Tänk dig en robotarm försedd med en smältpistol som sprutar ut plast istället för lim. Då har du i grunden en bild av hur en 3D-skrivare fungerar. Tunna plasttrådar matas in i ett skrivhuvud som hettar upp materialet tills det smälter. Skrivhuvudet rör sig med stor precision i tre dimensioner och deponerar plastlinjer på byggplattformen, det vill säga ytan där utskriften sker. Denna process upprepas om och om igen, lager för lager, tills ett tredimensionellt objekt är färdigt.
Från 3D-modell till verklighet
Varje föremål som produceras med hjälp av en 3D-skrivare börjar som en 3D-modell. Dessa modeller skapas vanligtvis med CAD-program, speciellt utformade för att hantera tredimensionella konstruktioner. Exempel på sådana program är TinkerCAD, Fusion360 och Sketchup. Det skiljer sig något från hur 3D-modeller görs för exempelvis film och spel, men det är fullt möjligt att skriva ut detaljerade figurer med traditionell 3D-modelleringsprogramvara.
En betydande fördel med 3D-skrivare är förmågan att skapa nästan vad som helst. Vissa modeller är så komplexa att de vore omöjliga att tillverka med traditionella metoder som gjutning eller CNC-fräsning. Det är här 3D-skrivare verkligen glänser. Men de används inte enbart för att producera avancerade geometriska former. Inom industrin är det vanligtvis mycket mer kostnadseffektivt för forsknings- och utvecklingsavdelningar att skriva ut en prototyp i plast istället för att ställa om hela fabriken för att tillverka en enskild detalj. Denna metod kallas prototyptillverkning, och möjliggör en snabb testning av designen utan att förbruka alltför mycket tid och resurser.
Bearbetning av 3D-modellen för utskrift
En 3D-skrivare kan inte tolka en komplex 3D-modell direkt. Modellen måste först bearbetas till information som skrivaren kan förstå. Denna process kallas för ”slicing”. Det innebär att modellen delas upp i enskilda lager, och skrivaren får instruktioner om hur skrivhuvudet ska röra sig för att bygga varje lager stegvis. Detta görs med en ”slicer”, ett program som hanterar hela processen. Exempel på slicer-program är CraftWare och Astroprint.
Slicern hanterar även modellens inre struktur, även kallad ”infyllning”. Detta skapar ett gittermönster inuti solida objekt, vilket ger extra stabilitet. 3D-skrivare är särskilt bra på att skapa starka material med låg densitet genom att strategiskt lämna luftfickor inuti modellen, vilket gör den betydligt lättare.
Ytterligare en uppgift för slicern är att generera stödstrukturer. Eftersom skrivaren inte kan bygga i tomma luften, behövs stöd för att bygga utskjutande delar och broar. Dessa stödstrukturer är avtagbara, men nödvändiga för att utskriften inte ska kollapsa.
När ”slicing”-processen är klar skickas data till 3D-skrivaren för att starta själva utskriften.
En tidskrävande process
När skrivaren väl har startat kommer du att märka det största problemet med dagens 3D-utskriftsteknik: det går väldigt långsamt. Medan en 2D-skrivare kan producera en hel bok på några minuter, tar de flesta 3D-utskrifter åtskilliga timmar, om inte dagar, att slutföra. Om något går fel, exempelvis om inställningarna är felaktiga, slicern inte är rätt konfigurerad eller om du råkar stöta till skrivaren under processen, kan hela utskriften gå förlorad.
Det finns snabbare tekniker som vinner mark inom branschen. Exempelvis använder Carbon M1-skrivaren lasrar i ett vätskebad för att dra ut utskriften, vilket påskyndar processen betydligt. Men den här typen av skrivare är betydligt mer komplexa, dyra och fungerar för närvarande bara med plast.
Är det läge att köpa en 3D-skrivare?
Om du inte är intresserad av att konstruera och skriva ut egna delar är det inte troligt att du kommer att ersätta din vanliga 2D-skrivare med en 3D-skrivare inom en snar framtid.
De flesta 3D-skrivare som säljs till konsumenter skriver ut i plast. Det finns dock mer avancerade (och dyra) skrivare som används inom industrin och kan hantera en mängd olika material. Det finns till och med 3D-skrivare som kan skriva ut syntetiskt kött. Tekniken utvecklas snabbt och har stor potential inom många branscher. I framtiden kommer det troligen vara möjligt att skriva ut gourmetmåltider från ätbara matskrivare, men tills dess är tekniken främst för hobbyverksamhet och industriell användning.
När priserna fortsätter att sjunka kan det ändå vara en spännande hobby, särskilt om du håller på med projekt där små plastdetaljer behövs.
Bildkälla: Kaca Skokanova/Shutterstock