3D-printimise ajalugu, tänapäev ja tulevik

Selles peatükis õpid:

• mõistma, mis on 3D-printimine
• selgitama, millised on 3D-printeri osad ja kuidas 3D-printer töötab
• kirjeldama 3D-printimise tehnoloogia kujunemise ajalugu, rakendusvõimalusi tänapäeval ja tulevikuväljavaateid erinevates eluvaldkondades

Mis on 3D-printimine?

Lühend 3D on tulnud inglise keelest ja on pikemalt lahti kirjutades “3-dimensional” ehk kolmemõõtmeline (ruumiline). Kui tavaline printer trükib paberipinnale kahemõõtmelisi kujutisi, siis 3D-printeri abil saab arvutis oleva digitaalse joonise põhjal luua ruumilise asja.

Vanasti sai näiteks võtmehoidja valmistada kas puust noaga vestes, kuuma plastikut vormi pressides või metalli tööpingil valtsides. 3D printeri abil luuakse võtmehoidja nii, et sulandatakse imeõhukesi plastmassikihte üksteise otsa kuni arvutijoonisel etteantud kuju on saavutatud. Täna Eesti koolides leiduvad 3D-printerid kasutavad üldjuhul FDM (Fused Deposition Modelling) tehnoloogiat, mille puhul toormaterjal sulatatakse printeri kuumpeas 230 kraadi juures ja pihustatakse vastavalt arvutijoonisele kihthaaval tööpinnale. Toormaterjalina kasutatakse üldjuhul ABS või PLA plastmasstraati (inglise keeles: filament), mille keskmine hind on 28 EUR 1kg rulli eest.

Foto: Flickr.com

3D-printimisel pihustatava toormaterjali kihi paksust saab muuta. Õhema kihi (0,1 mm) puhul jääb eseme pind siledam, samas võtab printimine sel juhul rohkem aega.

Harjutus: Milline ülaltoodud pildil olevatest keradest on prinditud 0,3 mm kihipaksusega, milline aga 0,1 või 0,2 mm? Kontrolli oma teadmist siin.

Prinditava eseme sisemust ei täideta tavaliselt tervenisti plastmassiga, vaid ehitakse õhuline kärjekujuline tugisõrestik. Vaata kärjesõrestikku videos Tähesõdade filmisarja kangelase Yoda kuju printimisest.

3D-printimise ajalugu

3D-printimise teerajajaks võib pidada Ameerika leiutajat nimega Charles Hull, kes sai patendi vanima 3D-printimise tehnoloogia SLA peale juba aastal 1986. Seejärel asutas Hull firma nimega 3D Systems, mis on ka täna üks suuremaid 3D-printimisega tegelevaid ettevõtteid. Meile tuttavam FDM tehnoloogia patenteeriti 1992. aastal firma StrataSys poolt, aga esimene lauale mahtuv 3D-printer valmis alles 2001. aastal. 2004.aastal käivitas Briti teadlane Adrian Bowyer projekti 3D-printeri RepRap ehitamiseks, mille abil saaks igaüks toota uusi samasuguseid printereid. Esimene RepRap printer Darwin valmis aastal 2008. Samal aastal loodi 3D-printeri abil esimene toimiv jalaprotees ja MakerBot käivitas 3D-jooniste jagamiseks veebikeskkonna Thingiverse.
//embedr.flickr.com/assets/client-code.js
Adrian Bowyer ja tema RepRap printer, mis suudab iseennast taastoota.

2009. aastal loodi Eestis Hardi Meybaumi ja Indrek Naruski poolt ettevõte GrabCad, mis pakkus inseneridele veebikeskkonda oma 3D-jooniste jagamiseks, hoidmiseks ja vaatamiseks. Eesti üheks edukaimaks idufirmaks kujunenud GrabCad kolis oma peakorteri 2011. aastal Ameerikasse Cambridge’i linna, kus paar aastat hiljem valmis 3D-jooniste loomise veebitööriist Workbench. 2014. aastal ostis GrabCadi ära Stratasys (üks suurimaid 3D-printimisega tegelevaid firmasid). 2015. aasta maikuus käivitas GrabCadi kaasasutaja Hardi Meybaum Eesti 2.0 projekti, mille raames 50 Eesti kooli said endale 3D-printerid.

Meie loodud ajajoon 3D-printeri ajaloost.