Kako radi 3D pisač?

Prije nekoliko desetljeća moglo se činiti fantastičnim ispisati gotovo bilo koji tekst, sliku ili fotografiju kod kuće u nekoliko minuta, a sada gotovo svi mogu koristiti pisač. Osim ispisa slika, utjelovljenje trodimenzionalnih predmeta prema računalnim modelima danas je postala stvarnost. Periferna oprema koja to omogućuje naziva se 3D pisačima. Uz njihovu pomoć možete stvoriti dijelove i predmete najrazličitijih oblika koji se koriste u tehnologiji, modeliranju prostornih kompleksa, svakodnevnom životu. Dakle, koje su mogućnosti volumenskog ispisa i kako funkcionira 3d printer??

Sadržaj članka

• Princip trodimenzionalnog tiska
• Tehnologije za uzgoj trodimenzionalnih objekata
• Ekstruzijski tisak
• Metode praškastog tiska
• Fotopolimerizacijski tisak
• lameliranje
• Aplikacija za 3D ispis

Princip trodimenzionalnog tiska

Poznato je kako se volumetrijski predmeti dobivaju lijevanjem ili obradom obratka, čiji je oblik najbliži konačnom rezultatu. Posljednji princip, koji je Michelangelo formulirao kao rezanje svega suvišnog s kamena, koristi se za stvaranje skulptura. Metoda oblikovanja figure u trodimenzionalnom tisku naziva se aditiv (od engleskog dodaj - "dodaj") i bitno se razlikuje od gore spomenutih. Ovdje se formiranje objekta slojevito po sloj postupnim nanošenjem dijelova materijala, odnosno stvoreno tijelo se uzgaja korak po korak sve dok ne dobije potrebnu konfiguraciju. Shema, vrlo pojednostavljeno objašnjavajući princip trodimenzionalnog tiska, prikazana je na slici..

Postavljanjem glave za ispis u dvokoordinatni sustav X i Y, materijal se nanosi u skladu s navedenom konfiguracijom sloja. Prilikom pomicanja radne platforme korak duž osi Z, sljedeća razina objekta počinje rasti.

Prvi korak u pripremi za tisak je stvaranje računalnog modela buduće komponente. To se može učiniti na dva načina: korištenjem trodimenzionalnog grafičkog uređivača ili CAD sustava (3D Studio Max, SolidWorks, AutoCAD i drugi) ili 3D skeniranjem objekta koji želite kopirati. Zatim se pomoću softvera pisača model dijeli na slojeve i generira se niz naredbi koje određuju redoslijed primjene materijala prilikom ispisa.

Oprema koja primjenjuje aditivnu metodu stvaranja tijela, analogno dvodimenzionalnim perifernim uređajima, karakterizira rezolucija duž tri osi u prostoru. Ovi parametri određuju visinu sloja i točnost položaja elementa za ispis. Druga važna tehnička karakteristika 3D pisača je područje ispisa, čija veličina određuje maksimalnu moguću veličinu izrastalog tijela.

Kao materijali za trodimenzionalne predmete u proizvodnji aditiva mogu se koristiti razne vrste plastike, metalne legure, mineralne smjese, papir, fotopolimeri. Neki 3D pisači omogućuju vam rad s nekoliko materijala koji se razlikuju po svojstvima ili boji. Također postoji metoda za proizvodnju predmeta karakteriziranih različitim nijansama miješanjem boje s prozirnim polimerom tijekom tiskanja.

Tehnologije za uzgoj trodimenzionalnih objekata

Postoji puno trodimenzionalnih metoda tiska, njihove glavne razlike međusobno su u principima formiranja slojeva i njihovoj povezanosti, kao i materijalima koji se koriste u radu. Razmotrimo osnovnu tehnologiju proizvodnje aditiva.

Ekstruzijski tisak

Ova metoda se naziva i taloženje materijala po sloju, koje se koristi kao termoplastika. Uređaji koji rade u skladu s ovom tehnologijom nazivaju se i FDM pisači, oni su danas najčešći. Dijagram koji objašnjava princip ekstruzijskog tiska prikazan je na slici..

Glavni čvor FDM pisača je ekstruder glave za ispis. Uložak za takav uređaj je termoplastični polimer u obliku navoja namotanog na kalem. U ekstruderu, okretanjem elemenata valjka, radni materijal se dovodi u zonu grijanja, gdje se topi i istiskuje kroz mlaznicu, formirajući elementarni fragment predmeta. Nakon ispisa cijelog trenutnog puta, platforma se pomiče prema dolje i započinje primjena novog sloja.

Postoje pisači u koje je moguće ubaciti dvije vrste niti u glavu za ispis, što vam omogućuje rast višebojnih predmeta ili stvaranje takozvane potpore za ispis. Potonji su potrebni za izgradnju dijelova objekta koji nisu u kontaktu s donjim slojevima ili bazom. Ako se u vodi potporne tvari upotrebljavaju kao potporni materijal, mogu se lako ukloniti bez podvrgavanja osnovnog materijala obradi. Na fotografiji je prikazan objekt ispisan topljivim nosačima prije i nakon što su uklonjeni..

Podupirači se mogu izrađivati ​​i od glavnog termoplastičnog materijala, a zatim nakon ispisa modela oni izbijaju i površina se doradom dovodi u glatko stanje. Primjer ovako izrađenog dijela prikazan je na slici..

Metode praškastog tiska

Tehnologije ove skupine objedinjene su idejom stvaranja integralne strukture od praškastih materijala. Jedna od sorti je tintni tisak, koji se temelji na slojevitom nanošenju komponente s konzistencijom praha, čiji se pojedini fragmenti impregniraju ljepljivim sastavom. Materijali ovdje mogu biti vrlo raznoliki: papir, drvo, mineralne smjese, metali, plastika. Jedini uvjet je mogućnost njihovog mljevenja u stanje praha.

Ostale metode - lasersko sinteriranje i legiranje - vrlo su slične i koriste se uglavnom za uzgoj metalnih dijelova. Potonji vam omogućuje da dobijete najgušće i izdržljive predmete, čija struktura ne sadrži pore. Postupak laserskog 3D praha u koraku prikazan je na slici..

Fotopolimerizacijski tisak

Ovaj naziv kombinira dvije metode stvaranja trodimenzionalnih predmeta od tekućih tvari posebne klase - fotopolimera koji se skrućuju kad su izloženi ultraljubičastom zračenju - lasersku stereolitografiju i digitalnu LED projekciju.

Volumetrijska shema tiska na tijelu pomoću tehnologije laserske stereolitografije prikazana je na slici. Područje rada uronjeno je u tekuću fotopolimernu smolu na razini jednog sloja. Laserska zraka crta presjek budućeg objekta u skladu s njegovim trodimenzionalnim modelom, ozračena područja materijala očvrsnuju. Zatim se baza spušta u kupku s tekućom smolom po veličini sljedećeg sloja, a njegova konstrukcija provodi se slično kao prethodna. Postupak se ponavlja dok se ne uzgaja cijeli objekt. Nakon toga, proizvod se ispere sa ostataka materijala..

Druga vrsta fotopolimerizacijskog tiskanja provodi se po istom principu, samo LED projektori koriste se kao izvor svjetlosti.

lameliranje

Ova se tehnologija sastoji u proizvodnji trodimenzionalnih predmeta od listova papira, plastičnih filmova, folija. Dijagram procesa ispisa prikazan je na slici. Materijal s ljepljivim premazom na koji se nanosi dovodi se na radnu platformu ili donje slojeve dijela, dok zagrijani valjak prolazi kroz njega, površine se lijepe. Obrva sloja se zatim izrezuje projiciranim laserskim snopom koji također dijeli lisne materijale dijeli na male fragmente kako bi se olakšalo njihovo uklanjanje.

Aplikacija za 3D ispis

3D printeri koriste se za brzo prototipiranje i izradu komadnih dijelova, novih komponenti, izgleda u industrijskoj proizvodnji, projektiranje predmetno-prostornih kompleksa, arhitekture, automobilske industrije, modne industrije, prehrambene industrije, medicine i mnogih drugih područja.

Budući da trodimenzionalni tisak pruža gotovo neiscrpne mogućnosti za dobivanje volumetrijskih struktura bilo koje složenosti, ova metoda se svidjela ne samo inženjerima, već i dizajnerima koji pomoću 3D pisača stvaraju odjeću i obuću, nakit, male predmete za domaćinstvo, namještaj, igračke.

Aditivne tehnologije izrade koriste se i u proizvodnji medicinskih uređaja, na primjer, implantati za zubnu protetiku su ispisani na stereolitografskim pisačima. Osim toga, na 3D pisačima dobivaju se umjetni fragmenti ljudskog kostura, kostiju, lubanje i hrskavice. Obećavajući smjer je upotreba različitih vrsta stanica ljudskog tijela kao materijala, što omogućava ispis tkiva i organa za transplantaciju.

Danas se 3D printeri ne koriste široko u svakodnevnom životu, budući da su ovi uređaji još uvijek prilično skupi, a sasvim je moguće i bez predmeta izrađenih na njima. Ali tko zna, možda će u relativno skoroj budućnosti ispisati slomljenu šalicu kod kuće, slomljenu omiljenu dječju igračku, autorski prsten kao poklon djevojčici ili čokoladni desert za praznik će postati jednako uobičajeni kao pranje odjeće ili pranje posuđa bez ispiranja ruku.