Zariadenie a princíp činnosti 3D tlačiarne, hlavné metódy a typy 3D tlače

V súčasnosti sa technológia 3D tlače čoraz viac používa na vytváranie dekoratívnych prvkov, častí strojov a prístrojov a rôznych funkčných jednotiek. Najdôležitejšie udalosti vám umožňujú tlačiť celé budovy a dokonca aj orgány a protézy pre ľudí. Zároveň na trhu nájdete tlačiarne začínajúce na niekoľko stoviek dolárov, pre domáce použitie a desiatky tisíc dolárov - pre priemyselné použitie. V tomto článku sa budeme venovať základným informáciám o typoch a prevedení 3D tlačiarne.

typy

Koncept 3D tlače nie je taký jasný. Je rozdelená do mnohých typov, líšiacich sa na princípe vytvárania tlačiteľného objektu a použitých materiálov. Aké sú?

FDM tlač (Fused Deposition Modeling) - Toto je najbežnejší spôsob získania volumetrických predmetov v každodennom živote, resp. Najlacnejšia voľba volumetrickej tlače. V takom prípade tlačí 3D tlačiareň dielec roztaveným plastom. Najbežnejšie používanými plastmi sú PLA a ABS. Hrúbka 1 tlačovej vrstvy je v priemere medzi 50 - 100 mikrónmi (vo väčšine modelov). Z čoho táto tlačiareň pozostáva, sa budeme zaoberať neskôr.

SLA Printing (laserová stereolitografia) - Znie to ako „stereofónna litografia“. Inštalácia pre tento typ 3D tlače pozostáva z lasera (ide o upevňovacie teleso, ktoré sa pohybuje pozdĺž tyčí pomocou motorov) základne, na ktorej sú potlačené časti a vane s kvapalnými fotopolymérmi. Princíp činnosti spočíva v použití fotopolymérnych slov ako materiálu.

Laser čerpá z živice každú vrstvu budúceho objektu. Po každej vrstve sa pracovná plošina ponorí do kúpeľa s fotopolymérom do hĺbky rovnajúcej sa hrúbke nasledujúcej vrstvy. Interakcia laserového lúča a fotopolyméru stvrdne v miestach, kde laserový lúč dopadol na jeho povrch.

Táto metóda umožňuje dosiahnuť presné výsledky a hrúbka vrstvy môže dosiahnuť až 15 mikrónov. To umožňuje použitie stereolitografie na lekárske účely (zubné lekárstvo) a šperky. Technológia SLA nevyžaduje tlač nosných prvkov a po tlači je produkt ponorený do kúpeľa s roztokmi na čistenie modelu. Posledným stupňom je ultrafialové žiarenie na úplnú fixáciu fotopolymérov. Hlavnou nevýhodou sú vysoké náklady na tlačiarne a spotrebný materiál, čo znemožňuje ich použitie doma.

Technológia SLS - Selektívne laserové spekanie. Prášková vrstva sa privádza na pracovnú plochu v závislosti od úlohy - môže to byť kov, plast, ba dokonca keramika a sklo, po ktorom sa oblasť vrstvy budúcej časti spracuje laserom, potom sa plošina zníži a proces sa opakuje. Pripomína SLA zásadou konania. Na konci procesu je potrebné tepelné spracovanie prvku. Tiež nie je vhodný na domáce použitie a je drahý.

Technológia tavenia elektrónovým lúčom alebo EBM. Od predchádzajúcej technológie sa líši tým, že kovový prášok sa taví elektrónovým lúčom vo vákuu a výsledok nevyžaduje tepelné spracovanie.

SLM - selektívne tavenie laserom, pracuje iba s kovovými práškami, podľa princípu činnosti je podobné ako SLS, ale rovnako ako v prípade EBM nie je potrebné konečné tepelné spracovanie.

3DP - rozdiel oproti predchádzajúcim je v tom, že pracovný materiál sa neroztopí, ale nanášajú sa vrstvy lepidla pomocou atramentovej tlače. Týmto spôsobom je možná farebná 3D tlač.

FDM 3D tlačiareň

Tlač pomocou technológie FDM je najbežnejšia medzi amatérmi a pri riešení mnohých profesionálnych úloh. Rovnaká metóda je jednou z najstarších. Preto budeme podrobnejšie skúmať typ veľkoobjemovej tlače, ktorá je vhodná pre domácnosť a dielňu.

Zariadenie a funkcie

3D tlačiareň, ktorá tlačí s plastom pomocou technológie FDM, pozostáva z:

1. Pracovná plocha, často nazývaná platforma. Môže byť vyhrievaný.

2. Vytlačovacím strojom je jednoduchá tlačová hlava.Má plastový podávací mechanizmus, ohrievače a tlačové dýzy.

3. Mechanizmus pohybu extrudéra pozdĺž osí. Pozostáva napríklad z tyčí, špirálového hriadeľa a motorov, stepper.

V závislosti na konštrukcii tlačiarne sa extrudér aj pracovná plocha môžu pohybovať pozdĺž vertikálnej osi (os Z) a môžu sa tiež pohybovať pozdĺž osi Y Extrudér sa pohybuje pozdĺž horizontálnych osí.

Poznámka:

3D model je vytvorený pre tlač pomocou akéhokoľvek typu 3D tlačiarne, ale nemôže byť vložený do tlačiarne pre tlač. Pred tým je model spracovaný, tzv G kód. Účelom tejto akcie je rozdeliť model do vrstiev a vytvoriť trajektórie, po ktorých sa extrudér bude pohybovať (alebo iný tlačový prvok, v závislosti od technológie).

Pri tlači sa používajú plasty ABS a PLA. V závislosti od zložitosti zariadenia môže extrudér obsahovať dve dýzy a viac - jednu pre tlač častí so základným materiálom a druhú pre tlačové podpery (podpery).

Podpery sú potrebné na podporu častí visiacich vo vzduchu, aby sa počas ochladzovania a tuhnutia neklesli. Po dokončení tlače sa podporné nohy odstránia.

Zjednodušená verzia 3D tlačiarne je 3D pero, V skutočnosti je to extrudér, ktorým sami pohybujete rukou. Aj keď je to hračka pre deti, je to len úžasný produkt pre zábavu a zoznámenie sa s technológiou, a ak máte umelecké zručnosti, určite budete môcť vytvoriť krásnu domácu výzdobu.

charakteristiky

Pri výbere 3D tlačiarne musíte vziať do úvahy niekoľko charakteristík:

• Aké materiály tlačí zariadenie, aj keď najbežnejšie modely podporujú tlač pomocou dvoch druhov plastov - ABS a PLA, tento problém však pri nákupe stále venujte pozornosť.

• Rozlíšenie tlače - Kvalita a presnosť dielca závisí od hrúbky vrstvy. Hrúbka vrstvy 50 mikrónov sa považuje za vynikajúcu a pri 100 - viac ako dobrej.

• Rýchlosť tlače - viac závisí od rozlíšenia tlače.

Je dôležité, aby sa:

Keďže diel je tlačený vo vrstvách, nezabudnite, že jeho povrch bude drsný a matný a jeho pevnosť v lome bude oveľa menšia ako pevnosť pevných výrobkov. Výška (podľa potreby hrúbka) vrstvy závisí od toho, ako drsná bude časť. Na druhej strane, čím je vrstva tenšia, tým viac času sa strávi tlačou a čím viac prejde extrudér, zvýši sa zaťaženie všetkých prvkov tlačiarne.

• Rozmery oblasti tlače - tento problém sa môže stať kameňom úrazu pri výbere konkrétneho modelu. Produkt nemôžete tlačiť viac ako oblasť, na ktorú sa dá tlačiť. Je obmedzená šírkou, hĺbkou a výškou, inými slovami osami X, Y a Z.

V niektorých prípadoch, napríklad pre delta tlačiarne, je uvedený priemer a výška oblasti tlače, pretože má valcový tvar (pozri obrázok nižšie).

záver

V tomto článku sme sa dotýkali všeobecných otázok o 3D tlačiarňach a tlači všeobecne, ak vás zaujímajú podrobnejšie témy, napíšte o tom do komentárov a my vám o nich povieme.