Co to jest drukarka 3D

Jednym z najbardziej obiecujących obszarów we współczesnym świecie jest tworzenie trójwymiarowych obiektów za pomocą drukowania 3D. Technologia drukowania pozwala tworzyć dość złożone i szczegółowe produkty. Obecnie korzystanie z druku trójwymiarowego jest możliwe nie tylko w zakładach produkcyjnych, ale także w domu, wystarczy do tego drukarka 3D.

Co to jest drukarka 3D?

Trójwymiarowa drukarka to urządzenie zdolne do tworzenia obiektów w oparciu o stworzone cyfrowe modele 3D. Produkty uzyskiwane są poprzez nakładanie warstw na materiał. Jako podstawę stosuje się żywice termoplastyczne i fotopolimerowe, ale wraz z rozwojem technologii zwiększa się ilość materiałów stosowanych jako surowiec.

Procedura wytwarzania produktów wygląda następująco:

1. Proces tworzenia modelu 3D, tj. wizualny obraz przyszłego produktu jest opracowywany z zachowaniem wszystkich proporcji. Model jest tworzony przy użyciu specjalistycznego oprogramowania.
2. Po utworzeniu modelu musisz przetworzyć plik. Przetwarzanie obejmuje konwersję pliku na kod cyfrowy, który dzieli cały model na wiele równoległych warstw. W ten sposób generowane są polecenia dla urządzenia 3D, które dystrybuuje materiał do utworzenia obiektu.
3. Ostatnim etapem jest drukowanie 3D produktu, tj. proces tworzenia produktów poprzez warstwowanie materiału. Proces jest wykonywany przy użyciu głowicy drukującej (wytłaczarki), która porusza się wzdłuż osi 0Y i 0X, tj. materiał jest podawany tylko wzdłuż płaszczyzny poziomej zgodnie z kodem programu warstwy. Aby zastosować następną warstwę, wytłaczarka przesuwa się wzdłuż pionowej prowadnicy (wzdłuż osi 0Z) w odległości równej wielkości warstwy. Następnie zaczyna się nakładać następną warstwę poziomą.

Pomoc: Proces drukowania może się różnić w zależności od technologii produkcji, ale ogólny proces tworzenia produktów polega na nakładaniu warstw na materiał.

Rodzaje drukarek 3D

Urządzenia są podzielone zgodnie z unikalnością procesu drukowania, tj. z zastosowanej technologii. Najczęstszymi metodami drukowania są FDM (Fused Deposition Modeling / Direction Modeling) i SLA (laser stereolithography / laser stereolithography)

Technologia modelowania kierunkowego jest jedną z pierwszych metod drukowania. Jako materia do produkcji przedmiotów użyto termoplastów w postaci nawiniętych szprych lub gwintów na cewce. Metoda drukowania jest następująca:

1. Cewka lub gwint są instalowane w wytłaczarce. Pod działaniem urządzenia grzewczego materiał zaczyna się topić, a przez kanał wchodzi na powierzchnię roboczą.
2. Wytłaczarka wykonuje ruch o zadanych współrzędnych zgodnie z kodem cyfrowym. Produkcja odbywa się warstwami w stosunku do płaszczyzny poziomej.
3. W produkcji złożonych produktów zastosowano dwa materiały: główny i pomocniczy. Produkt jest tworzony przy użyciu materiału podstawowego. Materiał pomocniczy jest przeznaczony do tworzenia tymczasowych podpór, jak również do wypełniania pustej przestrzeni produktu. Ponieważ drukarka nie może wydrukować obiektu w powietrzu bez żadnego powodu.

Pomoc: Materiał pomocniczy jest następnie usuwany za pomocą specjalnego rozpuszczalnika lub jest łatwo odrywany.

Produkty wykonane w technologii FDM mają dobrą wytrzymałość mechaniczną i chemiczną. Takie właściwości uzyskuje się dzięki zastosowaniu klasy produkcji termoplastów. Ponadto technologia ta jest łatwa i odpowiednia do użytku w warunkach domowych.

Technologia SLA lub stereolitografia drukuje produkty za pomocą ciekłych żywic fotopolimerowych, które zamarzają pod wpływem źródła energii w postaci lasera. Dzięki tej metodzie produkty mają wysoką dokładność (do 15 mikronów). Drukowanie obiektów jest następujące:

1. Powierzchnia robocza jest obniżana do pojemnika z cieczą fotopolimerową na głębokość jednej warstwy;
2. Źródło energii (laser) tnie kształt obiektu zgodnie z podanymi współrzędnymi obiektu;
3. Proces polimeryzacji przebiega w wyniku, którego krzepnięcie następuje w punktach kontaktu;
4. Procedura jest powtarzana dla każdej warstwy, aż obiekt zostanie wyprodukowany;
5. Po produkcji model zanurza się w pojemniku ze specjalnym roztworem do czyszczenia z elementów pomocniczych;
6. Ostatnim etapem jest promieniowanie ultrafioletowe w celu przyspieszenia procesu tworzenia produktu.

Stereolitografia jest jedną z najnowocześniejszych technologii, ale wymaga drogich materiałów. Znane są również mniej znane rodzaje drukowania:

SlS (selektywne spiekanie laserowe) zasadą tworzenia obiektu jest podawanie cienkiej warstwy materiału w postaci proszku na obszar roboczy, który jest spiekany pod działaniem lasera. Główną zaletą tej metody jest brak konieczności stosowania elementów pomocniczych, ale wymaga ona dodatkowej obróbki cieplnej. Nie przewiduje zastosowania w warunkach domowych.

EBM (topienie wiązką elektronów). Technologia jest podobna do selektywnego spiekania laserowego, ale produkt jest wytwarzany w próżni i nie wymaga dodatkowej obróbki cieplnej.

Poprzez drukowanie 3D można przypisać 3D-pen. Zasada jego działania jest podobna do technologii FDM, ale ma mniejszy wygląd i służy do tworzenia rysunków z efektem trójwymiarowym.

Co może drukarka 3D?

Druk trójwymiarowy jest dziś stosowany w prawie wszystkich dziedzinach życia. Istnieją przykłady tworzenia potraw kulinarnych z wykorzystaniem druku 3D. Szczegóły dowolnej złożoności są tworzone dla bardziej złożonych struktur we wszystkich branżach. Jednak najbardziej istotnym i niezbędnym obszarem jest nadal medycyna.

Kilka firm opracowuje imitatory organiczne, które mogą praktycznie zastąpić naturalne tkaniny. Ponadto drukowanie 3D pozwala pomóc w protetycznym środowisku stawów. Najczęstsze zastosowanie trójwymiarowej produkcji pojawiło się w stomatologii. Oprócz protetyki, drukarki są używane do tworzenia pozorowanych organów. Możliwości druku trójwymiarowego zwiększają się każdego dnia i stają się bardziej dostępne.

Drukarki 3D pomagają nie tylko ludziom, ale także zwierzętom. Jednym ze znanych przypadków jest stworzenie skorupy żółwia, który został ranny w pożarze lasu. Tak więc nowa powłoka uratowała życie zwierzęciu i takich przypadków jest wiele. Innym unikalnym przypadkiem jest proteza nogi dla słonia. Wyjątkowość przypadku polega na tym, że protezy dla słonia praktycznie nie są wytwarzane z powodu dużej wagi zwierzęcia.

Nowoczesna technologia druku pozwala na stworzenie nawet całego budynku. Podczas budowy małego domu (37 m2) naukowcy spędzili tylko 24 godziny i okazało się, że jest dwa razy tańszy niż zwykła metoda.