3D მოდელირება კომპიუტერულ ინდუსტრიაში დღეს ძალიან პოპულარული, განვითარებადი და მულტი-დავალების მიმართულებაა. რაღაცის ვირტუალური მოდელების შექმნა თანამედროვე წარმოების განუყოფელი ნაწილი გახდა.
თანამედროვე ტექნოლოგიები არ დგას და მეცნიერების სხვადასხვა დარგში ყოველდღე იგონებენ ახალ ნივთებს. ერთ-ერთი ასეთი ნოუ-ჰაუ არის 3D პრინტერი. ამ მოწყობილობის გამოგონებით შესაძლებელი ხდება უნიკალური 3D მოდელების შექმნა, რომელთა გამოყენება შესაძლებელია ნებისმიერ ინდუსტრიაში, მშენებლობით დამთავრებული მედიცინით.
3D პრინტერის ისტორია და რა არის ეს?
სინამდვილეში, სამრეწველო 3D პრინტერები დიდი ხნის წინ გამოჩნდა, მაგრამ მათი არსებობა არც ისე რეკლამირებული იყო ზოგადი მოსახლეობისთვის. პირველი 3D მოდელი გამოჩნდა ჯერ კიდევ 1985 წელს. პრინტერი ოდნავ ფუნქციონალური იყო და იბეჭდებოდა შავ-თეთრად. უკვე 1988 წელს დაიწყო ფერადი მოდელების წარმოება. ამ დროისთვის არსებობს უზარმაზარი მოდელები, რომლებიც მუშაობენ მასალების ფართო სპექტრზე. ჯერ კიდევ 2000 წელს, 3D პრინტერებს მხოლოდ ABC პლასტმასით შეეძლოთ მუშაობა. დღეს კი მასალების ასორტიმენტი რამდენიმე ასეულ მასალამდეა გაფართოებული. ეს მოიცავს: აკრილს, ბეტონს, ჰიდროგელს, ქაღალდს, თაბაშირს, ყინულს და ა.შ.
უკვე 2005 წელს გამოჩნდა პრინტერის მოდელი, რამაც შესაძლებელი გახადა ფერადი მოდელების შექმნა. ამ მოწყობილობას შეეძლო მოდელის უმეტეს კომპონენტის დაბეჭდვა. 2014 წელს გამოჩნდა პირველი პრინტერი უზარმაზარი ბეჭდვის არხით. ეს განვითარება შეუზღუდავი ზომის მოდელების შექმნის საშუალებას იძლევა. უკვე მოხდა ბეტონის სახლის სრული ზომით დაბეჭდვის მცდელობა.
ამგვარი სტრუქტურის დადგმას არა უმეტეს ერთი დღე დასჭირდა. უკვე 2016 წელს დუბაიში წარმოდგენილი იყო პირველი 3D ნაბეჭდი შენობა. 2017 წლის თებერვალში რუსეთმა ასევე გახსნა სახლი, რომელიც მთლიანად დაბეჭდა სამშენებლო მოედანზე. წელს ასევე შემუშავდა ექვსი ღერძიანი პრინტერი, რომლითაც რთული ელემენტების დაბეჭდვა გაცილებით ადვილი იქნება დამხმარე სტრუქტურების საჭიროების გარეშე. ამ მომენტში აქტიურია პრინტერების განვითარება, რომლებსაც შეუძლიათ ადამიანის ორგანოების, პროთეზების, იმპლანტანტების, მანქანის კორპუსებისა და საკვების დაბეჭდვაც.
რა არის 3D პრინტერი და რა ფუნქციებს ასრულებს იგი?
3D პრინტერი არის სპეციალური მოწყობილობა სამგანზომილებიანი მოდელების შესაქმნელად. ამ მანქანით შეგიძლიათ შექმნათ სხვადასხვა ზომის სამგანზომილებიანი მოდელები. ინფორმაციის სამგანზომილებიანი ფორმით გამოტანის გამო, ყველა ობიექტს აქვს რეალური ფიზიკური პარამეტრები.
როგორ მუშაობს 3D პრინტერი და როგორ იქმნება რეალური 3D მოდელები?
თუ ზოგადად აღწერს 3D პრინტერის მუშაობას, მისი მუშაობის რამდენიმე ძირითადი ეტაპი არსებობს:
- გრაფიკულ პროგრამაში 3D მოდელის შექმნა. ამ ეტაპზე კომპიუტერი იქმნება სპეციალური ვირტუალური შაბლონების გამოყენებით.
- მოდელის ფენებად დაყოფა.
- შემდეგი ეტაპი დაკავშირებულია თავად პრინტერის მუშაობასთან. იგი ქმნის სპეციალური ფხვნილის მასას ფენა-ფენად, რომელიც გამოიყენება მოდელის შემდგომი ფორმირებისთვის. იქმნება სპეციალური პალატა, რომელიც ივსება პლასტმასის მასალით.
- ყოველი ფენის შემდეგ, მასალა შეზეთულია წებოვანი ფენით, რაც მომავალ მოდელს ანიჭებს ძალას.
3D მოდელირების ტიპები
ამ სფეროში თანამედროვე ტექნოლოგიები ვითარდება რამდენიმე მიმართულებით:
- სტერეოლითოგრაფიული ტექნოლოგიები, რომლებიც შემოკლებით არის STL. ფაილის ფორმატი, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ობიექტების სამგანზომილებიანი მოდელების შესანახად დანამატის ტექნოლოგიებში გამოყენებისთვის.
- თერმოპლასტიკური გამოყენების მეთოდები - FDM. მოდელების მოდელირება მასალის ფენა-ფენის დეპონირების გამოყენებით.
- ლაზერული სინთერიზაცია - SLS. ტექნოლოგია (SLS) გულისხმობს ერთი ან მეტი ლაზერის გამოყენებას (ჩვეულებრივ ნახშირორჟანგი) ფხვნილის მასალის ნაწილაკების დასაშლელად სამგანზომილებიანი ფიზიკური ობიექტის შესაქმნელად.
დღეს ფენა-ფენის დალექვის მეთოდი ყველაზე პოპულარული და ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში.
ამ მეთოდის ძირითადი უპირატესობებია:
- მაღალი ხარისხის და იაფი მასალების გამოყენება;
- მარტივი ოპერაციის ტექნიკა;
- გამოყენებული მასალების გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობა.
ლაზერული სტერეოლითოგრაფია
ამ ტიპის 3D მოდელირება ფართოდ გამოიყენება სტომატოლოგიურ პროთეზირებაში. ამ ტიპის ბეჭდვის გამორჩეული თვისებაა მაღალი ხარისხის ობიექტების წარმოება. ასეთი შედეგები მიიღწევა აღჭურვილობის გამოყენების წყალობით, რომელიც მუშაობს განზომილებიან ქსელში, რომელიც გამოითვლება ერთ მიკრონებში.
როგორ მუშაობს ასეთი აღჭურვილობა?
ამგვარი აღჭურვილობის ფუნქციონალური ნაწილი ემყარება LED ულტრაიისფერ პროექტორებს. ამ 3D პრინტერების შიგნით არის დელიკატური სარკეები, რომლებიც უზრუნველყოფენ სხივების ზუსტ გადახრას. ამის გამო ხდება არა თანმიმდევრული, არამედ კონტურული ფენების სრული ექსპოზიცია.
ლაზერული სინთეზია
ლაზერული სინთერიზაცია ან SLS ტექნოლოგია ლაზერული მოდელირების კიდევ ერთი სახეობაა. ექსპლუატაციისთვის, ასეთი მოწყობილობები იყენებენ დაბალი დნობის პლასტმასს. უნიკალური განვითარების საფუძველია მძლავრი ლაზერი, რომელიც მიკვლევს კონტურებს პლასტმასის ბაზაზე, აერთიანებს მასალას. პროცესი მეორდება სრული მოდელის მიღებამდე. ლაზერული სინთერიზაციის მნიშვნელოვანი მინუსი არის მიღებული მოდელების ფორიანობა. ამასთან, ეს არანაირ გავლენას არ ახდენს ძალაზე. ითვლება, რომ ამ მეთოდით მიღებული მოდელები ყველაზე გამძლეა. ლაზერული სინტერნაციის ინსტალაციას აქვს საკმაოდ მაღალი ღირებულება და თავად მოდელის ფორმირების პროცესი დიდხანს გრძელდება.
რა მასალებით იყენებენ 3D მოდელებს?
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, 3D პრინტერებში გამოყენებული ძირითადი მასალა თერმოპლასტიკურია. ის გამოდის ორ ფორმატში: ABS და PLA. გარდა ამისა, ფართოდ გავრცელდა ისეთი მასალები, როგორიცაა ნეილონი, პოლიეთილენის, პოლიკარბონატის და სხვა სახის მასალები, რომლებიც გამოიყენება ინდუსტრიაში.
მრავალი 3D პრინტერი მოიცავს რამდენიმე სახის მასალის შერევას, მათი ფიზიკური და ქიმიური თვისებების შერწყმას.
დანადგარები, რომლებიც იყენებენ მეტალებს თავიანთი მუშაობისთვის, უფრო რთულია მათი სტრუქტურით. ტექნოლოგიაში განსხვავება მოდის ბეჭდვითი ხელმძღვანელის ფუნქციებზე, რომელიც მუშაობს კომპიუტერული პროგრამის საფუძველზე. მისი დახმარებით ხდება შემაკავშირებელი წებოვანი მასის გამოყენება იმ ადგილებში, სადაც კომპიუტერული პროგრამა მიუთითებს. შემდეგი, ხელმძღვანელი ვრცელდება ლითონის ფხვნილის თხელი ფენით მთელ სამუშაო ადგილზე. ეს არის ის, რომ ლითონი არ დნება, როგორც ეს ხდება პლასტმასის შემთხვევაში, მაგრამ მას იყენებენ და უმაგრებენ ფენებს ყველაზე პატარა ნაწილაკების სახით.
საინტერესო ფაქტები 3D პრინტერების შესახებ
- 3D ბეჭდვა გამოიყენება არა მხოლოდ მრეწველობაში, არამედ ფართოდ გამოიყენება მედიცინაში, სამზარეულოში და სივრცეშიც კი.
- ყოველწლიურად 3D პრინტერებზე ფასი დაბალი და ხელმისაწვდომი ხდება. მალე ეს ტექნოლოგია თითქმის ყველასთვის ხელმისაწვდომი იქნება.
- პირველი 3D მოდელი შეიქმნა 1984 წელს. იგი მიიღეს ჩაკ ჰილმა სტერეოლითოგრაფიის შედეგად.
- არც ისე დიდი ხნის წინ, ხელოვნური ორგანოები შეიქმნა 3D პრინტერის გამოყენებით. ყურის პროთეზები პირველი მოდელები იყო.
- უახლოეს მომავალში მეცნიერები აპირებენ ადამიანის პირველი მოდელის დაბეჭდვას.
- 3D მოდელირება ხელს შეუწყობს წარმოების ხარჯების შემცირებას, ამიტომ ქარხნის წარმოება მალე წამგებიანი გახდება.
- კინემატოგრაფიაში ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში იყენებდნენ 3D ტექნოლოგიებს რეალისტური მოდელების შესაქმნელად.
- მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ 3D მოდელირების საშუალებით შეიძლება შეიქმნას რობოტები, რომლებიც ხალხის ნაცვლად შეისწავლიან სივრცეს.
- მსოფლიოში უკვე აჩვენეს კაბების 3D მოდელები. მოდელი დიტა ფონ ტიზი გახდა პირველი ვარსკვლავი, ვინც 3D ნაბეჭდი კაბა აცვია.
