Класификация на 3d принтери

Появата на 3D принтерите постави началото на нова ера в технологиите – вече е възможно да се отпечатват триизмерни обекти. Триизмерните обекти могат да се използват за много разнообразни приложения – от играчки до медицински протези… Работата се основава на цифров модел (или чертеж), който след това се превръща в точното му реално копие. Подобни устройства се срещат в различни мощности и съоръжения, в домашни и промишлени версии. Видовете 3D принтери, които се предлагат днес, използват голямо разнообразие от материали за производство на 3D отпечатъци.

Технология за 3D принтиране

Специална класификация се отнася до използваната технология, която ще бъде полезна за всеки бъдещ собственик на 3D принтер:

• FDM;
• Polyjet или MJM;
• ОБЕКТИВ;
• LOM;
• SLA;
• SLS;
• 3DP;

FDM

Това е най-популярната технология във въпросните устройства. При FDM (fused deposition modeling) модулът ще екструдира консуматива през специална дюза слой по слой. Това включва:

• Устройства, подобни на Makerbot;
• Принтери на Stratasys;
• единици, използвани в кулинарията (сирене, тесто, глазура);
• медицински изделия (медицински гел с живи клетки).

Polyjet

Интересен е и методът MJM (Multi Jet Modeling), който включва техника Моделиране на няколко струи. Процесът е подобен на конвенционалния мастиленоструен печат заради малките дюзи (те могат да бъдат стотици). След като предишният слой се втвърди и се оформи даденият 3D модел.

Консумативите са фотополимери и пластмаса, подходящ е и специален восък. Този вид блоков печат обикновено се използва при производството на медицински импланти, стоматологични протези и матрици.

Реалистично е възможно да се получат многоцветни варианти, както и обекти с различни свойства, например еластични в комбинация с твърди.

Недостатъците при използването на тази технология са много скъпият изходен материал и крехък резултат. Типичните приложения са в медицината и промишлеността.

ОБЕКТИВ

При ЛАЗЕРНО ИНЖЕНЕРИРАНО МРЕЖОВО ШАПКИРАНЕ консумативите, издухани от дюзата, попадат едновременно във фокуса на лазерния лъч, което може да доведе до незабавно синтероване. Използване на метален прах помогна за изработването на предмети от стомана и титан, което позволи използването на 3D принтери в промишлеността. Много сплави могат да се смесват и формират директно в процеса. Така например се произвеждат титаниеви турбинни лопатки.

LOM

При производството на ламинирани предмети тънките и вече ламинирани листове се изрязват с лазер, залепват се, синтероват се или се пресоват в триизмерен предмет. Могат да се отпечатват 3D обекти от пластмаса, алуминий и хартия.

Изходният материал за алуминиевите предмети е съответното фолио – то ще бъде „изпечено“ с помощта на ултразвукова вибрация.

Въпреки лекотата на изходния материал, хартиените модели са много издръжливи и себестойността им е практически ниска. Но се подгответе за много отпадъци, които да съпътстват такъв продукт. Въпреки че последното може да бъде избегнато чрез поставяне на няколко малки обекта върху един и същи лист едновременно.

SLA

За да разберете как работи стереолитографията, представете си вана, пълна с вода с течен полимер. Лазерният лъч, преминаващ по повърхността му, полимеризира слоя. След като един от слоевете е готов, платформата ще спусне детайла, за да позволи на течния полимер да запълни кухините. Ситуацията се променя: детайлът се изнася нагоре, а лазерът се поставя под него.

Този метод изисква специална обработка на повърхността за отстраняване на излишния материал. Понякога резултатът се изпича допълнително в ултравиолетови пещи.

Такъв принтер не може да се държи у дома:

• поради токсичността на фотополимера;
• поради високите разходи за поддръжка.

SLS

Селективното лазерно синтероване наподобява описаната по-горе технология, но тук вместо фотополимер се използва лазерно изпечен прах. Не е нужно да се притеснявате, че ще счупите парче в процеса; като консумативи могат да се използват стомана, найлон, бронз, титан, керамика, стъкло, леярски восък и други материали.

Технологията включва създаването на сложни елементи. Той е напълно подходящ например за създаване на прототипи от всякакъв вид – напр, за бижута. Неизпеченият прах ще поддържа надвисналите елементи, така че не е необходимо да се оформят специални опорни корпуси.

3DP

Методът 3DP се състои от нанасяне на лепило върху материала, последвано от нов слой прах, и след това целият процес се повтаря. В резултат се получава материал, подобен на гипс (пясъчник). Ако към това лепило се добави боя, се получават цветни предмети. Технологията е безопасна за домашна и офис употреба. Прахове от стъкло, кости, гума и дори дървени стърготини са подходящи за материали.  Възможно е също така да направите ядливи фигурки (с помощта на шоколад или захар на прах) – само че в този случай се използва специално лепило за храни.

Не без недостатъци – крайният резултат може да има грапава повърхност и ниска разделителна способност.

Класификация на принтерите според вида на използвания материал

Консумативът, който трябва да се напълни в техниката, определя видовете 3D принтери. Лазер Единици за агломерация и ламинат на прах. Мастиленоструен 3D-принтерът залепва слоевете от използваната суровина един по един и след това се извършва синтероване. Следващата стъпка е охлаждане. Тук могат да се използват видове фотополимерна пластмаса, смоли, прахове, силикон, метал и восъчни компоненти. Нека видим как тази техника работи върху различни материали.

Прах

Принципът на техниката се изразява в следните действия:

• Въз основа на предоставения модел печатащата глава започва да нанася специален свързващ агент на определени места;
• прахът се нанася с фин валяк и се спечелва до веществото.
• След това процесът се повтаря.

Такова устройство е съвсем реалистично изградете го сами – Просто разполагайте с необходимите компоненти. Друг бонус, „който може да се добави към касичката“ на тази машина, е работата с метални прахове.

Гипс

Вариантът с гипс също се пълни с прахове, но с подходящи прахове – от гипс до шпакловка, цимент и други подобни. Трябва да имате папка. Такива принтери се използват най-често при създаването на интериорни декорации. Тук могат да се произвеждат най-различни продукти.

Фотополимер

В този случай за производството на обекти се използват течни фотополимери. Интересен принцип за създаване на фигурите. Ултравиолетовият лазер ще освети определени места на компютърния модел. Впоследствие те се втвърдяват под въздействието на ултравиолетова светлина. Този вид осветяване също ще се извърши чрез специално подготвена фотомаска – само че в този случай ще се използва UV лампа. Празнината на модела се променя с всеки нов слой.

Ако се избере стереолитографска техника, може да се насладите на високата прецизност на заобикалящата среда. Единственият недостатък е бавната скорост на работа, но ако точността е важен фактор, времето за изпълнение не е проблем.

Восък

Тази машина печата с восък – материал с ниска температура на топене. Този имот има допълнителен бонус, че с него се работи лесно. Ето защо яснотата и прецизността на изпълнените контури са безупречни.

Как да постигнете цвят

За да се изработят обекти с различни цветове, техниката използва специална глава. Има повече от един екструдери – Компоненти, способни да разтопяват и нанасят използвания консумативен материал.

Повечето от тези устройства се използват в производството на детски играчки. Друга употреба е за създаване на дизайнерски бижута.

Съществува и друг метод, нареченсублимация„. Този вид принтер се използва, ако върху релефната повърхност трябва да се пренесе изображение (напр. снимка). За реализацията на замисленото на определени места боите се нагряват – поради температурния ефект се изпаряват и остава желаният модел.

Как да изберем 3D принтер

Когато избирате принтер, първото нещо, което трябва да решите, е каква технология се използва за печат. Устройствата на любителско ниво, единствените, които потенциално може да закупи средният потребител, а не цяла компания, работят на базата на разработка, наречена Пластмасови струи (PJP), в някои източници се обозначава като Fused Deposition Modeling (FDM) или Fused Filament Fabrication (FFF). По същество това е същото.

Видове материали за любителски печат

Обикновено за печат върху този тип устройства се използва пластмаса с различни характеристики. Пакетира се като пластмасов шнур, навит на макара, или се нарязва на сламки. Масово се използват два вида пластмаса: ABS и PLA.

ABS пластмаса Безопасен, нетоксичен, подходящ за детски продукти, дори подходящ за употреба в присъствието на деца. Твърд и издръжлив. Недостатъкът на пластмасата – тя губи външния си вид на слънце и при силен студ. По-често използвани в производството на професионални части.

PLA пластмаса (полилактид) е по-деликатен, не се свързва добре. Но тя е по-пластична и дава повече възможности за сложни форми. Той е естествен продукт, тъй като се произвежда от царевица и захарна тръстика. Щадящ околната среда, той се разгражда на 100% на безвредни компоненти. Продуктите от PLA са устойчиви на износване, запазват геометрията си. Следователно пластмасата е напълно подходяща за движещи се части.  Като цяло това е по-скоро любителска версия на пластмасата.

Алтернативни материали за 3D принтиране

Освен пластмаса в такива принтери се използват и следните материали.

1. Неръждаема стомана. Използва се само в професионална среда. Открива широк спектър от възможности за производство на компоненти.
2. Дърво. Всъщност това не е дърво, а смес от свързващ полимер и добавка за дърво.  Този материал е много скъп и не изисква специални умения. Неговите продукти са „топли“ и не могат да бъдат физически разграничени от дървесината.
3. Смола има и висока цена. Може да се използва за отпечатване на части с висока прецизност и отлично качество на повърхността – гладка и издръжлива. Смолата губи прозрачността си, когато е изложена на слънце.
4. Найлон. Използва се главно в производството на промишлени и медицински компоненти.

Важно! Когато купувате материал за печат, трябва да сте сигурни, че форматът на макарата и дебелината на шнура трябва да съответстват на спецификациите на принтера.

Характеристики на 3D принтерите

За да изберете принтер или да извършите анализ за определяне на лидера, е необходимо да разберете кои характеристики на устройствата са ключови.

1. Област за печат. Това определя максималния обем на частите, които могат да бъдат създадени с това оборудване. В документацията е посочен или обемът в кубчета, или обемът в кубчета.cm или граници на линейните размери в mm.
2. Резолюция на печат (слой). Това е дебелината на слоя, с който се нанася материалът. Колкото по-висока е разделителната способност, толкова по-фина е пластиката, толкова по-стабилни са релефите и толкова по-високо е качеството на повърхността. Под тази стойност частите изглеждат по-тромави, без фини детайли. В някои устройства този параметър може да бъде зададен от оператора.
3. Екструдер. Това е работният възел на принтера, който отговаря за подготовката (нагряването) и дозирането на. Пластмасата (или друга суровина) се омекотява при високи температури в дюза и се пресова (екструдира). Този модул включва самата дюза, конвейер за корда (пластмасова нишка), температурен регулатор и охлаждащ механизъм. 3D принтерите със само един екструдер на преминаване могат да работят само с една нишка. Необходими са поне 2-3 екструдера, за да е възможен многоцветен печат. При индустриалните устройства е възможен вариант с един модул с двойна дюза. Това е скъпо, а домакинските уреди не са оборудвани с.
   

   3D принтер с два екструдера

4. Принтерите могат да бъдат „свързани“ с външни устройства (компютър, смартфон или просто външна памет) чрез USB и/или Wi-Fi. То не винаги е предпоставка за работа.
5. Вграден софтуер (софтуер) на принтера. Тя е предварително инсталирана по подразбиране. Той отговаря за разпознаването, обработката на документи във формат stl за последващо отпечатване. Тези файлове се създават в професионални програми като Sketchup и Autodesk Inventors Fusion.
6. Допълнителни функции. Ергономичността, дизайнът и други детайли не пречат на работния процес на принтера, но често определят неговата цена.

3D принтерите могат да се доставят като самостоятелна единица (сглобени) или в конструктивен формат, при който потребителят сам ги сглобява (направи си сам). Вторият вариант струва значително по-малко.

За да обобщим

3D принтирането привлича голям брой хора, които се интересуват от него за лично любопитство или за производствени цели. За тези, които нямат предишен опит в тази област, не е трудно да усвоят изкуството на обемния печат, както във виртуални, така и в реални курсове. По-важно ще бъде друго: за каква конкретна цел ще бъде закупено такова устройство. Правилните приоритети, съчетани с познаване на технологията, използвана за дадено приложение, ви позволяват да използвате пълния потенциал на технологията.