Kako deluje 3D tiskalnik? Izdelki na 3D tiskalniku

Pojav 3D tiskalnikov na trgu je zaznamoval novo obdobje. Če so prejšnji izdelki, razviti na podlagi visokih tehnologij gospodinjstva, omogočili reševanje običajnih problemov, potem je v primeru 3D tiskanja predlagan nov način uporabe naprav. Seveda je nov le za povprečnega uporabnika, saj so podobne tehnologije dolgo časa uporabljale v industriji in proizvodnih podjetjih. Toda v vsakem primeru tiskanje na 3D tiskalnik bistveno razširi možnosti potrošnika, do razvoja katerega, kot kaže praksa, niso vsi pripravljeni. To je v veliki meri posledica zapletenosti tehnološkega izvajanja naprav, pa tudi odtenkov njihovega delovanja.

Toda najbolj zanimiva vprašanja se nanašajo na koristi takih tiskalnikov. Kateri izdelki vam omogočajo, da ustvarite to napravo? Za kakšne namene se lahko uporabljajo njegovi izdelki? In kako deluje 3D tiskalnik? To so pomembna vprašanja, saj je tridimenzionalno tiskanje še vedno drago veselje. Zato je zaradi radiocidnosti neprimerno pridobiti ustrezno opremo, da jo lahko blagi. Vsekakor je bolje, če pogledamo bolj natančno v delovne procese tiskanja in ugotovimo, kakšno korist lahko pričakujemo od njih.

Kaj je 3D-tiskalnik?

Ta naprava za tridimenzionalno tiskanje, skozi katero lahko ustvarite tridimenzionalne predmete, ki podvajajo vnaprej pripravljen virtualni model predmeta. V primerjavi s tradicionalnimi tiskalniki, ki oddajajo elektronsko besedilo na papir, 3D naprave zagotavljajo izhod tridimenzionalnih informacij, to je, da ustvarjajo predmete z resničnimi fizičnimi parametri. Pravzaprav, da bi razumeli, kako deluje 3D tiskalnik, morate upoštevati faze izdelave trdnih predmetov z njim.

Načelo delovanja na splošno

Delo se začne z ustvarjanjem virtualne predloge na računalniku s posebnim programom. Nato programsko opremo obdeluje model, da ga razdeli v sloje. Nato začne delovati tehnični del tiskalnika, plast po plasteh, ki tvori maso sestavljenega prahu za nadaljnjo izdelavo predmeta. Ker je posebna komora napolnjena z materialom, os tiskalnika razporeja mase vzdolž delovne površine. Po tvorbi vsake plasti glava naprave nalaga lepilno osnovo. Ta postopek se ponovi, dokler se objekt, razvit v programu za tiskanje, ne izvede. Pomembno je upoštevati, da se lahko proizvodnja na 3D tiskalniku izvaja z uporabo različnih tehnologij. V skladu s tem se spreminja tehnika tiskanja in lastnosti uporabljenega materiala ter pristopi k izvajanju programske opreme naloge.

Hitra prototipna tehnologija

Kljub razlikam v odtenkih proizvodnega procesa skoraj vse naprave za 3D tiskanje delujejo na principu hitre izdelave prototipov. V skladu s tem konceptom se proizvodnja izvaja s hitro oblikovanjem eksperimentalnih modelov za predhodno prikazovanje možnosti prihodnjega izdelka. Tehnologija je bila zasnovana že v osemdesetih letih z namenom ustvarjanja vzorcev in praznih delov. Danes je ta metoda znana kot aditivna proizvodnja, katere razumevanje bo odgovorilo na vprašanje, kako deluje 3D tiskalnik in kaj razlikuje njegovo funkcijo od tradicionalnih pristopov k izdelovanju predmetov. Torej, če je v procesu mletja, obračanja in EDM material se odstrani in kovanje, stiskanje in žigosanje spremeni obliko obdelovanca, nato pa dodatek vključuje povečanje mase materiala s povečanjem plasti. Z drugimi besedami, 3D tiskalnik spreminja fazno stanje snovi v določenih mejah prostora. Tridimenzionalni tisk se do danes razvija na več področjih, med katerimi lahko identificiramo tehnologijo stereolitografije (STL), metode nanašanja termoplastične (FDM) in laserske sintranje (SLS).

Metoda sloja-po-plasti fuzije termoplastike

To je morda najbolj priljubljena tehnika tridimenzionalne proizvodnje. Razširjenost FDM-naprav je olajšana z več dejavniki. Najprej se pri delovanju naprav uporabljajo relativno poceni plastika. Pomembna je tudi preprosta tehnika delovanja, kar je še posebej pomembno pri delu s takšno opremo. Značilno je, da tehnologija 3D-tiskalnikov te vrste vključuje delo s termoplastami, med katerimi je tudi polilaktid. Med prednosti tega materiala je ekološka združljivost, saj se ta plastika pridobiva iz sladkornega trsa in koruze.

Glavni element tiskalnika je ekstruder, ki opravlja nalogo tiskalne glave. Vendar pa v tem delu ni vse tako nedvoumno, ker je element kompleks posameznih komponent. Če upoštevamo izraz "ekstrudor" v običajnem pomenu, se bo nanjo uporabljal le del glave v obliki krmilnega mehanizma. V vsakem primeru tiskalni substrat napaja plastiko za 3D tiskalnik z uporabo staljene niti. Gibanje mehanskega dela zagotavlja električni motor. Posledično mehanizem usmerja nit v segreto cev s šobo, ki tvori zadnji predmet.

Stereolitografske naprave

Tehnologija laserske stereolitografije se danes uporablja v zobni protetiki. To je druga najbolj priljubljena vrsta tiskalnikov za 3D tiskanje. Posebnost stereolitografskih naprav je sprejem neprekosljive visoke kakovosti predmetov. Takšni rezultati so doseženi zaradi ločitve aparature, ki jo lahko ocenimo z enim mikroni. Zato je povsem logično, da delo 3D tiskalnika, ki temelji na laserski stereolitografiji, zelo cenijo ne le zobozdravniki, temveč tudi draguljarji. Programski del naprave v mnogih pogledih spominja na analoge FDM, vendar obstaja več funkcij tehnologije. Kljub temu, da se načelo tiskanja imenuje laserska stereolitografija, bolj pogosto funkcijo takšne opreme temelji na LED ultravijoličnih projektorjih.

Modeli projektorjev so bolj zanesljivi kot laserski in so cenejši po ceni. Ne potrebujejo občutljivih ogledal, ki zagotavljajo odklon žarkov, kar poenostavi oblikovanje. Istočasno je tiskanje na 3D tiskalnik s projektorji označeno z visoko zmogljivostjo. Ta prednost je dosežena zaradi dejstva, da ni konsistentne, ampak popolne osvetlitve konture sloja.

Lasersko sintranje

Druga vrsta uporabe laserske metode. V tem primeru se uporablja plastika iz zlitine. Z močnim laserjem se na plastični podlagi pritrdi prečni prerez predmeta, kar vodi do taljenja in sintranja materiala. To se dogaja z vsako plastjo, dokler ni pripravljen celovit model, ki ga je program za 3D tiskalnik pripravil kot obdelovanec. Ostanki plastičnega praška se stresajo iz nastalega predmeta na koncu delovnega procesa. Bistvena pomanjkljivost takšnih naprav je ustvarjanje predmetov z porozno površino. Po drugi strani pa to ne vpliva na moč izdelkov. Poleg tega so modeli, ki prihajajo iz takih tiskalnikov, najbolj trpežni. Sama naprava ima zapleteno obliko in posledično visoke stroške. V tem primeru in proizvodni postopek traja dolgo časa v primerjavi z drugimi vrstami 3D tiskalnikov. Kot ugotavljajo uporabniki, je hitrost oblikovanja modela nekaj centimetrov na uro.

Potrošni material

Glavni material za izdelavo modelov s 3D tiskanjem je termoplastičen. Poleg že omenjenih sort, je vredno omeniti plastiko za 3D-tiskalnik v formatih ABS in PLA. Uporabljajo se tudi najlon, polikarbonat, polietilen in druge vrste, ki se uporabljajo tudi v industriji. Hkrati nekateri obrati dovoljujejo mešanje materialov, pa tudi uporabo pomožnih snovi, ki izboljšujejo kakovostne značilnosti prihodnjega izdelka. Na primer, polivinil alkohol, ki je v bistvu enaka plast PVA. Z raztapljanjem v vodi lahko uporabnik ustvari kompleksne geometrijske oblike.

Najbolj eksotični material za uporabo pri takih težavah je kovina. Za pridobitev takšnega izdelka uporabite tudi 3D-modele za tiskanje na 3D-tiskalnik, razlike v tehnologiji pa se zmanjšajo na funkcijo tiskalna glava. Z njeno pomočjo se na mesta, ki jih označuje računalniški program, uporablja vezivno lepilo. Nadalje na celotnem delovnem območju glava nanese tanka plast kovinskega prahu. To pomeni, da se kovina ne stopi, tako kot v primeru plastike, vendar je nanosna in lepljena skupaj plast po delih.

Upravljanje tiskalnika

Za začetek je treba opozoriti na operacije, ki jih nadzoruje uporabnik prek računalnika. To je nastavitev temperature šobe in delovne ploščadi, hitrosti dovajanja materiala in delovanja električnega motorja, ki zagotavlja pozicioniranje tiskalne glave. Vsi ti ukrepi so pod nadzorom elektronskih krmilnikov. Sodobni modeli takih naprav praviloma temeljijo na Arduino sistemu z odprto arhitekturo. Kar se tiče programskega jezika, tiskalniki uporabljajo tako imenovano G-kodo, ki temelji na ukazih za upravljanje opreme za tiskanje. V tej fazi lahko preidete na pregled programskih rezkarjev, ki zagotavljajo prevod 3D-modela za tiskanje 3D tiskalnika v kodo, ki je enostavna za nadzor. Hkrati je treba povedati, da taka programska oprema ni neposredno povezana z razvojem grafičnih modelov.

Programska oprema

Seznam glavnih nalog rezalnikov vključuje nastavitev parametrov, v skladu s katerimi bo tiskanje potekalo. Izbira določenega programa je odvisna od vrste tiskalnika. Naprave RepRap na primer vključujejo uporabo rezkarjev z odprto kodo. Med njimi so Replicator G in Skeinforge. Vendar pa obstaja veliko proizvajalcev, ki priporočajo uporabo samo lastniške programske opreme iz določenih podjetij. To se nanaša predvsem na naprave Cube iz podjetja 3D Systems. Kar se tiče modeliranja izdelkov, je to poseben program za 3D-tiskalnik, zasnovan za 3D-zasnovo. Običajno se za te namene uporabljajo CAD uredniki, ki pa zahtevajo nekaj izkušenj s 3D-zasnovo.

Katere izdelke lahko dobim?

Razpon zmogljivosti tridimenzionalnih tiskalnikov se aktivno širi, kar vam omogoča, da ustvarite izdelke za najrazličnejše tržne segmente. Če govorimo o gradbeništvu in arhitekturi, je zelo cenjena možnost izdelave mock-upov, za katere je bil v bistvu razvit koncept aditivne proizvodnje. V inženirski industriji se široko uporablja tudi 3D-tiskalnik. Izdelke v tem primeru lahko predstavljajo potrošniške izdelke in posamezne elemente za koncepte. Kot smo že omenili, so medicinske delavce zelo cenili visoko natančnost proizvodnih delov. Poleg protetike se 3D-tiskalnik uporablja tudi pri izdelavi mock-upov in vzorcev organov.

Kljub aktivnemu spodbujanju te vrste tiskanja je množični potrošnik v tej smeri še vedno skeptičen. To je deloma posledica visokih stroškov opreme, vendar večinoma celo zapletene potrošnike novih pripomočkov ne najdejo resnično pomembnih nalog, ki bi jih lahko rešili 3D tiskalniki doma. Odzivi lastnikov pa opozarjajo na enostavnost, s katero lahko v vsakdanjem življenju rešimo osnovne probleme. Na primer, naprava vam omogoča, da manjkajoči del hitro namestite na pohištveni set, okrasite načrt, naredite igračo za otroka ali izvirno stojalo za telefon. Po mnenju uporabnikov, delo z opremo, čeprav zahteva porabo na potrošnem materialu, dolgoročno upravičuje vse naložbe.

Zaključek

Naprave za 3D tiskanje same po sebi so radovednost in zahtevajo ločeno obravnavo, da bi razumeli razlike v segmentu. Toda tudi če poznamo splošna načela delovanja 3D tiskalnika, lahko govorimo o velikem potencialu potrošnikov teh naprav. Teoretično je s pomočjo takšne opreme mogoče vzpostaviti proizvodnjo brez gospodinjskih odpadkov. Drugo vprašanje - kaj točno narediti na takem tiskalniku? Toda odgovor daje vsak posameznik posebej, glede na njihove potrebe. Za dokaj impresivno količino lahko dobite pravi transporter. Na tej stopnji svoje sposobnosti ocenjujejo predvsem strokovnjaki, ki uporabljajo 3D tiskanje za reševanje njihovih strokovnih težav.