O dispositivo e princípio de operação da impressora 3D, os principais métodos e tipos de impressão 3D

Atualmente, as tecnologias de impressão 3D estão sendo cada vez mais usadas para criar elementos decorativos, peças e aparelhos de máquinas e várias unidades funcionais. E os desenvolvimentos mais relevantes permitem imprimir edifícios inteiros e até órgãos e próteses para humanos. Ao mesmo tempo, as impressoras podem ser encontradas no mercado a partir de várias centenas de dólares, para uso doméstico e dezenas de milhares de dólares - para uso industrial. Neste artigo, abordaremos informações básicas sobre os tipos e o design de uma impressora 3D.

Espécies

O conceito de impressão 3D não é tão claro. É dividido em vários tipos, diferindo no princípio de formar um objeto imprimível e nos materiais utilizados para isso. Como eles são?

Impressão FDM (Modelagem de Deposição Fundida) - Essa é a maneira mais comum de obter objetos volumétricos na vida cotidiana, respectivamente, e a opção mais barata para impressão volumétrica. Nesse caso, a impressora 3D imprime a peça com plástico derretido. Os plásticos mais utilizados são o PLA e o ABS. A espessura de uma camada de impressão é em média entre 50-100 mícrons (na maioria dos modelos). Em que consiste esta impressora, consideraremos mais adiante.

Impressão SLA (Estereolitografia a Laser) - soa como "litografia estéreo". A instalação para esse tipo de impressão 3D consiste em um laser (este é um corpo de fixação que se move ao longo das hastes com a ajuda de motores) da base na qual são impressas a peça e as banheiras com fotopolímeros líquidos. O princípio de operação é o uso de palavras de fotopolímero como material.

O laser utiliza resina em cada camada do objeto futuro. Após cada camada, a plataforma de trabalho é imersa em um banho com um fotopolímero até uma profundidade igual à espessura da próxima camada. A interação do raio laser e do fotopolímero endurece nos locais onde o raio laser atinge sua superfície.

Este método permite obter resultados precisos e a espessura da camada pode atingir apenas 15 mícrons. Isso permite o uso de estereolitografia para fins médicos (odontologia) e jóias. A tecnologia SLA não requer a impressão de elementos de suporte e, após a impressão, o produto é imerso em um banho com soluções para limpar o modelo. O estágio final é a irradiação ultravioleta para a fixação completa dos fotopolímeros. A principal desvantagem é o alto custo de impressoras e suprimentos, o que torna inadequado usá-lo em casa.

Tecnologia SLS - Sinterização seletiva a laser. Uma camada de pó é alimentada na superfície de trabalho, dependendo da tarefa - pode ser metal, plástico e até cerâmica e vidro, após o qual a área da camada da parte futura é processada pelo laser, depois a plataforma é abaixada e o processo é repetido. Lembra o SLA, pelo princípio da ação. No final do processo, é necessário tratamento térmico do elemento. Também não é adequado para uso doméstico e é caro.

Derretimento de feixe de elétrons ou tecnologia EBM. Difere da tecnologia anterior, pois o pó de metal é derretido por um feixe de elétrons no vácuo, e o resultado não requer tratamento térmico.

SLM - derretimento seletivo a laser, funciona apenas com pós metálicos, de acordo com o princípio de operação, é semelhante ao SLS, mas, como na EBM, o tratamento térmico final não é necessário.

3Dp - a diferença dos anteriores é que o material de trabalho não é derretido, mas as camadas de cola são aplicadas usando a impressão a jato de tinta. Dessa maneira, a impressão 3D colorida é possível.

Impressora 3D FDM

Imprimir usando a tecnologia FDM é o mais comum entre os amadores e para resolver muitas tarefas profissionais. O mesmo método é um dos mais antigos. Portanto, examinaremos com mais detalhes exatamente o tipo de impressão por volume adequado para a casa e a oficina.

Dispositivo e recursos

Uma impressora 3D que imprime em plástico usando a tecnologia FDM consiste em:

1. A superfície de trabalho, geralmente chamada de plataforma. Pode ser aquecido.

2. Uma extrusora, em termos simples, é uma cabeça de impressão.Possui mecanismo de arquivamento de plástico, aquecedores e bicos de impressão.

3. O mecanismo de movimento da extrusora ao longo dos eixos. Consiste em hastes, um eixo helicoidal e motores, por exemplo, pisar.

Dependendo do design da impressora, a extrusora e a superfície de trabalho podem se mover ao longo do eixo vertical (eixo Z) e também podem se mover ao longo do eixo Y. A extrusora se move ao longo dos eixos horizontais.

Nota:

Um modelo 3D é criado para impressão usando qualquer tipo de impressora 3D, mas não pode ser carregado na impressora para impressão. Antes disso, o modelo é processado, o chamado Código G. O significado desta ação é dividir o modelo em camadas e formar trajetórias ao longo das quais a extrusora se moverá (ou outro elemento de impressão, dependendo da tecnologia).

Na impressão, são utilizados plásticos ABS e PLA. Dependendo da complexidade do dispositivo, a extrusora pode conter dois bicos e mais - um para imprimir peças com material básico e outro para imprimir suportes de suporte (suportes).

São necessários suportes para apoiar as peças suspensas no ar para que elas não cedam durante o resfriamento e a solidificação. Após a impressão, as pernas de suporte são removidas.

Uma versão simplificada da impressora 3D é Caneta 3D. De fato, é uma extrusora que você mesmo move sua mão. Embora seja um brinquedo infantil, é apenas um produto maravilhoso para entretenimento e conhecimento da tecnologia. Se você possui habilidades artísticas, certamente poderá criar uma bela decoração para a casa.

Características

Ao escolher uma impressora 3D, é necessário considerar várias características, entre elas:

• Quais materiais o dispositivo imprime, embora os modelos mais comuns suportem a impressão com dois tipos de plástico - ABS e PLA, mas ainda assim prestem atenção a esse problema ao comprar.

• Resolução de impressão - A qualidade e a precisão da peça dependem da espessura da camada. Uma espessura de camada de 50 mícrons é considerada excelente e a 100 - mais que boa.

• Velocidade de impressão - mais dependente da resolução de impressão.

Importante:

Como a peça é impressa em camadas, lembre-se de que sua superfície será áspera e opaca e sua resistência à fratura será muito menor do que a de produtos sólidos. A altura (espessura, como preferir) da camada depende da rugosidade da peça. Por outro lado, quanto mais fina a camada - mais tempo será gasto na impressão e mais passes a extrusora fará, a carga em todos os elementos da impressora aumentará.

• Dimensões da área de impressão - esse problema pode se tornar um obstáculo na escolha de um modelo específico. Você não pode imprimir o produto além da área imprimível. É limitado pela largura, profundidade e altura, ou seja, os eixos X, Y e Z.

Em alguns casos, por exemplo, para impressoras delta, o diâmetro e a altura da área de impressão são indicados, pois possuem uma forma cilíndrica (veja a figura abaixo).

Conclusão

Neste artigo, abordamos questões gerais sobre impressoras 3D e impressão em geral, se você estiver interessado em algum tópico específico com mais detalhes - escreva sobre isso nos comentários e falaremos sobre eles.