3-D Printing Gets Ahead: Kā printeris padara fosilo? - - Tech - 2020

Saturs:

Anonim

3-D printeri var radīt modeļus un prototipus, jūsu galvas, pat dzīvo audu kopijas un Lehman koledžā, viņi reproducē un atjauno senos fosilijas

Nelielā pagrabā Bronksā vietas lepnums neatrodas uz plaukta, ko aizņem zili deformētu galvaskausu modeļi. Tā vietā Lehman College 3D virtuālās un cietās vizualizācijas laboratorijas uzmanības centrā ir liels pelēks printeris.

Tas nav dot-matricas monstrs. Tas ir precīzs trīsdimensiju printeris, kas nosaka šķidrā zilā plastmasas slāņus, lai izveidotu 3-D modeļus "pērtiķu" galvaskausiem (faktiski fosilās primātu galvaskausus). Izmantojot šo metodi, laboratorijas dibinātājs, paleoantropologs Ēriks Delsons, izstrādā detalizētus fosilās atradnes, kā arī lielākus to modeļus, lai veiktu sīkāku izpēti. Šie modeļi kalpo kā mācību līdzekļi , ļaujot studentiem izskatīt pārāk retas un trauslas fosiliju kopijas tiešam kontaktam. Kā pētniecības palīdzību Trīsdimensiju druka vienkāršo fosilo atjaunošanu un pat ļauj Delsonam simulēt primātu senču galvaskausus, kuru paliekas nekad nav fosilētas.

Dizaineri citās jomās izmanto šo tehnoloģiju, lai izdrukātu prototipus, lai izlemtu par labāko iespējamo paraugu nosūtīšanai ražošanā. Citi pētnieki ir izdrukājuši darba tranzistorus un saules baterijas. Pat drukāti orgāni cilvēkiem var drīz būt dzīvotspējīgi.

Trīsdimensiju druka ir strauji attīstījusies. Tikai 10 gadus atpakaļ uz drukātiem trīsdimensiju printeriem iespiesti produkti "izskatījās briesmīgi," saka Delsons, jo vertikālie slāņi bija pārāk biezi un tālu viens no otra, radot burbuļainas virsmas. Bet piecus gadus vēlāk rezultāti bija tik uzlaboti, ka Delsons varēja nopirkt Objet Eden260 par $ 150,000. Šodien mazāki printeri tagad maksā desmitiem tūkstošu dolāru, un mājas printeri, piemēram, MakerBot Thing-O-Matic, maksā mazāk nekā $ 1300.

Lehman vizualizācijas laboratorijā 1,2 metrus garā printera logs atklāj drukas galviņu kā vadu kā Medusa pastēte pie centrālā melnā paplātes. Paplātes digitālais attēlojums aizpilda vienu no diviem datoram pieslēgtiem ekrāniem, kas pievienoti printerim. Konsolē absolvents Claudia Astorino ielādē mandibija digitālo attēlu; apmēram minūtes vēlāk, digitālajā teknē parādās 3-D apakšžoklis.

Astorino var nospiest žokli uz ekrāna citā pozīcijā, pagriezt to, pat sarukt ar naga izmēru vai uzspridzināt līdz mūsdienu cilvēka lieluma izmēriem. Katru no šīm izmaiņām var veikt visās trīs dimensijās vai tikai vienā. Piemēram, viena galvaskausa izmērs, platums un augstums dubultojās, bet ne dziļumā, radot tādu modeli, kas izskatās kā pilnīgs slīpums ķieģeļu mūrī, sasitot seju pret galvas aizmuguri. Neapmetušās pastas rotā deformēto galvaskausu plaukti, kā arī izkausēti izskata paraugi, kas nepareizi uzstādīti vai kuru acu kontaktligzdas ir piepildītas ar plastmasu.

Un uzreiz var izdrukāt vairāk nekā vienu paraugu - ekrānā redzamais žoklis aizpilda tikai paplātes stūri, atstājot telpu citiem. Ar peles klikšķi var pievienoties cits mandibelis, vai, iespējams, pilnīga galvaskausa modelis.Kad Astorino uzstāda drukas darbu kustībā, viņa vispirms ievieto tik daudz modeļu, cik vajag, lemj par pareizu izmēru, un lemj par labākajiem virzieniem, lai dotu modeļiem augstas izšķirtspējas, neņemot pārāk ilgu laiku, lai drukātu.

Trīsdimensiju drukāšanas metodes dēļ vertikālajam virzienam būs vislielākā izšķirtspēja, bet tas arī ilgst drukāšanas laiku. Kad dators aktivizē mašīnu, drukas galviņa pārvietojas darbībā, slīdot uz priekšu un atpakaļ pa fizisko paplāti un nogulsnējot šķidro zilo plastmasu, lai izveidotu ļoti apakšējo slāni, neatkarīgi no tā, kāda ir trīsdimensiju forma uz datora ekrāna. Šis slānis, kas ir tikai apmēram 20 mikroni biezs - apmēram piektais daļa no cilvēka matu platuma, tad, izmantojot ultravioletās gaismas palīdzību, kas izraisa pāreju no šķidruma uz cietu. Paplāte nogremdē daļu collas, pakāpeniski nolaižoties printera korpusā, un tad drukas galviņa atkal pārvietojas, lai novietotu nākamo slāni. Visi šie slāņi sniedz vertikālu virzienu izšķirtspējai 1200 punkti collā (dpi), kas ir labāks par aptuveni 300 līdz 600 dpi izšķirtspēju citos virzienos.

Lai gan izšķirtspēju varētu optimizēt, izvēloties pozīciju, kurai bija vislielākā vertikālā vērtība, tas drukātu ilgāku laiku. Printerim ir jāgaida ne tikai katrs slānis, bet arī paliktnis lēnām jāpielāgo vertikālajam stāvoklim, pirms katrs slānis var tikt novietots. Piemēram, australopith galvaskausa dzīvības izmēra kopija var pilnībā izdrukāt divas dienas.

Vēl viena komplikācija izriet no fakta, ka printeris nosaka slāni uz slāņa, vispirms apakšā. Tā nevar izdrukāt galaprodukta veselumu, bet tai ir jānovērš tās daļas sabrukšana ar "atbalsta materiālu". Piemēram, ja kāds vēlas izdrukāt otrādi, tad drukas galviņa vispirms novieto dobu cilindru apaļās malas. Kad printeris devās uzklāt slāņus, kas būtu kausa pamatne, bez atbalsta materiāla tie nokristu cilindra centrā, iznīcinot modeli. Bet, ja printeris piepilda kausa dobu centru ar dzeltenīgu, daļēji caurspīdīgu atbalsta plastmasu, tad pamatne drukās neskarts.

Atkarībā no izveidotā atbalsta materiāla ir atšķirīgas metodes, kā to atdalīt pēc drukāšanas pabeigšanas. Daži uzņēmumi ražo atbalsta materiālu, kas izšķīst ūdenī, bet Delsona laboratorijā tiek izmantots drupans materiāls, ko var nojaukt no modelēšanas plastmasas ar ūdens strūklu. Šim nolūkam kalpo ūdens strūkla, kas atrodas lielā plastmasas kastē ar skaidru priekšpusi. Operatori atver portu uz kastes, lai parādītu drukāto modeli, un pēc tam lodziņā ielīmējiet rokas ar gumijas cimdiem, lai paņemtu to un paņemtu strūklas sprauslu. Gatavs, mērķtiecīgs, izsmidzināms: atbalsta materiāls nokrīt, jo modelis tiek pagriezts, lai atklātu katru virsmu, un pāris minūšu laikā zilā plastmasa paliek. Lai nodrošinātu virsmas galīgo izlīdzināšanu un tīrīšanu, modelis atrodas nātrija hidroksīda vannā apmēram 15 minūtes.

Citi 3-D printeri vienkārši nostiprina pulvera slāņus, pēc tam pievieno materiālu, lai daļiņas būtu kopā. Daži pat izveido katru slāni, izgriežot to no standarta printera papīra. Pat metāls var aizstāt tinti 3-D printerī. Tā kā drukāšana kļūst par iespēju vairāk un vairāk objektu ražošanai, tehnoloģija var kļūt arvien izplatītāka, pat ja neesat tirgū pērtiķu galvaskausu modeļiem.

» Skatīt Lehman College 3D virtuālās un cietās vizualizācijas laboratorijas slaidrādi

Kāds ir fosilā modeļa mērķis, kas ražots, izmantojot trīsdimensiju drukāšanu? Sīkāka informācija sadaļā "3-D Printing Gets Ahead: antropologi izmanto drukāšanas tehnoloģiju, lai modelētu fosilijas"