Ce este imprimanta 3D - Caracteristici si perspective

Imprimantele uzuale, folosite la nivel mondial, sunt dispozitive periferice care permit transpunerea anumitor tipuri de informatie din calculator pe foaie de hartie sau alt material cu proprietati asemanatoare. Procesul de imprimare in acest fel se face in doua dimensiuni, lungime si latime - dimensiunea foii de hartie, fiind minimul de dimensiuni necesare pentru a putea reda elemente complexe cara sa fie perceptibile mintii umane. Tocmai pentru ca imprimarea in doua dimensiuni a fost punctul de la care s-a plecat - si probabil ca nici nu se preconiza imprimarea in mai multe dimensiuni decat doua - dispozitivele care redau informatia digitala in format bidimensional s-au numit pur si simplu imprimante.

Iata insa ca in prezent trebuie sa se faca o distinctie clara intre imprimantele uzuale, bidimensionale sau 2D, si cele care sunt capabile sa materializeze obiecte in trei dimensiuni - lungime, latime si inaltime / adancime - adica imprimantele 3D.

O imprimanta 3D este un dispozitiv aparut pentru prima data prin anii 80' ce permite crearea de obiecte fizice compuse fie dintr-un singur material fie dintr-o varietate de materiale precum plastic, metal, sticla, ceramica, rasina, s.a., obiectele avand o forma geometrica tridimensionala definita digital - dupa o schita virtuala de modelare 3D. Altfel spus, o imprimanta 3D este un robot industrial capabil de a crea obiecte fizice sub control computerizat.
Imprimanta 3D printand Tour Eiffel in miniatura (Autor: GREGOR LUETO).

Cum se face printarea 3D?

Printarea 3D a unui obiect se realizeaza prin procesul de aditie controlata de material, strat peste strat, pana cand obiectul a fost creat in integralitatea lui - asa cum a fost definit digital. Fiecare astfel de strat poate fi vazut ca o sectiune orizontala din obiect, mai exact o felie 2D, toate straturile fiind imbinate gradual la un loc pentru a alcatui forma finala a obiectului. Pentru a intelege mai bine cum se realizeaza printarea 3D imagineaza-ti urmatorul lucru: vrei sa creezi un obiect tridimensional, hai sa zicem un cub in miniatura, si ai la indemana drept material de constructie un top cu foi de hartie A4. Cum procedezi? Singura modalitate este sa decupezi o multime de patrate (feliile de 2D) pe care sa le lipesti la un loc, rezultand la un moment dat cubul dorit. Fireste ca printarea 3D este un proces mult mai complex insa pe ansamplu procedeul este asemanator - aditia de straturi noi peste cele deja existente pentru a forma a treia dimensiune: inaltimea.

Toate imprimantele 3D actuale folosesc acest proces de aditie de strat peste strat, fiind totodata mai multe tipuri de tehnologii disponibile, diferenta dintre ele constand in modul in care sunt create si alipite straturile. Unele dintre ele se bazeaza pe topirea sau marirea gradului de maleabilitate a materialului pe care se lucreza, altele pe diferite procese ce includ utilizarea unor fascicule de laser sau radiatii ultraviolete pe materiale receptive la acestea.

 Ce se poate printa la imprimanta 3D?

Pentru a putea printa 3D un obiect este nevoie de schita virtuala computerizata a acestuia, care fie este creata folosind un program de proiectare asistata de calculator (CAD - Computer Aided Design) fie este obtinuta prin scanarea 3D a obiectului - folosind un alt dispozitiv performant si recent aparut, asemanator scanerelor uzuale, adica 2D, care are menirea de a construi computerizat, pe baza unor senzori, forma spatiala a unui obiect. Deci pentru a printa un obiect 3D este nevoie, in primul rand, de un fisier care sa defineasca forma si caracteristicile interne ale acestuia.

Imprimanta 3D creaza obiecte conform schitei computerizate tinand cont si de materialul, eventual amestecul de materiale dorite pentru a forma compozitia interioara si exterioara a obiectului. Rezultatul printarii este de regula de dimensiuni mici, majoritatea imprimantelor 3D destinate uzului personal sau comercial putand imprima doar obiecte de pana la 30x30x30 cm (lungime - latime - inaltime), existand si exemplare care permit imprimarea unor obiecte mai mari, de pana la 60x60x60 cm in dimensiune.

 Asadar, folosind o astfel de imprimanta se pot crea obiecte tridimensionale de orice fel - mai exact de orice forma - avand la dispozitie o varietate de culori si tipuri de material de productie, cel mai accesibil si deci si cel mai utilizat fiind plasticul. In plus, obiectele create au o rezistenta interna scazuta la socuri fizice, termice, etc. - aceasta calitate fiind dependenta intr-o oarecare masura si de calitatea matematica, fizica, chimica, eventual biologica, a schitei computerizate dupa care a avut loc procesul de printare.

 Aplicatii ale imprimantelor 3D

Creare de obiecte 3D prin printare este folosita sau ar putea fi folosita in foarte multe domenii, mai mult decat atat, acestea pun bazele unui nou salt tehnologic, cu implicatii in toate aspectele vietii personale, comericale si industriale de zi cu zi - cu specificatia ca exista o diferenta majora intre imprimantele 3D destinate uzului personal si cele intrebuintate in alte scopuri. Exemple de domenii sau situatii in care se foloseste in prezent printarea 3D:
  • in arhitectura: crearea in miniatura a unui model arhitectural sau machete;
  • in industrie: crearea de obiecte mici si cu o forma sau structura complexa, prototipizarea rapida a unor modele de obiecte ;
  • in paleontologie: reconstructia fosilelor;
  • in arheologie: reconstructia de artifacte;
  • in criminalistica: recrearea de obiecte fizice deteriorate sau incomplete;
  • in medicina: crearea de tesuturi (de exemplu organe, vase sangvine, s.a.) care sa fie compatibile cu o anumita persoana, constructia de implanturi dupa o anumita forma - de exemplu implanturi dentare sau de os;
  • in aeronautica: productia de structuri metalice sau plastice cu o forma complexa sau de o compozitie superioara fata de cele obtinute in sectorul industrial;
  • in gastronomie: pentru prepararea de elemente culinare cu o structura sau forma complexa;
  • in cinematografie: crearea de masti sau costume personalizate;
  • in domeniul artizanatelor: crearea de obiecte decorative;
  • in domeniul imobiliar: constructia de locuinte;
  • in domeniul personal sau casnic: crearea de obiecte de uz personal sau de menaj ce contin elemente personalizate.
 Care este pretul unei imprimante 3D?

Pretul imprimantelor 3D este foarte variat, asta si pentru ca exista cel putin 7 tehnologii prin care se executa procesul de imprimare iar materialele folosite, pe langa faptul sunt de mai multe tipuri, pot avea o duritate marita, de exemplu in cazul metalelor cum sunt titaniu sau otel. Alte aspecte ce influenteaza pretul mai sunt si dimensiunea maxima a obiectelor ce pot fi imprimate, culorile disponibile - care pot varia de la cateva culori la cateva zeci de culori, conectivitatea imprimantei - cu ce dispozitive se poate lansa in printare un obiect tridimensional si in ce mod, de exemplu trebuie neaparat un calculator sau acest lucru se poate face si de pe o tableta sau smartphone, modalitate posibila daca imprimanta foloseste tehnologii cum sunt WiFi sau Bluetooth.

Tinad cont de toate aceste aspecte dar si de multe altele pretul incepe de la aproximativ 1.500 de lei pentru imprimante 3D mici si cu caracteristici si performante limitate, in schimb pretul mediu pentru o imprimanta 3D profesionala incepe de la 6.000 lei si ajunge si la sume ce depasesc 100.000 de lei, iar asta doar in cazul imprimantelor 3D destinate uzului personal si care, in unele cazuri, pot fi folosite si in cadrul companiilor. In afara de acestea mai exista si modele de imprimante 3D detinute si folosite doar de catre marile companii ale momentului, de exemplu NASA, Boeing, Ford, General Electric, Nike, American Pearl, DIY Rockets si multe altele.

O lista cu preturi ale imprimantelor 3D disponibile in romania o puteti gasi pe emag, cu mentiunea ca exista multe altele disponibile deocamdata doar in afara - vezi pe amazon o lista completa cu imprimantele 3D existente pe piata, cu preturi incepand de la 300-400 de dolari.

 Perspective de dezvoltare

Imprimantele 3D au un potential urias chiar si in stadiul in care sunt la ora actuala, dar cum toate tehnologiile evolueaza devenind in acelasi timp mai robuste dar si mai performante, ne putem astepta la progrese semnificative in ceea ce priveste tipurile de material folosit si proprietatile acestora, rezistenta si dimensiunile obiectelor create, noi tehnici de efectuare a procesului de aditie, eficientizarea consumului de energie si materii prime, etc. pana cand se va ajunge la un nivel de dezvoltare in care se pot crea inclusiv obiecte / sisteme dinamice, care au in componenta lor parti mobile.

Atunci cand toate acestea se vor intampla, intregul sistem de producere al bunurilor de orice natura si de comercializare a lor se va schimba complet fata de ceea ce exista in prezent. Mai exact, persoanele nu vor mai fi nevoite de a cumpara produse ci au la indemana posibilitatea crearii lor, acest lucru avand implicatii in reducerea consumului de energe si de apa la nivel global comparativ cu procesul industrial din zilele noastre, personalizarea produselor dupa bunul plac al persoanei care le creaza, s.a.

Astea fiind spuse, mai ramane un singur aspect de lamurit: cum vor evolua preturile imprimantelor 3D pe viitor.

Desi acestea exista pe piata de peste doua decenii, pretul lor a fost unul foarte mare pentru utilizatorii de rand si tocmai de accea au fost inaccesibile publicului larg, insa in ultimii ani pretul a cunoscut o descrestere rapida ajungand in prezent sa poata fi achizitionate de o categorie foarte mare de companii si, mai ales, de persoane. Pe viitor acest trend nu poate decat sa se mentina, ajungand in cele din urma in punctul in care imprimantele 3D o sa fie la fel de accesibile cum sunt cele 2D in momentul de fata. (Vezi graficul de mai jos cu evolutia preturilor intre 2004 si 2014).
evolutie pret imprimanta 3d
Evolutia preturilor imprimantelor 3D.

  In continuare sunt listate o serie de videoclipuri si documentare scurte despre imprimantele 3D si modul cum acestea modifica mediul in care traim, influenteaza felul in care ne manifestam ca societate si permite crearea unei noi etape de dezvoltare - etapa pe care unii specialisti din domeniu o considera ca fiind o a treia revolutie industriala. Mai multe informatii despre acest lucru gasesti in videoclipurile de mai jos.

Tehnologii de printare 3D si aplicatii ale acestora (RO)


Imprimanta 3D - aparat de clonat (RO)


Impactul imprimantei 3D asupra confectionarii produselor de larg consum (EN)


Imprimanta 3D - Printeaza-ti orice iti doresti (EN)

Surse:
http://3dprinting.com/what-is-3d-printing/
http://www.3dprinterhelp.co.uk/what-materials-do-3d-printers-use/
http://www.techrepublic.com/article/3d-printing-10-companies-using-it-in-ground-breaking-ways/