Что вы знаете о 3D-печати? - концепции и технологии

  1. Что вы знаете о 3D-печати - введение Сейчас мы являемся свидетелями великой революции в технологиях...
  2. Самые важные понятия
  3. Обзор самых популярных технологий 3D-печати
  4. Материалы, используемые в FFF
  5. Конструкция принтера FFF

Что вы знаете о 3D-печати - введение

Сейчас мы являемся свидетелями великой революции в технологиях производства. В ближайшем будущем все, что нам нужно - от машин, предметов быта, продуктов питания до некоторых наших тел - может быть быстро изготовлено или заменено с минимальными материальными отходами. Это изменение сравнивается с изобретением и популяризацией электроэнергии. Это показывает, с какой революцией мы имеем дело. Стимулом, который его устраивает, является растущая популярность и постоянное совершенствование так называемого Инкрементные методы обычно называют 3D печатью. Что вы знаете о 3D-печати? Как построен 3D-принтер? Какие материалы используются для 3D печати? Вы можете прочитать обо всем этом ниже.

Каковы дополнительные методы? Их суть заключается в создании реальной модели путем наложения последовательных, очень тонких слоев материала. Тело построено от основания до кончика. В зависимости от технологии печати, используемых материалов и толщины слоев, мы можем получить модели с различной точностью, шероховатостью, точностью или цветом. Объект, который вы хотите напечатать, должен быть предварительно спроектирован в 3D-программном обеспечении (например, SOLIDWORKS), а затем в программе под названием «слайсер» (порез на польском языке) разрезать его на кусочки, представляющие последующие слои применяемого материала. Slicer также имеет задачу создания команд для принтера на языке, называемом G-Code. Как видите, принцип работы аналогичен обычному принтеру. Разница лишь в том, что традиционный принтер накладывает один, гораздо более тонкий слой.

Разница лишь в том, что традиционный принтер накладывает один, гораздо более тонкий слой

История 3D-печати

  • Датой рождения 3D-печати считается 1984 год, когда Чарльз Халл создал изобретенную технологию, позволяющую создавать объект на основе его цифровой модели - стереолитографии.

Датой рождения 3D-печати считается 1984 год, когда Чарльз Халл создал изобретенную технологию, позволяющую создавать объект на основе его цифровой модели - стереолитографии

  • В 1992 году 3D Systems, основанная Чарльзом Халлом, запускает первый коммерческий 3D-принтер, использующий стереолитографию. Модель, хотя и имеет много недостатков, является важной вехой в коммерциализации дополнительных методов.
  • В 1999 году пациент был хирургически имплантирован с мочевым пузырем. Каркас органа был изготовлен по технологии 3D-печати, а затем покрыт клетками пациента.
  • 2002 год - миниатюрный почечный отпечаток исследователей из Уэйк Форест в США.
  • В 2005 году Адриан Бойер разрабатывает первый RepRap, систему, которая позволяет создавать 3D-принтер, способный печатать большинство его компонентов.
  • Эти события приводят к популяризации и снижению цен на бюджетные 3D-принтеры.
  • 2008 - печать первого, полностью функционального протеза ноги.
  • 2011–2012 годы - первые 3D-отпечатки самолетов, автомобилей, ювелирных изделий или челюстных имплантатов.
  • 2013 год - появление польской компании Monkeyfab, производителя универсальных принтеров FDM.

Самые важные понятия

  • Адгезия - адгезия материала к нижнему слою / столу
  • Экструдер - печатающая головка для отжима принтера
  • Нить - материал для печати, термопластичный в виде тонкого стержня, намотанного на катушку
  • G-код - язык, на котором написаны инструкции для принтера
  • Горячий конец - конец экструдера, расплавляющий нить, сопло, через которое нить накачивается на распечатку
  • Подогреваемая кровать - подвижный стол с подогревом, на котором напечатана наша модель
  • Заполнение - наполнение интерьера модели
  • Модель - это спроектированный объект, который мы будем печатать
  • Сетка - сетка, поверхность трехмерного объекта, построенная из множества полигонов.
  • Slicer - программа, которая разрезает нашу модель на слои и генерирует инструкции для принтера (например, KISSlicer)
  • SOLIDWORKS - программное обеспечение для построения трехмерных объектов, которые затем можно распечатать

Slicer - программа, которая разрезает нашу модель на слои и генерирует инструкции для принтера (например, KISSlicer)   SOLIDWORKS   - программное обеспечение для построения трехмерных объектов, которые затем можно распечатать

  • STL - формат файла, в котором сохраненная модель описывается многоугольной сеткой; модели для печати должны быть сохранены в этом формате
  • Подставка - опорный материал, используемый для закрепления распечатки на столе или опоры «висящих» предметов; опора напечатана с меньшей плотностью дорожек, чтобы ее было легче удалить из готовой модели и уменьшить расход нити

Обзор самых популярных технологий 3D-печати

Стереолитография (SLA) - печать создается путем отверждения лазерным светом последовательных слоев жидкой смолы. Управляемый компьютером лазерный луч локально отверждает светочувствительную смолу, которая затвердевает (полимеризуется) под ее воздействием. Затем таблица принтера уменьшается, погружая модель в смолу, и процесс повторяется для следующего слоя. Модели, изготовленные в SLA, характеризуются очень хорошей плавностью, точным воспроизведением деталей и способностью печатать объекты и сложные формы. Высокая цена принтеров и смол считается основным недостатком этой технологии.

Селективное лазерное спекание (SLS) - метод, заключающийся в локальном спекании слоя порошка лазерным лучом. Порошок может быть изготовлен из пластика, металла, керамики. Аналогично SLA, после того, как слой был сделан, модель уменьшается, наносится другой слой порошка, который затем подвергается лазерному лучу. Основными преимуществами этой технологии являются повышенная долговечность отпечатков, полученных из используемых материалов. В SLS также нет необходимости использовать вспомогательный материал (модель поддерживается на рыхлом, не нагретом порошке во время печати). К недостаткам этого способа можно отнести высокую стоимость принтера и необходимость чистить порошок после каждой распечатки.

Электронно-лучевая плавка (EBM) - технология, аналогичная SLS, но вместо лазера используется электронный луч. Частицы, ускоренные в электронном сечении, ударяются о порошок, и их кинетическая энергия превращается в тепло, повышая температуру порошка и вызывая его плавление.

3D Printing (3DP) - метод, очень похожий на SLS. Разница заключается в технологии объединения порошка - в 3DP вместо лазера используется жидкий связующий материал для соединения порошка. Так же, как обычные струйные принтеры наносят чернила на бумагу, мобильная головка наносит связующее на слой порошка. Готовая распечатка должна быть отверждена нагреванием. В результате этого процесса зерна порошка объединяются, и клей удаляется с модели.

Ламинирование (ЛОМ) - тонким слоем, покрытым клеем, специальной бумагой, с помощью лазерного луча, вырезается соответствующая форма. Остальная часть бумаги удаляется, и на модель наносится еще один слой бумаги. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет получена вся распечатка. LOM - быстрый процесс, но отпечатки имеют шероховатую поверхность и низкую долговечность. Недостатком является также очень большое количество образующихся отходов.

Осаждение расплавленной нити (FFF / FDM) - самая популярная технология 3D-печати. Это предполагает укладку последующих дорожек и слоев расплавленного термопластика. Охлаждающие слои соединяются друг с другом. Популярность этого метода объясняется очень низкой стоимостью принтеров и материалов (элементов) по сравнению с другими технологиями. Принтеры FFF очень просты в сборке, просты в использовании и занимают мало места. Недостатками являются большая шероховатость поверхности и невозможность делать распечатки со слишком сложными формами.

Материалы, используемые в FFF

Термопластичные материалы используются в FFF, что означает, что они изменяют свое жидкое состояние при повышенной температуре. Они могут быть обработаны несколько раз. Материалы могут быть любого цвета, прозрачными, светящимися в темноте или, например, с примесью дерева. Ниже приведена сводка наиболее часто используемых материалов:

PLA (полилактид) - один из наиболее часто используемых термопластов. Это экологически чистый и полностью биоразлагаемый. Его получают из растительных сахаров, например из кукурузы, сахарного тростника или тапиоки. Материал средней прочности, довольно хрупкий. Он плавится при температуре около 180 ° С.

АБС - второй по популярности материал. Широко используется в промышленности, например для производства кирпича лего. Более долговечный, чем PLA, он также более хрупкий и требует более высоких температур (220–225 ° C). Это значительно сокращается во время охлаждения.

ПК (поликарбонат) - материал, относительно недавно представленный для 3D-печати. Характеризуется очень высокой твердостью и долговечностью (в том числе из поликарбонатного пуленепробиваемого стекла). К сожалению, из-за температуры плавления около 260⁰C ПК требует более сложных принтеров. Он также подвержен ультрафиолетовому излучению, созревая со временем.

Нейлон (полиамид) - достаточно эластичный материал с отличной адгезией слоев (адгезия). Благодаря этому легко создавать водонепроницаемые предметы, такие как чашки или вазы. Это может также быть легко окрашено, используя легко доступные краски для нейлоновой одежды. К сожалению, для этого также требуются температуры в диапазоне от 240 ° C до 270 ° C.

ПВА (поливиниловый спирт) - биоразлагаемый материал, экструдированный при температуре от 180 ° С до 200 ° С. Он полностью растворим в воде, что чаще всего используется для печати модельных опор, которые впоследствии легко удаляются.

HDPE (полиэтилен высокой плотности) - один из самых популярных в мире пластиков, среди прочего для производства бутылок. Он легко доступен и пригоден для вторичной переработки, что сказывается на его низкой цене. Его недостаток - плохая адгезия, что затрудняет монтаж модели на столе принтера.

Конструкция принтера FFF

Конструкция принтера FFF

Экструдер отвечает за сбор нити из барабана, нагревание до соответствующей температуры и продавливание ее через сопло (так называемый горячий конец). Перемещая привод от шагового двигателя, можно перемещаться по оси X.

Стол - модель напечатана на ее поверхности. Он может перемещаться по оси Y. На столе установлена ​​нагревательная пластина, благодаря которой отпечатки лучше держатся на столе и более медленно остывают.

Electrobox - в нем есть печатная плата, которая контролирует работу всего принтера

Все элементы прикручены к жесткой раме .

Перед началом распечатки необходимо нагреть горячий конец и стол до температур, подходящих для данной нити накала. Управляющий код принтера содержит команды на языке G-Code, которые содержат точные команды. Например, команда G1 X50 означает Y100 линейно перейти к точке с координатами X = 50 и Y = 100. Код также содержит команды для оборотов двигателя, температуры стола и экструдера, активации вентилятора и т. Д.

Вас интересует новый интерфейс SOLIDWORKS? Свяжитесь с нами

DPS Software - контакт

Что вы знаете о 3D-печати?
Как построен 3D-принтер?
Какие материалы используются для 3D печати?
Каковы дополнительные методы?