Kuidas 3D-printer töötab? - Selgelt lahti seletatud

3D-printerid muutuvad erakasutajate jaoks odavamaks ja huvitavamaks. Selgitame, kuidas 3D-printer töötab ja millised on erinevad printimisviisid.

3D-printerite põhifunktsioonid

Praegu on kolm erinevat 3D-printimise tehnikat. Need erinevad kasutatud lähtematerjali ja modelleerimistehnika poolest. Põhiprintsiip on alati sama:

• 3D-printimise mall ei ole tekstifail nagu tavaliste printerite puhul, vaid 3D-mall, kuna seda saab kujundada CAD-tarkvara abil.
• Kõige tavalisemad failitüübid on STL (standardne triangulatsioonikeel), VRML (virtuaalse reaalsuse modelleerimise keel) ja X3D (laiendatav 3D).
• 3D-printer on nende mallidega "toidetud". Seejärel ehitatakse mudel sulamismaterjalidest, pulbrist või teatud vedelikust.
• Kõigil kolmel levinumal 3D-printeritüübil on õhukesed kihid, mis on eraldi karastatud.

3D-printer: kuidas stereolitograafia töötab?

Stereolitograafia (SLA) töötati välja 1980ndatel ja see on vanim 3D-printimistehnoloogia.

• Lähtematerjalina kasutatakse vedelat epoksüvaiku, mis asub basseinis.
• Basseinis on tõsteplatvorm, mida saab üles ja alla liigutada. Sellele luuakse 3D-mudel.
• Trükkimise alguses asub lift vahetult vaigu pinna all - umbes 0, 05–0, 25 mm.
• Vaagna kohale kinnitatud laser kõvendab mudeli esimest kihti.
• Nüüd liigub lift natuke alla. Sõltuvalt printeri tüübist ja mudeli filigraansest olemusest on kihtide paksus 0, 05–0, 25 mm. Epoksüvaik jookseb üle esimese, juba kõvenenud kihi.
• Nüüd on objekti järgmine kiht kivistunud ja sobib sujuvalt esimesele aluskihile.
• 3D-mudel on üles ehitatud kiht-kihiti alt üles.
• SLA protsessi eeliseks on mudeli sile pind. Kuid vedelik ei kanna üleulatuvaid osi, kui need pole täielikult kõvastunud. Sel põhjusel võib olla vaja kasutada tugistruktuure.

Kuidas 3D-printer töötab ?: Laserpaagutamine

Selektiivse laseriga paagutamise (SLS) või selektiivse laseriga sulatamise (SLM) puhul kasutatakse toorainena pulbrit. Enamasti kasutatakse polüamiid 12 pulbrit. Siiski on lähtematerjalina võimalik kasutada ka plastist ja metallist või keraamilisest pulbrist kaetud liivavormi.

• Laserpaagutamisel kasutatakse mitte ainult ühte basseini, vaid kahte üksteise kõrvale paigutatud basseini, millest mõlemal on tõsteplatvorm.
• Pulber on kraanikausi tooraine (pildil vasakul).
• Rull võtab pulbri ja veeretab selle naaberbasseinis asuva tõstuki kohal, mis on alguses ülaosas.
• Laser sulatab või paagutab pulbri (keraamika puhul) nii, et see seob ja kõveneb. Objekti esimene kiht luuakse.
• Pulberbasseini tõste liigub pisut üles, esemebasseinis olev temperatuur langeb natuke.
• Rull kannab järgmise pulbri kihi objekti esimesele, kõvenenud kihile ja laser hakkab uuesti kõvenema.
• Nii on mudel üles ehitatud kiht-kihiti alt üles.
• Protsessi eeliseks on mitmekülgne materjalide valik. Lisaks ei ole vaja toestada, kuna pulber on kohe kõvastunud ja kandev.
• Vastupidiselt stereolitograafiale on objektidel laseriga paagutamise ajal kare pind. Samuti on printerid väga kallid ja seetõttu on need tööstusele paremini välja töötatud.

Fused Deposition Modeling (FDM): 3D-printerid erakasutajatele

Sulatatud sadestumise modelleerimine (FDM) on kõige levinum meetod.

• Kasutatakse materjale, mis muutuvad kuumuse mõjul vedelaks või vormitavaks - näiteks termoplastsed materjalid nagu PVA, PET ja nailon, aga ka šokolaad ja vaha.
• Materjal kuumutatakse otsikus ja vedeldatakse. Seejärel kantakse see teatud kohtades kihile - mis on väga sarnane klassikalise trükkimisega - ja jahutatakse seejärel nii, et see kõveneb.
• Nagu teiste protsesside puhul, loob see ühe kihi teise järel.
• Veel üks puudus on see, et mudel ei kõvastu kohe täielikult. Sel põhjusel võib olla vaja tugistruktuure kavandada 2007.
• Kuid printerid ja materjalid on suhteliselt odavad, nii et need sobivad ka erakasutajatele.