הדפסת 3D, במלואו הדפסה תלת מימדיתבייצור, כל אחד מכמה תהליכים לייצור חפצים תלת מימדיים על ידי הנחת חתכים דו מימדיים ברצף, זה על גבי זה. התהליך מקביל למיזוג דיו או טונר על נייר במדפסת (מכאן המונח הדפסה) אך הוא למעשה מיצוק או כריכה של נוזל או אבקה בכל נקודה בחתך האופקי בו מבוקש חומר מוצק. במקרה של הדפסת תלת מימד, שוב ושוב המינון מאות או אלפי פעמים עד שהאובייקט כולו סיים לאורך הממד האנכי שלו. לעתים קרובות נעשה שימוש בהדפסת תלת מימד בהפצת מהיר של טיפוסי פלסטיק או מתכת במהלך תכנון חלקים חדשים, אם כי ניתן להשתמש בהם גם בייצור מוצרים סופיים למכירה ללקוחות. חפצים המיוצרים בהדפסת תלת מימד נעים בין צלמיות פלסטיק ודפוסי עובש ועד חלקי מכונות פלדה ושתלים כירורגיים מטיטניום. ניתן להכניס מכשיר להדפסת תלת מימד שלמה בארון בגודל של תנור מטבח או מקרר גדול.
הדפסה: הדפסה תלת ממדית (שנות ה -60)
בשנות השישים פותח הדפס תלת ממדי, בעיקרו איור ועליו שתי תצוגות, מונחות על גבי אחת, של אותה תמונה שצולמה.
המונח דפוס תלת ממדי כינה במקור תהליך ספציפי שהוגש עליו פטנט כ- 3DP על ידי מדענים במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) בשנת 1993 והורשה למספר יצרנים. כיום המונח משמש כתווית גנרית למספר תהליכים קשורים. מרכזי בכולם הוא עיצוב בעזרת מחשב, או CAD. באמצעות תוכנות CAD, מהנדסים מפתחים מודל מחשב תלת ממדי של האובייקט שיוקם. דגם זה מתורגם לסדרת "פרוסות" דו ממדיות של האובייקט ואז להוראות המודיעות למדפסת היכן בדיוק להתמצק את חומר ההתחלה בכל פרוסה עוקבת.
ברוב התהליכים החומר המוצא הוא אבקת פלסטיק או מתכת עדינה. בדרך כלל, האבקה מאוחסנת במחסניות או במיטות מהן היא מחולקת בכמויות קטנות ונפרסת על ידי גלגלת או להב בשכבה דקה במיוחד (בדרך כלל רק עובי גרגרי האבקה, שיכולים להיות קטנים כמו 20 מיקרומטר, או 0.0008 אינץ ') מעל המיטה בה החלק נבנה. בתהליך ה- 3DP של MIT מועברת שכבה זו על ידי מכשיר הדומה לראש מדפסת הזרקת דיו. מערך חרירים מרסס חומר מחייב בתבנית שנקבעה על ידי תוכנית המחשב, ואז שכבת אבקה טרייה מתפשטת על כל שטח הבנייה והתהליך חוזר על עצמו. בכל חזרה היא מורידה את המיטה הבנויה בדיוק בעובי שכבת האבקה החדשה. עם סיום התהליך, החלק הבנוי, המשובץ באבקה לא מאוחדת, נשלף, מנקה ולעתים מבצע כמה שלבי גימור שלאחר העיבוד.
התהליך המקורי של ה- 3DP עשה בעיקר לעגים מחוספסים מפלסטיק, קרמיקה ואפילו מגבס, אך בהמשך וריאציות השתמשו גם באבקת מתכת והפיקו חלקים מדויקים ועמידים יותר. תהליך קשור נקרא sintering laser seltering (SLS); כאן מוחלפים ראש הזרבובית וקלסר הנוזלים בלייזרים מודרכים מדויקים המחממים את האבקה כך שהיא חורגת, או נמסה חלקית ונתיכים, באזורים הרצויים. בדרך כלל, SLS עובד עם אבקת פלסטיק או אבקת קלסר משולבת; במקרה האחרון יתכן שיהיה צורך לחמם את האובייקט הבנוי בכבשן להתמצקות נוספת ואז לבצע עיבוד שבבי והברקה. ניתן למזער את שלבי ההמשך לאחר עיבוד בסינטר לייזר מתכת ישיר (DMLS), בו לייזר בעל עוצמה גבוהה ממזג אבקת מתכת עדינה לחלק מוצק וסיים יותר ללא שימוש בחומר קלסר. וריאציה נוספת היא התכת קרני אלקטרונים (EBM); כאן מוחלף מכשיר הלייזר על ידי אקדח אלקטרונים, שממקד קרן טעונה חשמלית על האבקה בתנאי ואקום. תהליכי DMLS ו- EBM המתקדמים ביותר יכולים לייצר מוצרים סופיים של סגסוגות פלדה, טיטניום וקובלט כרום מתקדמות.
תהליכים רבים אחרים עובדים על עקרון ההצטברות של 3DP, SLS, DMLS ו- EBM. יש המשתמשים בסידורי זרבובית בכדי לכוון את חומר ההתחלה (אבקה או נוזל) רק לאזורי הבנייה המיועדים, כך שהחפץ לא טובל במיטה של החומר. לעומת זאת, בתהליך המכונה סטראוליתוגרפיה (SLA), נפוצה שכבה דקה של נוזל פולימר ולא אבקה על שטח הבנייה, ואזורי החלק המיועדים מגובשים על ידי קרן לייזר אולטרה סגולה. החלק הפלסטי הבנוי נשלף ומועבר בשלבי עיבוד לאחר.
כל תהליכי הדפסת התלת מימד הם מה שנקרא ייצור תוספים, או ייצור תוספים, תהליכים - כאלה שבונים חפצים ברצף, לעומת יציקה או יציקה שלב אחד (תהליך איחוד) או חיתוך ועיבודם מתוך גוש מוצק. (תהליך חיסור). ככאלה, הם נחשבים כבעלי יתרונות על פני ייצור מסורתי, כאשר העיקריים ביניהם הם היעדר הכלים היקרים המשמשים בתהליכי יציקה וטחינה; היכולת לייצר חלקים מורכבים בהתאמה אישית בהתראה קצרה; והפקת פחות פסולת. מצד שני, יש להם גם כמה חסרונות; אלה כוללים שיעורי ייצור נמוכים, פחות דיוק ופוליש משטח מאשר חלקים במכונות, מגוון מצומצם יחסית של חומרים הניתנים לעיבוד ומגבלות חמורות על גודל החלקים הניתנים לייצור זול וללא עיוות. מסיבה זו, השוק העיקרי של הדפסת תלת מימד הוא במה שמכונה אבות טיפוס מהירים - כלומר ייצור מהיר של חלקים שבסופו של דבר יוצרו בהמונים בתהליכי ייצור מסורתיים. עם זאת, מדפסות תלת מימד מסחריות ממשיכות לשפר את התהליכים שלהן ולהפוך את דרכן לשווקים של מוצרים סופיים, והחוקרים ממשיכים להתנסות בהדפסת תלת מימד, מייצרים חפצים שונים כמו גופי רכב, קוביות בטון ומוצרי מזון אכילים.
המונח הדפסת ביו-תלת מימד משמש לתיאור היישום של מושגי הדפסת תלת מימד לייצור ישויות ביולוגיות, כמו רקמות ואיברים. הדפסת ביו מבוססת במידה רבה על טכנולוגיות הדפסה קיימות, כמו הדפסת סילון דיו או לייזר, אך עושה שימוש ב"ביואינק "(השעיות של תאים חיים ומדיום גידול תאים), העשוי להכין במיקרופיפטות או בכלים דומים המשמשים כמחסניות מדפסת.. לאחר מכן נשלטת ההדפסה באמצעות מחשב, כאשר התאים מופקדים בתבניות ספציפיות על צלחות תרבית או על משטחים סטריליים דומים. הדפסה מבוססת שסתומים, המאפשרת שליטה נאה על הצבת התא ושימור משמר של יכולת התא, שימשה להדפסת תאי גזע עובריים אנושיים בתבניות מתוכנתות מראש המאפשרות את הצטברות התאים למבנים כדוריים. מודלים כאלה של רקמות אנושיות שנוצרו באמצעות הדפסת ביו-תלת מימדית הם שימושיים במיוחד בתחום הרפואה ההתחדשות.
