Как работает 3D-принтер? Просто о сложном

3D-печать — обширная и сложная Проблема, которой можно заниматься бесконечно. Краткое описание, как работает 3-D принтеры, как печатный материал и компьютерные модели можно превратить в натуральные объекты.

Трехмерная печать становится все более популярной. Как работает Практические советы о трехмерных принтерах, материалы, используемые для печати моделей и статьи.

Как работает 3D-принтер?

Начнем с технологии печати. В наши дни существует множество 3D-принтеров, а следовательно, и способов создания моделей. Их также невозможно сосчитать. Но, как правило, все принтеры основаны на одной из трех различных технологий.

Во-первых, существует SO — так называемая стереолитография (SL или SLA). Некоторые принтеры имеют ванну с жидким фотополимером. Фотополимеры — это пластмассы или смолы, которые отвердевают под воздействием света. Принтеры обычно. работают Акриловые, эпоксидные или виниловые смолы. Лазерный луч движется по поверхности смолы, и везде, где он ее касается, смола отвердевает. Ванны для фотополимеров имеют платформу, которая после каждого отверждения немного опускается вниз (вглубь ванны). Таким образом, объекты печатаются линиями, как текст на обычном принтере. Когда модель полностью отверждается, она становится чрезвычайно прочной и химически стойкой. Преимуществом этого метода является точность переноса. Даже небольшие микроструктуры могут быть напечатаны принтером очень четко. К сожалению, стереолитографические принтеры в настоящее время очень дороги.

Вторая технология работы 3D-принтеры — селективная лазерная резка (SLS). Чтобы понять, как. это работает Представьте себе вертикальную трубу, содержащую подвижную платформу. В начале печати платформа находится в верхней части. Пластик, песок с полимерным покрытием, металлический или керамический порошок распределяется на платформе тонкими слоями с помощью цилиндра. Затем лазерный луч движется вдоль платформы, нагревая определенные частицы пыли и склеивая их вместе, формируя первый уровень объектов. Затем платформа немного перемещается вниз, и процесс начинается снова. Таким образом, объект снова создается с помощью матраса.

Третий метод является классическим. Он называется фьюзинговым моделированием (FDM). В этом процессе каждый слой изделия формируется из жидкого пластика, проходящего через экструдер (программируемое устройство, придающее ему определенную форму), и сразу же отверждается лазером. Затем отвержденный слой движется вниз, и экструдер формирует новый слой, который плавится вместе с предыдущим слоем и так далее. Такие принтеры относительно недороги и могут быть собраны своими силами при наличии определенных знаний. Точность печати здесь хуже, чем при использовании стереолитов, но для энтузиастов это самый подходящий процесс 3D-печати.

Как создаются модели для печати?

Сначала создается трехмерная модель объекта с помощью программы CAD и сохраняется в специальном формате STL. Затем STL-файл загружается в программу резки принтера, такую как Cura или SLIC3R. Программа резки позволяет определить естественные свойства модели, такие как плотность заполнения и использование опорных конструкций.

Программное обеспечение преобразует 3D-модель в код G Код содержит инструкции для экструдера по формированию каждого слоя модели. Код загружается в принтер, устройство инициируется, и начинается печать.

Какие материалы используются в 3D-печати?

Трехмерная печать осуществляется на различных видах пластика. Он поставляется в виде нитей, намотанных на большие катушки. Нити загружаются в принтер, который расплавляет пластик так, что он становится жидким и может быть сконфигурирован.

Наиболее часто используемый в принтерах пластик — это полиластик (PLA). Это пластик, получаемый из возобновляемых источников, таких как кукурузный крахмал. Он обладает водоотталкивающими свойствами и безопасен для пищевых контейнеров. Кроме того, он огнестойкий и устойчив к ультрафиолетовому излучению. Самым большим преимуществом является отсутствие неприятных запахов во время печати.

Часто используется симполимер акрилонитрил-бутадиенн-сергена (ABS). Этот пластик является одним из наиболее широко используемых пластиков в мире. Он обладает высокой устойчивостью к воздействию масла, жира и высоких температур. При печати он не имеет запаха. Модели, изготовленные из него, имеют матовую поверхность.

Еще один материал для 3D-печати — поливиниловый спирт (PVal или PVOH). Особенностью этого пластика является его растворимость в воде. Это делает удобным печать опорных конструкций в модели и позволяет растворять водостойкий пластик. Когда модель готова, опорные структуры в ней растворяются.

Высокопрочный полистирол (HIPS) часто используется для печати несущих конструкций на моделях ABS. Этот пластик оказывает значительное влияние на прочность и твердость.

К эксклюзивным методам относится печать из PLA-компаундов, то есть использование смеси пластика и частиц других веществ. Таким образом создаются модели, например, из дерева или меди.

Однако в редких случаях все еще используется поликарбонат (PC). Этот пластик имеет очень высокую температуру плавления — от 270°C до 300°C. Кроме того, этот пластик особенно устойчив к ударам и нагреву.

Нейлон используется для печати деталей двигателя, таких как шестерни и винты.

Также существует несколько видов пластика с маркировкой «эластичный» или «гибкий». Они могут быть изготовлены из различных веществ, но обычно используются в качестве основного компонента эластомеров на основе уретана. Их общая характеристика — гибкость.

Для печати пищевой посуды и контейнеров используются безопасные, нетоксичные пластики. Это либо PLA, либо уже упомянутый полипропилен (PP), который, в отличие от первого, является гибким. Существуют также более безопасные пищевые комбинации PLA и ABS PETG, которые более устойчивы к погодным условиям.