Jak działa drukarka 3D? - Wyjaśnione
Drukarki 3D stają się tańsze i ciekawsze dla użytkowników prywatnych. Wyjaśniamy, jak działa drukarka 3D i jakie są dostępne różne metody drukowania.
Podstawowa funkcjonalność drukarek 3D
Obecnie istnieją trzy różne techniki drukowania 3D. Różnią się one zastosowanym materiałem wyjściowym i techniką modelowania. Podstawowa zasada jest zawsze taka sama:
- Szablon do drukowania 3D nie jest plikiem tekstowym, jak w przypadku zwykłych drukarek, ale szablonem 3D, ponieważ można go zaprojektować za pomocą oprogramowania CAD.
- Najpopularniejsze typy plików to STL (Standard Triangulation Language), VRML (Virtual Reality Modeling Language) i X3D (Extensible 3D).
- Drukarka 3D jest „zasilana” tymi szablonami. Model jest następnie budowany z materiałów topliwych, proszku lub określonej cieczy.
- Wszystkie trzy popularne typy drukarek 3D stosują cienkie warstwy, które są indywidualnie utwardzane.
Drukarka 3D: jak działa stereolitografia?
Stereolitografia (SLA) została opracowana w latach 80. i jest najstarszą technologią drukowania 3D.
- Ciekła żywica epoksydowa, która znajduje się w misce, służy jako materiał wyjściowy.
- W basenie znajduje się platforma do podnoszenia, którą można przesuwać w górę i w dół. Na tej podstawie tworzony jest model 3D.
- Na początku drukowania winda znajduje się tuż pod powierzchnią żywicy - około 0, 05 do 0, 25 mm.
- Laser przymocowany nad miednicą utwardza pierwszą warstwę modelu.
- Teraz winda przesuwa się nieco w dół. W zależności od typu drukarki i filigranowego charakteru modelu warstwy mają grubość od 0, 05 do 0, 25 mm. Żywica epoksydowa spływa razem na pierwszą, już utwardzoną warstwę.
- Teraz następna warstwa obiektu jest utwardzona i bezproblemowo dopasowuje się do pierwszej, leżącej poniżej warstwy.
- Model 3D jest budowany warstwa po warstwie od dołu do góry.
- Zaletą procesu SLA jest gładka powierzchnia modelu. Jednak ciecz nie przenosi zwisających części, o ile nie są w pełni utwardzone. Z tego powodu konieczne może być zastosowanie konstrukcji wsporczych.
Jak działa drukarka 3D?: Spiekanie laserowe
Selektywne spiekanie laserowe (SLS) lub selektywne topienie laserowe (SLM) wykorzystuje proszek jako surowiec. Najczęściej stosuje się proszek poliamidu 12. Jednak jako materiał wyjściowy można również formować piasek powlekany proszkiem z tworzywa sztucznego i metalu lub proszku ceramicznego.
- Spiekanie laserowe wykorzystuje nie tylko jeden basen, ale dwa baseny ustawione obok siebie, każdy z platformą do podnoszenia.
- Proszek jest surowcem w misce (na zdjęciu po lewej).
- Wałek podnosi proszek i toczy go nad windą w sąsiednim basenie, który na początku znajduje się u góry.
- Laser topi lub spieka proszek (w przypadku ceramiki), dzięki czemu wiąże się i twardnieje. Pierwsza warstwa obiektu zostanie utworzona.
- Winda w misce z proszkiem porusza się nieco w górę, ta w misce z przedmiotami nieco się obniża.
- Wałek nakłada następną warstwę proszku na pierwszą, stwardniałą warstwę przedmiotu, a laser zaczyna ponownie twardnieć.
- Model jest więc budowany warstwa po warstwie od dołu do góry.
- Zaletą tego procesu jest wszechstronny wybór materiałów. Ponadto nie trzeba ustawiać podpór, ponieważ proszek jest natychmiast utwardzany i nośny.
- W przeciwieństwie do stereolitografii przedmioty mają szorstką powierzchnię podczas spiekania laserowego. Drukarki są również bardzo drogie i dlatego są bardziej rozwinięte dla przemysłu.
Modelowanie Fused Deposition Modeling (FDM): drukarki 3D dla użytkowników prywatnych
Modelowanie z zastosowaniem stopionego osadzania (FDM) jest najbardziej rozpowszechnioną metodą.
- Stosowane są materiały, które stają się płynne lub nadają się do formowania pod wpływem ciepła - na przykład materiały termoplastyczne, takie jak PVA, PET i nylon, ale także czekolada i wosk.
- Materiał jest podgrzewany w dyszy i upłynniany. Następnie nakłada się go na warstwę w niektórych punktach - bardzo podobnie do klasycznego druku - a następnie ochładza, aby twardnieje.
- Podobnie jak w przypadku innych procesów, tworzy to jedną warstwę po drugiej.
- Kolejną wadą jest to, że model nie twardnieje całkowicie natychmiast. Z tego powodu może być konieczne zaplanowanie struktur wsparcia.
- Ale drukarki i materiały są stosunkowo tanie, więc nadają się również dla użytkowników prywatnych.