Das Gerät und das Funktionsprinzip des 3D-Druckers, die wichtigsten Methoden und Arten des 3D-Drucks

Gegenwärtig werden 3D-Drucktechnologien zunehmend verwendet, um dekorative Elemente, Maschinenteile und -apparate sowie verschiedene Funktionseinheiten herzustellen. Mit den wichtigsten Entwicklungen können Sie ganze Gebäude und sogar Organe und Prothesen für Menschen drucken. Gleichzeitig finden Sie auf dem Markt Drucker ab mehreren hundert Dollar für den Hausgebrauch und Zehntausende von Dollar für den industriellen Gebrauch. In diesem Artikel werden grundlegende Informationen zu Typ und Design eines 3D-Druckers behandelt.

Spezies

Das Konzept des 3D-Drucks ist nicht so klar. Es ist in viele Typen unterteilt, die sich hinsichtlich des Prinzips der Bildung eines bedruckbaren Objekts und der dafür verwendeten Materialien unterscheiden. Wie sind sie?

FDM-Druck (Fused Deposition Modeling) - Dies ist der gebräuchlichste Weg, um volumetrische Objekte im Alltag zu erhalten, und die billigste Option für den volumetrischen Druck. In diesem Fall druckt der 3D-Drucker das Teil mit geschmolzenem Kunststoff. Die am häufigsten verwendeten Kunststoffe sind PLA und ABS. Die Dicke einer Druckschicht liegt im Durchschnitt zwischen 50 und 100 Mikron (bei den meisten Modellen). Woraus dieser Drucker besteht, werden wir später betrachten.

SLA-Druck (Laserstereolithographie) - klingt nach "Stereolithographie". Die Installation für diese Art des 3D-Drucks besteht aus einem Laser (dies ist ein Befestigungskörper, der sich mit Hilfe von Motoren entlang der Stangen bewegt) der Basis, auf die das Teil und die Badewannen mit flüssigen Photopolymeren gedruckt werden. Das Funktionsprinzip ist die Verwendung von Photopolymerwörtern als Material.

Der Laser zeichnet jede Schicht des zukünftigen Objekts auf Harz. Nach jeder Schicht wird die Arbeitsplattform in ein Bad mit einem Photopolymer bis zu einer Tiefe getaucht, die der Dicke der nächsten Schicht entspricht. Die Wechselwirkung zwischen Laserstrahl und Photopolymer härtet an den Stellen aus, an denen der Laserstrahl auf seine Oberfläche trifft.

Mit dieser Methode können Sie genaue Ergebnisse erzielen und die Schichtdicke kann nur 15 Mikrometer erreichen. Dies ermöglicht die Verwendung von Stereolithographie für medizinische Zwecke (Zahnmedizin) und Schmuck. Die SLA-Technologie erfordert nicht das Drucken von Stützelementen, und nach dem Drucken wird das Produkt in ein Bad mit Lösungen zum Reinigen des Modells getaucht. Die letzte Stufe ist die ultraviolette Bestrahlung zur vollständigen Fixierung von Photopolymeren. Der Hauptnachteil sind die hohen Kosten für Drucker und Verbrauchsmaterialien, die es unangemessen machen, sie zu Hause zu verwenden.

SLS-Technologie - Selektives Lasersintern. Je nach Aufgabe wird der Arbeitsfläche eine Pulverschicht zugeführt - es kann sich um Metall, Kunststoff und sogar Keramik und Glas handeln. Danach wird die Schichtfläche des zukünftigen Teils mit einem Laser bearbeitet, dann wird die Plattform abgesenkt und der Vorgang wiederholt. Erinnert SLA an das Prinzip der Aktion. Am Ende des Prozesses ist eine Wärmebehandlung des Elements erforderlich. Auch nicht für den Hausgebrauch geeignet und teuer.

Elektronenstrahlschmelzen oder EBM-Technologie. Es unterscheidet sich von der vorherigen Technologie dadurch, dass das Metallpulver durch einen Elektronenstrahl im Vakuum geschmolzen wird und das Ergebnis keine Wärmebehandlung erfordert.

SLM - Selektives Laserschmelzen, funktioniert nur mit Metallpulvern, nach dem Funktionsprinzip ähnelt es SLS, aber wie bei EBM ist keine endgültige Wärmebehandlung erforderlich.

3Dp - Der Unterschied zu den vorherigen besteht darin, dass das Arbeitsmaterial nicht geschmolzen wird, sondern Klebstoffschichten im Tintenstrahldruck aufgetragen werden. Auf diese Weise ist Farb-3D-Druck möglich.

FDM 3D-Drucker

Das Drucken mit FDM-Technologie ist sowohl bei Amateuren als auch zur Lösung vieler professioneller Aufgaben am häufigsten. Die gleiche Methode ist eine der ältesten. Daher werden wir die Art des Volumendrucks, die für Heim und Werkstatt gut geeignet ist, genauer untersuchen.

Gerät und Funktionen

Ein 3D-Drucker, der mit FDM-Technologie mit Kunststoff druckt, besteht aus:

1. Die Arbeitsfläche, oft als Plattform bezeichnet. Es kann erhitzt werden.

2. Ein Extruder ist in einfachen Worten ein Druckkopf.Es verfügt über einen Kunststoff-Feilmechanismus, Heizungen und Druckdüsen.

3. Der Bewegungsmechanismus des Extruders entlang der Achsen. Besteht zum Beispiel aus Stangen, einer Schraubenwelle und Motoren Schritt.

Abhängig vom Design des Druckers können sich sowohl der Extruder als auch die Arbeitsfläche entlang der vertikalen Achse (Z-Achse) und auch entlang der Y-Achse bewegen. Der Extruder bewegt sich entlang der horizontalen Achsen.

Hinweis:

Ein 3D-Modell wird zum Drucken mit einem beliebigen 3D-Druckertyp erstellt, kann jedoch nicht zum Drucken in den Drucker geladen werden. Zuvor wird das Modell verarbeitet, das sogenannte G-Code. Die Bedeutung dieser Aktion besteht darin, das Modell in Schichten zu unterteilen und Trajektorien zu bilden, entlang derer sich der Extruder bewegt (oder je nach Technologie ein anderes Druckelement).

Beim Drucken werden ABS- und PLA-Kunststoffe verwendet. Abhängig von der Komplexität der Vorrichtung kann der Extruder zwei und mehr Düsen enthalten - eine zum Drucken von Teilen mit Grundmaterial und die andere zum Drucken von Stützträgern (Trägern).

Es werden Stützen benötigt, um in der Luft hängende Teile so zu stützen, dass sie beim Abkühlen und Erstarren nicht durchhängen. Nach Abschluss des Druckvorgangs werden die Stützbeine entfernt.

Eine vereinfachte Version des 3D-Druckers ist 3D-Stift. In der Tat ist es ein Extruder, dass Sie selbst Ihre Hand bewegen. Obwohl es sich um ein Kinderspielzeug handelt, ist es nur ein wunderbares Produkt zur Unterhaltung und zum Kennenlernen der Technologie. Wenn Sie über künstlerische Fähigkeiten verfügen, können Sie mit Sicherheit eine schöne Wohnkultur schaffen.

Eigenschaften

Bei der Auswahl eines 3D-Druckers müssen Sie verschiedene Merkmale berücksichtigen, darunter:

• Welche Materialien das Gerät druckt, obwohl die gängigsten Modelle das Drucken mit zwei Arten von Kunststoffen unterstützen - ABS und PLA -, sollten Sie dieses Problem beim Kauf dennoch berücksichtigen.

• Druckauflösung - Die Qualität und Genauigkeit des Teils hängt von der Dicke der Schicht ab. Eine Schichtdicke von 50 Mikrometern wird als ausgezeichnet angesehen, und 100 Mikrometer sind mehr als gut.

• Druckgeschwindigkeit - stärker abhängig von der Druckauflösung.

Wichtig:

Da das Teil in Schichten gedruckt wird, denken Sie daran, dass seine Oberfläche rau und stumpf ist und seine Bruchfestigkeit viel geringer ist als die von festen Produkten. Die Höhe (Dicke, wie Sie es bevorzugen) der Schicht hängt davon ab, wie rau das Teil wird. Auf der anderen Seite wird die Belastung aller Elemente des Druckers erhöht, je dünner die Schicht ist - je mehr Zeit für das Drucken aufgewendet wird und je mehr Durchgänge der Extruder durchführt.

• Abmessungen des Druckbereichs - Dieses Problem kann zu einem Stolperstein bei der Auswahl eines bestimmten Modells werden. Sie können das Produkt nicht mehr als den druckbaren Bereich drucken. Sie ist durch Breite, Tiefe und Höhe begrenzt, dh durch die X-, Y- und Z-Achse.

In einigen Fällen, beispielsweise bei Delta-Druckern, werden Durchmesser und Höhe des Druckbereichs angegeben, da dieser eine zylindrische Form hat (siehe Abbildung unten).

Fazit

In diesem Artikel haben wir allgemeine Fragen zu 3D-Druckern und zum Drucken im Allgemeinen angesprochen. Wenn Sie sich für bestimmte Themen im Detail interessieren, schreiben Sie dies in den Kommentaren und wir werden Sie darüber informieren.