Jak funguje 3D tiskárna? Produkty na 3D tiskárně

Vzhled 3D tiskáren na trhu označil novou éru. Pokud dřívější produkty vyvinuté na základě vysokých technologií v ekonomice domácností umožňují řešit obvyklé problémy, pak v případě 3D tisku je navržen nový způsob použití těchto zařízení. Samozřejmě je to pouze pro průměrného uživatele, protože podobné technologie byly již dlouho používány v průmyslových a výrobních podnicích. Ale v každém případě tisk na 3D tiskárně výrazně rozšiřuje možnosti spotřebitele, jejichž vývoj, jak ukazuje praxe, není vše připraveno. To je z velké části způsobeno složitostí technologické implementace zařízení, stejně jako jejich nuance.

Ale nejzajímavější otázky se týkají výhod těchto tiskáren. Které produkty vám umožňují vytvořit toto zařízení? Pro jaké účely lze její výrobky používat? A jak pracuje 3D tiskárna? Jsou to důležité otázky, protože trojrozměrný tisk je stále nákladným potěšením. Proto je nepochopitelné, abychom získali potřebné vybavení kvůli zvědavosti, a to mírně. Přinejmenším stojí za to, aby se podrobněji zabývaly pracovními procesy tisku a zjistili, jaký přínos lze od nich očekávat.

Co je 3D tiskárna?

Toto zařízení pro trojrozměrný tisk, pomocí kterého můžete vytvářet trojrozměrné objekty, které duplikují předem připravený virtuální model objektu. Ve srovnání s tradičními tiskárnami, které vytvářejí elektronický text na papír, poskytují 3D zařízení výstup trojrozměrných informací, tj. Vytvářejí objekty s reálnými fyzickými parametry. Ve skutečnosti, abyste pochopili, jak funguje 3D tiskárna, měli byste zvážit fáze vytváření pevných objektů.

Zásada fungování obecně

Práce začíná vytvořením virtuální šablony v počítači pomocí speciálního programu. Dále software zpracovává model tak, aby ho oddělil do vrstev. Poté vstoupí do provozu technická část tiskárny, vrstva po vrstvě tvoří hmotu kompozitního prášku pro další výrobu předmětu. Když je speciální komora naplněna materiálem, osa tiskárny rozděluje hmotu podél pracovní plochy. Po vytvoření každé vrstvy se na hlavě zařízení uloží lepicí základna. Tento proces se opakuje, dokud se nezobrazí objekt vyvinutý v programu pro tisk. Je důležité mít na paměti, že výroba na 3D tiskárně může být provedena pomocí různých technologií. Proto se mění způsob tisku a vlastnosti použitého materiálu, stejně jako přístupy k provádění softwaru úkolu.

Technologie rychlého prototypování

Přes rozdíly v nuance výrobního procesu, téměř všechna zařízení pro 3D tisk pracují na principu rychlého prototypování. V souladu s tímto konceptem se výroba provádí rychlou tvorbou experimentálních modelů pro předběžné prokázání možností budoucího produktu. Tato technologie byla koncipována již v 80. letech s cílem vytvořit vzorky a polotovary. Dnes je tato metoda známá jako výroba aditiv, jejíž porozumění poskytne odpověď na otázku, jak funguje 3D tiskárna a co odlišuje její funkci od tradičních přístupů k vytváření objektů. Takže, pokud v procesu frézování, otáčení a EDM materiál se odstraní a kování, lisování a razítko mění tvar obrobku, potom přídavná výroba znamená zvýšení hmotnosti hmoty zvýšením vrstev. Jinými slovy 3D tiskárna mění fázový stav látek v určitých mezích prostoru. K dnešnímu dni se rozvíjí trojrozměrný tisk v několika oblastech, mezi kterými můžeme identifikovat stereolitografickou technologii (STL), metody použití termoplastů (FDM) a laserové slinování (SLS).

Způsob fúze termoplastu mezi vrstvami

To je možná nejoblíbenější technika trojrozměrné výroby. Převládání zařízení FDM usnadňuje několik faktorů. Nejdříve se při provozu zařízení používají poměrně levné plasty. Je to také důležitá jednoduchá obslužná technika, která je obzvláště důležitá při práci s takovým zařízením. Technologie 3D tiskáren tohoto typu obvykle zahrnuje práci s termoplasty, z nichž jeden je polylaktid. Mezi výhody tohoto materiálu patří ekologická kompatibilita, neboť tento plast je získán z cukrové třtiny a kukuřice.

Hlavním prvkem samotné tiskárny je extruder, který provádí úlohu tiskové hlavy. Nicméně v této části není všechno tak jednoznačné, protože prvek je komplex jednotlivých složek. Pokud zvážíme termín "extrudér" v obvyklém smyslu, použije se na něj pouze část hlavy ve formě krmného mechanismu. Ať tak či onak, tištěný substrát podává plast pro 3D tiskárnu nanesením roztavené nitě. Pohyb mechanické části je zajištěn elektromotorem. Výsledkem je, že mechanismus nasměruje vlákno do vyhřívané tryskové trubky, která tvoří konečný objekt.

Stereolitografické instalace

Technologie laserové stereolitografie dnes je široce používána v zubních protetiky. Jedná se o druhý nejpopulárnější typ tiskáren pro 3D tisk. Charakteristickou vlastností stereolitografických zařízení je příjem nepřekonatelné vysoké kvality předmětů. Takové výsledky jsou dosaženy díky rozlišení přístroje, které lze odhadnout jediným mikrometrem. Proto je logické, že práce 3D tiskárny založené na laserové stereolitografii je vysoce ceněna nejen zubními lékaři, ale i klenotníky. Softwarová část zařízení se v mnoha směrech podobá analogům FDM, ale existuje řada funkcí této technologie. Navzdory skutečnosti, že princip tisku se nazývá laserová stereolitografie, častěji je funkce takového zařízení založená na LED ultrafialových projektorů.

Modely projektorů jsou spolehlivější než laserové a jsou levnější za cenu. Nepotřebují jemná zrcadla, která zajišťují vychylování paprsků, což zjednodušuje konstrukci. Zároveň tisk na 3D tiskárně s projektory se vyznačuje vysokým výkonem. Tato výhoda je dosažena díky tomu, že neexistuje konzistentní, ale úplné osvětlení obrysu vrstvy.

Laserové slinování

Jiný typ aplikace laserové metody. V tomto případě se používá plast z lehké slitiny. Výkonný laser čerpá z plastové základny průřez objektu, což vede k tavení a slinování materiálu. K tomu dochází u každé vrstvy, dokud není připraven celý model, který program 3D tiskárny připravil jako obrobek. Zbytky plastického prášku se otřou z výsledného předmětu na konci pracovního procesu. Podstatnou nevýhodou těchto zařízení je vytvoření objektů s porézním povrchem. Na druhé straně to neovlivňuje sílu výrobků. Navíc modely, které vycházejí z těchto tiskáren, jsou nejtrvanlivější. Samotná instalace má složitý design a v důsledku toho vysokou cenu. V tomto případě a výrobní proces trvá dlouho v porovnání s jinými typy 3D tiskárny. Jak uvedli uživatelé, rychlost tvorby modelu je několik centimetrů za hodinu.

Spotřební materiál

Hlavní materiál pro vytváření modelů 3D tiskem je termoplastický. Kromě již zmíněných odrůd stojí za zmínku plast pro 3D tiskárnu ve formátech ABS a PLA. Používají se také nylon, polykarbonát, polyethylen a další typy, které se také používají v průmyslu. Zároveň některé zařízení umožňují míchání materiálů, stejně jako použití pomocných látek, které zlepšují kvalitativní vlastnosti budoucího produktu. Například pro tento účel, polyvinylalkohol, což je v podstatě stejný typ plastu PVA. Tím, že se rozpustí ve vodě, může uživatel vytvořit složité geometrické tvary.

Nejvíce exotickým materiálem pro použití v takových problémech je kov. Chcete-li získat takový produkt, použijte také 3D modely pro tisk na 3D tiskárně a rozdíly v technologii se sníží na tuto funkci tisková hlava. S jeho pomocí se na místa označená počítačovým programem aplikuje lepidlo. Dále na celé pracovní ploše je hlava nanesena tenkou vrstvou kovového prášku. To znamená, že kov se neroztaví, jako u plastů, ale je překrývá a slepuje dohromady vrstva po kousku.

Řízení provozu tiskárny

Za prvé, stojí za zmínku operace řízené uživatelem prostřednictvím počítače. Jedná se o nastavení teploty trysky a pracovní plošiny, rychlosti přívodu materiálu a práce elektromotoru, což zajišťuje umístění tiskové hlavy. Všechna tato opatření jsou pod kontrolou elektronických regulátorů. Moderní modely těchto zařízení jsou zpravidla založeny na systému Arduino s otevřenou architekturou. Co se týče programovacího jazyka, tiskárny používají tzv. G-kód, postavený na příkazech pro správu zařízení pro tisk. V této fázi můžete přejít na recenze softwarových slicerů, které poskytují překlad 3D modelu pro tisk na 3D tiskárně v kódu, který lze snadno ovládat. Současně je třeba říci, že tento software nemá přímý vztah k vývoji grafických modelů.

Software

Seznam hlavních úkolů slicerů obsahuje nastavení parametrů, podle kterých se bude tisk provádět. Výběr konkrétního programu je určen typem tiskárny. Například zařízení RepRap zahrnují použití slicery s otevřeným zdrojovým kódem. Patří mezi ně Replicator G a Skeinforge. Existuje však mnoho výrobců, kteří doporučují používat pouze vlastní software od konkrétních firem. To se zejména týká zařízení Cube od firemních systémů 3D. Pokud jde o modelování produktů, jedná se o speciální program pro 3D tiskárnu navrženou pro 3D design. Obvykle se pro tyto účely používají CAD editory, které však vyžadují určité zkušenosti s 3D designem.

Jaké produkty mohu získat?

Rozsah možností třídimenzionálních tiskáren se aktivně rozšiřuje, což umožňuje vytvářet produkty pro širokou škálu tržních segmentů. Pokud budeme hovořit o konstrukci a architektuře, je velice oceňována možnost vytvářet makety, pro které se ve skutečnosti vyvinul koncept výroby aditiva. Ve strojírenství je také široce používána 3D tiskárna. Výrobky v tomto případě mohou být zastoupeny jak spotřebitelskými výrobky, tak jednotlivými prvky pro pojmy. Jak již bylo řečeno, vysoká přesnost výrobních částí byla vysoce ceněna lékařskými pracovníky. Kromě protetiky je ve výrobě maket a vzorků orgánů použita 3D tiskárna.

Navzdory aktivní podpoře tohoto typu tisku je masový spotřebitel v tomto směru stále skeptický. To je částečně kvůli vysokým nákladům na zařízení, ale většinou dokonce i sofistikované spotřebitelé nových přístrojů nenajdou skutečně důležité úkoly, které by 3D tiskárny mohly řešit doma. Reakce majitelů mezitím berou na vědomí snadnost, s jakou lze vyřešit základní problémy v každodenním životě. Například zařízení umožňuje rychle vydělat chybějící část instalovat sadu nábytku, dekorovat design, vytvořit hračka pro dítě nebo originální stojan pro telefon. Podle uživatelů pracuje s vybavením, i když vyžaduje výdaje na spotřební materiál, z dlouhodobého hlediska ospravedlňuje všechny investice.

Závěr

Zařízení pro 3D tisk samy o sobě jsou zvědavostí a vyžadují samostatnou úvahu, aby pochopili rozdíly v segmentu. Ale i když víme obecné zásady fungování 3D tiskárny, dovoluje nám mluvit o velkém spotřebitelském potenciálu takových zařízení. Teoreticky lze s pomocí těchto zařízení vytvořit domácí odpad bez výroby. Další otázka - co přesně na takové tiskárně? Ale odpověď je dána každým uživatelem individuálně na základě jeho potřeb. Pro poměrně působivou částku můžete získat skutečný dopravník. V této fázi jsou jeho schopnosti vyhodnocovány především specialisty, kteří používají 3D tisk k vyřešení svých profesionálních problémů.