Η 3D εκτύπωση  αφορά στη δημιουργία ενός πραγματικού αντικειμένου στον τρισδιάστατο κόσμο μας μέσα από διάφορες μεθόδους. Αυτό που χρειάζεται για να πραγματοποιηθεί είναι : ένας 3D εκτυπωτής, το υλικό για την κατασκευή και ένα ψηφιακό μοντέλο 3D (ηλεκτρονικό αρχείο). Το τελικό αντικείμενο δημιουργείται με την αλλεπάλληλη εναπόθεση στρωμάτων του υλικού εκτύπωσης, το ένα πάνω στο άλλο.

Εν αρχή θα πρέπει να έχουμε ένα 3D-μοντέλο. Αυτό είναι ένα ψηφιακό σχέδιο, σε μορφή αρχείου (file format)  STL ή OBJ που είναι τα συνηθισμένα και τα οποία δημιουργούνται είτε από εφαρμογή CAD ή με τη χρήση ενός 3D-σαρωτή, ή ακόμα και από ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές με τη βοήθεια κατάλληλου λογισμικού.

3d  Πώς λειτουργεί η 3D εκτύπωση; 3dΣε μια διαδικασία που ονομάζεται fixup το αρχείο προς εκτύπωση ελέγχεται για πιθανά σφάλματα. Στη συνέχεια, το αρχείο υπόκειται σε μια επεξεργασία όπου έχει σαν αποτέλεσμα  τον τεμαχισμό του μοντέλου σε μία σειρά από λεπτές στρώσεις. Τέλος, το αρχείο αναλύεται σε «οδηγίες» για ένα συγκεκριμένο 3D εκτυπωτή και αποστέλλεται στο μηχάνημα όπου θα ξεκινήσει δημιουργία του αντικείμενου σε στρώσεις. Τα στρώματα αυτά είναι εξαιρετικά λεπτά (τυπικά 0,1 χιλιοστά ή και λιγότερο) και όσο λεπτότερες είναι οι στρώσεις, τόσο λιγότερο φαίνονται οι διατομές στο τελικό αντικείμενο. Πάντως, σε μερικές περιπτώσεις, ένα τελικό φινίρισμα απαιτείται προκειμένου να απομακρυνθούν μικροατέλειες και να βελτιωθεί με γυάλισμα η επιφάνεια.

Οι πιο δημοφιλείς μέθοδοι 3D εκτύπωσης

prusa-i3-hephestos-blue  Πώς λειτουργεί η 3D εκτύπωση; prusa i3 hephestos blueΗ μέθοδος που χρησιμοποιείται από τους περισσότερους επιτραπέζιους 3D εκτυπωτές είναι γνωστή ως Εναπόθεση Λιωμένου ΥλικούFused Deposition Modeling – FDM). Στην τεχνική αυτή, μία θερμαινόμενη κεφαλή σε σχήμα σωληνάριου χρησιμοποιείται για να λιώσει το υλικό εκτύπωσης και να το εξωθήσει μέσω μιας κεφαλής (ακροφύσιο). Το υλικό, συνήθως κάποιο είδος πλαστικού, μερικές φορές πορσελάνη ακόμη και πηλός, τροφοδοτείται με τη μορφή λεπτού νήματος.

Υπάρχουν και άλλες μέθοδοι «εκτύπωσης» όπου χρησιμοποιούνται διαφορετικά υλικά. Η βασική αρχή παραμένει λίγο πολύ η ίδια σε όλες τις τεχνικές: Το αντικείμενο είναι χτισμένο στρώμα-στρώμα από τη βάση προς την κορυφή. Πάντως δε συμβαίνει σε όλες τις μεθόδους το υλικό να θερμαίνεται και να εξάγεται μέσω ακροφυσίου. Ορισμένες μέθοδοι περιλαμβάνουν λέιζερ για την τήξη και τη στερεοποίηση και κάποιο υλικό σε μορφή σκόνης.

Άλλες κοινές μέθοδοι είναι:

  • SLS : Selective Laser Sintering – Στην επιλεκτική πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ χρησιμοποιείται λέιζερ, ώστε να λιώσουν επιλεκτικά κόκκοι από κονιοποιημένο υλικό (π.χ. μέταλλο) και στη συνέχεια να ενοποιηθούν σε ένα στρώμα, για το σταδιακό χτίσιμο του τελικού αντικειμένου. Το λέιζερ στοχεύει σε σημεία που ορίζονται από το ηλεκτρονικό αρχείο του 3D σχεδίου.
  • SLA : Stereolithography – Στη στερεολιθογραφία το μοντέλο χτίζεται στρώμα – στρώμα με τη χρήση υγρής ρητίνης η οποία στερεοποιείται αν εκτεθεί σε συγκεκριμένο φωτισμό (UV-laser ή ψηφιακό προβολέα).

3D εκτύπωση εναντίον κοινών διαδικασιών παραγωγής

Η 3D εκτύπωση είναι ίσως στον αντίποδα των παραδοσιακών μεθόδων παραγωγής που περιλαμβάνουν μηχανήματα κοπής ή σκαλίσματος, κόφτες λέιζερ ή τόρνους. Τέτοιες μηχανές ξεκινούν πάνω σε έναν όγκο ή ένα κυβικό κομμάτι της πρώτης ύλης και πραγματοποιούν αφαίρεση τμημάτων, προκειμένου να επιτευχθεί το επιθυμητό σχήμα.

Ο κύριος λόγος για τη δημοτικότητα της κατασκευής αντικειμένων μέσω τρισδιάστατης  εκτύπωσης, είναι το γεγονός ότι μπορούμε να επιτύχουμε διάφορα πολύπλοκα σχήματα με ευκολία, κάτι το οποίο θα ήταν πολύ δύσκολο, έως και αδύνατο, να επιτευχθεί με χρήση παραδοσιακών τεχνικών.