3D εκτυπωτής: Πώς λειτουργούν τα καλύτερα νημάτια και τι είναι - απλά εξηγείται

Η εκτύπωση 3D γίνεται όλο και πιο δημοφιλής. Αυτό το άρθρο εξηγεί πώς λειτουργεί ένας εκτυπωτής 3D, ποια νημάτια χρησιμοποιείτε για να εκτυπώσετε εντυπωσιακά μοντέλα και κάποιες πρακτικές συμβουλές.

Πώς λειτουργεί ένας εκτυπωτής 3D;

Οι 3D εκτυπωτές είναι σαν την άμμο δίπλα στη θάλασσα. Συνεπώς, υπάρχουν διάφορες τεχνικές για τον τρόπο με τον οποίο ο εκτυπωτής δημιουργεί ένα μοντέλο. Βασικά όμως, όλοι οι εκτυπωτές μπορούν να ανατεθούν σε μία από τις τέσσερις διαφορετικές τεχνικές.

• Από τη μία πλευρά υπάρχει στερεολιθογραφία ("SL" ή "SLA"). Ο εκτυπωτής διαθέτει λουτρό στο οποίο υπάρχει υγρό φωτοπολυμερές. Τα φωτοπολυμερή είναι πλαστικά που σκληρύνουν όταν εκτίθενται στο φως. Οι εκτυπωτές συνήθως λειτουργούν με ρητίνη ακρυλικού, εποξειδικού ή βινυλεστέρα. Η ρητίνη σκληρύνεται χρησιμοποιώντας λέιζερ. Υπάρχει ένα οροπέδιο στη λεκάνη του φωτοπολυμερούς, το οποίο κινείται λίγο μετά τη σκλήρυνση ενός επιπέδου (βαθύτερα στο μπάνιο). Αφού το μοντέλο έχει πλήρως σκληρυνθεί, τα πλαστικά έχουν υψηλή αντοχή και χημική αντίσταση. Το πλεονέκτημα αυτής της διαδικασίας είναι η ακρίβειά της: ο εκτυπωτής μπορεί επίσης να τυπώνει δομές μικρού μεγέθους. Δυστυχώς, οι εκτυπωτές στερεολιθογραφίας είναι ακόμα πολύ ακριβές.
• Η επιλεκτική πυροσυσσωμάτωση λέιζερ ("SLS") είναι επίσης γνωστή. Για να καταλάβετε πώς λειτουργεί, φανταστείτε έναν σωλήνα στον οποίο χτίζεται πάλι ένα οροπέδιο. Το οροπέδιο είναι στην κορυφή στην αρχή. Πρώτα απ 'όλα, ένας κύλινδρος χρησιμοποιείται για τη διανομή ενός πλαστικού, μιας πλαστικοποιημένης άμμου χύτευσης, μιας μεταλλικής ή κεραμικής σκόνης στο οροπέδιο. Ένα λέιζερ στη συνέχεια οδηγεί πάνω από το οροπέδιο και θερμαίνει ορισμένα σημεία στη σκόνη έτσι ώστε να συνδυάζονται και το πρώτο επίπεδο του αντικειμένου δημιουργείται. Το οροπέδιο έπειτα κατέρχεται λίγο και η διαδικασία αρχίζει και πάλι. Έτσι ένα αντικείμενο μπορεί να κατασκευαστεί κομμάτι κομμάτι. Αυτό που είναι πρακτικό εδώ είναι ότι το υπόλοιπο υλικό μπορεί να λειτουργήσει ως υλικό υποστήριξης και - σε αντίθεση με τη στερεολιθογραφία - δεν πρέπει να εκτυπωθούν δομές υποστήριξης.
• Στην κλασσική τρισδιάστατη εκτύπωση, μοντελοποίηση εναπόθεσης με τήξη ("FDM"), εφαρμόζεται υγρό πλαστικό σε μια επιφάνεια σε στρώσεις χρησιμοποιώντας έναν εξωθητήρα, ο οποίος σκληραίνει αμέσως. Στη συνέχεια, η επιφάνεια μετακινείται προς τα κάτω (ή ο εξελαστήρας προς τα επάνω) και εκτυπώνεται το επόμενο στρώμα. Οι εκτυπωτές είναι σχετικά φθηνοί και μπορούν να συναρμολογηθούν με κάποια τεχνογνωσία. Ωστόσο, το υλικό υποστήριξης πρέπει να τυπώνεται για αντικείμενα με "προεξοχή", δηλαδή αντικείμενα που είναι σημαντικά ευρύτερα στην κορυφή από κάτω. Επιπλέον, η ακρίβεια της εκτύπωσης είναι σχετικά ασαφής σε σύγκριση με τη στερεολιθογραφία. Ωστόσο, για τους χομπίστες και τους ενδιαφερόμενους, αυτή είναι ακριβώς η σωστή διαδικασία.

Τι νημάτια υπάρχουν;

Με τη μοντελοποίηση αποκομμένων αποθέσεων, εκτυπώνετε με λεγόμενα νήματα. Πρόκειται για ρολά στα οποία τυλίγονται θερμοπλαστικά υλικά υπό σύρμα. Ωστόσο, υπάρχουν κάποιες διαφορές ανάλογα με τον τύπο.

• Τα πολυλακτίδια ("PLA") χρησιμοποιούνται συνήθως στους εκτυπωτές. Το πλαστικό προέρχεται κυρίως από αναγεννητικές πηγές, όπως το άμυλο καλαμποκιού. Παρ 'όλα αυτά, δεν είναι βιοαποικοδομήσιμο. Το πλαστικό είναι ασφαλές για τα τρόφιμα και το νερό-απωθητικό λόγω της ομάδας του μεθυλίου. Είναι επίσης επιβραδυντικό φλόγας και ανθεκτικό στην υπεριώδη ακτινοβολία για μεγάλο χρονικό διάστημα. Το μεγαλύτερο όμως πλεονέκτημα προέρχεται από την εκτύπωση: δεν υπάρχει δυσάρεστη οσμή.
• Το συμπολυμερές ακρυλονιτριλίου-βουταδιενίου-στυρενίου ("ABS") χρησιμοποιείται επίσης πολύ συχνά. Αυτό το πλαστικό είναι ένα από τα πλαστικά που χρησιμοποιείται περισσότερο παγκοσμίως. Είναι ιδιαίτερα ανθεκτικό σε λάδια, λίπη και υψηλές θερμοκρασίες. Σε αντίθεση με το PLA, το ABS είναι σημαντικά δυσκολότερο. Ωστόσο, δεν πρέπει να εισπνέετε τη μυρωδιά αυτού του πλαστικού κατά την εκτύπωση. Η ευθύνη αποτελεί σημαντικό πρόβλημα κατά την εκτύπωση. Ενώ το PLA προσκολλάται καλά σε μια θερμαινόμενη γυάλινη πλάκα, ορισμένοι τύποι ABS προσκολλώνται πολύ κακώς παρά την πολύ θερμή κλίνη θέρμανσης και την κολλητική ταινία διπλής όψης. Ωστόσο, πολύ ωραία μοντέλα μπορούν να δημιουργηθούν με ABS. Μετά την εκτύπωση, τα μοντέλα έχουν συνήθως ματ χρώμα. Ωστόσο, αν τοποθετήσετε το μοντέλο κάτω από γυάλινο θόλο που περιέχει υφάδι που έχει υγρανθεί με ακετόνη, το μοντέλο θα γίνει αρκετά ομαλό μετά από κάποιο χρονικό διάστημα: Το ABS είναι διαλυτό σε ακετόνη, μεθυλαιθυλοκετόνη ή διχλωρομεθάνιο.
• Η πολυβινυλική αλκοόλη ("PVAL" ή "PVOH"), η οποία παράγεται με υδρόλυση οξικού πολυβινυλίου, είναι πολύ πρακτική για μοντέλα με προεξοχή. Το ιδιαίτερο πράγμα για αυτό το πλαστικό είναι ότι είναι υδατοδιαλυτό. Για παράδειγμα, σε έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή με δύο εξωθητήρες, μπορείτε να εκτυπώσετε ένα μοντέλο με PLA, αλλά τη δομή στήριξης με το PVAL. Ωστόσο, αυτό το πλαστικό είναι ακατάλληλο ως νήμα για την εκτύπωση του πραγματικού μοντέλου, αφού το νερό απορροφάται από τον αέρα και τα μοντέλα δεν θα διαρκέσουν πολύ.
• Το Πολυστυρένιο Υψηλής Αντοχής ("HIPS") χρησιμοποιείται ως υλικό υποστήριξης για ABS. Αυτό το πλαστικό έχει μεγάλη αντοχή στην κρούση και σκληρότητα, αλλά μπορεί να διαλυθεί με λιμονένιο, το οποίο μπορεί να βρεθεί στο λάδι λεμονιού, για παράδειγμα.
• Η εκτύπωση με ενώσεις PLA είναι ιδιαίτερα αποκλειστική. Αυτό είναι ένα μείγμα PLA και σωματιδίων από άλλες ουσίες. Έτσι, μπορείτε επίσης να εκτυπώσετε με ξύλο ή χαλκό, για παράδειγμα.
• Τα πολυανθρακικά ("PC") σπάνια χρησιμοποιούνται στην εκτύπωση. Το πλεονέκτημα εδώ είναι η πολύ υψηλή θερμοκρασία τήξης 270 ° C έως 300 ° C. Αυτό το πλαστικό έχει επίσης μεγάλη αντίσταση στην κρούση και αντοχή στη θερμότητα.
• Αν θέλετε να εκτυπώσετε γρανάζια ή βίδες που πρέπει να υποστούν ισχυρές δυνάμεις και δεν πρέπει να σπάσουν, συνιστάται η αμίνη πολυεξαμεθυλενικού αδιπικού οξέος, επίσης γνωστή ως "νάιλον" ή "ΡΑ".
• Τα "ελαστικά" ή "εύκαμπτα" νήματα, τα οποία συνήθως αποτελούνται από διαφορετικά υλικά, μπορούν συχνά να βρεθούν στο Internet. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα εδώ είναι η ευελιξία. Αυτό σας επιτρέπει να εκτυπώνετε ευέλικτα και ελαστικά μοντέλα. Κατά κανόνα, τα θερμοπλαστικά ελαστομερή με βάση την ουρεθάνη ("TPU") χρησιμοποιούνται ως κύριο συστατικό.
• Μπορείτε επίσης να εκτυπώσετε φλιτζάνια και πλάκες. Για αυτό χρειάζεστε πλαστικό ασφαλείας. Εκτός από το PLA, υπάρχει επίσης πολυπροπυλένιο ("PP"), το οποίο είναι επίσης ελαφρώς ευέλικτο. Ένας ασφαλής για τροφή συνδυασμός PLA και ABS είναι το PETG, το οποίο είναι επίσης εύκολο να εκτυπωθεί και είναι πολύ ανθεκτικό στις καιρικές συνθήκες.

Πώς λειτουργεί μια διαδικασία εκτύπωσης;

Αρχικά δημιουργείτε ένα τρισδιάστατο μοντέλο με ένα πρόγραμμα CAD και το αποθηκεύετε ως αρχείο STL.

• Αυτό το αρχείο STL φορτώνεται στη συνέχεια σε ένα πρόγραμμα τεμαχισμού, όπως Cura ή Slic3r.
• Στο πρόγραμμα τεμαχισμού, έχετε τη δυνατότητα ρύθμισης των ιδιοτήτων του μοντέλου, όπως η πυκνότητα πλήρωσης ή η χρήση δομών υποστήριξης.
• Το πρόγραμμα μετατρέπει έπειτα το μοντέλο 3D σε κώδικα G. Αυτό περιέχει όλες τις θέσεις στις οποίες ο εξελαστήρας πρέπει να μετακινηθεί σε ένα μετά το άλλο. Εν τω μεταξύ, το νήμα εξωθείται, δημιουργώντας ένα απτικό μοντέλο.

Στην επόμενη πρακτική συμβουλή θα σας δώσουμε μια εισαγωγή στο πρόγραμμα CAD "Solid Edge", με το οποίο μπορείτε να δημιουργήσετε πολλά πρακτικά μοντέλα 3D.