Redigerer 3D-utskrift

{{refforbedre|dato=2020}}
[[Fil:ORDbot quantum.jpg|høyre|mini|3D-skriver]]
[[Fil:Turbine (3D printing).jpg|thumb|En [[miniatyr]] av en [[turbin]] produsert med 3D-skriver]]
'''3D-utskrift''' eller '''3D-printing''', også kalt '''additiv produksjon'''<ref>{{Kilde www|url=https://www.tekna.no/fag-og-nettverk/ledelse-og-utvikling/ledelsesbloggen/additiv-produksjon-og-den-tredje-industrielle-revolusjon/|tittel=Additiv produksjon og den tredje industrielle revolusjon|besøksdato=2020-06-02|dato=2012-10-15|språk=no|verk=www.tekna.no|arkiv-dato=2020-08-14|arkiv-url=https://web.archive.org/web/20200814072855/https://www.tekna.no/fag-og-nettverk/ledelse-og-utvikling/ledelsesbloggen/additiv-produksjon-og-den-tredje-industrielle-revolusjon/|url-status=død}}</ref> eller '''additiv tilvirkning'''<ref>{{Kilde www|url=https://forsvaretsforum.no/ffi-spionasje/spionsiktet-holdt-foredrag-pa-ffi-konferanse/158146|tittel=Spionsiktet holdt foredrag på FFI-konferanse|besøksdato=2020-12-30|forfattere=|dato=2020-08-20|fornavn=Andrea|etternavn=Rognstrand|språk=no|verk=forsvaretsforum.no|forlag=|sitat=Snakket om 3D-printing: I fjor holdt mannen foredrag på en konferanse i regi av Forsvarets forskningsinstitutt (FFI). Denne opplysningen ble først omtalt av Aftenposten. – FFI forsker på bruk av 3D-printing og additiv tilvirkning for bruk i forsvarssektoren. Som del av dette arrangerer vi Amma, en årlig konferanse om additiv tilvirkning, skriver kommunikasjonsrådgiver Espen Hofoss i en e-post til Forsvarets forum. 3D-printing og additiv tilvirkning er begge begreper som beskriver teknikker for å bygge objekter i fast materiale med utgangspunkt i en tredimensjonal digital modell, ifølge Store norske leksikon.}}</ref> (fra [[engelsk]] ''additive manufacturing''), er en [[produksjonsteknikk]] der tredimensjonale objekter bygges opp lag for lag ved hjelp av et [[skriverhode]]. Utskriften av hvert lag kan minne en del om todimensjonal [[blekkstråleskriver|blekkutskrift]]. 3D-utskrift er ikke blant de hurtigste tilvirkningsteknikkene, men er veldig fleksibelt. Derfor brukes det spesielt mye til å lage [[prototyp]]er, modeller og gjenstander som produseres i små kvanta. 

Prosessen styres av et dataprogram, og foregår i spesielle prototypemaskiner som også kalles 3D-skrivere. Forutsetningen for å kunne produsere en prototype på en 3D-skriver er en 3D-datafil av den delen som skal lages. Fordelen med 3D-printing er at man ut fra 3D-datafilen kan lage en fysisk del raskt og kostnadsgunstig, og uten bruk av støpeverktøy. 3D-utskrift skiller seg fra andre typer produksjon ved at den ikke benytter noen form for kutting eller drilling.

3D-utskrift anvendes eksempelvis innen [[produktutvikling]] og [[industridesign]], innen [[arkitektur]] og annen modellbygging, og innen [[ortopedi]] og tekniske hjelpemidler.

== Varianter ==
En 3D-skriver kan bruke mange forskjellige materialer; mest brukt er [[plast]]. Vanligste plasttyper er ABS ([[Akrylnitril-butadien-styren]]) og PLA ([[Polymelkesyre]]), men mer avanserte skrivere kan også blant annet bruke [[Polyvinylalkohol|PVA]], [[Polyamid|PA]], [[Polykarbonat|PC]], [[Polyoximetylen|POM]], [[Polyethylen tereftalat|PETG]], [[Slagseg styrenplast|HIPS]] og elektrisk ledende plast (ABS).

=== Prosesser ===
Det finnes flere kategorier 3D-utskrift basert på hvordan lagene bygges, og disse prosessene er mulige å bruke med ulike materialer.

* [[Filament]]:
** [[Filamentskriver]] bruker en plasttråd som går gjennom en [[ekstruder]] der plasten smeltes i en [[smelter|plastsmelter]] (engelsk: ''hot end'') og påføres med en dyse (engelsk: ''nozzle'') for å bygge opp en modell på en byggeflate. En vanlig dysestørrelse er 0.4&nbsp;mm. Mindre dyse (f.eks. 0.25&nbsp;mm) gir mulighetfor mer detaljer, mens større dyse (f.eks. 1&nbsp;mm) gjør det mulig med raskere utskrift.<ref>{{Kilde www|url=https://blog.prusaprinters.org/everything-about-nozzles-with-a-different-diameter_8344/|tittel=Everything about nozzles with a different diameter|besøksdato=2022-03-25|dato=2018-06-07|språk=en-US|verk=Prusa Printers}}</ref> Skrukoblingen til dysen har som regel M6-[[gjenge]]r,<ref>{{Kilde www|url=https://www.bilby3d.com.au/BilbyCNCNozzleFactSheet.pdf|tittel=BILBYCNC : 3D printing nozzle fact sheet|besøksdato=2022-03-25|forlag=BilbyCNC|arkiv-dato=2021-10-17|arkiv-url=https://web.archive.org/web/20211017190549/https://www.bilby3d.com.au/BilbyCNCNozzleFactSheet.pdf|url-status=yes}}</ref><ref>{{Kilde www|url=https://all3dp.com/2/3d-printer-nozzle-size-material-what-to-know-which-to-buy/|tittel=Best 3D Printer Nozzle (for Your Needs) – Buyer's Guide|besøksdato=2022-03-25|dato=2022-01-30|språk=en|verk=All3DP}}</ref> og kan byttes med 7&nbsp;mm skiftenøkkel. Dysen er ofte laget av [[messing]], som leder varme bra, er relativt hardt, og er enkelt å maskinere. Herdet sort [[stål]] har også en viss popularitet, og har fordelen at den slites mindre og dermed varer lengre, men leder varme litt dårligere. [[Rustfritt stål]] brukes i applikasjoner den fremstilte delen skal brukes til næringsmiddel. [[Kobber]] er et mindre brukt materiale.
* [[Pulver]]:
** Selektiv laser[[sintring]] (engelsk ''Selective Laser Sintering'' - SLS).
** [[Multijetfusjon]] (engelsk ''MultiJet Fusion'' - MJF).
* [[Fotokjemi|Fotokjemisk]] bad:
** [[Stereolitografi]] (engelsk ''Stereolithography'' - SLA).
** [[Digital lysprosessering]] (engelsk ''Digital Light Processing'' - DLP).

=== Kinematikk ===
[[Kinematikk]] er hvordan skriveren beveger seg. Alle typene kinematikk kan tunes til svært høy [[3D-skrivehastighet]], og man kan se sammenlignbare hastigheter blant moderne CoreXY, kartesiske og deltaroboter. Det varierer også hvor egnet de er til innbygging i lukket kammer, hvilket gir mulighet for temperaturkontroll som er nødvendig for enkelte typer filament og dessuten kan dempe støy.

Vanlige:
* [[Kartesisk koordinatsystem|Kartesisk]] kinematikk har lenge vært mest vanlig på hjemmeskrivere. En vanlig variant er såkalte «bed slingers», hvor skriverhodet beveges langs x- og z-aksene med [[ledeskrue]], mens derimot selve skriveflaten flyttes frem og tilbake langs y-aksen (derav navnet). Et velkjent eksempel er [[Prusa i3]] og kloner. Disse har få komponenter og enklest mekanikk, og kan derfor fås til rimelig pris og er relativt enkle å vedlikeholde. De tar mest bordplass fordi byggeplaten må sendes forover og bakover under utskrift. Skriving av høye gjenstander kan være utfordrende siden gjenstanden lettere kan løsne når platen sendes frem og tilbake. De kan være utfordrende å bygge inn i lukket kammer på grunn av at skriverflaten stikker ut av skriveren foran og bak under drift.
* [[Deltarobot|Delta-skrivere]] har enkel mekanikk, og siden alle delene befinner seg innenfor rammen er de enkle å bygge med lukket kammer. Skriveflaten er sirkulær. De har trekantet avtrykk på bordflaten som gjør de mindre stabile, og er veldig høye (skriverne blir typisk omtrent dobbelt så høye som maks skrivehøyde).
* [[CoreXY]] er plassbesparende siden den har alt bygget inni en firkantet ramme, og tar lite plass både på bordflaten og i høyden. Har et intrikat beltesystem som kan være komplisert å vedlikeholde. Er enkle å bygge inn i lukket kammer siden ingenting stikker ut under drift. Har begynt å bli vanlig på dyrere hjemmeskrivere siden rundt 2020.

Andre:
* [[Polarkoordinatsystem|Polarkoordinat]]/[[sylinderkoordinat]]-skrivere har en sirkulær skriveflate som roterer. De har hatt begrenset kommersialisering (for eksempel Sculpto PRO2 og Polar Cloud). De er kjent for høyere hastighet, men er ikke alltid like presise.{{klargjør}}{{trenger referanse}}
* [[Robotarm]]-skrivere (også kalt «SCARA»-skrivere, etter det engelske akronymet ''Selective Compliance Articulated Robot Arm'')
* [[CoreXZ]], en variant av «bed slingers» der xz-planet drives av en intrikat beltemekanisme lik den på CoreXY, bare rotert 90 grader. Skriveflaten flytter seg fortsatt forover og bakover langs y-aksen. Det hevdes at beltedrift i stedet for ledeskruer kan gjøre en CoreXZ mer presis enn tradisjonelle «bed slingers», på bekostning av mer komplisert kinematikk. I likhet med tradisjonelle kartesiske skrivere er de vanskelige å bygge inn på grunn av at byggeplaten sendes forover og bakover under utskrift.

== Slicing ==
En [[slicer]] et program som brukes for å konvertere en 3D-objektfil (for eksempel i [[Standard Triangle Language|STL]]-format) til instruksjoner for skriveren (for eksempel g-kode-format). I sliceren er det ofte mulighet for å sette mange innstillinger som påvirker kvaliteten og tiden til utskriften, som for eksempel fyllingsgrad og lagtykkelse. Noen skrivere har innebygd slicer i skriveren slik at man kan laste inn en STL-fil direkte i skriveren, men dette gir ofte mindre kontroll over utskriften. Noen eksempler på kjente slicerprogrammer er Cura og PrusaSlicer.

== Åpen kildekode ==
Det finnes både kommersielle og frie ([[åpen kildekode]], ''open source code'') 3D-skrivere. Eksempler på 3D-skrivere med åpen standard er [[RepRap-prosjektet|RepRap]] og de tidlige utgavene av [[Ultimaker]].
== Skrivehastighet ==
{{hoved|3D-skrivehastighet}}
[[Fil:3D printing on replicator 2.webm|miniatyr|Modell av en hånd skrives ut i plast på en Makerbot Replicator 2 (intervallvideo).]]

Vanlig skrivehastighet på hjemmeskrivere er mellom 50 til 150 mm/s, og varierer med mange faktorer som for eksempel fyllingsgrad (engelsk ''infill'').

== Støynivå ==
[[Støyforurensning|Støynivå]] måles i [[desibel]] (dB), og kan variere mye i hjemmeskrivere fra 15&nbsp;dB til 75&nbsp;dB.<ref name="3dprintknowledge-1">[https://3dprintknowledge.com/how-loud-are-3d-printers-and-how-can-i-reduce-their-noise/ How Loud Are 3D Printers and Making Them Quiet.]</ref> Noen hovedkilder av støy i filamentskrivere er vifter, motorer og lagre, mens i harpiksskrivere er viftene vanligvis ansvarlige for mesteparten av støyen.<ref name="3dprintknowledge-1"/> Noen metoder for å dempe støyen fra en skriver kan være [[vibrasjonsisolering]], [[Mekanisk vifte|vifter]] med større diameter, jevnlig vedlikehold og smøring, eller bruk et [[lydisolerende]] kabinett.<ref name="3dprintknowledge-1"/>

== Styring ==
For å styre koordinatbordet eller skriverhodet på 3D-skrivere brukes ofte enten bevegelsesskruer med [[trapesgjenger]], vanlige [[Gjenge|gjengestenger]], eller eventuelt [[drivreim|beltedrift med tenner]].

=== Høydeaksen ===
I høyderetningen (z-aksen) er det vanlig å bruke [[bevegelsesskrue]]r. Bevegelsesskruer med trapesgjenger har mindre friksjon, men koster mer, og skrivere til hjemmebruk bruker som regel trapesgjenger med fire gjengestarter. Vanlige gjengestenger er et rimeligere alternativ som kan sees på en del billige forbrukereskrivere eller hjemmelagde 3D-skrivere, og da brukes som regel rustrfrie M8x1.25&nbsp;mm- eller M5x0.8&nbsp;mm-gjenger. Dyre skrivere benytter av og til [[kuleskrue]]r som har mindre [[dødgang]] og innebygd kulelager for mindre friksjon. Metoder for å få mindre dødgang med vanlige gjengestenger inkluderer messing-støtdempere med stålfjærer.

=== Bordplanet ===
De fleste 3D-skrivere har et [[koordinatbord]] i bordplanet (x- og y-aksen, altså lengde- og bredderetningen). Her er det mest vanlig med beltedrift på hjemmeskrivere, og da som regel såkalte «GT2»-belter med 2&nbsp;mm stigning.

== Historie ==

=== 1940 ===
Det generelle konseptet av en prosedyre som blir brukt av 3D-skriving ble først forklart av [[Murray Leinster]] i hans korthistorie ''Things Pass By'' i 1945.

=== 1950 ===

=== 1960 ===

=== 1970 ===
I 1971 hadde Johannes F Gottwald en patent på en kontinuerlig «blekk»stråle av metall for å lage en flyttbar metallkonstruksjon på en gjenbrukbar overflate for umiddelbar bruk eller omsmelting. Dette ser ut til å være den første patent som beskriver 3D-utskrift til rask prototypekontruksjon. 

I 1974 la [[David E. H. Jones]] frem et konsept til 3D-utskrift i sin spalte i magasinet ''[[New Scientist]].''<ref>{{Kilde www|url=https://www.newscientist.com/letter/mg23230991-100-1-editors-pick-3d-printing-you-read-it-here-first/|tittel=Editor's pick: 3D printing: you read it here first|dato=2016-11-09|besøksdato=2022-03-24|utgiver=New Scientist| språk=en}}</ref>

=== 1980 ===
Additivt produksjonsutstyr og materialer ble utviklet tidlig på 1980-tallet.<ref>{{Kilde avis|tittel=Exploring the 3D printing opportunity|url=https://www.ft.com/content/6dc11070-d763-11e1-a378-00144feabdc0|avis=Financial Times|dato=2012-08-08|besøksdato=2022-03-24}}</ref>

I april 1980 oppfant Hideo Kodama fra Nagoya kommunale industriforskningsinstitutt to additivmetoder for fremstilling av tredimensjonale plastmodeller med fotoherdende plast, der UV-eksponeringsområdet blir kontrollert av et maskemønster eller en skanningsfibersender. Han søkte på patent på denne XYZ-plotteren, som ble publisert 10. november i 1981. (JP S56-144478).<ref>{{Kilde www|url=https://www.j-platpat.inpit.go.jp/?uri=/c1800/PU/JP-S56-144478/1D0ADD2064383A29D55152F0210F025DEFC37B25B70242A69D2F88F6F3A29A10/11/en| tittel=j-platpat| besøksdato=2022-03-24|verk=www.j-platpat.inpit.go.jp}}</ref> Hans forskningsresultater ble framhevet i tidsskriftsartikler som ble publisert i april og november i 1981. Det var imidlertid ingen respons på serien av publikasjonene hans. Enheten hans ble ikke høyt evaluert i laboratoriet eller av sjefen hans. Forskningsbudsjettet hans best bare av {{formatnum:60000}} yen eller 545 dollar i året. ÅHan ga opp å skaffe seg patentrettighetene til XYZ-plotteren, og prosjektet ble avsluttet.

8. august 1984 ble patent US4575330 tildelt UVP, Inc. Senere leverte Charles «Chuck» Hull fra 3D Systems Corporation inn sin egen patent for et stereolitografisk fabrikasjonssystem, der individuelle laminater eller lag legges til ved herding ved hjelp av fotopolymerer med innfallende stråling, partikkelbombardement, kjemisk reaksjon eller bare ultrafiolett lyslaser. Hull definerte prosessen som et «system for å generere tredimensjonale objekter ved å skape et tverrsnittsmønster av objektet som skal dannes».<ref>{{Kilde www|url=https://all3dp.com/2/history-of-3d-printing-when-was-3d-printing-invented/|tittel=History of 3D Printing: When Was 3D Printing Invented?|besøksdato=2022-03-24|dato=2018-12-10|språk=en|verk=All3DP}}</ref><ref>{{Kilde artikkel|tittel=Application filed by UVP Inc|url=https://patents.google.com/patent/US4575330/en|dato=1989-12-19|serie=US4575330B1|besøksdato=2022-03-24}}</ref> Hulls bidrag var filformatet STL (Stereolithography) og de digitale skjærings- og utfyllingsstrategiene som er felles for mange prosesser i dag. I 1986 fikk Charles Hull patent på dette systemet, og selskapet hans, 3D Systems Corporation ble dannet. Det ga ut den første kommersielle 3D-skriveren, SLA-1, senere i 1987 eller 1988.

Å eie en 3D-skriver i 1980 ville kostet {{formatnum:300000}} dollar (tilsvarende {{formatnum:650000}} dollar i 2016).<ref>{{Kilde www|url=https://3dprintingindustry.com/news/evolution-3d-printing-past-present-future-90605/|tittel=The Evolution of 3D Printing: Past, Present and Future|besøksdato=2022-03-24|dato=2016-08-01|språk=en-US|verk=3D Printing Industry}}</ref>

=== 1990 ===

=== 2020 ===
I 2020 har 3D-skrivere oppnådd et kvalitets- og prisnivå som gjør dem tilgjengelige for folk flest. I 2020 kan man finne skrivere av brukbar kvalitet for mindre enn {{formatnum:2500}} kroner for maskiner på startnivå.<ref>{{Kilde www|url=https://formlabs.com/blog/how-to-calculate-3d-printer-cost/|tittel=How Much Does a 3D Printer Cost?|besøksdato=2022-03-24|språk=en|verk=Formlabs}}</ref>. Disse rimeligere modellene er vanligvis [[filamentskriver]]e. I november 2021 mottok den britisk pasienten Steve Verze verdens første fullt 3D-printede proteseøye fra Moorfields Eye Hospital i London.<ref>{{Kilde www|url=https://www.engadget.com/patient-receives-a-fully-3-d-printed-eye-for-the-first-time-ever-142528877.html| tittel=Patient receives the world's first fully 3D-printed prosthetic eye| besøksdato=2022-03-25|verk=Engadget|dato=2021-11-30|språk=en|forfatter=S. Dent}}</ref>

== Bruksområder ==

=== Byggindustri ===
{{trenger oppdatering|avsnitt}}
Svenske ConcretePrint har klart å 3D-printe en sylinder bestående av doble vegger i betong.  Målet var å 3D-printe rekkehus sensommeren og høsten 2021, sier administrerende direktør Tobias Haslingen i Concreteprint. De jobber også med å utvikle neste generasjons printer. Den skal ha målene 20 x 15 x 10 meter og være ganske mye raskere. Det stiller høyere krav til elektronikk og motorer.<ref>{{Kilde www|url=https://3dpnorge.no/2020/05/skal-3d-printe-rekkehus-i-betong/|tittel=Skal 3D-printe rekkehus i betong|besøksdato=2022-03-24|dato=2020-05-27|språk=nb-NO|forlag=3dpnorge.no}}</ref>

=== Matlaging ===

Noen 3D-skrivere kan produsere mat. I desember kunngjorde firmaet MeaTech at selskapet hadde skrevet ut en biff med en vekt på 3,67 gram.<ref name=":0">{{Kilde www|url=https://3dprintingindustry.com/news/plantish-raises-12m-to-take-3d-printed-seafood-to-fine-dining-restaurants-206335/|tittel=Plantish raises $12M to take 3D printed seafood to fine dining restaurants|besøksdato=2022-03-24|dato=2022-03-18|språk=en-US|verk=3D Printing Industry}}</ref>

=== Medisinsk ===
3D-skrivere kan også brukes til å fremstille implantater til ulike deler av kroppen, eksempelvis til hodeskallen, kneskålen eller andre deler som består av bein som kan byttes ut.<ref>{{Kilde www|url=https://3dpnorge.no/2021/12/sykehuset-som-printer-sine-egne-implantater/|tittel=Sykehuset som printer sine egne implantater|besøksdato=2022-03-24|dato=2021-12-21|språk=nb-NO|forlag=3dpnorge.no}}</ref> En av fordelene med disse implantatene er at de kan produseres rask og på sykehuset i tillegg til at de kan produseres sterilt til operasjoner. Ved [[Rikshospitalet]] i [[Oslo]] skrev hjertespesialister tidligere ut 3D-modeller av pasienthjerter for å forberede seg til kompliserte operasjoner; per 2020 var man imidlertid begynt å bruke [[Holografi|hologram]]mer i stedet for 3D-utskrifter.<ref>{{Kilde www|url=https://oslo-universitetssykehus.no/avdelinger/barne-og-ungdomsklinikken/barnekardiologisk-avdeling/verdensledende-innovasjon-pa-barnehjertene|tittel=Verdensledende innovasjon på barnehjertene|besøksdato=2022-03-25|forfattere=Henrik Brun, overlege og barnekardiolog ved Barnekardiologiske avdeling, OUS Rikshospitalet|dato=2020-10-27|språk=nb|verk=Oslo universitetssykehus|sitat=Tidligere skrev vi ut hjertet med 3D-printer og brukte plasthjertet til planlegging og simulering. Dette var både tidkrevende og dyrt. Derfor lette vi etter mer effektive og fleksible metoder.}}</ref>

=== Reparasjoner ===
Oppstartfirmaet Kongsberg Ferrotech er spesialisert på undervannsrobotikk og å reparere rørledninger på havbunnen. Kongsberg Ferrotechs metall-3D-printprosjekt er utviklet i samarbeid med Equinor, SINTEF, Gassco og Norges forskningsråd for å utvikle teknologien for applikasjoner for vedlikehold, reparasjon og overhaling (MRO) under vann.<ref>{{Kilde www|url=https://3dprintingindustry.com/news/underwater-3d-printing-to-be-rolled-out-in-2022-191146/|tittel=Underwater 3D printing to be rolled-out in 2022?|besøksdato=2022-03-24|dato=2021-06-06|språk=en-US|verk=3D Printing Industry}}</ref>

== Se også ==
* [[3D-modellering]]
* [[Dataassistert konstruksjon]]
* [[Sammenligning av 3D-skrivere]]
* [[Termisk rusing]]
* [[Slicer]], programvare brukt for konvertere en 3D-modell til skriverkommandoer
* [[3D-skrivehastighet]], hvor rask en 3D-skriver er

== Referanser ==
<references />

== Eksterne lenker ==
* {{Offisielle lenker}}
* [https://web.archive.org/web/20120817102906/http://www.reprap.no/ RepRap og 3D-skriving i Norge]

{{Autoritetsdata}}

[[Kategori:Oppfinnelser fra USA]]
[[Kategori:Design]]
[[Kategori:3D-utskrift]]