3D-tulostimen laite ja toimintaperiaate, 3D-tulostuksen päämenetelmät ja -tyypit

Tällä hetkellä 3D-tulostustekniikkaa käytetään yhä enemmän koriste-elementtien, koneiden osien ja laitteiden sekä erilaisten toiminnallisten yksiköiden luomiseen. Ja asiaankuuluvan kehityksen avulla voit tulostaa ihmisille kokonaisia ​​rakennuksia ja jopa elimiä ja proteeseja. Samanaikaisesti markkinoilta löytyy tulostimia, joiden hinnat alkavat useista sata dollaria kotitalouskäyttöön ja kymmeniä tuhansia dollareita teollisuuskäyttöön. Tässä artikkelissa kerrotaan perustiedot 3D-tulostimen tyypeistä ja suunnittelusta.

tyypit

3D-tulostuksen käsite ei ole niin selkeä. Se on jaettu moniin tyyppeihin, jotka eroavat toisistaan ​​tulostettavan esineen muodostamisen periaatteen ja siihen käytettyjen materiaalien suhteen. Millaisia ​​ne ovat?

FDM-tulostus (sulatetun pinnoituksen mallintaminen) - Tämä on yleisin tapa saada tilavuusobjekteja arjessa, ja halvin vaihtoehto tilavuuspainoille. Tässä tapauksessa 3D-tulostin tulostaa osan sulatetulla muovilla. Yleisimmin käytetyt muovit ovat PLA ja ABS. Yhden painatuskerroksen paksuus on keskimäärin 50-100 mikronia (useimmissa malleissa). Mistä tämä tulostin koostuu, harkitsemme myöhemmin.

SLA-tulostus (laserstereolitografia) - kuulostaa "stereolitografialta". Tämän tyyppiseen 3D-tulostukseen tarkoitettu asennus koostuu pohjassa olevasta laserista (tämä on kiinnityskappale, joka liikkuu tankoja pitkin moottorien avulla), jolle osa ja kylpyt, joissa on nestemäiset fotopolymeerit, on painettu. Toimintaperiaate on fotopolymeerisanojen käyttö materiaalina.

Laser vetää hartsia tulevan esineen jokaisen kerroksen. Jokaisen kerroksen jälkeen työtaso upotetaan valopolymeerillä varustettuun kylpyyn seuraavan kerroksen paksuuden vastaavaan syvyyteen. Lasersäteen ja fotopolymeerin vuorovaikutus kovettuu paikoissa, joissa lasersäde osuu sen pintaan.

Tämän menetelmän avulla voit saavuttaa tarkkoja tuloksia, ja kerroksen paksuus voi saavuttaa vain 15 mikronia. Tämä sallii stereolitografian käytön lääketieteellisiin tarkoituksiin (hammaslääketiede) ja koruihin. SLA-tekniikka ei vaadi tukielementtien tulostamista, ja tulostamisen jälkeen tuote upotetaan kylpyyn ratkaisuilla mallin puhdistamiseksi. Viimeinen vaihe on ultravioletti säteilytys fotopolymeerien täydelliseksi kiinnittämiseksi. Suurin haittapuoli on tulostimien ja tarvikkeiden korkeat kustannukset, minkä vuoksi sen käyttö kotona ei ole tarkoituksenmukaista.

SLS-tekniikka - valikoiva lasersintraus. Jauhekerros syötetään työpintaan tehtävästä riippuen - se voi olla metallia, muovia ja jopa keramiikkaa ja lasia, minkä jälkeen tulevan osan kerrosalue käsitellään laserilla, sitten taso lasketaan ja prosessi toistetaan. Muistuttaa SLA: ta toimintaperiaatteella. Prosessin lopussa elementin lämpökäsittely vaaditaan. Ei myöskään sovi kotitalouskäyttöön ja on kallis.

Elektronisuihkusulatus tai EBM-tekniikka. Se eroaa aikaisemmasta tekniikasta siinä, että metallijauhe sulatetaan elektronisuihkulla tyhjiössä, ja tulos ei vaadi lämpökäsittelyä.

SLM - selektiivinen lasersulatus, toimii vain metallijauheiden kanssa, toimintaperiaatteen mukaan se on samanlainen kuin SLS, mutta lopullista lämpökäsittelyä ei vaadita, kuten EBM: ssä.

3DP - ero edellisiin verrattuna on se, että työmateriaali ei ole sulanut, vaan liimakerrokset levitetään mustesuihkutulostuksella. Tällä tavalla 3D-väritulostus on mahdollista.

FDM 3D-tulostin

Tulostaminen FDM-tekniikalla on yleisintä sekä amatöörien keskuudessa että monien ammatillisten tehtävien ratkaisemisessa. Sama menetelmä on yksi vanhimmista. Siksi tutkimme yksityiskohtaisemmin tarkalleen tilavuuspaino, joka sopii hyvin kotiin ja työpajaan.

Laite ja ominaisuudet

3D-tulostin, joka tulostaa muovilla FDM-tekniikkaa käyttämällä, koostuu:

1. Työpinta, jota usein kutsutaan alustaksi. Se voidaan lämmittää.

2. Suulakepuristin on yksinkertaisesti sanottuna tulostuspää.Siinä on muoviset arkistointimekanismit, lämmittimet ja tulostussuuttimet.

3. Suulakepuristimen liikkumismekanismi akseleita pitkin. Koostuu sauvoista, kierteisestä akselista ja moottoreista, stepper.

Tulostimen suunnittelusta riippuen sekä suulakepuristin että työpinta voivat liikkua pystyakselia (Z-akselia) pitkin, ja se voi myös liikkua Y-akselia pitkin. Suulakepuristin liikkuu vaaka-akseleita pitkin.

Huomautus:

3D-malli luodaan tulostettavaksi minkä tahansa tyyppisellä 3D-tulostimella, mutta sitä ei voi ladata tulostimeen tulostamista varten. Ennen tätä mallia prosessoidaan, ns G-koodi. Tämän toimenpiteen tarkoitus on jakaa malli kerroksiin ja muodostaa radat, joita pitkin suulakepuristin liikkuu (tai muu painotuselementti tekniikasta riippuen).

Tulostettaessa käytetään ABS- ja PLA-muoveja. Laitteen monimutkaisuudesta riippuen suulakepuristimessa voi olla kaksi ja muuta suutinta - yksi osien tulostamiseen perusmateriaalilla ja toinen tukituen (tuen) tulostamiseen.

Tuet ovat tarpeen ilmassa roikkuvien osien tukemiseksi, jotta ne eivät katoa jäähdytyksen ja kiinteytymisen aikana. Tulostamisen jälkeen tukijalat poistetaan.

3D-tulostimen yksinkertaistettu versio on 3D-kynä. Itse asiassa se on suulakepuristin, että itse liikutat kättäsi. Vaikka se on lasten lelu, se on vain upea tuote viihteelle ja tekniikan tuntemiseen, ja jos sinulla on taiteellisia taitoja, pystyt varmasti luomaan kauniin kodinsisustuksen.

ominaisuudet

3D-tulostinta valittaessa on otettava huomioon useita ominaisuuksia, muun muassa:

• Mistä materiaaleista laite tulostaa, vaikka yleisimmät mallit tukevat tulostamista kahdella muovilla - ABS ja PLA, mutta kiinnitä silti huomiota tähän asiaan ostaessaan.

• Tulostustarkkuus - osan laatu ja tarkkuus riippuvat kerroksen paksuudesta. 50 mikronin kerrospaksuutta pidetään erinomaisena ja 100 - 100 - enemmän kuin hyvää.

• Tulostusnopeus - riippuu enemmän tulostustarkkuudesta.

On tärkeää:

Koska osa on painettu kerroksittain, muista, että sen pinta on karkea ja tylsä ​​ja murtolujuus on paljon pienempi kuin kiinteiden tuotteiden. Kerroksen korkeus (paksuus, kuten haluat) riippuu siitä, kuinka karkea osa tulee. Toisaalta, mitä ohuempi kerros - sitä enemmän aikaa tulostamiseen kuluu ja sitä enemmän kulkee suulakepuristin, sitä enemmän kaikkien tulostimen osien kuormitus kasvaa.

• Tulostusalueen mitat - tästä asiasta voi tulla kompastuskivi tietyn mallin valinnassa. Tuotetta ei voi tulostaa enemmän kuin tulostettava alue. Sitä rajoittavat leveys, syvyys ja korkeus, toisin sanoen X-, Y- ja Z-akselit.

Joissakin tapauksissa, esimerkiksi delta-tulostimissa, ilmoitetaan tulostusalueen halkaisija ja korkeus, koska sen muoto on lieriömäinen (katso alla oleva kuva).

johtopäätös

Tässä artikkelissa käsiteltiin yleisiä kysymyksiä 3D-tulostimista ja tulostamisesta yleensä, jos olet kiinnostunut tietyistä aiheista yksityiskohtaisemmin - kirjoita tästä kommentissa ja kerromme sinulle niistä.