Urządzenie i zasada działania drukarki 3D, główne metody i rodzaje drukowania 3D

Obecnie technologia drukowania 3D jest coraz częściej wykorzystywana do tworzenia elementów dekoracyjnych, części maszyn i aparatury oraz różnych jednostek funkcjonalnych. A najistotniejsze zmiany pozwalają wydrukować całe budynki, a nawet narządy i protezy dla ludzi. Jednocześnie na rynku można znaleźć drukarki o cenie od kilkuset dolarów, do użytku domowego i dziesiątki tysięcy dolarów - do użytku przemysłowego. W tym artykule omówimy podstawowe informacje na temat rodzajów i konstrukcji drukarki 3D.

Gatunek

Pojęcie drukowania 3D nie jest tak jasne. Jest on podzielony na wiele typów, różniących się zasadą formowania obiektu do druku i zastosowanymi materiałami. Jacy oni są?

Drukowanie FDM (modelowanie z topieniem osadzonym) - Jest to najczęstszy sposób uzyskiwania przedmiotów wolumetrycznych odpowiednio w życiu codziennym i najtańsza opcja drukowania wolumetrycznego. W takim przypadku drukarka 3D drukuje część ze stopionego plastiku. Najczęściej stosowanymi tworzywami sztucznymi są PLA i ABS. Grubość 1 warstwy drukarskiej wynosi średnio między 50-100 mikronów (w większości modeli). Z czego składa się ta drukarka, rozważymy później.

Druk SLA (stereolitografia laserowa) - brzmi jak „litografia stereo”. Instalacja tego typu druku 3D składa się z lasera (jest to korpus mocujący, który porusza się wzdłuż prętów za pomocą silników) podstawy, na której drukowana jest część i wanny z ciekłymi fotopolimerami. Zasada działania polega na użyciu słów fotopolimerowych jako materiału.

Laser rysuje na żywicy każdą warstwę przyszłego obiektu. Po każdej warstwie platformę roboczą zanurza się w kąpieli z fotopolimerem na głębokość równą grubości następnej warstwy. Oddziaływanie wiązki lasera i fotopolimeru twardnieje w miejscach, w których wiązka lasera uderza w jego powierzchnię.

Ta metoda pozwala osiągnąć dokładne wyniki, a grubość warstwy może sięgać nawet 15 mikronów. Pozwala to na wykorzystanie stereolitografii do celów medycznych (stomatologia) i biżuterii. Technologia SLA nie wymaga drukowania elementów wsporczych, a po wydrukowaniu produkt zanurza się w kąpieli z roztworami do czyszczenia modelu. Ostatnim etapem jest naświetlanie promieniami ultrafioletowymi w celu całkowitego utrwalenia fotopolimerów. Główną wadą jest wysoki koszt drukarek i materiałów eksploatacyjnych, co sprawia, że ​​używanie go w domu jest niewłaściwe.

Technologia SLS - Selektywne spiekanie laserowe. Warstwa proszkowa jest podawana na powierzchnię roboczą, w zależności od zadania - może to być metal, plastik, a nawet ceramika i szkło, po czym obszar warstwy przyszłej części jest przetwarzany przez laser, po czym platforma jest opuszczana i proces jest powtarzany. Przypomina SLA zgodnie z zasadą działania. Pod koniec procesu wymagana jest obróbka cieplna elementu. Nie nadaje się również do użytku domowego i jest drogi.

Topienie wiązki elektronów lub technologia EBM. Różni się od poprzedniej technologii tym, że proszek metalu topi się wiązką elektronów w próżni, a wynik nie wymaga obróbki cieplnej.

SLM - selektywne topienie laserowe, działa tylko z proszkami metali, zgodnie z zasadą działania jest podobny do SLS, ale, podobnie jak w EBM, końcowa obróbka cieplna nie jest wymagana.

3Dp - różnica w stosunku do poprzednich polega na tym, że materiał roboczy nie topi się, a warstwy kleju nakłada się za pomocą druku atramentowego. W ten sposób możliwe jest drukowanie w kolorze 3D.

Drukarka 3D FDM

Drukowanie za pomocą technologii FDM jest najbardziej popularne zarówno wśród amatorów, jak i do rozwiązywania wielu profesjonalnych zadań. Ta sama metoda jest jedną z najstarszych. Dlatego dokładniej zbadamy dokładnie rodzaj druku woluminowego, który jest odpowiedni dla domu i warsztatu.

Urządzenie i funkcje

Drukarka 3D, która drukuje na plastikach przy użyciu technologii FDM, składa się z:

1. Powierzchnia robocza, często nazywana platformą. Można go podgrzać.

2. Ekstruder, najprościej mówiąc, jest głowicą drukującą.Ma plastikowy mechanizm segregowania, grzejniki i dysze drukujące.

3. Mechanizm ruchu wytłaczarki wzdłuż osi. Składa się na przykład z prętów, wału śrubowego i silników, wchodzenie.

W zależności od konstrukcji drukarki zarówno wytłaczarka, jak i powierzchnia robocza mogą poruszać się wzdłuż osi pionowej (oś Z), a także mogą przemieszczać się wzdłuż osi Y. Wytłaczarka porusza się wzdłuż osi poziomych.

Uwaga:

Model 3D jest tworzony do drukowania przy użyciu dowolnego typu drukarki 3D, ale nie można go załadować do drukarki w celu drukowania. Wcześniej model jest przetwarzany, tzw Kod G. Celem tego działania jest podzielenie modelu na warstwy i utworzenie trajektorii, po których porusza się wytłaczarka (lub inny element drukujący, w zależności od technologii).

Podczas drukowania stosuje się tworzywa ABS i PLA. W zależności od złożoności urządzenia wytłaczarka może zawierać dwie dysze i więcej - jedną do drukowania części z materiałem podstawowym, a drugą do drukowania podpór wsporczych (podpór).

Podpory są potrzebne do podparcia części zawieszonych w powietrzu, aby nie ugięły się podczas chłodzenia i krzepnięcia. Po zakończeniu drukowania nóżki podpierające są usuwane.

Uproszczona wersja drukarki 3D to Długopis 3D. W rzeczywistości jest to wytłaczarka, w której sam poruszasz ręką. Chociaż jest to zabawka dla dzieci, jest to po prostu wspaniały produkt do rozrywki i do zapoznania się z technologią, a jeśli masz umiejętności artystyczne, z pewnością będziesz w stanie stworzyć piękny wystrój domu.

Charakterystyka

Wybierając drukarkę 3D, należy wziąć pod uwagę kilka cech, między innymi:

• Jakie materiały drukuje urządzenie, chociaż najpopularniejsze modele obsługują drukowanie z dwoma rodzajami tworzyw sztucznych - ABS i PLA, ale nadal zwracaj uwagę na ten problem przy zakupie.

• Rozdzielczość drukowania - Jakość i dokładność części zależy od grubości warstwy. Grubość warstwy 50 mikronów jest uważana za doskonałą, a przy 100 - więcej niż dobrą.

• Szybkość drukowania - bardziej zależna od rozdzielczości wydruku.

Ważne:

Ponieważ część jest drukowana warstwowo, pamiętaj, że jej powierzchnia będzie szorstka i matowa, a jej wytrzymałość na pękanie będzie znacznie niższa niż w przypadku produktów litych. Wysokość (grubość, jak wolisz) zależy od tego, jak szorstka będzie część. Z drugiej strony, im cieńsza jest warstwa - im więcej czasu poświęcisz na drukowanie i im więcej minie wytłaczarki, tym większe będzie obciążenie wszystkich elementów drukarki.

• Wymiary obszaru drukowania - ten problem może stać się przeszkodą w wyborze konkretnego modelu. Nie można wydrukować produktu poza obszarem do zadrukowania. Jest ograniczona przez szerokość, głębokość i wysokość, innymi słowy, osie X, Y i Z.

W niektórych przypadkach, na przykład w przypadku drukarek delta, wskazana jest średnica i wysokość obszaru drukowania, ponieważ ma on kształt cylindryczny (patrz rysunek poniżej).

Wniosek

W tym artykule omówiliśmy ogólne pytania dotyczące drukarek 3D i drukowania w ogóle, jeśli bardziej interesują Cię jakieś konkretne tematy - napisz o tym w komentarzach, a my ci o nich opowiemy.