Imprimare 3D (tridimensionala)

este un domeniu foarte puțin cunoscut publicului larg deși, astăzi, în industria automobilelor spre exemplu, sunt multe componente realizate cu ajutorul imprimantelor 3D! Aparitia acestei tehnologii inovatoare a fost în anul 1979, prin brevetarea procedeului de imprimare 3D prin sinterizarea laser selectiva de către Ross Housholder, din păcate nefinalizat printr-un start-up tehnologic propriu.

Următorii cercetători, trei la numar, au reușit să-și finalizeze brevetele și sa devină mari producători de dispozitive de imprimare 3D, atenție!, prin trei procedee absolut diferite: Chuck Hull (1986) – fotopolimerizare, Carl Deckard (1989) – sinterizare laser selectiva și Scott Crump (1989) – modelare prin depunere la cald.

Deși termenul „imprimanta 3D”, adică o imprimanta care „tipareste” în 3D, în spațiu deci – care va sa zică ea „creeaza” un obiect – este de domeniul literaturii SF (în treacat fie vorba, mai mult jumătate din ce se putea citi în brosurile/cartile SF de acum 50 de ani sunt acum realitate, unele chiar depasind fictiunea!), teoretic e un lucru foarte simplu, ca toate lucrurile geniale (cum de nu ne-am gândit și noi?). Se ia un obiect (orice obiect !), se „taie” în felii foarte-foarte subtiri (pe computer) iar apoi se reface în imprimanta fiecare felie (o amprenta a sectiunii) prin aglutinarea particulelor de material (ce trebuiesc puse la indemana imprimantei), una peste alta, pana la obtinerea obiectului dorit. Pentru ca procedeul presupune adaugarea, particula cu particula, a materialului, acesta mai este cunoscut sub denumirea de fabricatie aditiva.

Avantajele sunt imense:

• se poate realiza, printr-o singura tiparire, un obiect întreg, complex, cu părți statice și părți care se misca, asamblat gata, în stare de funcționare;
• se folosește mult mai puțin material decât în productia clasica, în acest caz neexistand pierderi, materialul rămas se poate folosi pentru imprimarea altui obiect;
• materialele folosite sunt foarte multe: metale, polimeri, cuart, ceramica, materiale compozite.

Dezavantajul major – dar pe cale de a fi inlaturat – este acela ca, deocamdată, imprimatele utilizeaza un singur material odată, sunt „monomaterial”, dar imprimantele care utilizeaza materialele plastice sunt deja color.

Imprimare 3D

Brevetul lui Chuck (Charles) HULL – n. 12.05.1939, Clifton, Colorado – de imprimare 3D a fost pentru procedeul de stereolitografie, adica turnarea in straturi succesive a materialului pentru formarea obiectului si intrucat a fost urmat de realizarea practica, se considera unanim ca reprezinta data de nastere a imprimarii 3D: 08.08.1984.

Desi principiul este acelasi,  se realizeaza in doua moduri: fotopolimerizare cu un foton si

fotopolimerizare cu doi fotoni. Diferenta consta in faptul ca, in primul  caz obiectul se formeaza pe un suport care se scufunda cu fiecare strat realizat iar in cel de-al doilea caz, chiar in solutia de fotopolimeri.

Materialul de baza, soluția de fotopolimeri, este un fluid format din 3 componente: oligomeri – sunt substantele de baza, din care se formeaza obiectul – a doua este monomeri – care au rolul de a face substanta, destul de vascoasa, a oligomerilor mai fluida și initiatori – care, în momentul când frecventa și intensitatea iluminarii ajung la valoarea corecta, dau naștere unei reactii prin care oligomerii se intaresc și se transforma într-un strat component al obiectului; urmează scufundarea și crearea urmatorului strat, pana la terminarea executiei obiectului. În al doilea procedeu de imprimare 3D, solidificarea are loc în punctul în care intensitatea razei laser este maxima, adică în focar. În acest caz obiectul se formeaza prin deplasarea capului de imprimare, cu laser, astfel încât se modifica poziția focarului și se creeaza stat peste strat. Are avantajul unei rezolutii excelente, în toate cele trei directii.