3D printera ierīce un darbības princips, galvenās 3D drukāšanas metodes un veidi

Pašlaik 3D drukas tehnoloģiju arvien vairāk izmanto, lai izveidotu dekoratīvos elementus, mašīnu detaļas un aparātus, kā arī dažādas funkcionālās vienības. Un visatbilstošākie notikumi ļauj jums izdrukāt veselas ēkas un pat orgānus un protēzes cilvēkiem. Tajā pašā laikā printerus tirgū var atrast, sākot no vairākiem simtiem dolāru vietējai lietošanai un desmitiem tūkstošu dolāru rūpnieciskai lietošanai. Šajā rakstā mēs apskatīsim pamatinformāciju par 3D printera veidiem un dizainu.

Sugas

3D drukāšanas jēdziens nav tik skaidrs. Tas ir sadalīts daudzos veidos, pēc principa veidojot izdrukājamu priekšmetu un šim nolūkam izmantotos materiālus. Kādi viņi ir?

FDM druka (kausēta nogulsnēšanas modelēšana) - Šis ir visizplatītākais veids, kā iegūt tilpuma objektus attiecīgi ikdienas dzīvē, un lētākais tilpuma drukāšanas veids. Šajā gadījumā 3D printeris izdrukā daļu ar izkausētu plastmasu. Visbiežāk izmantotās plastmasas ir PLA un ABS. Viena iespieduma slāņa biezums ir vidēji no 50 līdz 100 mikroniem (lielākajā daļā modeļu). Par ko šis printeris sastāv, mēs apsvērsim vēlāk.

SLA druka (lāzera stereolitogrāfija) - izklausās pēc "stereo litogrāfijas". Instalācija šāda veida 3D drukāšanai sastāv no pamatnes, uz kuras ir uzdrukāta daļa un vannas ar šķidru fotopolimēru, lāzeru (tas ir fiksējošs korpuss, kas pārvietojas pa stieņiem ar dzinēju palīdzību). Darbības princips ir fotopolimēra vārdu izmantošana kā materiāls.

Lāzers piesaista katra nākamā objekta slāņa sveķus. Pēc katra slāņa darba platforma tiek iegremdēta vannā ar fotopolimēru līdz dziļumam, kas vienāds ar nākamā slāņa biezumu. Lāzera stara un fotopolimēra mijiedarbība sacietē vietās, kur lāzera stars skar tā virsmu.

Šī metode ļauj sasniegt precīzus rezultātus, un slāņa biezums var sasniegt pat 15 mikronus. Tas ļauj stereolitogrāfiju izmantot medicīniskiem nolūkiem (zobārstniecībai) un rotaslietām. SLA tehnoloģijai nav nepieciešama atbalsta elementu drukāšana, un pēc drukāšanas produkts tiek iegremdēts vannā ar šķīdumiem modeļa tīrīšanai. Pēdējais posms ir ultravioletā starojums, lai fotopolimēri būtu pilnībā fiksēti. Galvenais trūkums ir augstās printeru un piederumu izmaksas, kuru dēļ to nelieto mājās.

SLS tehnoloģija - selektīva lāzera aglomerācija. Pulveru slānis tiek padots uz darba virsmas, atkarībā no uzdevuma - tas var būt metāls, plastmasa un pat keramika un stikls, pēc kura nākotnes daļas slāņa laukumu apstrādā ar lāzeru, pēc tam platforma tiek nolaista un process tiek atkārtots. Pēc darbības principa atgādina SLA. Procesa beigās ir nepieciešama elementa termiskā apstrāde. Nav piemērots arī lietošanai mājās un ir dārgs.

Elektronu staru kausēšana vai EBM tehnoloģija. Tas atšķiras no iepriekšējās tehnoloģijas ar to, ka metāla pulveri vakuumā izkausē ar elektronu staru, un rezultātam nav nepieciešama termiska apstrāde.

SLM - selektīva kausēšana ar lāzeru, darbojas tikai ar metāla pulveriem, pēc darbības principa tā ir līdzīga SLS, bet, tāpat kā EBM, galīgā termiskā apstrāde nav nepieciešama.

3Dp - atšķirība no iepriekšējām ir tā, ka darba materiāls nav izkusis, bet līmes slāņi tiek uzklāti, izmantojot tintes drukāšanu. Tādā veidā ir iespējama krāsaina 3D drukāšana.

FDM 3D printeris

Drukāšana, izmantojot FDM tehnoloģiju, ir visizplatītākā gan amatieru starpā, gan daudzu profesionālu uzdevumu risināšanai. Tāda pati metode ir viena no vecākajām. Tāpēc mēs detalizētāk izpētīsim apjoma drukāšanas veidu, kas ir labi piemērots mājām un darbnīcai.

Ierīce un funkcijas

3D printeris, kas drukā ar plastmasu, izmantojot FDM tehnoloģiju, sastāv no:

1. Darba virsma, ko bieži sauc par platformu. To var sildīt.

2. Ekstrūderis, vienkāršoti izsakoties, ir drukas galviņa.Tam ir plastmasas kartēšanas mehānisms, sildītāji un drukas sprauslas.

3. Ekstrūdera kustības mehānisms pa asīm. Sastāv, piemēram, no stieņiem, spirālveida vārpstas un motoriem, pakāpšanās.

Atkarībā no printera konstrukcijas gan ekstrūderis, gan darba virsma var pārvietoties pa vertikālo asi (Z asi), kā arī var pārvietoties pa Y asi.Presturis pārvietojas pa horizontālajām asīm.

Piezīme:

3D modelis ir izveidots drukāšanai, izmantojot jebkura veida 3D printeri, bet to nevar ielādēt printerī drukāšanai. Pirms tam tiek apstrādāts modelis, tā sauktais G kods. Šīs darbības mērķis ir sadalīt modeli slāņos un veidot trajektorijas, pa kurām ekstrūderis virzīsies (vai citu drukas elementu, atkarībā no tehnoloģijas).

Drukājot tiek izmantotas ABS un PLA plastmasas. Atkarībā no ierīces sarežģītības ekstrūderī var būt divas un vairāk sprauslas - viena detaļu drukāšanai ar pamatmateriālu, bet otra - atbalsta balstu (balstu) drukāšanai.

Atbalsti ir nepieciešami, lai atbalstītu gaisā karājošās daļas, lai dzesēšanas un sacietēšanas laikā tās nesazustu. Pēc drukāšanas atbalsta kājas tiek noņemtas.

3D printera vienkāršota versija ir 3D pildspalva. Faktiski tas ir ekstrūderis, ka jūs pats pārvietojat roku. Lai arī tā ir bērnu rotaļlieta, tas ir vienkārši brīnišķīgs produkts izklaidei un iepazīšanai ar tehnoloģijām, un, ja jums ir mākslinieciskas prasmes, jūs noteikti varēsit radīt skaistu mājas dekoru.

Raksturlielumi

Izvēloties 3D printeri, jums jāņem vērā vairāki raksturlielumi:

• Kādus materiālus ierīce izdrukā, lai arī visbiežāk sastopamie modeļi atbalsta drukāšanu ar divu veidu plastmasām - ABS un PLA, tomēr pērkot, tomēr pievērsiet uzmanību šim jautājumam.

• Drukas izšķirtspēja - detaļas kvalitāte un precizitāte ir atkarīga no slāņa biezuma. Slāņa biezums 50 mikroni tiek uzskatīts par lielisku, un pie 100 - vairāk nekā labs.

• Drukas ātrums - vairāk atkarīgs no drukas izšķirtspējas.

Svarīgi:

Tā kā detaļa ir iespiesta slāņos, atcerieties, ka tās virsma būs raupja un blāva, un tās izturība pret lūzumiem būs daudz zemāka nekā cietajiem izstrādājumiem. Slāņa augstums (biezums, kā jums patīk) ir atkarīgs no tā, cik raupja daļa izrādīsies. No otras puses, jo plānāks slānis - jo vairāk laika tiks veltīts drukāšanai un jo vairāk izlaidumu veiks ekstrūderis, palielināsies visu printera elementu slodze.

• Drukas laukuma izmēri - šis jautājums var kļūt par klupšanas akmeni, izvēloties konkrētu modeli. Izstrādājumu nevar izdrukāt vairāk par izdrukājamo zonu. To ierobežo platums, dziļums un augstums, citiem vārdiem sakot, X, Y un Z asis.

Dažos gadījumos, piemēram, delta printeriem, tiek norādīts drukas laukuma diametrs un augstums, jo tam ir cilindriska forma (sk. Attēlu zemāk).

Secinājums

Šajā rakstā mēs pieskārāmies vispārīgiem jautājumiem par 3D printeriem un drukāšanu kopumā, ja jūs interesē kādas specifiskas tēmas sīkāk, rakstiet par to komentāros, un mēs jums par tiem pastāstīsim.