Zařízení a princip činnosti 3D tiskárny, hlavní metody a typy 3D tisku

V současné době se technologie 3D tisku stále více používá k vytváření dekorativních prvků, částí strojů a zařízení a různých funkčních jednotek. A nejdůležitější vývoj vám umožní tisknout celé budovy a dokonce i orgány a protézy pro lidi. Zároveň na trhu najdete tiskárny začínající na několika stovkách dolarů, pro domácí použití a desítky tisíc dolarů - pro průmyslové použití. V tomto článku se budeme zabývat základními informacemi o typech a provedení 3D tiskárny.

Druhy

Koncept 3D tisku není tak jasný. Je rozdělena do mnoha typů, lišících se na principu vytváření potisknutelného objektu a použitých materiálech. Jaké jsou?

FDM tisk (Fused Deposition Modeling) - Toto je nejběžnější způsob, jak získat objemové předměty v běžném životě, respektive nejlevnější možnost pro objemový tisk. V tomto případě 3D tiskárna vytiskne součást roztaveným plastem. Nejčastěji používanými plasty jsou PLA a ABS. Tloušťka jedné tiskové vrstvy je v průměru mezi 50-100 mikrony (ve většině modelů). Z čeho se tato tiskárna skládá, se budeme zabývat později.

SLA Printing (Laser Stereolithography) - zní jako „stereo litografie“. Instalace pro tento typ 3D tisku sestává z laseru (jedná se o upevňovací těleso, které se pohybuje podél tyčí pomocí motorů) základny, na které je potištěna část a vany s kapalnými fotopolymery. Princip činnosti spočívá v použití fotopolymerních slov jako materiálu.

Laser čerpá z pryskyřice každou vrstvu budoucího objektu. Po každé vrstvě se pracovní plošina ponoří do lázně s fotopolymerem do hloubky rovnající se tloušťce další vrstvy. Interakce laserového paprsku a fotopolymeru ztvrdne v místech, kde laserový paprsek dopadl na jeho povrch.

Tato metoda umožňuje dosáhnout přesných výsledků a tloušťka vrstvy může dosáhnout pouhých 15 mikronů. To umožňuje použití stereolitografie pro lékařské účely (stomatologie) a šperky. Technologie SLA nevyžaduje tisk nosných prvků a po tisku je produkt ponořen do lázně s roztoky pro čištění modelu. Poslední fází je ultrafialové záření pro kompletní fixaci fotopolymerů. Hlavní nevýhodou jsou vysoké náklady na tiskárny a spotřební materiál, což znemožňuje použití doma.

Technologie SLS - Selektivní laserové slinování. Prášková vrstva je přiváděna na pracovní povrch, v závislosti na úkolu - může to být kov, plast a dokonce i keramika a sklo, po kterém se laserem upraví oblast vrstvy budoucí části, poté se plošina sníží a proces se opakuje. Připomíná SLA zásadou jednání. Na konci procesu je nutné tepelné zpracování prvku. Také není vhodný pro domácí použití a je drahý.

Technologie tavení elektronovým paprskem nebo EBM. Od předchozí technologie se liší tím, že kovový prášek se taví elektronovým paprskem ve vakuu a výsledek nevyžaduje tepelné zpracování.

SLM - selektivní laserové tavení, pracuje pouze s kovovými prášky, podle principu činnosti je podobný SLS, ale stejně jako v EBM není vyžadováno konečné tepelné zpracování.

3Dp - na rozdíl od předchozích je to, že pracovní materiál není roztaven, ale vrstvy lepidla jsou nanášeny pomocí inkoustového tisku. Tímto způsobem je možný barevný 3D tisk.

3D tiskárna FDM

Tisk pomocí technologie FDM je nejběžnější mezi amatéry i pro řešení mnoha profesionálních úkolů. Stejná metoda je jednou z nejstarších. Proto podrobněji prozkoumáme typ volumetrického tisku, který je vhodný pro domov a dílnu.

Zařízení a funkce

3D tiskárna, která tiskne s plastem pomocí technologie FDM, sestává z:

1. Pracovní plocha, často nazývaná platforma. Může být zahříván.

2. Vytlačovačem je jednoduše tisková hlava.Má plastový registrační mechanismus, ohřívače a tiskové trysky.

3. Mechanismus pohybu vytlačovacího stroje podél os. Skládá se z prutů, spirálové hřídele a motorů, například, krokování.

V závislosti na konstrukci tiskárny se extruder i pracovní plocha mohou pohybovat podél vertikální osy (osa Z) a mohou se také pohybovat podél osy Y. Extrudér se pohybuje podél horizontálních os.

Poznámka:

3D model je vytvořen pro tisk pomocí libovolného typu 3D tiskárny, ale nelze jej do tiskárny načíst pro tisk. Před tím je model zpracován, tzv G kód. Smyslem této akce je rozdělit model do vrstev a vytvořit trajektorie, po kterých se extruder bude pohybovat (nebo jiným tiskovým prvkem, v závislosti na technologii).

Při tisku se používají plasty ABS a PLA. V závislosti na složitosti zařízení může extruder obsahovat dvě trysky a více - jednu pro tisk částí se základním materiálem a druhou pro tisk podporujících podpěry (podpěry).

Podpěry jsou nutné pro podporu částí visících ve vzduchu, aby se během ochlazování a tuhnutí neklesly. Po dokončení tisku jsou opěrné nohy odstraněny.

Zjednodušená verze 3D tiskárny je 3D pero. Ve skutečnosti se jedná o extrudér, kterým sami pohybujete rukou. I když se jedná o dětskou hračku, je to jen skvělý produkt pro zábavu a seznámení s technologií, a pokud máte umělecké dovednosti, určitě budete moci vytvořit krásnou domácí výzdobu.

Vlastnosti

Při výběru 3D tiskárny je třeba vzít v úvahu několik charakteristik:

• Jaké materiály tiskne zařízení, i když nejběžnější modely podporují tisk se dvěma typy plastů - ABS a PLA, ale věnujte pozornost tomuto problému při nákupu.

• Rozlišení tisku - Kvalita a přesnost součásti závisí na tloušťce vrstvy. Tloušťka vrstvy 50 mikronů je považována za vynikající a za 100 - více než dobrá.

• Rychlost tisku - více závisí na rozlišení tisku.

Důležité:

Protože je díl potištěn ve vrstvách, nezapomeňte, že jeho povrch bude drsný a matný, a jeho pevnost v lomu bude mnohem nižší než u pevných produktů. Výška (tloušťka, jak si přejete) vrstvy závisí na tom, jak drsný bude díl dopadat. Na druhé straně, čím je vrstva tenčí, tím více času bude věnováno tisku a čím více průchodů bude extruder dělat, zvýší se zatížení všech prvků tiskárny.

• Rozměry tiskové oblasti - tento problém se může stát překážkou při výběru konkrétního modelu. Nelze tisknout více než tisknutelnou oblast. Je omezena šířkou, hloubkou a výškou, jinými slovy osami X, Y a Z.

V některých případech, například u delta tiskáren, je uveden průměr a výška tiskové oblasti, protože má válcový tvar (viz obrázek níže).

Závěr

V tomto článku jsme se dotkli obecných otázek o 3D tiskárnách a tisku obecně, pokud vás zajímají některá konkrétní témata podrobněji, napište o tom do komentářů a my vám o nich řekneme.