3D spausdintuvo įtaisas ir veikimo principas, pagrindiniai 3D spausdinimo būdai ir tipai

Šiuo metu 3D spausdinimo technologija vis dažniau naudojama kuriant dekoratyvinius elementus, mašinų dalis ir aparatus bei įvairius funkcinius vienetus. O aktualiausi įvykiai leidžia spausdinti ištisus pastatus ir net organus bei protezus žmonėms. Tuo pačiu metu rinkoje galima rasti spausdintuvų, kurių kaina siekia kelis šimtus dolerių vidaus reikmėms, o dešimtys tūkstančių dolerių - pramoniniam naudojimui. Šiame straipsnyje mes pateiksime pagrindinę informaciją apie 3D spausdintuvo tipus ir dizainą.

Rūšys

3D spausdinimo sąvoka nėra tokia aiški. Jis skirstomas į daugelį tipų, kurie skiriasi spausdinamojo objekto sudarymo principu ir tam naudojamos medžiagos. Kuo jie panašūs?

FDM spausdinimas (lydyto nusodinimo modeliavimas) - Tai yra labiausiai paplitęs būdas tūriniams objektams gauti atitinkamai kasdieniame gyvenime ir pigiausias variantas tūriniam spausdinimui. Tokiu atveju 3D spausdintuvas spausdina detalę išlydytu plastiku. Dažniausiai naudojami plastikai yra PLA ir ABS. Vieno spausdinimo sluoksnio storis yra vidutiniškai 50–100 mikronų (daugumoje modelių). Ką sudaro šis spausdintuvas, mes apsvarstysime vėliau.

SLA spausdinimas (stereolitografija lazeriu) - skamba kaip „stereo litografija“. Šio tipo 3D spausdinimo įrengimą sudaro pagrindo, ant kurio atspausdinta dalis ir vonios su skystais fotopolimerais, lazeris (tai tvirtinimo kūnas, kuris varikliais juda išilgai strypų). Veikimo principas yra fotopolimero žodžių kaip medžiagos naudojimas.

Lazeris piešia dervą kiekviename būsimo objekto sluoksnyje. Po kiekvieno sluoksnio darbinė platforma panardinama į vonią su fotopolimeru iki gylio, lygaus kito sluoksnio storiui. Lazerio pluošto ir fotopolimero sąveika kietėja tose vietose, kur lazerio spindulys smogia į jo paviršių.

Šis metodas leidžia pasiekti tikslių rezultatų, o sluoksnio storis gali siekti tik 15 mikronų. Tai leidžia stereolitografiją naudoti medicinos tikslais (odontologija) ir papuošalus. SLA technologijai nereikia spausdinti atraminių elementų, o atspausdinus gaminį, jis panardinamas į vonią su tirpalais modeliui išvalyti. Paskutinis etapas yra ultravioletinių spindulių švitinimas, siekiant visiškai pritvirtinti fotopolimerus. Pagrindinis trūkumas yra didelės spausdintuvų ir eksploatacinių medžiagų kainos, todėl netinkamos naudoti namuose.

SLS technologija - atrankinis sukepinimas lazeriu. Miltelinis sluoksnis tiekiamas į darbinį paviršių, atsižvelgiant į užduotį - tai gali būti metalas, plastikas ir netgi keramika bei stiklas, po kurio būsimos dalies sluoksnio plotas apdorojamas lazeriu, tada platforma nuleidžiama, o procesas kartojamas. Veiksmo principu primena SLA. Proceso pabaigoje reikia termiškai apdoroti elementą. Taip pat netinka naudoti buityje ir yra brangus.

Elektronų pluošto lydymosi arba EBM technologija. Jis skiriasi nuo ankstesnės technologijos tuo, kad metalo milteliai vakuume išlydomi elektronų pluoštu, o rezultatui nereikia termiškai apdoroti.

SLM - selektyvusis tirpinimas lazeriu, veikia tik su metalo milteliais, pagal veikimo principą jis yra panašus į SLS, tačiau, kaip ir EBM, galutinis terminis apdorojimas nereikalingas.

3Dp - skirtumas nuo ankstesnių yra tas, kad darbinė medžiaga nėra išlydoma, bet klijų sluoksniai tepami naudojant rašalinį spausdinimą. Tokiu būdu galima spalvotą 3D spausdinimą.

FDM 3D spausdintuvas

Spausdinimas FDM technologija yra labiausiai paplitęs tarp mėgėjų ir sprendžiant daugelį profesinių užduočių. Tas pats metodas yra vienas seniausių. Todėl mes išsamiau išnagrinėsime tiksliai tūrinio spausdinimo tipą, kuris gerai tinka namams ir dirbtuvėms.

Įrenginys ir funkcijos

3D spausdintuvą, spausdinantį plastiku, naudojant FDM technologiją, sudaro:

1. Darbinis paviršius, dažnai vadinamas platforma. Jis gali būti šildomas.

2. Paprastai kalbant, ekstruderis yra spausdinimo galvutė.Jis turi plastikinį padavimo mechanizmą, šildytuvus ir spausdinimo purkštukus.

3. Ekstruderio judėjimo išilgai ašių mechanizmas. Sudaro strypai, spiralinis velenas ir varikliai, pavyzdžiui, žingsnis.

Priklausomai nuo spausdintuvo konstrukcijos, tiek ekstruderis, tiek darbinis paviršius gali judėti išilgai vertikalios ašies (Z ašies), taip pat gali judėti išilgai Y ašies. Ekstruderis juda horizontaliomis ašimis.

Pastaba:

3D modelis yra sukurtas spausdinti naudojant bet kokio tipo 3D spausdintuvą, tačiau jo negalima įkelti į spausdintuvą spausdinti. Prieš tai modelis yra apdorojamas, vadinamasis G kodas. Šio veiksmo tikslas yra padalinti modelį į sluoksnius ir sudaryti trajektorijas, kuriomis išilgai ekstruderis judės (arba kitas spausdinimo elementas, atsižvelgiant į technologiją).

Spausdinant naudojami ABS ir PLA plastikai. Atsižvelgiant į prietaiso sudėtingumą, ekstruderyje gali būti du ir daugiau purkštukų - vienas, skirtas spausdinti dalims su pagrindine medžiaga, o kitas - spausdinti atramines atramas (atramas).

Reikalingos atramos ore esančioms dalims atremti, kad aušinant ir sukietėjant jos nenukristų. Baigę spausdinti, atraminės kojos nuimamos.

Paprastinta 3D spausdintuvo versija yra 3D rašiklis. Tiesą sakant, tai yra ekstruderis, kad jūs pats judinate ranką. Nors tai vaikų žaislas, tai tiesiog puikus gaminys, skirtas pramogoms ir susipažinimui su technologijomis. Jei turite meninių įgūdžių, tikrai galėsite sukurti gražų namų dekoravimą.

Charakteristikos

Renkantis 3D spausdintuvą, turite atsižvelgti į keletą savybių, tarp jų:

• Kokias medžiagas spausdina įrenginys, nors labiausiai paplitę modeliai palaiko spausdinimą naudojant dviejų tipų plastikus - ABS ir PLA, tačiau perkant vis tiek atkreipkite dėmesį į šią problemą.

• Spausdinimo raiška - Dalies kokybė ir tikslumas priklauso nuo sluoksnio storio. Laikoma, kad 50 mikronų storio sluoksnis yra puikus, o 100 - daugiau nei geras.

• Spausdinimo greitis - labiau priklauso nuo spausdinimo skyros.

Svarbu:

Kadangi dalis spausdinama sluoksniais, atminkite, kad jos paviršius bus šiurkštus ir nuobodu, o atsparumas lūžiams bus daug mažesnis nei kietų gaminių. Sluoksnio aukštis (storis, kaip jums labiau patinka) priklauso nuo to, kokia šiurkšti bus detalė. Kita vertus, kuo plonesnis sluoksnis - tuo daugiau laiko bus skiriama spausdinimui ir kuo daugiau laiko praeis ekstruderis, tuo padidės visų spausdintuvo elementų apkrova.

• Spausdinimo srities matmenys - ši problema gali tapti kliūtimi renkantis tam tikrą modelį. Gaminio negalima atspausdinti daugiau nei spausdinimo sritis. Jį riboja plotis, gylis ir aukštis, kitaip tariant, X, Y ir Z ašys.

Kai kuriais atvejais, pavyzdžiui, delta spausdintuvams, nurodomas spausdinimo ploto skersmuo ir aukštis, nes jis turi cilindro formą (žr. Paveikslą žemiau).

Išvada

Šiame straipsnyje mes palietėme bendrus klausimus apie 3D spausdintuvus ir spausdinimą apskritai, jei jus domina kokios nors konkrečios temos išsamiau, parašykite apie tai komentaruose ir mes jums apie juos papasakosime.