Kā darbojas 3D printeris?

3D printeris veido fiziskus objektus, slāni pa slānim pievienojot materiālu no digitāliem dizainiem. Šīs iekārtas ir kļuvušas par vērtīgiem instrumentiem daudzās jomās — inženieri tās izmanto prototipu izgatavošanai, ārsti veido medicīnas ierīces, un hobiji mājās izgatavo pielāgotas detaļas. Printeris strādā ar dažādiem materiāliem, galvenokārt plastmasu, bet arī speciāliem kompozītmateriāliem, ievērojot precīzas digitālas instrukcijas, lai katru slāni novietotu tieši pareizajā vietā. Šī tehnoloģija ļauj praktiski izgatavot sarežģītas formas un pielāgotus vienreizējus priekšmetus, kurus būtu grūti izgatavot citādi.

3D printera galvenās sastāvdaļas

3D printeris pareizai darbībai ir nepieciešamas piecas galvenās daļas. Katram komponentam ir īpaša loma digitālo dizainu pārvēršanā fiziskos objektos.

Drukas galviņa un ekstrūderis

Drukas galviņa satur ekstrūderi, kas izkausē un ievieto drukas materiālu. Tā uzsilda plastmasas pavedienu un izspiež to caur nelielu sprauslu. Sprauslas izmērs ietekmē to, cik detalizētas būs jūsu izdrukas.

Veidošanas platforma

Drukas platforma (drukas gulta) ir līdzena virsma, uz kuras tiek drukāti objekti. Tai jābūt līdzenai, lai izdrukas pareizi pieliptu. Daudziem printeriem ir apsildāmas gultas, lai novērstu plastmasas deformāciju atdziestot.

Kustību sistēma

Printeris izmanto motorus, lai pārvietotos trīs virzienos:

• Pa kreisi/pa labi (X ass)
• Uz priekšu/atpakaļ (Y ass)
• Augšup/lejup (Z ass)

Šie motori pārvietojas ar ļoti maziem soļiem, lai precīzi novietotu materiālu.

Vadības bloks

Vadības bloks pārvalda drukāšanas procesu. Lielākajai daļai printeru ir ekrāns, kurā tiek parādīts:

• Cik liela daļa no drukāšanas ir paveikta
• Temperatūra
• Materiāla iestatījumi
• Jebkādas problēmas

Kvēldiega padeves sistēma

Šī sistēma pārvieto drukas materiālu no spoles uz ekstrūderi. Tajā ietilpst:

• Zobrats, kas iespiež kvēldiegu
• Caurules, kas vada materiālu
• Detaļas, kas uztur pareizu spriegumu
• Sensors, kas pārbauda, ​​vai beidzas materiāls

Lai drukāšana būtu veiksmīga, šiem komponentiem ir jādarbojas nevainojami kopā. Regulāra apkope Katras daļas tīrīšana palīdz novērst drukas problēmas un nodrošina labu drukas kvalitāti.

Kā darbojas 3D printeris?

3D printeris darbojas kā ļoti precīza automatizēta karstās līmes pistole. Tas izkausē plastmasas materiālu un izvieto to slāni pa slānim, sekojot digitālajam rasējumam, līdz gala objekts ir gatavs. Viss process sastāv no trim galvenajiem soļiem.

Digitālā modeļa sagatavošana

Jūs sākat ar 3D modeļa failu — savu drukāšanas rasējumu. Izveidojiet to, izmantojot CAD programmatūru, vai lejupielādējiet iepriekš sagatavotus modeļus no tādām vietnēm kā Thingiverse. Modelis tiek apstrādāts, izmantojot griešanas programmatūru, kas to sagriež plānos slāņos un izveido instrukcijas, kuras printeris var izpildīt. Programmatūra ļauj pielāgot svarīgus iestatījumus, piemēram, drukas ātrumu, temperatūru un to, cik cietai jābūt objekta iekšpusei.

Printera iestatīšana

Lai iegūtu labus rezultātus, printerim nepieciešama rūpīga iestatīšana. Ievietojiet izvēlēto. plastmasas kvēldiegs caur padevēju karstajā sprauslā. Drukas virsmai jābūt pilnīgi līdzenai — lai to pareizi noregulētu, var noregulēt mazas skrūves zem virsmas. Iestatiet pareizo temperatūru: parasti 180–220 °C sprauslai un 50–60 °C virsmai atkarībā no materiāla veida.

Drukāšanas process

Printeris sāk, ļoti lēni uzklājot pirmo kārtu, lai pārliecinieties, ka tas labi pielīpPēc tam tas uzklāj katru slāni, parasti 0,1–0,3 mm biezumā. Objekta iekšpusē printeris izveido šūnveida rakstu, lai nodrošinātu izturību, vienlaikus ietaupot plastmasu. Visām detaļām, 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-uz leju, novietojot izkausēto plastmasu tieši tur, kur nepieciešams.

Drukas kvalitāte ir ļoti atkarīga no pareizas iestatīšanas un iestatījumiem. Mazu objektu drukāšana var aizņemt 30 minūtes, savukārt lielu vai detalizētu objektu drukāšana var ilgt daudzas stundas.

Kādus materiālus var izmantot 3D printeriem?

3D printeri var strādāt ar daudz dažādu materiālu, taču plastmasa joprojām ir visizplatītākā izvēle. Katram materiālam ir specifiskas īpašības, kas padara to piemērotu dažādiem lietojumiem.

Pamata plastmasas materiāli

PLA kvēldiegs ir visvieglāk apdrukājams materiāls. Tas ir izgatavots no kukurūzas cietes, drukā zemākā temperatūrā un labi piemērots dekoratīviem priekšmetiem un pamata detaļām. ABS ir izturīgāks un labāk panes karstumu — tā ir tā pati plastmasa, ko izmanto LEGO klucīšos. PETG apvieno vienkāršu drukāšanu ar labu izturību un ir drošs pārtikas traukiem. Šie pamata materiāli maksā aptuveni 20–30 USD par kilogramu.

Speciālie materiāli

Dažiem materiāliem piemīt unikālas īpašības. TPU ir elastīgs kā gumija, ideāli piemērots tālruņu maciņiem vai apavu zolītēm. Neilons ir ārkārtīgi izturīgs un ilgmūžīgs, piemērots mehāniskām detaļām. Ar koku pildīti pavedieni satur īstas koksnes daļiņas un var izskatīties pēc īstas koksnes. Pastāv arī materiāli ar metāla pildījumu, taču tiem ir nepieciešami īpaši printeri.

Pareizā materiāla izvēle

Izvēlieties materiālu atkarībā no tā, ko gatavojat:

• Rotaļlietām un izstādes priekšmetiemPLA
• Āra vai automašīnu detaļāmABS vai PETG
• Elastīgiem priekšmetiemTPU
• Spēcīgiem instrumentiemNeilons
• Dekoratīviem priekšmetiemAr koku vai metālu pildīts

Attīstoties 3D drukāšanas tehnoloģijām, pieejamo materiālu klāsts turpina pieaugt. Iesācējiem ieteicams sākt ar pamata PLA, pēc tam, gūstot pieredzi, izmēģinot citus materiālus.

Kas ietekmē 3D drukas kvalitāti?

Vairāki galvenie faktori nosaka, vai izdruka ir gluda un precīza vai raupja un deformēta. 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, bet drukāšana prasa ilgāku laiku. Biezāki slāņi (0,3 mm) drukā ātrāk, bet parāda redzamas līnijas. Svarīgs ir arī sprauslas izmērs — 0,4 mm sprausla labi der lielākajai daļai izdruku, savukārt 0,2 mm sprauslas ļauj iegūt smalkākas detaļas.

Drukāšanas ātrums

Ātrāk ne vienmēr ir labāk. Drukājot pārāk ātri, slāņi var labi nesalipt, detaļas var kļūt nekārtīgas, un printeris var izlaist darbības, izraisot slāņu nobīdi. Lai iegūtu labākos rezultātus, sarežģītām detaļām nepieciešams mazāks 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 īpaša temperatūra. Pārāk karsta druka izraisa stiegru un plankumu veidošanos, savukārt pārāk auksta druka noved pie sliktas slāņu saķeres. PLA parasti drukā 190–210 °C temperatūrā, ABS — 230–250 °Cun PETG 220–245 °C temperatūrā. Svarīga ir arī drukas virsmas temperatūra — tā palīdz pirmajam slānim pielipt un novērš deformāciju, objektam atdziestot.

Dzesēšana un gaisa plūsma

Pareiza dzesēšana palīdz plastmasai ātri sacietēt pēc atstāšanas no sprauslas. Lielākajai daļai printeru sprauslas tuvumā ir mazi ventilatori. Laba dzesēšana novērš nokarenus pārkarus un nekārtīgus tiltiņus vietās, kur plastmasa aizpilda spraugas. Dažiem materiāliem, piemēram, ABS, ir nepieciešama mazāka dzesēšana, lai novērstu deformāciju, savukārt PLA ir nepieciešama lielāka dzesēšana, lai iegūtu asas detaļas.

Printera kalibrēšana

Regulāra kalibrēšana nodrošina printera precizitāti. Bieži pārbaudiet pamatnes līmeni — tas ir ļoti svarīgi pirmā slāņa saķerei. Lai novērstu slāņu nobīdi, nodrošiniet, lai lentes būtu pareizi nospriegotas.Pielāgojiet ekstrūdera soļus, lai nodrošinātu pareizu plastmasas plūsmas daudzumu. Pārbaudiet kvēldiega diametru, jo tas ietekmē apdrukātā materiāla daudzumu. Pat nelielas kalibrēšanas kļūdas var sabojāt izdrukas.

Kādi ir 3D drukāšanas ierobežojumi?

Neskatoties uz 3D drukāšanas daudzpusību, tai ir vairāki praktiski ierobežojumi, kas ietekmē to, ko varat izgatavot un cik tas izmaksā. Šie ierobežojumi palīdz noteikt, vai 3D drukāšana ir pareizā izvēle jūsu projektam.

Veidošanas apjoma ierobežojumi

Lielākā daļa mājas 3D printeru ir ierobežota drukāšanas platība, parasti aptuveni 200 mm x 200 mm x 200 mm. Lielāki objekti ir jāizdrukā pa daļām un jāsamontē. Ir pieejami lielāki printeri, taču tie maksā daudz vairāk un aizņem vairāk vietas. Ļoti mazas detaļas, kas mazākas par 0,5 mm, var nedrukāties labi sprauslu izmēra ierobežojumu dēļ.

Ilgs ražošanas laiks

3D drukāšana nav ātrs process. Vienkārša telefona maciņa izgatavošana var aizņemt 2–3 stundas, savukārt sarežģītu objektu drukāšana var ilgt vairākas dienas. Slāņa augstums būtiski ietekmē drukāšanas laiku — slāņa augstuma samazināšana uz pusi divkāršo drukāšanas laiku. Vairāku priekšmetu drukāšana vienlaikus ietaupa laiku, taču, ja viena detaļa neizdodas, var tikt ietekmētas visas detaļas.

Augstas aprīkojuma un materiālu izmaksas

Pamata printera sākotnējās izmaksas svārstās no 200 līdz 1000 USD. Materiālu izmaksas summējas — lai gan kilograms pamata kvēldiega maksā 20–30 USD, specializētie materiāli var maksāt daudz vairāk. Neveiksmīgas izdrukas patērē gan laiku, gan materiālus. Elektroenerģijas patēriņš ir minimāls, taču printeriem ir nepieciešama apkope un laiku pa laikam nomaiņas detaļas.

Materiāla izturība un izvēles ierobežojumi

Ne visus materiālus var drukāt 3D drukā. Lielākā daļa mājas printeru darbojas tikai ar termoplastiem. Metāla drukāšanai ir nepieciešams dārgs specializēts aprīkojums. Drukātas detaļas parasti ir vājākas nekā ar iesmidzinātāju izgatavotas, īpaši noteiktos virzienos. Krāsas ir ierobežotas līdz tam, kas ir pieejams kvēldiega veidā, un daudzkrāsu drukāšanai ir nepieciešams īpašs aprīkojums vai manuāla kvēldiega maiņa.

Izveidojiet pielāgotus objektus ar 3D drukāšanu!

3D drukāšana ļauj jums izgatavot pielāgotus objektus tieši mājās. Lai gan tai ir izmēra un ātruma ierobežojumi, tā ir lieliska unikālu priekšmetu un prototipu izveidei. Process ir vienkāršs: izstrādājiet objektu, sagatavojiet printeri un vērojiet, kā tas tiek veidots slāni pa slānim. Sākot ar tādiem pamatmateriāliem kā PLA un vienkāršiem projektiem, jūs varēsiet apgūt procesu. Attīstoties jūsu prasmēm, jūs varēsiet tikt galā ar sarežģītākām drukām ar dažādiem materiāliem.