Kuidas 3D -printer töötab?

3D-printer loob füüsilisi objekte, lisades digitaalsetest disainidest kiht kihi haaval materjali. Need masinad on muutunud väärtuslikeks tööriistadeks paljudes valdkondades – insenerid kasutavad neid prototüüpide valmistamiseks, arstid loovad meditsiiniseadmeid ja harrastajad valmistavad kodus kohandatud osi. Printer töötab erinevate materjalidega, peamiselt plastide, aga ka spetsiaalsete komposiitidega, järgides täpseid digitaalseid juhiseid, et asetada iga kiht täpselt õigesse kohta. See tehnoloogia muudab praktiliseks keerukate kujundite ja kohandatud ühekordsete esemete tootmise, mida oleks muul viisil keeruline valmistada.

3D-printeri põhikomponendid

3D-printer vajab korrektseks toimimiseks viit peamist osa. Igal komponendil on digitaalsete disainide füüsilisteks objektideks muutmisel kindel roll.

Prindipea ja ekstruuder

Prindipea hoiab ekstruuderit, mis sulatab ja asetab trükimaterjali. See kuumutab plastfilamenti ja surub selle läbi väikese düüsi. Düüsi suurus mõjutab teie prinditud materjalide detailsust.

Ehitusplatvorm

Printimisalus on tasane pind, kuhu esemeid trükitakse. See peab olema tasane, et prindid korralikult kinni jääksid. Paljudel printeritel on soojendusega alused, et plastik jahtudes deformeeruks.

Liikumissüsteem

Printer liigub mootorite abil kolmes suunas:

• Vasak/parem (X-telg)
• Edasi/tagasi (Y-telg)
• Üles/alla (Z-telg)

Need mootorid liiguvad materjali täpseks paigutamiseks väga väikeste sammudega.

Juhtseade

Juhtseade haldab printimisprotsessi. Enamikul printeritel on ekraan, mis näitab:

• Kui suur osa trükist on tehtud
• Temperatuur
• Materjali seaded
• Probleemid

Hõõgniidi söötmissüsteem

See süsteem liigutab trükimaterjali poolilt ekstruuderisse. See hõlmab järgmist:

• Käik, mis lükkab hõõgniiti
• Materjali juhtivad torud
• Osad, mis hoiavad õiget pinget
• Andur, mis kontrollib, kas materjal saab otsa

Eduka printimise jaoks peavad need komponendid sujuvalt koos töötama. Regulaarne hooldus Iga osa puhastamine aitab vältida printimisprobleeme ja tagab hea prindikvaliteedi.

Kuidas 3D-printer töötab?

3D-printer töötab nagu väga täpne automatiseeritud kuumliimipüstol. See sulatab plastmaterjali ja asetab selle kiht kihi haaval digitaalse joonise järgi, kuni lõplik objekt on valmis. Kogu protsess koosneb kolmest põhietapist.

Digitaalse mudeli ettevalmistamine

Alustad 3D-mudeli failist – sinu printimiskavandist. Loo see CAD-tarkvara abil või lae alla valmismudeleid sellistelt saitidelt nagu Thingiverse. Mudelit töödeldakse viilutamistarkvara abil, mis lõikab selle õhukesteks kihtideks ja loob juhised, mida printer saab järgida. Tarkvara võimaldab sul reguleerida olulisi seadeid, nagu printimiskiirus, temperatuur ja see, kui tahke peaks objekti sisemus olema.

Printeri seadistamine

Heade tulemuste saavutamiseks vajab printer hoolikat seadistamist. Laadige valitud prinditöö. plastfilament söötja kaudu kuuma düüsi. Prindialus peab olema täiesti tasane – õige temperatuuri saavutamiseks saab aluse all olevaid väikeseid kruvisid reguleerida. Seadke õiged temperatuurid: tavaliselt düüsi jaoks 180–220 °C ja aluse jaoks 50–60 °C, olenevalt materjali tüübist.

Trükkimisprotsess

Printer alustab esimese kihi väga aeglase pealekandmisega, et veenduge, et see kleepub hästiSeejärel ehitab printer iga kihi, mis on tavaliselt 0,1–0,3 mm paksune. Objekti sisse loob printer tugevuse tagamiseks kärgstruktuurilise mustri, säästes samal ajal plasti. Õhus rippuvatele osadele (näiteks figuuri käed) lisab printer eemaldatavad toed.Otsik liigub täpselt kolmes suunas: vasakule-paremale, ette-taha ja üles-alla, asetades sulatatud plasti täpselt sinna, kuhu vaja.

Prindikvaliteet sõltub suuresti õigest seadistusest ja sätetest. Väikeste objektide prindimine võib võtta aega 30 minutit, samas kui suurte või detailsete prinditööde puhul võib prinditöö kesta mitu tundi.

Milliseid materjale saab 3D-printerites kasutada?

3D-printerid saavad töötada palju erinevaid materjale, kuid plastik on endiselt kõige levinum valik. Igal materjalil on spetsiifilised omadused, mis muudavad selle sobivaks erinevateks kasutusaladeks.

Põhilised plastmaterjalid

PLA-filament on kõige lihtsamini printimiseks sobiv materjal. See on valmistatud maisitärklisest, prindib madalamal temperatuuril ning sobib hästi dekoratiivesemete ja põhidetailide jaoks. ABS on vastupidavam ja talub kuumust paremini – see on sama plastik, mida kasutatakse LEGO klotsides. PETG ühendab lihtsa printimise hea tugevusega ning on toidunõude jaoks ohutu. Need põhimaterjalid maksavad umbes 20–30 dollarit kilogrammi kohta.

Erimaterjalid

Mõnel materjalil on ainulaadsed omadused. TPU on nagu kumm painduv, ideaalne telefoniümbriste või kinga sisetaldade jaoks. Nailon on äärmiselt tugev ja vastupidav, hea mehaaniliste osade jaoks. Puidutäidisega kiud sisaldavad päris puiduosakesi ja võivad välja näha nagu päris puit. Ka metallitäidisega materjale on olemas, kuid nende jaoks on vaja spetsiaalseid printereid.

Õige materjali valimine

Valige materjal vastavalt sellele, mida te valmistate:

• Mänguasjade ja eksponaatide jaoksPLA
• Välistingimustes või autoosadeksABS või PETG
• Paindlike esemete jaoksTPÜ
• Tugevate tööriistade jaoksNailon
• Dekoratiivesemete jaoksPuidu või metalliga täidetud

Saadaval olevate materjalide valik kasvab pidevalt koos 3D-printimise tehnoloogia arenedes. Algajatele on soovitatav alustada tavalise PLA-ga, seejärel kogemuste omandamisel proovida teisi materjale.

Mis mõjutab 3D-prindi kvaliteeti?

Selle, kas teie prinditud tulemus on sujuv ja täpne või ebatasane ja vormitu, määrab mitu olulist tegurit. Nende sätete õige reguleerimine viib paremate prinditulemusteni.

Eraldusvõime ja kihi kõrgus

Kihi kõrgus määrab prinditud materjali detailsuse. Õhemad kihid (0,1 mm) annavad siledama pinna, kuid printimine võtab kauem aega. Paksemad kihid (0,3 mm) prindivad kiiremini, kuid näitavad nähtavaid jooni. Düüsi suurus on samuti oluline – 0,4 mm otsik sobib enamiku prinditud materjalide jaoks hästi, samas kui 0,2 mm otsikud võimaldavad peenemaid detaile.

Printimiskiirus

Kiirem ei ole alati parem. Liiga kiirel printimisel ei pruugi kihid hästi nakkuda, detailid võivad segadusse minna ja printer võib samme vahele jätta, põhjustades kihtide nihkumist. Keeruliste osade printimiseks on parimate tulemuste saavutamiseks vaja aeglasemat kiirust, umbes 30–50 mm/s. Lihtsaid osi saab printida kiiremini kiirusega 60–80 mm/s, kuid jälgige kvaliteediprobleeme.

Temperatuuri seaded

Iga materjal vajab kindlat temperatuuri. Liiga kuum trükkimine põhjustab nööride ja laikude teket, samas kui liiga külm trükkimine viib halva kihtide sidumiseni. PLA trükib tavaliselt temperatuuril 190–210 °C, ABS aga temperatuuril 230–250 °Cja PETG temperatuuril 220–245 °C. Samuti on oluline trükikihi temperatuur – see aitab esimesel kihil kleepuda ja hoiab ära deformeerumise objekti jahtumisel.

Jahutus ja õhuvool

Nõuetekohane jahutus aitab plastil pärast otsikust lahkumist kiiresti tahkuda. Enamikul printeritel on otsiku lähedal väikesed ventilaatorid. Hea jahutus hoiab ära rippuvate üleulatuvate osade ja segaste sildade tekkimise kohtades, kus plast ületab tühimikke. Mõned materjalid, näiteks ABS, vajavad deformatsiooni vältimiseks vähem jahutust, samas kui PLA vajab teravate detailide saavutamiseks rohkem jahutust.

Printeri kalibreerimine

Regulaarne kalibreerimine hoiab teie printeri täpsena. Kontrollige sageli prindialuse taset – see on esimese kihi haarduvuse seisukohalt ülioluline. Hoidke rihmad korralikult pingul, et vältida kihtide nihkumist.Reguleerige ekstruuderi samme, et tagada õige plasti voolamise kogus. Kontrollige filamendi läbimõõtu, kuna see mõjutab trükitava materjali hulka. Isegi väikesed kalibreerimisvead võib prinditud pilte rikkuda.

Millised on 3D-printimise piirangud?

Vaatamata oma mitmekülgsusele on 3D-printimisel mitmeid praktilisi piiranguid, mis mõjutavad seda, mida saate valmistada ja kui palju see maksab. Need piirangud aitavad kindlaks teha, kas 3D-printimine on teie projekti jaoks õige valik.

Mahupiirangute loomine

Enamik koduseid 3D-printereid on piiratud printimisalaga, tavaliselt umbes 200 mm x 200 mm x 200 mm. Suuremad objektid tuleb printida tükkidena ja kokku panna. Suuremaid printereid on küll olemas, kuid need maksavad palju rohkem ja võtavad rohkem ruumi. Väga väikesed detailid, alla 0,5 mm, ei pruugi düüside suuruse piirangute tõttu hästi printida.

Pikad tootmisajad

3D-printimine ei ole kiire protsess. Lihtsa telefoniümbrise printimine võib võtta 2–3 tundi, keerukate objektide printimine aga päevi. Kihi kõrgus mõjutab printimisaega oluliselt – kihi kõrguse poole võrra vähendamine kahekordistab printimisaega. Mitme eseme korraga printimine säästab aega, kuid kui üks osa rikki läheb, võivad kõik osad rikki minna.

Suured seadmete ja materjalide kulud

Põhiprinteri algne hind jääb vahemikku 200–1000 dollarit. Materjalikulud liidetakse kokku – kui kilogramm põhifilamenti maksab 20–30 dollarit, siis erimaterjalid võivad maksta palju rohkem. Ebaõnnestunud prindid raiskavad nii aega kui ka materjali. Elektrienergia tarbimine on minimaalne, kuid printerid vajavad hooldust ja aeg-ajalt varuosi.

Materjali tugevus ja valikupiirangud

Mitte iga materjali ei saa 3D-printida. Enamik koduprintereid töötab ainult termoplastidega. Metallide printimiseks on vaja kallist spetsiaalset varustust. Trükitud osad on üldiselt nõrgemad kui survevalu teel valmistatud osad, eriti teatud suundades. Värvid on piiratud sellega, mis on saadaval filamendi kujul, ja mitmevärviline printimine nõuab spetsiaalset varustust või filamendi käsitsi vahetamist.

Loo 3D-printimise abil kohandatud objekte!

3D-printimine võimaldab teil kodus ise kohandatud objekte valmistada. Kuigi sellel on suuruse ja kiiruse piirangud, sobib see suurepäraselt ainulaadsete esemete ja prototüüpide loomiseks. Protsess on lihtne: kujundage oma objekt, valmistage ette printer ja vaadake, kuidas see kiht kihilt ehitatakse. Alustades põhimaterjalidest nagu PLA ja lihtsatest projektidest, saate protsessi õppida. Oskuste kasvades saate hakkama keerukamate printidega, kasutades erinevaid materjale.