Il dispositivo e il principio di funzionamento della stampante 3D, i principali metodi e tipi di stampa 3D

Attualmente, la tecnologia di stampa 3D viene sempre più utilizzata per creare elementi decorativi, parti di macchine e apparecchi e varie unità funzionali. E gli sviluppi più rilevanti consentono di stampare interi edifici e persino organi e protesi per l'uomo. Allo stesso tempo, le stampanti possono essere trovate sul mercato a partire da diverse centinaia di dollari, per uso domestico e decine di migliaia di dollari per uso industriale. In questo articolo, tratteremo le informazioni di base sui tipi e il design di una stampante 3D.

tipi

Il concetto di stampa 3D non è così chiaro. È diviso in molti tipi, differendo per il principio di formare un oggetto stampabile e i materiali utilizzati per questo. Come sono?

Stampa FDM (Modellazione a deposizione fusa) - Questo è il modo più comune per ottenere oggetti volumetrici nella vita quotidiana, rispettivamente, e l'opzione più economica per la stampa volumetrica. In questo caso, la stampante 3D stampa la parte con plastica fusa. Le materie plastiche più comunemente utilizzate sono PLA e ABS. Lo spessore di 1 strato di stampa è in media tra 50-100 micron (nella maggior parte dei modelli). In che cosa consiste questa stampante considereremo più avanti.

Stampa SLA (stereolitografia laser) - suona come "litografia stereo". L'installazione per questo tipo di stampa 3D consiste in un laser (questo è un corpo di fissaggio che si muove lungo le aste con l'aiuto dei motori) della base su cui sono stampati la parte e le vasche da bagno con fotopolimeri liquidi. Il principio di funzionamento è l'uso di parole fotopolimeriche come materiale.

Il laser disegna sulla resina ogni strato dell'oggetto futuro. Dopo ogni strato, la piattaforma di lavoro viene immersa in un bagno con un fotopolimero ad una profondità pari allo spessore dello strato successivo. L'interazione del raggio laser e del fotopolimero si indurisce nei punti in cui il raggio laser ha colpito la sua superficie.

Questo metodo consente di ottenere risultati precisi e lo spessore dello strato può raggiungere fino a 15 micron. Ciò consente l'uso della stereolitografia per scopi medici (odontoiatria) e gioielli. La tecnologia SLA non richiede la stampa di elementi di supporto e dopo la stampa il prodotto viene immerso in un bagno con soluzioni per la pulizia del modello. Lo stadio finale è l'irradiazione ultravioletta per il fissaggio completo dei fotopolimeri. Lo svantaggio principale è l'elevato costo di stampanti e materiali di consumo, che rende inappropriato l'utilizzo a casa.

Tecnologia SLS - Sinterizzazione laser selettiva. Uno strato di polvere viene alimentato alla superficie di lavoro, a seconda del compito: può essere metallo, plastica e persino ceramica e vetro, dopo di che l'area dello strato della parte futura viene elaborata dal laser, dopodiché la piattaforma viene abbassata e il processo viene ripetuto. Ricorda lo SLA, secondo il principio di azione. Alla fine del processo, è richiesto il trattamento termico dell'elemento. Inoltre non adatto per uso domestico ed è costoso.

Fusione del fascio di elettroni o tecnologia EBM. Si differenzia dalla tecnologia precedente in quanto la polvere metallica viene fusa da un fascio di elettroni nel vuoto e il risultato non richiede un trattamento termico.

SLM - fusione laser selettiva, funziona solo con polveri metalliche, secondo il principio di funzionamento è simile a SLS, ma, come in EBM, non è richiesto il trattamento termico finale.

3DP - la differenza dai precedenti è che il materiale di lavoro non viene fuso, ma gli strati di colla vengono applicati con la stampa a getto d'inchiostro. In questo modo è possibile la stampa 3D a colori.

Stampante 3D FDM

La stampa con la tecnologia FDM è la più comune tra i dilettanti e per risolvere molti compiti professionali. Lo stesso metodo è uno dei più antichi. Pertanto, esamineremo più in dettaglio esattamente il tipo di stampa volumetrica che si adatta bene alla casa e all'officina.

Dispositivo e funzionalità

Una stampante 3D che stampa con plastica utilizzando la tecnologia FDM è composta da:

1. La superficie di lavoro, spesso chiamata piattaforma. Può essere riscaldato.

2. Un estrusore, in termini semplici, è una testina di stampa.Ha un meccanismo di archiviazione in plastica, riscaldatori e ugelli di stampa.

3. Il meccanismo di movimento dell'estrusore lungo gli assi. È costituito da aste, un albero elicoidale e motori, ad esempio, stepper.

A seconda del design della stampante, sia l'estrusore che la superficie di lavoro possono spostarsi lungo l'asse verticale (asse Z) e può anche spostarsi lungo l'asse Y. L'estrusore si sposta lungo gli assi orizzontali.

Nota:

Un modello 3D viene creato per la stampa utilizzando qualsiasi tipo di stampante 3D, ma non può essere caricato nella stampante per la stampa. Prima di questo, il modello viene elaborato, il cosiddetto Codice G. Il significato di questa azione è dividere il modello in strati e formare traiettorie lungo le quali si sposterà l'estrusore (o un altro elemento di stampa, a seconda della tecnologia).

Durante la stampa, vengono utilizzate materie plastiche ABS e PLA. A seconda della complessità del dispositivo, l'estrusore può contenere due ugelli e più: uno per la stampa di parti con materiale di base e l'altro per la stampa di supporti di supporto (supporti).

Sono necessari supporti per supportare le parti sospese nell'aria in modo che non si deformino durante il raffreddamento e la solidificazione. Al termine della stampa, le gambe di supporto vengono rimosse.

Una versione semplificata della stampante 3D è Penna 3D. In effetti, è un estrusore che tu stesso muovi la tua mano. Anche se è un giocattolo per bambini, è solo un prodotto meraviglioso per l'intrattenimento e la conoscenza della tecnologia e se hai abilità artistiche, sarai sicuramente in grado di creare splendidi decorazioni per la casa.

caratteristiche

Quando si sceglie una stampante 3D, è necessario considerare diverse caratteristiche, tra cui:

• Quali materiali stampa il dispositivo, anche se i modelli più comuni supportano la stampa con due tipi di plastica: ABS e PLA, ma al momento dell'acquisto presta ancora attenzione a questo problema.

• Risoluzione di stampa - La qualità e l'accuratezza della parte dipendono dallo spessore del livello. Uno spessore dello strato di 50 micron è considerato eccellente e a 100 - più che buono.

• Velocità di stampa - più dipendente dalla risoluzione di stampa.

È importante:

Poiché la parte è stampata a strati, ricorda che la sua superficie sarà ruvida e opaca e la sua resistenza alla frattura sarà molto inferiore a quella dei prodotti solidi. L'altezza (spessore, come preferisci) del livello dipende dalla ruvidezza della parte. D'altra parte, più sottile è il livello: maggiore sarà il tempo dedicato alla stampa e maggiore sarà il numero di passaggi effettuati dall'estrusore, aumenterà il carico su tutti gli elementi della stampante.

• Dimensioni dell'area di stampa: questo problema può diventare un ostacolo nella scelta di un particolare modello. Non è possibile stampare il prodotto oltre l'area stampabile. È limitato da larghezza, profondità e altezza, in altre parole, gli assi X, Y e Z.

In alcuni casi, ad esempio, per le stampanti a delta sono indicati il ​​diametro e l'altezza dell'area di stampa, poiché ha una forma cilindrica (vedere la figura seguente).

conclusione

In questo articolo, abbiamo toccato le domande generali sulle stampanti 3D e sulla stampa in generale, se sei interessato ad argomenti specifici in modo più dettagliato: scrivi questo nei commenti e ti parleremo di loro.