Jak działają drukarki 3D

Dygresja historyczna

Za prekursora modelowania trójwymiarowego uważany jest Charles Hull. Pod koniec lat 80. programiści zademonstrowali drukowanie na drukarce 3D, prezentując pierwszą na świecie jednostkę drukującą z tworzyw sztucznych. Obecnie prototypowanie rozwija się w takim tempie, że na drukarce 3D można drukować szeroką gamę modeli z niemal każdego materiału (papieru, tkaniny, metalu, produktów, a nawet żywych komórek).

Kto to?

Plastikowa maszyna drukarska składa się z obudowy, prowadnic głowicy ekstrudera, samego ekstrudera, powierzchni roboczej, silników krokowych i elektroniki. Modele są projektowane przy użyciu specjalnego oprogramowania do drukarek 3D. Wśród wszelkiego rodzaju materiałów drukowanych dłoń trzyma żywica fotopolimerowa i termoplast.

W zastosowaniach domowych technologie FDM i SLA są bardzo poszukiwane. W pierwszym przypadku druk odbywa się poprzez systematyczne nakładanie warstw tworzywa sztucznego, aw drugim żywica fotopolimerowa twardnieje pod wpływem promieni laserowych.

Technologia FDM (modelowanie topionego osadzania)

Najbardziej popularna, zarówno wśród amatorów, jak i profesjonalistów, jest technologia osadzania warstw po warstwie (FDM). Druk odbywa się z reguły na tworzywach ABS i PLA, których jakość pozwala na uzyskanie trwałych i stabilnych termicznie produktów.

Nie trzeba długo czekać, aby zrozumieć , jak działa drukarka 3D. Przed uruchomieniem maszyny drukującej w edytorze 3D, takim jak 3DsMax lub SolidWorks, opracowywany jest model cyfrowy 3D, a następnie w krajalnicy generowany jest kod G (specjalny rodzaj oprogramowania do przygotowania utworzonego modelu przed wysłaniem do druku ), który ustawia polecenia dla elektroniki. Następnie do ekstrudera wprowadzana jest nitka zadrukowanego materiału, zwana filamentem, która po stopieniu jest wyciskana przez element grzejny przez dyszę (może być ich kilka) na blat - platformę.

Elektronicznie ustawianą pracę ekstrudera można ręcznie regulować pod względem szybkości ogrzewania i temperatury. Szybkość drukarki wpływa na jakość gotowego produktu: im niższa prędkość, tym bardziej jednolita powierzchnia produktu. Temperatura ekstrudera i powierzchni roboczej jest ustawiana w zależności od wybranego materiału, np. tworzywo PLA nie wymaga wysokiej temperatury nagrzewania, a ABS zachowuje się bardziej elastycznie w wyższych temperaturach.

Po ustawieniu wszystkich parametrów i rozgrzaniu płyty roboczej, ekstruder zaczyna rysować warstwy obiektu, poruszając się po określonej trasie. W procesie drukowania w niektórych drukarkach głowica ekstrudera stopniowo podnosi się o grubość warstwy, w innych obniża się powierzchnia robocza. Do produkcji skomplikowanych modeli lub konstrukcji z elementami wiszącymi w powietrzu konieczne jest zadrukowanie podpór i podłoża. Z reguły używają do tego specjalnego materiału - HIPS, który można rozpuścić wodą lub łatwo oddzielić od struktury.

Główne cechy drukarki 3D

Domowa prasa drukarska posłuży nie tylko do celów rozrywkowych, jednak stanie się również dobrym pomocnikiem w sprawach domowych. Aby druk na drukarce 3D był zawsze przyjemny dla oka, przy wyborze urządzenia należy wziąć pod uwagę szereg podstawowych cech. Pierwszą rzeczą, na którą należy zwrócić uwagę, jest korpus drukarki. Istnieją modele z otwartą i zamkniętą komorą. Zamknięta komora ochroni detal przed zmianami temperatury i zapobiegnie zniekształceniu detalu przy ciągłego drukowania.

Rozdzielczość druku

Rozdzielczość druku odnosi się do minimalnej wysokości jednej warstwy. Im jest mniejszy, tym gładsza będzie powierzchnia produktu, jednak drukowanie w cienkiej warstwie potrwa znacznie dłużej. Standardowa średnica dyszy to 0,4 mm lub 400 µm.

Obszar wydruku

Jeden z najważniejszych wskaźników, ponieważ możliwy rozmiar produktu zależy bezpośrednio od obszaru zadruku. Ta strefa jest mierzona szerokością, wysokością i długością, reprezentując umowny równoległościan. „Złoty standard” w druku FDM – wielkość zadrukowanego obszaru to 200x200x180 mm.

Szybkość drukowania

Szybkość druku odpowiada za dokładność. Szybkość budowania modelu będzie znacznie lepsza przy niskich prędkościach, jednak ten tryb działania implikuje duże obciążenie wszystkich elementów drukarki 3D.

Powierzchnia robocza

Do drukowania z tworzywa ABS należy wybierać tylko modele z podgrzewanym stołem, ponieważ zapewnia to maksymalną przyczepność modelu, unikając zniekształceń. Plastik PLA nie wymaga ogrzewania platformy i dobrze sprawdza się w modelach z nieogrzewanym stołem.

Producent

Na rynku krajowym można znaleźć drukarki pochodzenia europejskiego i amerykańskiego, jednak pomimo wysokiej jakości montażu i funkcjonalności, ich koszt jest często zawyżony. Serwisowanie urządzeń za granicą jest kłopotliwe, ponieważ znalezienie części jest bardzo problematyczne. Dobre opcje oferują mistrzowie z Państwa Środka, jednak jakość i trwałość chińskich urządzeń często pozostawia wiele do życzenia. Do celów domowych dobrym rozwiązaniem będą drukarki domowej roboty. Maszyny te są w stanie zaspokoić potrzeby zarówno początkującego, jak i doświadczonego użytkownika, a materiały eksploatacyjne i części są zawsze dostępne w przystępnej cenie.

Wybierając drukarkę 3D, musisz jasno zrozumieć, w jakim celu jej potrzebujesz. Jeśli potrzeby ograniczają się do rozrywki lub edukacji dzieci, wystarczy mała drukarka ze skromnym obszarem zadruku i jednym ekstruderem. Jeżeli zakup maszyny 3D jest spowodowany biznesplanem lub istnieje potrzeba dużych nakładów druku, to warto rozważyć urządzenia o dużej powierzchni zadruku, dwóch (trzech) ekstruderach i mocnym zasilaczu (im mocniejszy zasilania, tym szybciej nagrzewa się powierzchnia robocza i ekstruder).