Полное руководство по 3D-печати часть 1 — Блог

Полное руководство по 3D-печати часть 1 - Блог 3d печать
хобби 3д печать hp

Полное руководство по 3D-печати [ часть 1]

Полное руководство по 3D-печати часть 1 - Блог

Трехмерная печать — это цифровая технология создания оригиналов и конструкций, которая может производить пластиковые или металлические компоненты в один слой за один раз, в отличие от абстрактных строительных процессов, таких как обработка на ЧПУ, лазерная резка, плазменная резка, резка водой и герметизация, где материал добавляется постепенно для создания аксессуаров, также известных как ортопедические конструкции. Также известны как ортопедические конструкции. Материал, образующий исходный материал, удаляется.

3D-печать была изобретена в 1980-х годах, но ее популярность значительно возросла в XXI веке; 3D-печать пластиком стала важным методом производства прототипов, а высококачественные конструкции с металлическими добавками теперь широко распространены в аэрокосмической отрасли и медицине.

Различные типы 3D-принтеров работают по-разному, но, как правило, имеют общие характеристики. Все 3D-принтеры управляются с помощью компьютерных инструкций (в виде G-кода) и работают, преобразуя исходные материалы, такие как металлический порошок, жидкая смола или термопластичная нить, в новые формы. Создано. полный 3D-объект.

Несмотря на то, что протезных конструкций становится все больше, трехмерные принтеры используются в основном как инструменты для создания прототипов. Это связано с тем, что первоначальные затраты очень низкие, поэтому инструменты не нужны, а отдельные объекты печатаются очень быстро.

В этом руководстве Рассматриваются основные элементы 3D-печати, включая базовые технологии, материалы для 3D-печати, преимущества 3D-печати в подобных процедурах и совместное применение 3D-печати.

Технологии 3D-печати:

Метрадиционное моделирование (FDM), также известное как FFF Fusion Structures, — это технология 3D-печати, при которой термопластичные нити печатаются в расплавленном состоянии и выводятся через сопло на подвижную печатающую головку.

FDM работает путем экструзии непрерывного потока термопластичного материала из печатающей головки, которая движется вдоль двух осей (в соответствии с компьютерными инструкциями). Экструдированный материал формирует двухмерную форму на напечатанном слое, который остывает и в конце концов затвердевает. Затем печатающая головка постепенно перемещается к следующему двухмерному слою, который печатается поверх первого двухмерного слоя; этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет напечатана вся 3D-форма.

FDM является ведущей технологией 3D-печати для потребителей благодаря широкому ассортименту материалов, доступности и простоте использования в непромышленных условиях, а также широко используется в качестве инструмента для создания прототипов в профессиональной среде.

Стереолитография (SLA) — это разновидность фотополимеризации в ванне, в которой используется лазерный луч в ванне со светочувствительной жидкой смолой для создания трехмерной формы.

Процесс SLA осуществляется путем перемещения сфокусированного лазерного луча по точному шаблону в ванне со смолой. Поскольку смола светочувствительна, лазерный луч ускоряет застывание смолы, но только в сфокусированной области. Это позволяет 3D-принтеру SLA формировать твердые 2D-формы с помощью жидкой смолы, а затем постепенно поднимать платформу для создания следующего слоя. (В родственной технологии фотополимеризации, Digital Light Processing (DLP), вместо лазерного луча используется проектор).

SLA — это прецизионный процесс 3D-печати, в результате которого получаются хрупкие пластиковые детали с гладкой поверхностью. Он используется в таких областях, как создание прототипов, стоматология и производство ювелирных изделий.

Селективное лазерное спекание (SLS) — это технология 3D-печати, в которой для спекания материалов используется лазерный луч. частиц Порошковый материал, как правило, нейлон или полиамид.

В процессе SLS платформа для печати покрывается тонким слоем порошка. Затем управляемый компьютером лазер рисует на порошке двухмерную форму, сплавляя частицы вместе, чтобы создать твердую форму; после того как двухмерный слой готов, печатная платформа поэтапно перемещается для печати следующих слоев. Поскольку напечатанная деталь всегда окружена мелкой пылью, не требуется никакой поддерживающей структуры (типа печатных лесов, используемых в таких технологиях, как FDM, для удержания детали).

SLS используется как для оригинального производства, так и для изготовления небольших партий. К преимуществам относятся геометрическая свобода и возможность одновременной печати множества плотно упакованных компонентов.

Фьюзинг.

Multi Jet Fusion (MJF), разработанный компанией HP Printing Giant, — это еще один процесс 3D-печати для производства многокомпонентных деталей.

Он похож на SLS, но вместо сплавления с лазером частиц инфракрасное излучение направляется на пыль и сплавляется. частиц .

MJF можно рассматривать как комбинацию SLS и склеивания материалов. Этот процесс обычно используется для производства металлических компонентов.

Запуск материала

Запуск материала — это еще одно семейство процессов 3D-печати, в котором струйная печатающая головка накладывается на матрас.

Процесс печати струйными материалами осуществляется путем выборочного нанесения копировального материала на печатный стол и его отверждения фиолетовым светом, как в SLA, но без влажной ванны. Процесс повторяется слой за слоем на матрасе до тех пор, пока аксессуары не будут готовы. В некоторых принтерах используется непрерывная печать чернилами, в других — печать по заказу.

Струйные 3D-принтеры обычно печатают жидкими термочернилами, которые имеют разные характеристики.

Селективное плавление лазером (SLM) — это протез производства металлов и одна из самых важных форм 3D-печати для производства конечных компонентов.

Являясь разновидностью технологии Dust Bed Fusion, SLM похожа на SLS, когда лазеры используются для воздействия на слои металлической пыли. Однако частицы не просто воспламеняются, а могут полностью расплавиться, и эта процедура используется для обработки различных металлических пылинок, а не нейлона и полиамида. Еще одно отличие заключается в том, что для SLM обычно требуется герметичная печатная камера, содержащая инертный газ; усовершенствования в технологии SLM сделали ее жизнеспособной альтернативой обработке и литью.

SLM имеет множество применений, начиная с быстроизвлекаемых металлов и заканчивая производством готовых аэрокосмических компонентов и медицинских имплантатов.

Немедленная лазерная обработка металлов (DMLS) — еще одна форма изготовления протезов из покрытых пылью металлических компонентов.

DMLS похож на SLS при использовании лазеров для огневой обработки. частиц Однако он используется для металлов, а не нейлона; во многих местах DML похож на SLM, но лазер не полностью расплавляет сырье, как это делает SLM. Поэтому DML обычно ограничивается металлическими сплавами.

Связующие материалы

Струйное нанесение связующих материалов — это уникальный процесс 3D-печати, в котором для получения металлических, песчаных или керамических порошков используются связующие материалы.

Процесс струйной печати связующими материалами осуществляется путем покрытия печатаемого слоя пылью, а затем выборочного распыления связующего материала (типа клея) для создания 2D-формы. Подобно клею, связующее вещество соединяет частицы пыли друг с другом, например, в агломерат. Затем строительная платформа перемещается, позволяя принтеру сварить следующий слой.

Компоненты, изготовленные методом струйной печати, обычно требуют термообработки или фильтрации (с использованием других материалов) после печати.

Процесс печати титанового тормозного суппорта Bugatti Chiron на 3D-принтере SLM:

Материалы для 3D-печати:

Термопластичная нить (FDM)

Подавляющее большинство материалов, используемых в 3D-печати FDM, — это термопластичные нити, доступные в различных размерах. Термопластичные материалы плавятся при нагревании и восстанавливаются при охлаждении, не меняя своего химического состава. Это делает их идеальными для 3D-печати.

Распространенным термопластичным материалом для FDM является PLA, который имеет низкую температуру плавления и является экологически чистым. Другой распространенный вариант — акрилонитрил-бутадиэстерениум (ABS). Он имеет более высокую температуру плавления, но легче поддается экструзии. Другие распространенные материалы для 3D-печати FDM включают PETG и PC.

Большинство термопластиков для печати жесткие, но есть и гибкие нити FDM, такие как TPE и TPU, которые подходят для таких компонентов, как резина.

Сложные нити (FDM)

Многие 3D FDM-принтеры могут печатать термопластичные армирующие добавки, такие как стекло и углеродные волокна. Эти материалы могут значительно превосходить традиционные термопласты по прочности (хотя стекло или измельченные волокна — это случайность, так как эти материалы обычно слабее, чем напечатанные волокнистые материалы, требующие специальных и точных технологий).

Мокрые смолы (SLA, DLP)

Материалы для 3D-процедур с фотополимеризацией, таких как SLA и DLP, представляют собой жидкие светочувствительные смолы, содержащие одну сторону, олигомеры и фотополимеры. Эти смолы отверждаются под воздействием источника света, в результате чего получаются твердые печатные детали.

Существуют различные смолы для удовлетворения различных потребностей — например, некоторые из них полностью прозрачны, а другие обладают более высоким уровнем стойкости, — но у них нет универсальных названий, таких как термопластика. Напротив, разные производители смол для 3D-печати выпускают различные смеси смол часто с простыми названиями, такими как «типичные смолы» или «прозрачные смолы».

Нейлон/полиамид (SLS) порошки

Наиболее широко используемым материалом для 3D-печати SLS является нейлон, механический термопласт, из которого получаются прочные, твердые и долговечные 3D-печатные аксессуары.

3D-принтер SLS обжигает нейлон в виде пыли, и существует несколько типов нейлоновой пыли (и других порошков), которыми можно печатать. Нейлон 12 — отличный материал для изготовления деталей и прототипов, а нейлон 11 отличается особой прочностью и эластичностью. Нейлон с алюминиевым наполнителем и TPU — другие варианты SLS-порошка.

Металлические порошки (SLM, DML)

Процессы изготовления металлических протезов, такие как SLM, совместимы с металлическими порошками, которые можно расплавить с помощью лазерного радиуса принтера. Такие порошки часто Изготавливаются путем диспергирования газа, что позволяет частицам легко течь.

Широкий спектр металлов доступен в виде порошков для 3D-печати в SLM и других пылевых процессах. К ним относятся высокопрочные и высокотемпературные титановые сплавы, алюминиевые сплавы, нержавеющие стали, кобальто-хромовые сплавы и никелевые сплавы.

Полное руководство по 3D-печати часть 1 - Блог

Сравнение SLA и DLP

Программное обеспечение для 3D-печати:

Поскольку 3D-принтер — это цифровая машина, программное обеспечение играет важную роль в процессе 3D-печати. Несмотря на то, что программное обеспечение для 3D-печати может быть разным (некоторые пакеты включают в себя целый ряд инструментов), существует четыре основные категории: 3D-моделирование, восстановление STAL, резка и управление печатью. Существует четыре основные категории

Программное обеспечение для 3D-моделирования

Программное обеспечение для автоматизированного проектирования (CAD), также известное как программное обеспечение для 3D-моделирования, используется для создания 3D-моделей на экране компьютера, которые впоследствии могут быть преобразованы в физические 3D-печатные объекты.

Программное обеспечение позволяет визуально моделировать 3D-формы путем выбора параметров или написания кода. Функции могут включать инструменты автоматизированного моделирования, интеграцию с CAM и инструменты моделирования.

К распространенным программам моделирования для 3D-печати относятся TinkerCAD и Fusion 360 (обе от Autodesk), SolidWorks от Dassault Systèmes, Rhino и Blender.

Программное обеспечение для восстановления STL

Программное обеспечение для восстановления STL или сетки (иногда поставляется в комплекте с CAD или программами для нарезки) предназначено для анализа и восстановления файлов для 3D-печати и облегчения процесса печати.

Популярные автономные пакеты для восстановления STL включают Magics от Materialize и Netfabb / Meshmixer от Autodesk. Упомянутые выше Fusion 360 и Blender также имеют инструменты для восстановления STL.

Программное обеспечение для измельчения

Программы для 3D-моделирования создают сетчатые файлы, содержащие информацию о 3D-модели, но 3D-принтеры не могут просчитать эти файлы. Именно здесь может помочь программа для нарезки 3D-принтеров.

Программа для нарезки разрезает 3D-сетку на отдельные слои, которые могут быть непрерывно напечатаны 3D-принтером, и выводит данные этих слоев в виде G-кода, который 3D-принтер может прочитать и выполнить.

Slic3r, Cura и Repetier — типичные приложения для 3D-печати.

Программное обеспечение для управления печатью

Некоторым пользователям 3D-принтеров, особенно работающим с несколькими принтерами одновременно, может потребоваться программное обеспечение для управления 3D-печатью, чтобы управлять заданиями печати, отслеживать производительность и состояние оборудования, а также контролировать расход материалов.

Средства управления печатью варьируются от удобных веб-инструментов, таких как OctoPrint, до профессиональных систем управления аддитивным производством (MES), таких как Materialize Streamics и Oqton FactoryOS.

Преимущества 3D-печати:

Использование 3D-печати дает множество преимуществ по сравнению с альтернативными процессами, такими как обработка на станках с ЧПУ и литье под давлением. К ним относятся.

Скорость: 3D-печать — один из самых быстрых методов производства, особенно для быстрого создания прототипов отдельных компонентов. Цифровые файлы могут быть отправлены на 3D-принтер с минимальной подготовкой. Это дает компаниям конкурентное преимущество за счет сокращения кругов R&MP и времени вывода продукции на рынок.

Стоимость: 3D-печать очень дешева для производства отдельных компонентов или небольших партий, поскольку не требуется дорогостоящих инструментов. Кроме того, потери материала минимальны, так как процесс является ортопедическим, а не абстрактным.

Геометрическая свобода: 3D-печать имеет меньше ограничений по дизайну для таких процессов, как инфузионное формование, сложные компоненты и даже сложные внутренние разрезы. Это особенно актуально для процессов с пылевым слоем, таких как SLS. Это происходит потому, что пыль поддерживает напечатанную структуру со всех сторон.

Постоянно: 3D-печать часто Используется для изготовления отдельных компонентов и оригиналов. На качество компонентов не влияют такие факторы, как срок службы пресс-формы или износ инструмента, что позволяет получать очень дорогие копии.

К ограничениям 3D-печати относятся большие задержки в объемах, ограниченная долговечность компонентов по сравнению с процессами абстракции и литья, ограниченные затраты на материалы (нити FDM дороже, чем, например, литье бусин из ограниченного количества материалов), ограниченные возможности окрашивания.

Если вам понравилась эта статья, пожалуйста, сделайте то же самое, поделитесь ею со своими друзьями и оставьте комментарий!

Оцените статью