Kā darbojas 3D printeris ?
Table of Contents
3D printeris veido fiziskus objektus, pievienojot materiālu slāni pa slānim no digitālajiem dizainiem. Šīs mašīnas ir kļuvušas par vērtīgiem instrumentiem daudzās jomās – inženieri tās izmanto prototipu izgatavošanai, ārsti rada medicīniskās ierīces, bet hobiji mājas apstākļos izgatavo individuālas detaļas. Printeris strādā ar dažādiem materiāliem, galvenokārt ar plastmasu, bet arī ar īpašiem kompozītmateriāliem, ievērojot precīzas digitālās instrukcijas, lai katrs slānis novietotu tieši vajadzīgajā vietā. Šī tehnoloģija ļauj praktiski ražot sarežģītas formas un pielāgotus vienreizējus priekšmetus, kurus būtu grūti izgatavot citādi.
3D printera galvenās sastāvdaļas
3D printeris lai pareizi darbotos, ir vajadzīgas piecas galvenās daļas. Katrai sastāvdaļai ir īpaša loma, pārvēršot digitālos dizainus par fiziskiem objektiem.
Drukas galviņa un ekstrūderis
Drukas galviņā ir ekstrūderis, kas izkausē un novieto drukas materiālu. Tas uzsilda plastmasas pavedienu un izspiež to caur nelielu sprauslu. Sprauslas izmērs ietekmē to, cik detalizētas būs jūsu izdrukas.
Veidot platformu
Būvēšanas platforma (drukas pamatne) ir plakana virsma, uz kuras tiek drukāti objekti. Tam ir jābūt līdzenam, lai izdrukas pareizi pieliptu. Daudziem printeriem ir apsildāmas gultas, lai novērstu plastmasas deformāciju, tai atdziestot.
Kustību sistēma
Printeris izmanto motorus, lai pārvietotos trīs virzienos:
- Pa kreisi/pa labi (X ass)
- Uz priekšu/atpakaļ (Y ass)
- Uz augšu/uz leju (Z ass)
Šie motori pārvietojas ļoti mazos soļos, lai precīzi novietotu materiālu.
Vadības bloks
Vadības bloks pārvalda drukāšanas procesu. Lielākajai daļai printeru ir ekrāns, kas parāda:
- Cik daudz drukas ir paveikts
- Temperatūra
- Materiālu iestatījumi
- Jebkādas problēmas
Kvēldiega padeves sistēma
Šī sistēma pārvieto drukas materiālu no spoles uz ekstrūderi. Tajā ietilpst:
- Zobrats, kas spiež kvēldiegu
- Caurules, kas vada materiālu
- Daļas, kas uztur pareizu sasprindzinājumu
- Sensors, kas pārbauda, vai materiāls beidzas
Veiksmīgai drukāšanai šiem komponentiem ir jādarbojas nevainojami. Regulāra apkope Katrai daļai palīdz novērst drukāšanas problēmas un nodrošina labu drukas kvalitāti.
Kā darbojas 3D printeris?
3D printeris darbojas kā ļoti precīzs automatizēts karstās līmes pistole. Tas izkausē plastmasas materiālu un novieto to slāni pa slānim, ievērojot digitālo projektu, līdz gala objekts ir pabeigts. Viss process sastāv no trim galvenajiem posmiem.
Digitālā modeļa sagatavošana
Sāciet ar 3D modeļa failu — savu drukāšanas projektu. Izveidojiet to, izmantojot CAD programmatūru, vai lejupielādējiet jau sagatavotus modeļus no tādām vietnēm kā Thingiverse. Modelis tiek apstrādāts, izmantojot sagriešanas programmatūru, kas to sagriež plānos slāņos un izveido instrukcijas, kuras printeris var izpildīt. Programmatūra ļauj pielāgot svarīgus iestatījumus, piemēram, drukas ātrumu, temperatūru un objekta iekšpuses stabilitāti.
Printera iestatīšana
Lai iegūtu labus rezultātus, printeris ir rūpīgi jāuzstāda. Ielādējiet izvēlēto plastmasas kvēldiegs caur padevēju karstajā sprauslā. Apdrukas pamatnei ir jābūt ideāli līdzenai – varat noregulēt mazas skrūves zem gultas, lai tā būtu pareizi. Iestatiet pareizo temperatūru: parasti 180-220°C sprauslai un 50-60°C gultai atkarībā no materiāla veida.
Drukāšanas process
Printeris sāk, ļoti lēni uzliekot pirmo slāni pārliecinieties, ka tas labi pielīp. Pēc tam tas veido katru slāni, parasti 0,1–0,3 mm biezu. Objekta iekšpusē printeris izveido šūnveida rakstu, lai nodrošinātu izturību, vienlaikus ietaupot plastmasu.Visām daļām, kas karājas gaisā (piemēram, figūras rokām), printeris pievieno noņemamus balstus. Sprausla precīzi pārvietojas trīs virzienos: pa kreisi-pa labi, uz priekšu-atpakaļ un uz augšu-leju, novietojot izkusušo plastmasu tieši tur, kur nepieciešams.
Drukas kvalitāte lielā mērā ir atkarīga no pareizas iestatīšanas un iestatījumiem. Maziem objektiem var būt nepieciešamas 30 minūtes, savukārt lielas vai detalizētas izdrukas var darboties vairākas stundas.
Kādus materiālus var izmantot 3D printeros?
Var strādāt ar 3D printeriem daudz dažādu materiālu, bet plastmasa joprojām ir visizplatītākā izvēle. Katram materiālam ir īpašas īpašības, kas padara to piemērotu dažādiem lietojumiem.
Pamata plastmasas materiāli
PLA kvēldiegs ir vienkāršākais materiāls drukāšanai. Tas ir izgatavots no kukurūzas cietes, drukā zemākā temperatūrā un labi darbojas dekoratīviem priekšmetiem un pamata daļām. ABS ir izturīgāks un labāk iztur siltumu — tā ir tā pati plastmasa, ko izmanto LEGO klucīšos. PETG apvieno vieglu drukāšanu ar labu stiprību un ir drošs pārtikas traukiem. Šie pamatmateriāli maksā apmēram 20-30 USD par kilogramu.
Speciālie materiāli
Dažiem materiāliem ir unikālas īpašības. TPU ir elastīgs kā gumija, lieliski piemērots tālruņu maciņiem vai apavu zolītēm. Neilons ir ārkārtīgi izturīgs un izturīgs, piemērots mehāniskām detaļām. Ar koksni pildīti pavedieni satur īstas koksnes daļiņas un var izskatīties kā īsta koksne. Ir arī materiāli ar metālu pildījumu, taču tiem ir nepieciešami īpaši printeri.
Pareiza materiāla izvēle
Izvēlieties materiālu, pamatojoties uz to, ko darāt:
- Rotaļlietām un displeja priekšmetiem: PLA
- Āra vai automašīnu daļām: ABS vai PETG
- Elastīgiem priekšmetiem: TPU
- Stipriem instrumentiem: Neilons
- Dekoratīviem priekšmetiem: Koka vai metāla pildījums
Attīstoties 3D drukas tehnoloģijai, pieejamo materiālu daudzveidība turpina pieaugt. Iesācējiem ieteicams sākt ar pamata PLA, pēc tam, iegūstot pieredzi, izmēģināt citus materiālus.
Kas ietekmē 3D drukas kvalitāti?
Vairāki galvenie faktori nosaka, vai jūsu izdruka ir gluda un precīza vai raupja un neveidota. Pareiza šo iestatījumu pielāgošana nodrošina labākus drukas rezultātus.
Izšķirtspēja un slāņa augstums
Slāņa augstums nosaka, cik detalizēta būs jūsu izdruka. Plānāki slāņi (0,1 mm) nodrošina gludākas virsmas, taču drukāšanai nepieciešams ilgāks laiks. Biezāki slāņi (0,3 mm) drukā ātrāk, bet parāda redzamas līnijas. Sprauslas izmēram arī ir nozīme — 0,4 mm sprausla lieliski darbojas lielākajai daļai izdruku, savukārt 0,2 mm sprauslas nodrošina smalkākas detaļas.
Drukas ātrums
Ātrāks ne vienmēr ir labāks. Drukājot pārāk ātri, slāņi var slikti savienoties, detaļas var kļūt netīras, un printeris var izlaist darbības, izraisot slāņu nobīdi. Lai iegūtu labākos rezultātus, sarežģītām detaļām ir nepieciešams lēnāks ātrums aptuveni 30–50 mm/s. Vienkāršas detaļas var drukāt ātrāk ar ātrumu 60–80 mm/s, taču pievērsiet uzmanību kvalitātes problēmām.
Temperatūras iestatījumi
Katram materiālam ir nepieciešama noteikta temperatūra. Drukājot pārāk karstu, rodas virknes un plankumi, savukārt pārāk auksta drukāšana noved pie sliktas slāņu savienošanas. PLA parasti drukā pie 190-210°C, ABS pie 230-250°Cun PETG 220-245°C temperatūrā. Svarīga ir arī drukas pamatnes temperatūra – tā palīdz pirmajam slānim pielipt un novērš deformāciju, objektam atdziestot.
Dzesēšana un gaisa plūsma
Pareiza dzesēšana palīdz plastmasai ātri sacietēt pēc sprauslas atstāšanas. Lielākajai daļai printeru sprauslas tuvumā ir mazi ventilatori. Laba dzesēšana novērš nokarenas pārkares un netīrus tiltus, kur plastmasa sniedzas starp spraugām. Dažiem materiāliem, piemēram, ABS, nepieciešams mazāk dzesēšanas, lai novērstu deformāciju, savukārt PLA ir nepieciešams vairāk dzesēšanas, lai iegūtu skaidras detaļas.
Printera kalibrēšana
Regulāra kalibrēšana nodrošina printera precizitāti.Bieži pārbaudiet gultas līmeni — tas ir ļoti svarīgi pirmā slāņa saķerei. Turiet jostas pareizi nospriegotas, lai novērstu slāņu nobīdi. Pielāgojiet ekstrūdera pakāpienus, lai nodrošinātu pareizo plastmasas plūsmu. Pārbaudiet kvēldiega diametru, jo tas ietekmē izdrukātā materiāla daudzumu. Pat nelielas kalibrēšanas kļūdas var sabojāt izdrukas.
Kādi ir 3D drukāšanas ierobežojumi?
Neskatoties uz tās daudzpusību, 3D drukāšanai ir vairāki praktiski ierobežojumi, kas ietekmē to, ko varat izgatavot un cik tā maksā. Šie ierobežojumi palīdz noteikt, vai 3D drukāšana ir pareizā izvēle jūsu projektam.
Būvējuma apjoma ierobežojumi
Lielākā daļa mājas 3D printeru ir ierobežota konstrukcijas platība, parasti aptuveni 200 mm x 200 mm x 200 mm. Lielākus priekšmetus nepieciešams izdrukāt gabalos un salikt. Ir lielāki printeri, taču tie maksā daudz vairāk un aizņem vairāk vietas. Ļoti mazas detaļas, kas mazākas par 0,5 mm, var nedrukāt labi sprauslu izmēra ierobežojumu dēļ.
Ilgi ražošanas laiki
3D drukāšana nav ātrs process. Vienkāršs tālruņa korpuss var aizņemt 2–3 stundas, savukārt sarežģītus objektus var drukāt vairākas dienas. Slāņa augstums būtiski ietekmē drukas laiku – slāņa augstuma samazināšana uz pusi dubulto drukas laiku. Vairāku vienumu drukāšana vienlaikus ietaupa laiku, bet, ja viena daļa neizdodas, var tikt ietekmētas visas daļas.
Augstas aprīkojuma un materiālu izmaksas
Pamata printera sākotnējās izmaksas svārstās no 200 līdz 1000 USD. Materiālu izmaksas summējas — kamēr kilograms pamata kvēldiega maksā 20–30 USD, īpašie materiāli var maksāt daudz vairāk. Neveiksmīgas izdrukas tērē gan laiku, gan materiālus. Elektrības patēriņš ir minimāls, taču printeriem nepieciešama apkope un laiku pa laikam nepieciešama rezerves daļu nomaiņa.
Materiāla stipruma un izvēles ierobežojumi
Ne katru materiālu var izdrukāt 3D formātā. Lielākā daļa mājas printeru darbojas tikai ar termoplastu. Metāla apdrukai ir nepieciešamas dārgas specializētas iekārtas. Apdrukātās detaļas parasti ir vājākas nekā iesmidzināšanas formas, īpaši noteiktos virzienos. Krāsas ir ierobežotas ar to, kas ir pieejams kvēldiega formā, un vairāku krāsu drukāšanai ir nepieciešams īpašs aprīkojums vai manuāla kvēldiegu maiņa.
Izveidojiet pielāgotus objektus ar 3D drukāšanu!
3D drukāšana ļauj izgatavot pielāgotus objektus tieši mājās. Lai gan tam ir ierobežojumi izmēra un ātruma ziņā, tas ir lieliski piemērots unikālu priekšmetu un prototipu izveidei. Process ir vienkāršs: izstrādājiet savu objektu, sagatavojiet printeri un skatieties, kā tas tiek veidots slāni pa slānim. Sākot ar pamatmateriāliem, piemēram, PLA, un vienkāršiem projektiem, jūs varat apgūt šo procesu. Pieaugot jūsu prasmēm, jūs varat risināt sarežģītākas izdrukas ar dažādiem materiāliem.