Hogyan működik a 3D -s nyomtató ?
Table of Contents
A 3D nyomtató úgy épít fizikai objektumokat, hogy rétegről rétegre ad hozzá anyagokat a digitális tervekből. Ezek a gépek számos területen értékes eszközökké váltak – a mérnökök prototípusok készítésére használják őket, az orvosok orvosi eszközöket készítenek, a hobbiemberek pedig egyedi alkatrészeket készítenek otthon. A nyomtató különféle anyagokkal dolgozik, főleg műanyagokkal, de speciális kompozitokkal is, precíz digitális utasításokat követve, hogy minden réteg pontosan a megfelelő helyre kerüljön. A technológia praktikussá teszi olyan összetett formák és egyedi egyedi tárgyak előállítását, amelyeket más módon nehéz lenne elkészíteni.
A 3D nyomtató fő összetevői
3D nyomtató öt fő részre van szüksége a megfelelő működéshez. Mindegyik komponens sajátos szerepet játszik abban, hogy a digitális terveket fizikai tárgyakká alakítsák.
Nyomtatófej és extruder
A nyomtatófej tartja az extrudert, amely megolvasztja és elhelyezi a nyomtatási anyagot. Felmelegíti a műanyag izzószálat, és átnyomja egy kis fúvókán. A fúvóka mérete befolyásolja a nyomatok részletességét.
Platform építése
Az építési platform (nyomtatóágy) az a sík felület, ahol az objektumokat nyomtatják. Vízszintesnek kell lennie ahhoz, hogy a nyomatok megfelelően tapadjanak. Sok nyomtató fűtött ágyakkal rendelkezik, hogy megakadályozza a műanyag meghajlását a hűtés során.
Mozgásrendszer
A nyomtató motorokat használ a három irányba történő mozgáshoz:
- Bal/jobb (X-tengely)
- Előre/hátra (Y-tengely)
- Fel/le (Z-tengely)
Ezek a motorok nagyon kis lépésekben mozognak az anyag pontos elhelyezése érdekében.
Vezérlőegység
A vezérlőegység irányítja a nyomtatási folyamatot. A legtöbb nyomtatónak van egy képernyője, amely a következőket mutatja:
- Mennyi a nyomtatás kész
- Hőmérséklet
- Anyagbeállítások
- Bármilyen probléma
Száladagoló rendszer
Ez a rendszer mozgatja a nyomtatási anyagot az orsóról az extruderbe. A következőket tartalmazza:
- Egy fogaskerék, amely nyomja az izzószálat
- Csövek, amelyek az anyagot vezetik
- A megfelelő feszültséget tartó alkatrészek
- Érzékelő, amely ellenőrzi, hogy kifogy-e az anyag
Ezeknek az összetevőknek zökkenőmentesen együtt kell működniük a sikeres nyomtatáshoz. Rendszeres karbantartás Az egyes részek mindegyike segít megelőzni a nyomtatási problémákat, és jó nyomtatási minőséget biztosít.
Hogyan működik a 3D nyomtató?
A 3D nyomtató úgy működik, mint egy nagyon precíz automata forró ragasztópisztoly. Megolvasztja a műanyagot, és rétegről rétegre helyezi el, digitális tervrajzot követve, amíg a végső tárgy elkészül. Az egész folyamat három fő lépésből áll.
Digitális modell készítés
Kezdje egy 3D-s modellfájllal – a nyomtatási tervvel. Hozzon létre egyet CAD szoftverrel, vagy töltsön le előre elkészített modelleket olyan webhelyekről, mint a Thingiverse. A modellt szeletelő szoftverrel dolgozzák fel, amely vékony rétegekre vágja, és utasításokat készít, amelyeket a nyomtató követni tud. A szoftver segítségével beállíthatja a fontos beállításokat, például a nyomtatási sebességet, a hőmérsékletet és az objektum belsejének szilárdságát.
Nyomtató beállítása
A jó eredmény érdekében a nyomtatót gondosan be kell állítani. Töltsd fel a kiválasztottat műanyag izzószál az adagolón keresztül a forró fúvókába. A nyomatágynak tökéletesen vízszintesnek kell lennie – az ágy alatti kis csavarokat állíthatja be, hogy megfelelő legyen. Állítsa be a megfelelő hőmérsékletet: általában 180-220°C a fúvókánál és 50-60°C az ágynál, az anyagtípustól függően.
A nyomtatási folyamat
A nyomtató úgy kezdi, hogy nagyon lassan fekteti le az első réteget ügyeljen arra, hogy jól tapadjon. Ezután minden réteget felépít, jellemzően 0,1-0,3 mm vastagságú. A nyomtató a tárgy belsejében méhsejt-szerű mintát hoz létre az erősség érdekében, miközben megtakarítja a műanyagot.A levegőben lógó alkatrészekhez (például egy figura karjaihoz) a nyomtató eltávolítható támasztékokat ad hozzá. A fúvóka pontosan három irányba mozog: balra-jobbra, előre-hátra és fel-le, az olvadt műanyagot pontosan a szükséges helyre helyezve.
A nyomtatási minőség nagymértékben függ a megfelelő beállítástól és beállításoktól. A kis objektumok 30 percig tarthatnak, míg a nagy vagy részletes nyomatok több órán át is futhatnak.
Milyen anyagokat használhatnak a 3D nyomtatók?
A 3D nyomtatók működhetnek sokféle anyag, de a műanyag továbbra is a leggyakoribb választás. Minden anyagnak sajátos tulajdonságai vannak, amelyek különböző felhasználási célokra alkalmassá teszik.
Alapvető műanyagok
PLA izzószál a legkönnyebben nyomtatható anyag. Kukoricakeményítőből készült, alacsonyabb hőmérsékleten nyomtat, és jól használható dekorációs tárgyakhoz és alapvető alkatrészekhez. Az ABS keményebb és jobban bírja a hőt – ez ugyanaz a műanyag, mint a LEGO kockákban. A PETG egyesíti az egyszerű nyomtatást a jó szilárdsággal, és biztonságos az élelmiszer-tartályokhoz. Ezek az alapanyagok körülbelül 20-30 dollárba kerülnek kilogrammonként.
Speciális anyagok
Egyes anyagok egyedi tulajdonságokkal rendelkeznek. A TPU rugalmas, mint a gumi, tökéletes telefontokokhoz vagy cipőbetétekhez. A nylon rendkívül erős és tartós, alkalmas mechanikai alkatrészekhez. A fával töltött szálak valódi farészecskéket tartalmaznak, és valódi fának tűnhetnek. Léteznek fém töltetű anyagok is, de ezekhez speciális nyomtatókra van szükség.
A megfelelő anyag kiválasztása
Válassza ki az anyagot az alapján, amit készít:
- Játékokhoz és vitrinekhez: PLA
- Kültéri vagy autóalkatrészekhez: ABS vagy PETG
- Rugalmas cikkekhez: TPU
- Erős szerszámokhoz: Nylon
- Dísztárgyakhoz: Fa vagy fém töltet
A 3D nyomtatási technológia fejlődésével a rendelkezésre álló anyagok választéka folyamatosan nő. Kezdőknek ajánlott az alap PLA-val kezdeni, majd a tapasztalatszerzés során más anyagokat is kipróbálni.
Mi befolyásolja a 3D nyomtatás minőségét?
Számos kulcsfontosságú tényező határozza meg, hogy a nyomat sima és pontos, vagy durva és hibás lesz. Ezen beállítások megfelelő módosítása jobb nyomtatási eredményeket eredményez.
Felbontás és rétegmagasság
A rétegmagasság szabályozza, hogy milyen részletes legyen a nyomat. A vékonyabb rétegek (0,1 mm) simább felületet biztosítanak, de hosszabb ideig tart a nyomtatás. A vastagabb rétegek (0,3 mm) gyorsabban nyomtatnak, de látható vonalakat mutatnak. A fúvóka mérete is számít – a 0,4 mm-es fúvóka jól működik a legtöbb nyomatnál, míg a 0,2 mm-es fúvókák finomabb részleteket tesznek lehetővé.
Nyomtatási sebesség
A gyorsabb nem mindig jobb. Ha túl gyorsan nyomtat, előfordulhat, hogy a rétegek nem tapadnak jól, a részletek összezavarodhatnak, és a nyomtató kihagyhatja a lépéseket, ami eltolódott rétegeket okozhat. Az összetett alkatrészeknek lassabb, 30-50 mm/s sebességre van szükségük a legjobb eredmény eléréséhez. Az egyszerű alkatrészek gyorsabban nyomtathatnak 60-80 mm/s sebességgel, de figyeljen a minőségi problémákra.
Hőmérséklet beállítások
Minden anyagnak meghatározott hőmérsékletre van szüksége. A túl meleg nyomtatás húrozást és foltokat okoz, míg a túl hideg nyomtatás rossz rétegtapadáshoz vezet. A PLA jellemzően 190-210°C-on nyomtat, az ABS pedig a 230-250 °Cés PETG 220-245 °C-on. A nyomatágy hőmérséklete is számít – segít az első rétegnek megtapadni, és megakadályozza, hogy a tárgy lehűljön a vetemedéssel.
Hűtés és légáramlás
A megfelelő hűtés elősegíti a műanyag gyors megszilárdulását, miután elhagyta a fúvókát. A legtöbb nyomtató kis ventilátorral rendelkezik a fúvóka közelében. A jó hűtés megakadályozza a lelógó túlnyúlásokat és a rendetlen hidakat, ahol a műanyag átnyúlik a réseken. Egyes anyagok, például az ABS, kevesebb hűtést igényelnek a vetemedés elkerülése érdekében, míg a PLA-nak több hűtésre van szüksége az éles részletek érdekében.
Nyomtató kalibrálása
A rendszeres kalibráció biztosítja a nyomtató pontosságát.Gyakran ellenőrizze az ágy szintjét – ez kulcsfontosságú az első réteg tapadásához. Tartsa az öveket megfelelően megfeszítve, hogy elkerülje a rétegek elmozdulását. Állítsa be az extruder lépéseit, hogy biztosítsa a megfelelő mennyiségű műanyag áramlást. Ellenőrizze az izzószál átmérőjét, mivel ez befolyásolja a nyomtatott anyag mennyiségét. Még kis kalibrációs hibák tönkreteheti a nyomatokat.
Mik a 3D nyomtatás korlátai?
Sokoldalúsága ellenére a 3D nyomtatásnak számos gyakorlati korlátja van, amelyek befolyásolják, hogy mit készíthet és mennyibe kerül. Ezek a korlátozások segítenek eldönteni, hogy a 3D nyomtatás a megfelelő választás-e projektje számára.
Build Volume Limits
A legtöbb otthoni 3D nyomtató korlátozott építési területtel rendelkeznek, általában körülbelül 200 mm x 200 mm x 200 mm. A nagyobb tárgyakat darabokra kell nyomtatni és össze kell szerelni. Vannak nagyobb nyomtatók, de sokkal többe kerülnek és több helyet foglalnak el. A nagyon kis, 0,5 mm-nél kisebb részleteket a fúvóka méretkorlátozása miatt nem lehet jól nyomtatni.
Hosszú gyártási idők
A 3D nyomtatás nem egy gyors folyamat. Egy egyszerű telefontok 2-3 órát is igénybe vehet, míg az összetett tárgyak akár napokig is nyomtathatnak. A rétegmagasság jelentősen befolyásolja a nyomtatási időt – a rétegmagasság felezése megduplázza a nyomtatási időt. Ha több elemet nyomtat egyszerre, időt takarít meg, de ha az egyik rész meghibásodik, az összes alkatrészt érintheti.
Magas felszerelési és anyagköltségek
Egy alap nyomtató kezdeti költsége 200 és 1000 dollár között mozog. Az anyagköltségek összeadódnak – míg egy kilogramm alapszál 20-30 dollárba kerül, addig a speciális anyagok sokkal többe kerülhetnek. A sikertelen nyomatok időt és anyagot is pazarolnak. Az áramfogyasztás minimális, de a nyomtatóknak karbantartásra és időnként cserealkatrészekre van szükségük.
Anyagszilárdság és kiválasztási korlátozások
Nem minden anyag nyomtatható 3D-ben. A legtöbb otthoni nyomtató csak hőre lágyuló műanyaggal működik. A fémnyomtatáshoz drága speciális berendezésekre van szükség. A nyomtatott részek általában gyengébbek, mint a fröccsöntöttek, különösen bizonyos irányokban. A színek az izzószál formájában elérhető színekre korlátozódnak, és a többszínű nyomtatás speciális felszerelést vagy kézi szálcserét igényel.
Készítsen egyedi tárgyakat 3D nyomtatással!
A 3D nyomtatás lehetővé teszi egyedi tárgyak készítését otthon. Bár méretében és sebességében korlátok vannak, kiválóan alkalmas egyedi tárgyak és prototípusok készítésére. A folyamat egyszerű: tervezze meg az objektumot, készítse elő a nyomtatót, és nézze meg, hogyan épül fel rétegről rétegre. Az olyan alapvető anyagokkal való kezdés, mint a PLA és az egyszerű projektek, segít megtanulni a folyamatot. Ahogy növekszik a képessége, megbirkózik a bonyolultabb nyomatokkal, különböző anyagokkal.