Как работи 3D принтер ?
Table of Contents
3D принтер изгражда физически обекти чрез добавяне на материал слой по слой от цифров дизайн. Тези машини са се превърнали в ценни инструменти в много области - инженерите ги използват, за да правят прототипи, лекарите създават медицински устройства, а любителите правят персонализирани части у дома. Принтерът работи с различни материали, главно пластмаси, но също и специални композити, следвайки прецизни цифрови инструкции, за да постави всеки слой на точното място. Технологията прави практично производството на сложни форми и персонализирани еднократни артикули, които трудно биха се направили по друг начин.
Основни компоненти на 3D принтер
3D принтер се нуждае от пет основни части, за да работи правилно. Всеки компонент играе специфична роля в превръщането на дигиталните дизайни във физически обекти.
Печатаща глава и екструдер
Печатащата глава държи екструдера, който разтопява и поставя печатащия материал. Той нагрява пластмасовата нишка и я избутва през малка дюза. Размерът на дюзата влияе върху това колко детайлни ще бъдат вашите разпечатки.
Изграждане на платформа
Платформата за изграждане (печатащо легло) е плоската повърхност, където се отпечатват обектите. Трябва да е нивелиран, за да залепнат правилно отпечатъците. Много принтери имат нагреваеми легла, за да предотвратят изкривяването на пластмасата, докато изстива.
Система за движение
Принтерът използва двигатели за движение в три посоки:
- Ляво/дясно (X-ос)
- Напред/назад (Y-ос)
- Нагоре/надолу (Z-ос)
Тези двигатели се движат на много малки стъпки, за да поставят материала точно.
Контролен блок
Контролният блок управлява процеса на печат. Повечето принтери имат екран, който показва:
- Каква част от печата е готова
- температура
- Настройки на материала
- Всякакви проблеми
Система за подаване на нишки
Тази система премества печатащия материал от макарата към екструдера. Тя включва:
- Зъбно колело, което избутва нишката
- Тръби, които направляват материала
- Части, които поддържат правилно напрежение
- Сензор, който проверява дали материалът свършва
Тези компоненти трябва да работят безпроблемно заедно за успешен печат. Редовна поддръжка на всяка част помага за предотвратяване на проблеми с печата и осигурява добро качество на печат.
Как работи 3D принтерът?
3D принтерът работи като много прецизен автоматизиран пистолет за горещо лепило. Той разтапя пластмасов материал и го поставя слой по слой, следвайки дигитален план, докато крайният обект бъде завършен. Целият процес включва три основни стъпки.
Подготовка на цифров модел
Започвате с файл с 3D модел - вашият план за печат. Създайте такъв с помощта на CAD софтуер или изтеглете предварително направени модели от сайтове като Thingiverse. Моделът се обработва чрез софтуер за нарязване, който го нарязва на тънки слоеве и създава инструкции, които принтерът може да следва. Софтуерът ви позволява да регулирате важни настройки като скорост на печат, температура и колко плътна трябва да бъде вътрешността на обекта.
Настройка на принтера
Принтерът се нуждае от внимателна настройка за добри резултати. Заредете избраното от вас пластмасова нишка през захранващото устройство в горещата дюза. Печатното легло трябва да е идеално хоризонтално - можете да регулирате малки винтове под леглото, за да го направите правилно. Задайте правилните температури: обикновено 180-220°C за дюзата и 50-60°C за леглото, в зависимост от вашия тип материал.
Процесът на печат
Принтерът започва с полагане на първия слой много бавно уверете се, че залепва добре. След това изгражда всеки слой, обикновено с дебелина 0,1-0,3 мм. Вътре в обекта принтерът създава модел, подобен на пчелна пита, за здравина, като същевременно пести пластмаса.За всички части, които висят във въздуха (като ръцете на фигура), принтерът добавя подвижни опори. Дюзата се движи прецизно в три посоки: наляво-надясно, напред-назад и нагоре-надолу, поставяйки разтопената пластмаса точно където е необходимо.
Качеството на печат зависи в голяма степен от правилната настройка и настройки. Малките обекти може да отнемат 30 минути, докато големите или детайлни разпечатки могат да се изпълняват много часове.
Какви материали могат да използват 3D принтерите?
3D принтерите могат да работят с много различни материали, но пластмасата си остава най-честият избор. Всеки материал има специфични свойства, които го правят подходящ за различни приложения.
Основни пластмасови материали
PLA нишка е най-лесният материал за печат. Направено е от царевично нишесте, печата при по-ниски температури и работи добре за декоративни елементи и основни части. ABS е по-здрав и се справя по-добре с топлината - това е същата пластмаса, използвана в LEGO тухлите. PETG съчетава лесен печат с добра здравина и е безопасен за контейнери за храна. Тези основни материали струват около $20-30 на килограм.
Специални материали
Някои материали имат уникални свойства. TPU е гъвкав като гума, идеален за калъфи за телефони или стелки за обувки. Найлонът е изключително здрав и издръжлив, подходящ за механични части. Нишките с пълнеж от дърво съдържат истински дървесни частици и могат да изглеждат като истинско дърво. Съществуват и материали с метален пълнеж, но те се нуждаят от специални принтери.
Избор на правилния материал
Изберете своя материал въз основа на това, което правите:
- За играчки и експонати: PLA
- За външни или автомобилни части: ABS или PETG
- За гъвкави елементи: TPU
- За силни инструменти: Найлон
- За декоративни елементи: Пълнеж от дърво или метал
Разнообразието от налични материали продължава да нараства с напредването на технологията за 3D печат. За начинаещи се препоръчва да започнете с основен PLA, след което да опитате други материали, докато натрупате опит.
Какво влияе върху качеството на 3D печат?
Няколко ключови фактора определят дали вашият печат ще се окаже гладък и точен или груб и деформиран. Регулирането на тези настройки правилно води до по-добри резултати при печат.
Разделителна способност и височина на слоя
Височината на слоя контролира колко детайлен ще бъде вашият печат. По-тънките слоеве (0,1 мм) дават по-гладки повърхности, но отнемат повече време за печат. По-дебелите слоеве (0,3 mm) печатат по-бързо, но показват видими линии. Размерът на дюзата също има значение - дюза от 0,4 mm работи добре за повечето отпечатъци, докато дюзи от 0,2 mm правят възможни по-фини детайли.
Скорост на печат
По-бързото не винаги е по-добро. Когато печатате твърде бързо, слоевете може да не се залепят добре, детайлите могат да се объркат и принтерът може да пропусне стъпки, причинявайки разместени слоеве. Сложните части се нуждаят от по-бавни скорости около 30-50 mm/s за най-добри резултати. Простите части могат да печатат по-бързо при 60-80 mm/s, но внимавайте за проблеми с качеството.
Настройки на температурата
Всеки материал се нуждае от специфични температури. Твърде горещ печат причинява нанизвания и петна, докато твърде студен печат води до лошо свързване на слоя. PLA обикновено печата при 190-210°C, ABS при 230-250°Си PETG при 220-245°C. Температурата на печатащото легло също има значение - тя помага на първия слой да залепне и предотвратява изкривяването, докато обектът се охлажда.
Охлаждане и въздушен поток
Правилното охлаждане помага на пластмасата да се втвърди бързо след напускане на дюзата. Повечето принтери имат малки вентилатори близо до дюзата. Доброто охлаждане предотвратява увиснали надвеси и разхвърляни мостове, където пластмасата обхваща празнини. Някои материали като ABS се нуждаят от по-малко охлаждане, за да предотвратят изкривяване, докато PLA има нужда от повече охлаждане за ясни детайли.
Калибриране на принтера
Редовното калибриране поддържа вашия принтер точен.Проверявайте често нивото на леглото - то е от решаващо значение за адхезията на първия слой. Поддържайте ремъците правилно опънати, за да предотвратите разместване на слоевете. Регулирайте стъпките на екструдера, за да осигурите правилното количество пластмасови потоци. Проверете диаметъра на нишката, тъй като той влияе върху това колко материал ще бъде отпечатан. Даже малки грешки при калибриране може да съсипе отпечатъците.
Какви са ограниченията на 3D печата?
Въпреки своята гъвкавост, 3D печатът има няколко практически ограничения, които влияят върху това какво можете да направите и колко струва. Тези ограничения помагат да се определи дали 3D отпечатването е правилният избор за вашия проект.
Граници на обема на изграждане
Повечето домашни 3D принтери имат ограничена строителна площ, обикновено около 200 mm x 200 mm x 200 mm. По-големите обекти трябва да бъдат разпечатани на части и сглобени. Съществуват по-големи принтери, но струват много повече и заемат повече място. Много малки детайли под 0,5 мм може да не се отпечатат добре поради ограниченията за размера на дюзите.
Дълги времена за производство
3D принтирането не е бърз процес. Един обикновен калъф за телефон може да отнеме 2-3 часа, докато сложните предмети могат да се печатат с дни. Височината на слоя влияе значително върху времето за печат - намаляването на височината на слоя наполовина удвоява времето за печат. Отпечатването на няколко елемента наведнъж спестява време, но ако една част се повреди, всички части може да бъдат засегнати.
Високи разходи за оборудване и материали
Първоначалната цена на основен принтер варира от $200 до $1000. Разходите за материали се увеличават - докато килограм основна нишка струва $20-30, специалните материали могат да струват много повече. Неуспешните разпечатки губят както време, така и материали. Консумацията на електроенергия е минимална, но принтерите се нуждаят от поддръжка и от време на време резервни части.
Ограничения за здравина на материала и избор
Не всеки материал може да бъде 3D отпечатан. Повечето домашни принтери работят само с термопласти. Металният печат изисква скъпо специализирано оборудване. Отпечатаните части обикновено са по-слаби от шприцованите, особено в определени посоки. Цветовете са ограничени до това, което се предлага под формата на нишка, а многоцветният печат изисква специално оборудване или ръчна смяна на нишката.
Направете персонализирани обекти с 3D печат!
3D печатът ви позволява да правите персонализирани обекти направо у дома. Въпреки че има ограничения в размера и скоростта, той е чудесен за създаване на уникални предмети и прототипи. Процесът е лесен: проектирайте обекта си, подгответе принтера си и го гледайте как изгражда слой по слой. Започването с основни материали като PLA и прости проекти ви помага да научите процеса. С нарастването на уменията ви можете да се справите с по-сложни щампи с различни материали.