Klassificering av 3d-skrivare

3D-skrivare har inlett en ny teknisk era – det är nu möjligt att skriva ut ett tredimensionellt objekt. De tredimensionella produkterna kan användas för mycket olika tillämpningar, allt från leksaker till medicinska proteser. Arbetet bygger på följande digital modell (eller ritning) som sedan översätts till en exakt kopia i verkligheten. Sådana enheter finns i olika kapaciteter och konfigurationer, och i hem- och industriella versioner. De nuvarande typerna av 3D-skrivare använder de mest varierande materialen för att få volymetrisk utskrift.

Teknik för 3D-utskrift

När det gäller den teknik som används finns det en särskild klassificering som kommer att vara till hjälp för alla framtida ägare av en 3d-skrivare:

• FDM;
• Polyjet eller MJM;
• LINS;
• LOM;
• SLA;
• SLS;
• 3DP;

FDM

Detta är den mest populära tekniken i de aktuella enheterna. Vid FDM (fused deposition modelling) pressar maskinen förbrukningsmaterialet genom ett särskilt munstycke, lager för lager. Detta inkluderar:

• Makerbot-liknande enheter;
• Stratasys-skrivare;
• enheter som används inom den kulinariska industrin (ost, deg och glasyr);
• Medicintekniska produkter (medicinsk gel med levande celler).

Polyjet

Av intresse är också MJM (Multi Jet Modeling), som innebär att man använder tekniken för att Modellering med flera jetstrålar. Processen liknar konventionell bläckstråleskrivning eftersom materialet matas genom små munstycken (det kan finnas flera hundra). När det föregående lagret har härdat bildas den givna 3D-modellen.

Förbrukningsmaterial är fotoplaster och plast, specialvaxer är också lämpliga. Denna typ av volymetrisk utskrift används ofta vid tillverkning av medicinska implantat, tandproteser och avgjutningar.

Realistisk produktion av flerfärgsvarianter och objekt med olika egenskaper, t.ex. elastisk i kombination med fast material.

Det finns också nackdelar med att använda sådan teknik – mycket dyrt källmaterial och bräckligt resultat. Typiska tillämpningar är inom medicin och industriell prototyptillverkning.

LINS

LASER ENGINEERED NET SHAPING innebär att den förbrukningsvara som blåser ut ur munstycket befinner sig i laserstrålens direkta fokus, vilket kan orsaka omedelbar sintring. Användning av metalliskt pulver hjälpte till att tillverka föremål i stål och titan, vilket möjliggjorde användningen av 3D-skrivare inom industrin. Många legeringar kan blandas och produceras direkt i processen. Så här tillverkas t.ex. turbinblad av titan för turbiner.

LOM

Vid tillverkning av laminerade objekt skärs tunna och redan laminerade plåtar med laser, limmas, sintras eller pressas till ett tredimensionellt objekt. 3D-objekt i plast, aluminium och papper kan skrivas ut på detta sätt.

Källmaterialet för aluminiumföremål är förresten motsvarande folie – den kommer att ”sintras” med hjälp av ultraljudsvibrationer.

Trots källmaterialets lätthet är pappersmodellerna mycket hållbara, och deras kostnad kommer att bli nästan en slant. Men man måste genast räkna med att en sådan produkt kommer att åtföljas av en hel del slöseri. Även om det senare kan undvikas genom att placera flera små föremål på samma ark samtidigt.

SLA

För att förstå hur stereolitografi fungerar måste vi föreställa oss ett bad fyllt med Flytande polymer. Laserstrålen som passerar över ytan polymeriserar lagret. När ett av skikten är klart sänker plattformen delen så att den flytande polymeren fyller hålrummen. Sedan förändras situationen: delen lyfts uppåt och lasern placeras i botten.

Metoden kräver en ytbehandling för att slipa överskottsmaterialet och avlägsna det. Ibland bakas resultatet dessutom i ultravioletta ugnar.

Denna typ av skrivare bör inte förvaras hemma:

• på grund av fotopolymerens toxicitet;
• eftersom det är dyrt att underhålla.

SLS

Selektiv lasersintring liknar den ovan nämnda tekniken, men här används laserbakat pulver i stället för fotopolymer. Du behöver inte oroa dig för att delen ska gå sönder i processen, och stål, nylon, brons, titan, keramik, glas, gjutvax och andra material kan sannolikt användas som förbrukningsmaterial.

Teknik innebär att man skapar komplexa objekt. Den lämpar sig till exempel utmärkt för att skapa prototyper av alla slag, För smycken. Det obakade pulvret stöder överhängande element – så inga särskilda stödhöljen behöver tillverkas.

3DP

3DP-metoden består av att applicera lim på materialet, följt av ett lager färskt pulver och sedan allt igen. Resultatet är ett material som liknar gips (sandsten). Om färg tillsätts till detta lim produceras färgade föremål. Tekniken är säker för användning i hemmet och på kontoret. Pulver av glas, ben, gummi och till och med sågspån är lämpliga som material.  Kan tillverkas och ätbara figurer (med choklad- eller sockerpulver) – endast i detta fall används ett speciellt lim av livsmedelskvalitet.

Inte utan nackdelar – slutresultatet kan ha en grov yta och låg upplösning.

Klassificering av skrivare efter typ av material som används

Den förbrukningsvara som används i tekniken definierar olika typer av 3d-skrivare. Laser Maskinerna sintrar och laminerar pulver. Bläckstråle 3D-skrivaren limmar ihop lagren av det använda råmaterialet efter varandra och bakar sedan ihop dem. Nästa steg är kylning. Här kan fotopolymerplaster, hartser, pulver, silikon, metall och vaxkomponenter användas. Tänk på hur denna teknik fungerar på olika material.

Pulver

Teknikens funktionssätt är följande

• Baserat på modellen börjar skrivhuvudet applicera ett speciellt bindemedel på specifika ställen;
• En tunn rulle kommer att appliceras och pulvret kommer att sintras med ämnet.
• Därefter upprepas processen.

En sådan anordning är ganska realistisk Bygg den med dina egna händer – Det räcker med att ha de nödvändiga komponenterna. En annan bonus ”att lägga till i spargrisen” för en sådan maskin är att arbeta med pulveriserad metall.

Gips

Gipsvarianten är också fylld med pulver, men redan motsvarande – från gips till kitt, cement och liknande. Ett måste bindemedel. Sådana skrivare används oftast i inredningen. En mängd olika mönster kan uppnås.

Fotopolymer

I detta fall används flytande fotopolymerer för tillverkning av föremål. Intressant princip för att skapa figurer. UV-lasern lyser upp specifika platser utifrån en datormodell. De härdas sedan med hjälp av ultraviolett ljus. Detta kommer också att göras med hjälp av en speciellt förberedd fotomask – bara här kommer en ultraviolett lampa att användas. Mönstret ändras med varje nytt lager.

Om stereolitografisk teknik väljs kan man njuta av hög precision vid volymutskrift. Den enda nackdelen är den låga arbetshastigheten, men om noggrannheten är viktig är tiden viktig.

Vax

En liknande maskin skriver ut med vax – ett material med låg smältpunkt. Denna fastighet har sin egen bonus – den är lätt att arbeta. Därför är de producerade konturernas klarhet och precision oklanderliga.

Hur man uppnår färg

För att göra föremål i de flesta olika färger används ett speciellt huvud för att göra föremålen. Det finns flera på en gång extruderare – Komponenter som kan smälta och deponera det förbrukningsmaterial som används.

Liknande enheter används främst vid tillverkning av barnleksaker. Ett annat användningsområde är designsmycken.

Det finns en annan metod som kallas ”sublimering”. Denna typ av skrivare används om en bild (t.ex. från ett foto) ska överföras till den präglade ytan. För att uppnå den önskade effekten värms färgämnena upp på vissa ställen – på grund av temperatureffekten avdunstar de och det önskade mönstret kvarstår.

Hur man väljer en 3D-skrivare

När man väljer en skrivare måste man först bestämma sig för vilken teknik som ska användas för utskrift. Enheten på amatörnivå, som är den enda som en genomsnittlig konsument kan köpa, snarare än ett helt företag, arbetar på grundval av utveckling som kallas Plastic Jet (PJP), I vissa källor benämns det Fused Deposition Modeling (FDM) eller Fused Filament Fabrication (FFF). Dessa är i princip samma sak.

Typer av material för amatörtryck

För att skriva ut på denna typ av apparater används främst plast med olika egenskaper. Den är förpackad som en plastsnodd som är upprullad på en rulle eller som är klippt till sugrör. Mycket använd plast av två typer: ABS och PLA.

ABS plast Säker, giftfri, lämplig för barnens skapelser, dessutom kan den användas i närvaro av barn. Produkter som tillverkas av den är starka och hållbara. Nackdelen med plast – den förlorar sitt utseende i solen och vid stark frost. Den används vanligare inom professionell tillverkning av delar.

PLA-plast (polylaktid) är sprödare och fungerar inte lika bra. Men den är mer plastisk och ger fler möjligheter till komplexa former. Det är en naturlig produkt eftersom den tillverkas av majs och sockerrör. miljövänlig, 100 % biologiskt nedbrytbar till ofarliga komponenter. Produkter av PLA är motståndskraftiga mot nötning, håller sin geometri. Följaktligen är plast idealisk för rörliga delar.  Generellt sett är det mer en amatörvariant av plast.

Alternativa material för 3D-utskrift

Förutom plast används följande material i dessa skrivare.

1. Rostfritt stål. Används endast i professionell utrustning. Ger fler möjligheter till detaljering.
2. Trä. I själva verket är det inte trä, utan en blandning av en bindande polymer och en trätillsats.  Detta material är mycket dyrt och kräver inga särskilda färdigheter för att användas. Produkter som tillverkas av det är ”varma”, du kan inte se skillnad från trä i utseendet.
3. Harts är också dyrt. Den kan användas för att skriva ut högprecisionsdelar med utmärkt ytkvalitet – slät och hållbar. Harts förlorar sin genomskinlighet när den utsätts för solen.
4. Nylon. Används huvudsakligen för tillverkning av industriella och medicinska delar.

Viktigt! När du köper ett material för tryckning bör du tänka på att spolens format och sladdens tjocklek måste överensstämma med skrivarens driftsegenskaper.

Funktioner för 3D-skrivare

För att välja en skrivare eller utföra en analys för att identifiera ledaren är det nödvändigt att förstå vilka funktioner hos enheterna som är viktiga.

1. Utskriftsområde. Denna parameter definierar den maximala volymen av delar som kan skapas av maskinen. Specificeras i dokumentationen eller volym i en kub.cm eller linjära måttgränser i mm.
2. Utskriftsupplösning (lager). Detta är tjockleken på det skikt som materialet appliceras på. Ju högre upplösning, ju tunnare plast, ju finare reliefer, desto bättre ytkvalitet. Under detta värde är delarna mer ”klumpiga” och utan några fina detaljer. Detta kan ställas in av operatören för vissa enheter.
3. Extruder. Detta är skrivarens arbetsenhet, som ansvarar för att förbereda (värma upp) och distribuera. Plasten (eller annat råmaterial) mjukgörs vid höga temperaturer i ett munstycke och matas in i tryckmaskinen (extruderas). Denna enhet omfattar själva munstycket, transportören för sladden (plaststrängen), temperaturregulatorn och kylmekanismen. 3D-skrivare med en extruder kan endast arbeta med en filamenttråd per passage. För flerfärgstryck krävs minst 2-3 extruderare i enheten. I industriella maskiner är det möjligt att använda en enda enhet med dubbla munstycken. Den är dyr och lämpar sig inte för hushållsapparater.
   

   3D-skrivare med två extruderare

4. Skrivare kan anslutas till externa enheter (dator, smartphone eller bara externt minne) via USB och/eller Wi-Fi. Det är inte alltid en förutsättning för arbetet.
5. Fast programvara för skrivaren (programvara). Den är förinställd som standard. Dess arbetsuppgifter omfattar igenkänning, bearbetning av dokument i stl-format för efterföljande utskrift. Filerna skapas i professionella program som Sketchup och Autodesk Inventors Fusion.
6. Ytterligare funktioner. Ergonomi, design och andra detaljer stör inte skrivarens arbetsflöde, men bestämmer ofta kostnaden.

3D-skrivare kan levereras som en självständig enhet (monterad) eller som byggsats (DIY). Det andra alternativet är mycket billigare.

För att sammanfatta

3D-utskrift lockar ett stort antal människor som är intresserade av det av personlig nyfikenhet eller för produktionsändamål. För dem som inte har någon erfarenhet inom området är det inte svårt att lära sig konsten att skriva ut volymetriska tryck, både på virtuella och verkliga kurser. Viktigare är den andra frågan: Vad är det exakta syftet med att köpa en sådan maskin?. En korrekt prioritering i kombination med kunskap om den teknik som används för tillämpningen gör det möjligt att utnyttja tekniken till sin fulla potential.