан.

Боловсрол ба судалгаа

RepRap төслийн 3D хэвлэх төхөөрөмжүүд нь анги тэнхимд хэрэглэж болох хамгийн сүүлийн үеийн тоног төхөөрөмж юм. 3D хэвлэл нь сурагчдад хэвлэх боломжгүй, олдоц багатай үнэтэй хэрэглэлийг туршилтаар бүтээх боломжийг олгоно. Сурагчид бодит моделиос илүү сайжруулан зохион бүтээж чаддаг.

Зарим судлаачид RepRap 3D хэвлэлийг урьд өмнө нь байгаагүй боловсролын салбарын шинэчлэл хэмээн үзэж байгаа. Энэ нь сурагчдад бага зардлаар практикт боловсрох, мөн өндөр чанарын бүтээгдэхүүнийг бага зардлаар хэмнэж боломжийг олгож байгаа. Сурагчид анги танхимдаа эртний олдвор, түүхэн баримлыг музейн үнэ цэнэ бүхий зүйлсийг гэмтээхгүйгээр хийж үзэх боломжтой. Зарим график дизайнд сонирхолтой сурагчид бүрэн бүтэн загварыг бэлдэж гаргах боломжтой. 3D хэвлэгч нь мөн сурагчдад газрын зурагний талаар шинэ ойлголтыг бий болгож өгнө. Биологийн оюутнууд хүний биеийн дотоод эрхтэн болон бусад биологийн сорьцыг бодитоор судлах боломжтой болно. Химийн оюутнууд харин молекулын холбоо болон химийн нэгдлийн бодит загварыг гаргаж чадна..

Ирээдүйд 3D хэвлэл нээлттэй шинжлэх ухааны бүтээлийг бүтээх боломжтой болж ч магадгүй юм.

Байгаль орчны ашиглалт

Бахрейнд том хэмжээний 3D хэвлэгчийг ашиглан элсэн чулуулгаар давтагдашгүй хийцтэй уран баримлыг колоничлолын үед эвдэрч гэмтсэн, цуурсан зүйлсийг дахин сэргээх аргаар хийж байна. Энэхүү бүтэц нь хиймэл арал бий болгосон , барилга байгууламжийг бүтээсэн материалаас илүү байгалийн хэлбэртэй болдог.

Археологи болон музейн ашиглалт

Сүүлийн жилүүдэд 3d хэвлэлийг музейн болон археологийн эвдэрч гэмтсэн эртний олдворуудыг нөхөн бүтээхэд ашиглаж байгаа. Европын болон Хойд Америкийн олон музейд алга болсон олдворын алдагдсан хэсгүүдийг нөхөн бүтээхэд ашиглаж байна.

Metropolican Museum of Art болон Их Британий музейд худалдаж болох жижиг хэмжээний эдлэлийг зарахаар 3d хэвлэлийг ашиглаж байна. Бусад Цэргийн түүхийн музей болон Вамын түүхийн музейд хэрэглэгчид гэртээ хэвэлж болохоор 3d хэвлэлийн загвар болсон хувилбарыг хэрэглэгчдэд онлайнаар худалдаж байна.

Мэргэжлийн материал

Хэрэглэгчдийн дунд 3д хэвлэл хөгжсөнөөр үүнд таарсан илүү шинэ материалуудыг боловсруулах, нээх болсон. Жишээлбэл  судалтай материал модийг дуурайлгахаар мөн хээ гадаад байдал зэрэг нь ижил төстэй байхаар бүтээгдсэн. Цаашилбал илүү сүүлийн үеийн бат бөх карбоныг дуурайлган хэвлэж болохуйц цайвар материалыг ашиглаж байгаа. 3д хэвлэлийг даган шинэ материалууд зохион бүтээгдэж байгаатай холбоотой 3д хэвлэлийг мөн өөрийг нь ч бүтээх боломжтой. Портлендэд барилга байгууламжийн архитектурыг бий болгохтой холбоотой 9фт хүртэлх төмрийн ислийн нунтгийг ашигладаг. 

Хууль зүйн асуудал

Оюуны өмч

3д хэвлэл нь олон арван жилийн турш хөгжихдөө маш олон зохиогчын эрх, патент, хэрэглээний бараа, бүтээгдэхүүний загварын эрх зэрэг хуульзүйн асуудлуудыг бий болгосон. Хувь хүн бүр одоо үүнийг хувийн хэрэглээндээ ашиглаж, зарж борлуулж байхад энэхүү асуудлууд хуулиар яаж зохицуулагдаж мөрдөгдөхийг тодорхой хэлж чадах хууль нар цөөхөн байдаг.

Дээр дурдсан хуулиудын дагуу бол 3д хэвлэлээр хэвлэх, олшруулах, зарж борлуулах нь хориотой. Үүнийг хууль ёсны болгохын тулд хэрэглэгч зохион бүтээгчтэй холбогдож лицензийг худалдан авч, үнэ тохирч гэрээ байгуулах хэрэгтэй.

Патент нь үйл явц, процесс, механик, найрлага зэргээсээ хамаарч улс бүрт харилцан адилгүй байдаг ч дунджаар хэрэглэх өдрөөс хойш 20 жил байдаг. Тиймээс энэхүү патентыг дагавал хэвлэх, хэрэглэх мөн зарах нь патентыг зөрчиж байгаа хэрэг болно.

Зохиогчийн эрх нь бодитой амьдралын туршид үргэлжилдэг ч нас барснаас хойших 70 жилд хүчинтэй байдаг. Хэн нэгэн хөшөө барьсан байвал тухайн хөшөөний харагдах байдал уран бүтээлчийн эрх болж хувирна, хэн нэгэн үлгэрлэх, адил төстэй хөшөө хийх нь зохиогчийн эрхийг зөрчиж байгаа хэрэг болно.

Хэрвээ АНУ-н шүүх дээр патент зөрчсөн эсвэл зохиогчийн эрх зөрчсөн хэрэг очвол шүүх үүнийг ихэвчлэн үйл ажиллагааны хувьд хуваагдаж байгаа бол өмчлөх боломжгүй зүйл хэмээн цуцалдаг. Бусад улс орнуудад ч мөн зохиогчийн эрх өөрөөр бүртгэгддэг. Жишээ нь төсөл зураг гаргахдаа ашигтай төхөөрөмж(бүхэлдээ) зохион бүтээх байвал үүнийг шударга хэмээн үзээд эрх зөрчсөнөөр авахаас татгалздаг

Галт зэвсгийн тухай захиргааны хууль тогтоомж

АНУ-н дотоодын аюулгүй байдлын газар болон Тагнуулын төв газар онцлохдоо “3 хэмжээст 3д хэвлэлээр бүтээгдсэн эзэнгүй болон өмчлөгдөөгүй, бүртэлгүй галч зэвсэг нь олон нийтийн аюулгүй байдалд халдах ноцтой гэмт хэрэг” хэмээн үзсэн байна. “3д хэвлэлээр хийгдсэн галт зэвсгийн тухай хууль тогтоомжийг гаргаж болох ч хууль бусаар үйлдвэрлэлтийг зогсоож чадахгүй, онлайнаар зохиогчийн эрхгүй зарагддаг дуу, кино зэрэгтэй л адил хянахад маш хэцүү худалдаа байх болно” хэмээжээ.

АНУ-н хувьд хяналт шалгалт их байгаа ч олон улсын мэргэжилтнүүд бусад галт зэвсэг шиг амархан шалгагдаж олдоно гэдэгт итгэлтэй бус байна. Европын хувьд 3д хэвлэлээр хэвлэсэн галт зэвсэг нь галт зэвсэгтэй тэмцэх хууль тогтоомжийн хувьд хууль бус хэмээн тэмдэглэгдэнэ. Гэвч технологи илүү хөгжихийн хэрээр гэмт хэргийг олж илрүүлэхэд хэцүү болно хэмээн тэмдэглэж байна.

АНУ-н хувьд онлайнаар зарагдаж байгаа хэвлэмэл буу зэвсгийг хурааж авах нь патентгүй зарагдаж байгаа DVD хураахтай адил утгагүй зүйл хэмээн тайлбарласан байна. Дотоодыг хамгаалах яам энэхүү төслийг татан буулгасан ч Ebay болон бусад сайтууд дээр ханаа хяналт тавьсан хэвээр байгаа. Зарим АНУ-н хууль тогтоогчид 3д хэвлэгчийг ашиглахдаа зэвсэг бүтээхгүй байх хэмээх журмыг гаргахыг санал болгож байгаа. 3д хэвлэлийг зогсоох мөн хориглох, журамлах аргагүй ч бууны дарийн худалдааг хянаж хязгаарлаж болно хэмээн анхдагч зохион бүтээгч профессор Hod Lipson үзсэн байна.

Үр нөлөө

Нэмэлт үйлдвэрлэл болон, болзоот хугацаанд дуусгах зэрэг нь үйлдвэрлэгчдийг уян хатан, боломжит хувилбаруудыг улам бүр сайжруулан, өрсөлдөхүйц байхыг шаарддаг. Энэхүү технологийн нэмэлт үйлдвэрлэл нь даяаршлын эсрэг үр нөлөөтэй ба эцэстээ хэрэглэгчид үйлдвэрлэгчдээс илүү бүтээж бусад хувь хүн, байгууллагад арилжаалдаг болно хэмээн үзэж байна.

Нийгмийн өөрчлөлт

1950аад оноос хойш нийгмийн зохиолч судлаач нар нэмэлт үйлдвэрлэлийг бий болгосноор учирч болзошгүй үр дагавар болон нийгэм соёлын өөрчлөлтийн талаар таамаглал дэвшүүлэх болсон. Үүнээс хамгийн боломжит хувилбар гэж үзэж байсан нь 3д хэвлэгч илүүтэйгээр хэрэглэгчдэд хүрснээр ажил болон гэрийн уламжлалт ялгааг эвдэж болзошгүй хэмээж байгаа. Мөн ииибизнес эрхлэгчдэд илүү амар болж өөрсдийн шинэ бүтээгдэхүүний талаар санааг түгээхэд амар хялбар болно. Ингэснээр өндөр өртөгтэй хүргэлтийн болон тээврийн хэрэгслийг ашиглах шаардлагагүй болно.

Мөн 3д хэвлэгч нь хэрэглэгчдэд илүү хүртээмжтэй байхын хувьд олон нийтийн онлайн харилцааг дэмжих боломжтой. Үүнд вэб сайтууд хэрхэн 3д принтер хийх талаар мэдээлэл гарган хэрэглэгчид энэ тухай санал бодлоо хэлэлцэн мөн хэвлэх талаар мэтгэлцэх  боломжтой. RepRap нь хэрэглэгчдэд мэдээлэл авах боломжийг олгодог 3д хэвлэгчийн тухай бүхий л мэдээллийг агуулсан, бүх хүнд үүнийг хүргэх зорилготой вэбсайт юм. Үүнтэй адилаар хэрэглэгчдэд өөрсдийн 3д хэвлэгчийн талаар мэдээлэл үлдээх, 3д файлыг үүсгэн тавих зэрэг боломжтой Pinshape, Thingiverse, Myminifactory зэрэг сайтууд байдаг. Энэхүү сайтууд нь хэрэглэгчдийн дунд мэдээллийг түгээх болон 3д хэвлэгчтэй холбоотой харилцааг үүсгэх боломжийг олгодог.

Зарим анхаарал татсан мэдээллүүд байгаа нь 3д хэвлэгчийг хямд төсөр материалтай нийлүүлэн үйлдвэрлэлийг шинэ төвшинд аваачих явдал. Өөрөө-өөрийгөө хөгжүүлэгч техникийн гайхамшиг нь ирээдүйд эдийн засгийн хөгжлийг даван гарч, нийгмийн сайн сайхан байдлыг бүрдүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэгч болох болно. Цаашлаад энэхүү олон санал гомдол, сэтгэгдэлүүд нь үйлдвэрлэлин хувьсгалыг буюу биеийн хүчний хөдөлмөрийг халахад хүргэх нь үнэн. Жишээ нь: Нано технологиор зохион бүтээгдэж байгаа дэвшилтэт технологи нь зөвшөөрөлгүй буу зэвсгийн үйлдвэрлэлийг хөнгөвчилнө. Үүний сөрөг нөлөө болон IP-н тухай дурьдах шаардлагагүй болно. Үйлдвэрлэлийн материал ашигласан биеийн хүчний үйлдвэрлэлээс илүү энгийн хямд төсөр материал ашигласан 3д хэвлэл эдийн засгийг илүү хөгжүүлэх болно. Хямд төсөр тээврийн шинэ технологийг бий болгосноор дэлхий дахинаа илүүдэл болон хомсдмол нөөцийг солилцох зэрэг нь давуу байдал болж хувирна. Neil Gershenfield хэлэхдээ “дэлхийн хамгийн бага хөгжилтэй газар хамгийн сүүлийн үеийн технологи хэрэгтэй” хэмээсэн.

Forbes цохон тэмдэглэхдээ 3д хэвлэгч нь Америк улсын үйлдвэрлэлийг шинэ төвшинд гаргаж, бүтээлч компаниудыг аж үйлдвэрийн газар нутгийг бий болгоход тусалж аутсорсингийн зах зээлд хэрэгцээтэй зах зээлийн дэд бүтцийг бий болгоно хэмээн үзсэн.