Le dispositif et le principe de fonctionnement de l'imprimante 3D, les principales méthodes et types d'impression 3D

Actuellement, la technologie d'impression 3D est de plus en plus utilisée pour créer des éléments décoratifs, des pièces et appareils pour machines et diverses unités fonctionnelles. Et les développements les plus pertinents vous permettent d'imprimer des bâtiments entiers et même des organes et des prothèses pour l'homme. Dans le même temps, sur le marché, vous pouvez trouver des imprimantes à partir de plusieurs centaines de dollars, pour un usage domestique et des dizaines de milliers de dollars - pour un usage industriel. Dans cet article, nous couvrirons des informations de base sur les types et la conception d'une imprimante 3D.

Espèce

Le concept de l'impression 3D n'est pas si clair. Il est divisé en plusieurs types, différant par le principe de la formation d'un objet imprimable et les matériaux utilisés pour cela. À quoi ressemblent-ils?

Impression FDM (modélisation par dépôt fondu) - C'est le moyen le plus courant d'obtenir des objets volumétriques dans la vie quotidienne, respectivement, et l'option la moins chère pour l'impression volumétrique. Dans ce cas, l'imprimante 3D imprime la pièce avec du plastique fondu. Les plastiques les plus couramment utilisés sont le PLA et l'ABS. L'épaisseur d'une couche d'impression se situe en moyenne entre 50 et 100 microns (dans la plupart des modèles). En quoi consiste cette imprimante, nous considérerons plus tard.

Impression SLA (stéréolithographie laser) - sonne comme "lithographie stéréo." L'installation pour ce type d'impression 3D consiste en un laser (c'est un corps de fixation qui se déplace le long des tiges à l'aide de moteurs) de la base sur laquelle la pièce et les baignoires avec des photopolymères liquides sont imprimées. Le principe de fonctionnement est l'utilisation de mots photopolymères comme matériau.

Le laser dessine sur la résine chaque couche du futur objet. Après chaque couche, la plateforme de travail est immergée dans un bain avec un photopolymère à une profondeur égale à l'épaisseur de la couche suivante. L'interaction du faisceau laser et du photopolymère durcit aux endroits où le faisceau laser a frappé sa surface.

Cette méthode vous permet d'obtenir des résultats précis, et l'épaisseur de la couche peut atteindre aussi peu que 15 microns. Cela permet l'utilisation de la stéréolithographie à des fins médicales (dentisterie) et bijoux. La technologie SLA ne nécessite pas l'impression d'éléments de support, et après l'impression, le produit est plongé dans un bain avec des solutions pour nettoyer le modèle. L'étape finale est l'irradiation ultraviolette pour la fixation complète des photopolymères. Le principal inconvénient est le coût élevé des imprimantes et des fournitures, ce qui rend inapproprié leur utilisation à la maison.

Technologie SLS - Frittage laser sélectif. Selon la tâche, une couche de poudre est introduite dans la surface de travail - il peut s'agir de métal, de plastique et même de céramique et de verre, après quoi la zone de la couche de la future pièce est traitée au laser, puis la plate-forme est abaissée et le processus est répété. Rappelle SLA, par le principe d'action. À la fin du processus, un traitement thermique de l'élément est requis. Ne convient pas non plus à un usage domestique et coûte cher.

Technologie de fusion par faisceau d'électrons ou EBM. Elle diffère de la technologie précédente en ce que la poudre métallique est fondue par un faisceau d'électrons dans le vide, et le résultat ne nécessite pas de traitement thermique.

SLM - la fusion laser sélective, ne fonctionne qu'avec des poudres métalliques, selon le principe de fonctionnement elle est similaire au SLS, mais, comme dans l'EBM, aucun traitement thermique final n'est requis.

3Dp - la différence avec les précédents est que le matériau de travail n'est pas fondu, mais des couches de colle sont appliquées par impression jet d'encre. De cette façon, l'impression 3D couleur est possible.

Imprimante FDM 3D

L'impression utilisant la technologie FDM est la plus courante chez les amateurs et pour résoudre de nombreuses tâches professionnelles. La même méthode est l'une des plus anciennes. Par conséquent, nous examinerons plus en détail exactement le type d'impression volumétrique qui convient bien à la maison et à l'atelier.

Appareil et fonctionnalités

Une imprimante 3D qui imprime avec du plastique à l'aide de la technologie FDM comprend:

1. La surface de travail, souvent appelée la plate-forme. Il peut être chauffé.

2. Une extrudeuse, en termes simples, est une tête d'impression.Il a un mécanisme de classement en plastique, des éléments chauffants et des buses d'impression.

3. Le mécanisme de déplacement de l'extrudeuse le long des axes. Se compose de tiges, d'un arbre hélicoïdal et de moteurs, par exemple, faire un pas.

Selon la conception de l'imprimante, l'extrudeuse et la surface de travail peuvent se déplacer le long de l'axe vertical (axe Z), et elle peut également se déplacer le long de l'axe Y. L'extrudeuse se déplace le long des axes horizontaux.

Remarque:

Un modèle 3D est créé pour l'impression à l'aide de n'importe quel type d'imprimante 3D, mais il ne peut pas être chargé dans l'imprimante pour l'impression. Avant cela, le modèle est traité, le soi-disant Code G. Le sens de cette action est de diviser le modèle en couches et de former des trajectoires le long desquelles l'extrudeuse se déplacera (ou un autre élément d'impression, selon la technologie).

Lors de l'impression, des plastiques ABS et PLA sont utilisés. Selon la complexité du dispositif, l'extrudeuse peut contenir deux buses et plus - l'une pour l'impression de pièces avec un matériau de base et l'autre pour l'impression de supports de support (supports).

Des supports sont nécessaires pour supporter les parties de la pièce suspendues dans l'air afin qu'elles ne s'affaissent pas pendant le refroidissement et la solidification. Une fois l'impression terminée, les pieds de support sont retirés.

Une version simplifiée de l'imprimante 3D est Stylo 3D. En fait, c'est une extrudeuse que vous déplacez vous-même votre main. Bien que ce soit un jouet pour enfants, c'est juste un produit merveilleux pour le divertissement et la connaissance de la technologie, et si vous avez des compétences artistiques, vous serez sûrement en mesure de créer un beau décor pour la maison.

CARACTÉRISTIQUES

Lors du choix d'une imprimante 3D, vous devez considérer plusieurs caractéristiques, parmi elles:

• Quels matériaux le périphérique imprime, bien que les modèles les plus courants prennent en charge l'impression avec deux types de plastiques - ABS et PLA, mais faites toujours attention à ce problème lors de l'achat.

• Résolution d'impression - La qualité et la précision de la pièce dépendent de l'épaisseur de la couche. Une épaisseur de couche de 50 microns est considérée comme excellente et à 100 - plus que bonne.

• Vitesse d'impression - plus dépendante de la résolution d'impression.

Important:

Étant donné que la pièce est imprimée en couches, n'oubliez pas que sa surface sera rugueuse et terne, et sa résistance à la rupture sera beaucoup plus faible que celle des produits solides. La hauteur (épaisseur, comme vous préférez) de la couche dépend de la rugosité de la pièce. D'un autre côté, plus la couche est mince - plus l'impression de temps sera longue et plus l'extrudeuse passera, la charge sur tous les éléments de l'imprimante augmentera.

• Dimensions de la zone d'impression - ce problème peut devenir une pierre d'achoppement dans le choix d'un modèle particulier. Vous ne pouvez pas imprimer le produit plus que la zone imprimable. Elle est limitée par la largeur, la profondeur et la hauteur, en d'autres termes, les axes X, Y et Z.

Dans certains cas, par exemple, pour les imprimantes delta, le diamètre et la hauteur de la zone d'impression sont indiqués, car ils ont une forme cylindrique (voir la figure ci-dessous).

Conclusion

Dans cet article, nous avons abordé des questions générales sur les imprimantes 3D et l'impression en général, si vous êtes intéressé par des sujets spécifiques plus en détail, écrivez à ce sujet dans les commentaires et nous vous en parlerons.