HDG wyjaśnia: Jak działa drukowanie 3D?


Drukowanie 3D stało się znacznie bardziej popularną technologią, a maszyny drukarskie są dostępne w prawie każdej cenie. Większość osób, które chcą drukarki 3D, prawdopodobnie może znaleźć model, na który ich stać. Mimo to drukowanie 3D jest wciąż tak nowe, że niewiele osób wie, jak to działa.

Dlatego teraz jest dobry czas, aby odpowiedzieć na pytanie „Jak działa drukowanie 3D?”. Istnieje bardzo duża szansa, że ​​w końcu będziesz musiał go użyć!

Additive vs. Subtractive 3D Printing

Istnieją dwie ogólne kategorie drukowanie 3d. Drukarki 3D, które można kupić samodzielnie, to prawie wszystkie maszyny „addytywne”. Innymi słowy, budują obiekty 3D, dodając materiał (zwykle warstwami), aż obiekt będzie kompletny. Drukarki 3D, o których ludzie myślą, kiedy słyszą, że „drukarka 3D” prawie zawsze jest różnorodna.

Subtraktywne drukowanie 3D jest bardzo różne. Tutaj zaczynasz od stałej ilości materiału, a następnie usuwasz materiał, aż pozostanie tylko gotowy obiekt. Rzeźbiarz wykonujący posąg z marmuru stosuje metodę odejmującą. Maszyny odejmujące zwykle znajdują się w dużych warsztatach i zakładach przemysłowych. Systemy frezowania CNC (komputerowe sterowanie numeryczne) są prawdopodobnie najbardziej znanym przykładem.

Odtąd będziemy się koncentrować na maszynach addytywnych, ponieważ są one odpowiednie dla przeciętnego konsumenta . Po prostu wiedz, że maszyny odejmujące należą do tej samej rozszerzonej rodziny drukarek 3D, co ta, którą możesz postawić na biurku.

Modelowanie z topieniem, stereolitografia i selektywne spiekanie laserowe

Trzy główne metody addytywnego drukowania 3D to FDM (modelowanie z zastosowaniem stopionego osadzania), stereolitografia (SLA) i selektywne spiekanie laserowe (SLS).

In_content_1 all: [300x250] / dfp: [640x360]->

Drukarka FDM da Vinci

FDM jest najpopularniejszym systemem klasy konsumenckiej. W przypadku tego rodzaju drukarek filament materiału jest przepuszczany przez gorącą głowicę drukującą. Głowica drukująca jest precyzyjnie ustawiona w przestrzeni 3D i osadza warstwę materiału zgodnie z dokładnie zaprogramowanymi instrukcjami. Istnieją różne podejścia do FDM, ale zajmiemy się tym za chwilę.

Drukarka Nobel SLA

Stereolitografia jest znacznie mniej powszechna w systemach konsumenckich. Te drukarki używają laserów do utwardzania ciekłej żywicy w stały materiał z tworzywa sztucznego. Zwykle obiekt jest „wyciągany” z kadzi z żywicy, tworząc warstwę po warstwie, gdy unosi się z materiału. W ostatnich latach drukarki SLA stały się bardziej kompaktowe i niedrogie. Jest to więc prawdziwa alternatywa dla drukarek FDM, w zależności od typu ostatecznego modelu, na którym się decydujesz.

Selektywne spiekanie laserowe (SLS) wykorzystuje mocny laser do stopienia proszku polimerowego. Rzeczywisty proszek działa jako struktura wspierająca wydruk, więc ten rodzaj druku nie wymaga specjalnego rusztowania. SLS nie jest rodzajem FDM, który można znaleźć na pulpicie. Na razie jest to wciąż technologia przemysłowa.

Drukarki kartezjańskie i Delta Robot

Drukarka robotów Delta

najpopularniejszym typem drukarki FDM jest kartezjańska drukarka 3D. Nazwa odnosi się do współrzędnych kartezjańskich. Tych współrzędnych XYZ wszyscy się nauczyliśmy w szkole. Głowicę drukującą można przesunąć na dowolną współrzędną XYZ w przestrzeni objętości drukowania. Matematyka jest prosta, drukarki są niedrogie, a jakość wydruku jest precyzyjna.

Jednak w zależności od tego, jak ziarniste są współrzędne XYZ, zakrzywione powierzchnie mogą nie być tak gładkie, jak mogłyby być, co może wymagać ręcznych prac wykończeniowych.

Drukarki robotów Delta przyjąć inne podejście. Głowica drukująca jest zamontowana na trzech ramionach, które poruszają się na trzech szynach. Zmieniając wysokość każdego ramienia, głowica drukująca może się kołysać. Ta konstrukcja umożliwia obracanie głowicy drukującej w prawdziwych zakrętach, a także pozwala drukować wysokie przedmioty w obrębie objętości wydruku.

Zasadniczo im dłuższe są szyny, tym wyższy może być model. Drukarki robotów delta zamiast współrzędnych XYZ używają trygonometrii do obliczania pozycji głowicy drukującej. Efektem końcowym jest to, że nie mogą osiągnąć takiej samej rozdzielczości wydruku jak drukarki kartezjańskie.

Aby naprawdę zrozumieć koncepcję robota delta, musisz zobaczyć go w działaniu. Spójrz na ten film Johanna Rocholl, a szybko zrozumiesz.

Zwróć uwagę na artykulację ramion oraz na swobodę i płynność ruchu głowicy drukującej.

Materiały do ​​drukarek 3D

Drukarki 3D używają różnych materiałów, ale istnieją dwa tworzywa sztuczne, które są zdecydowanie najbardziej powszechne w zastosowaniach konsumenckich: ABS i PLA.

ABS (akrylonitryl-butadien-styren) jest dokładnie ten sam plastik, z którego wykonane są klocki LEGO. Tworzywo to jest podatne na wypaczanie podczas chłodzenia i potrzebuje drukarki z podgrzewanym łożem drukującym. Jest dość odporny na uderzenia, ale niezbyt silny. Nadaje się do tworzenia części prototypowych, a nawet końcowych, które nie są nośne.

PLA (kwas polimlekowy) ma niską temperaturę topnienia, nie wypacza się zbytnio, jest łatwy w obróbce i ma mniej nieudanych wydruków. Jest również zbyt kruchy, aby można go było wykorzystać w praktyce, ale doskonale nadaje się do tworzenia gładkich, szczegółowych modeli, które można tylko obejrzeć.

Dobra wiadomość jest taka, że ​​większość drukarek 3D dla konsumentów będzie działać z obiema te niedrogie materiały. Możesz je więc zmieniać w zależności od potrzeb.

Filament nylonowy to kolejna opcja, a nawet drukarki używają drewna lub metalu jako materiału. Drukarki nowej generacji mogą obsługiwać jednocześnie więcej niż jeden filament, co pozwala na druk mieszany lub wielokolorowy.

Typowy proces drukowania 3D

Jeśli nigdy sam nie wykonałeś wydruku 3D, prawdopodobnie jesteś ciekawy, jak to faktycznie działa z perspektywy użytkownika. Korzystanie z drukarki 3D nie jest tak łatwe, jak wybijanie wydruków 2D na drukarce laserowej lub atramentowej, ale nie jest tak trudne, jak mogłoby się wydawać.

Po skonfigurowaniu drukarki zgodnie z instrukcją, z kalibracja i poziomowanie wykonane poprawnie, najpierw potrzebujesz modelu do wydrukowania.

Możesz stworzyć swój własny model, używając czegoś takiego jak Zbrush lub AutoCAD, ale większość ludzi prawdopodobnie pobierze model z strona internetowa. Pierwszym przystankiem zdecydowanie powinien być Thingiverse, który jest prawdopodobnie najbardziej znaną kolekcją modeli zgłaszanych przez użytkowników. Istnieje jednak wiele alternatywy.

Po uzyskaniu modelu w kompatybilnym formacie otworzysz go w oprogramowaniu dostarczonym z drukarką. Wszystkie wyglądają i działają inaczej, ale podstawowa koncepcja jest taka sama. Możesz także najpierw potraktować model 3D za pomocą Meshmixer, co zapewnia, że ​​model 3D jest solidny i nadaje się do drukowania.

W oprogramowaniu drukarki 3D wybierzesz rozmiar i jakość modelu oraz oprogramowania przekształci go w „plasterki” reprezentujące każdą warstwę wydruku. Obliczy również „rusztowanie”, które należy wydrukować, aby wesprzeć model podczas jego tworzenia. Te rzeczy można zerwać po zakończeniu drukowania.

Po tych wszystkich przygotowaniach za tobą drukowanie może się rozpocząć. W zależności od ustawień jakości możesz czekać długo! Wydruki wysokiej jakości różnią się od kilku godzin do kilku dni. Na szczęście niektóre drukarki 3D umożliwiają zdalne monitorowanie postępu drukowania za pośrednictwem aplikacji.

Po zakończeniu drukowania wyjmiesz go z łóżka, a następnie uwolnisz z rusztowania. W wielu przypadkach konieczne będzie wykończenie modelu za pomocą papieru ściernego i specjalnych narzędzi tnących w celu usunięcia niedoskonałości. Niektórzy nawet malują swoje modele! Jedynym prawdziwym ograniczeniem jest Twoja kreatywność.

Jeśli masz ochotę kupić drukarkę 3D, są to nasze najlepsze typy, a jeśli masz ograniczony budżet, te są bardziej przyjazne dla kieszeni.

Related posts:


11.07.2020