Het apparaat en het werkingsprincipe van de 3D-printer, de belangrijkste methoden en soorten 3D-afdrukken

Momenteel wordt 3D-printtechnologie steeds vaker gebruikt om decoratieve elementen, machineonderdelen en apparaten en verschillende functionele eenheden te maken. En met de meest relevante ontwikkelingen kunt u hele gebouwen en zelfs organen en prothesen voor mensen afdrukken. Tegelijkertijd kunt u op de markt printers vinden vanaf enkele honderden dollars, voor huishoudelijk gebruik en tienduizenden dollars - voor industrieel gebruik. In dit artikel behandelen we basisinformatie over de typen en het ontwerp van een 3D-printer.

types

Het concept van 3D-printen is niet zo duidelijk. Het is onderverdeeld in vele soorten, afhankelijk van het principe van het vormen van een afdrukbaar object en de hiervoor gebruikte materialen. Hoe zijn ze?

FDM-afdrukken (Fused Deposition Modeling) - Dit is de meest gebruikelijke manier om in het dagelijks leven respectievelijk volumetrische objecten te verkrijgen en de goedkoopste optie voor volumetrisch afdrukken. In dit geval drukt de 3D-printer het onderdeel af met gesmolten plastic. De meest gebruikte kunststoffen zijn PLA en ABS. De dikte van 1 druklaag ligt gemiddeld tussen 50-100 micron (in de meeste modellen). Waar deze printer uit bestaat zullen we later bespreken.

SLA afdrukken (laser stereolithografie) - klinkt als "stereolithografie." De installatie voor dit type 3D-printen bestaat uit een laser (dit is een fixeerlichaam dat met behulp van motoren langs de stangen beweegt) van de basis waarop het onderdeel en baden met vloeibare fotopolymeren worden afgedrukt. Het werkingsprincipe is het gebruik van fotopolymeerwoorden als materiaal.

De laser trekt elke laag van het toekomstige object op hars. Na elke laag wordt het werkplatform ondergedompeld in een bad met een fotopolymeer tot een diepte gelijk aan de dikte van de volgende laag. De interactie van de laserstraal en het fotopolymeer hardt uit op de plaatsen waar de laserstraal het oppervlak raakt.

Met deze methode kunt u nauwkeurige resultaten bereiken en kan de laagdikte slechts 15 micron bereiken. Dit maakt het gebruik van stereolithografie voor medische doeleinden (tandheelkunde) en sieraden mogelijk. SLA-technologie vereist geen bedrukking van ondersteunende elementen en na het afdrukken wordt het product ondergedompeld in een bad met oplossingen om het model te reinigen. De laatste fase is ultraviolette bestraling voor de volledige fixatie van fotopolymeren. Het grootste nadeel is de hoge kosten van printers en benodigdheden, waardoor het ongepast is om het thuis te gebruiken.

SLS-technologie - Selectief lasersinteren. Een poederlaag wordt naar het werkoppervlak gevoerd, afhankelijk van de taak - het kan metaal, plastic en zelfs keramiek en glas zijn, waarna het laaggebied van het toekomstige deel door de laser wordt verwerkt, waarna het platform wordt verlaagd en het proces wordt herhaald. Herinnert SLA, door het actieprincipe. Aan het einde van het proces is een warmtebehandeling van het element vereist. Ook niet geschikt voor huishoudelijk gebruik en is duur.

Elektronenstraal smelten of EBM-technologie. Het verschilt van de vorige technologie doordat het metaalpoeder wordt gesmolten door een elektronenstraal in een vacuüm en het resultaat geen warmtebehandeling vereist.

SLM - selectief lasersmelten, werkt alleen met metaalpoeders, volgens het werkingsprincipe is het vergelijkbaar met SLS, maar, net als bij EBM, is uiteindelijke warmtebehandeling niet vereist.

3DP - het verschil met de vorige is dat het werkmateriaal niet wordt gesmolten, maar dat lijmlagen worden aangebracht met behulp van inkjetprinters. Op deze manier is 3D-printen in kleur mogelijk.

FDM 3D-printer

Afdrukken met behulp van FDM-technologie is de meest voorkomende bij beide amateurs en voor het oplossen van vele professionele taken. Dezelfde methode is een van de oudste. Daarom zullen we meer in detail het type volumetrische afdrukken onderzoeken dat geschikt is voor thuis en in de werkplaats.

Apparaat en functies

Een 3D-printer die print met plastic met behulp van FDM-technologie bestaat uit:

1. Het werkoppervlak, vaak het platform genoemd. Het kan worden verwarmd.

2. Een extruder is, eenvoudig gezegd, een printkop.Het heeft een kunststof vulmechanisme, verwarmers en spuitmondjes.

3. Het bewegingsmechanisme van de extruder langs de assen. Bestaat uit staven, een schroefas en motoren, bijvoorbeeld stepper.

Afhankelijk van het ontwerp van de printer kunnen zowel de extruder als het werkoppervlak langs de verticale as (Z-as) bewegen, en het kan ook langs de Y-as bewegen. De extruder beweegt langs de horizontale assen.

Opmerking:

Er wordt een 3D-model gemaakt voor afdrukken met elk type 3D-printer, maar dit kan niet in de printer worden geladen om af te drukken. Daarvoor wordt het model verwerkt, de zogenaamde G-code. De betekenis van deze actie is om het model in lagen te verdelen en banen te vormen waarlangs de extruder zal bewegen (of een ander drukelement, afhankelijk van de technologie).

Bij het afdrukken worden ABS- en PLA-kunststoffen gebruikt. Afhankelijk van de complexiteit van het apparaat, kan de extruder twee spuitmonden bevatten en meer - één voor het afdrukken van onderdelen met basismateriaal en de andere voor het afdrukken van ondersteunende steunen (steunen).

Steunen zijn nodig om delen van het onderdeel in de lucht te hangen zodat ze niet doorzakken tijdens afkoeling en stolling. Nadat het afdrukken is voltooid, worden de steunpoten verwijderd.

Een vereenvoudigde versie van de 3D-printer is 3D-pen. In feite is het een extruder waarmee u zelf uw hand beweegt. Hoewel het speelgoed voor kinderen is, is het gewoon een prachtig product voor entertainment en kennismaking met technologie, en als je artistieke vaardigheden hebt, zul je zeker in staat zijn om een ​​prachtig interieur te creëren.

kenmerken van

Bij het kiezen van een 3D-printer moet u rekening houden met verschillende kenmerken, waaronder:

• Welke materialen het apparaat afdrukt, hoewel de meest voorkomende modellen afdrukken met twee soorten kunststof ondersteunen - ABS en PLA, maar let bij het kopen nog steeds op dit probleem.

• Afdrukresolutie - De kwaliteit en nauwkeurigheid van het onderdeel is afhankelijk van de dikte van de laag. Een laagdikte van 50 micron wordt als uitstekend beschouwd en bij 100 - meer dan goed.

• Printsnelheid - meer afhankelijk van de printresolutie.

Het is belangrijk om:

Omdat het onderdeel in lagen is bedrukt, moet u bedenken dat het oppervlak ruw en saai zal zijn en dat de breuksterkte veel lager zal zijn dan die van vaste producten. De hoogte (dikte, zoals u verkiest) van de laag hangt af van hoe ruw het onderdeel zal worden. Aan de andere kant, hoe dunner de laag - hoe meer tijd wordt besteed aan afdrukken en hoe meer passages de extruder zal maken, de belasting op alle elementen van de printer zal toenemen.

• Afmetingen van het afdrukgebied - dit probleem kan een struikelblok worden bij de keuze van een bepaald model. U kunt het product niet meer afdrukken dan het afdrukbare gebied. Het wordt beperkt door breedte, diepte en hoogte, met andere woorden, de X-, Y- en Z-assen.

In sommige gevallen, bijvoorbeeld voor deltaprinters, worden de diameter en hoogte van het afdrukgebied aangegeven, omdat het een cilindrische vorm heeft (zie onderstaande afbeelding).

conclusie

In dit artikel hebben we algemene vragen over 3D-printers en afdrukken in het algemeen behandeld, als u in meer detail geïnteresseerd bent in specifieke onderwerpen - schrijf hierover in de commentaren en we zullen u hierover vertellen.