Cum funcționează o imprimantă 3D ?

O imprimantă 3D construiește obiecte fizice adăugând material strat cu strat din desene digitale. Aceste mașini au devenit instrumente valoroase în multe domenii - inginerii le folosesc pentru a realiza prototipuri, medicii creează dispozitive medicale, iar pasionații fac piese personalizate acasă. Imprimanta lucrează cu diverse materiale, în principal materiale plastice dar și compozite de specialitate, urmând instrucțiuni digitale precise pentru a pune fiecare strat exact la locul potrivit. Tehnologia face ca este practic producerea de forme complexe și articole unice personalizate care ar fi dificil de realizat în alt mod.

Componentele de bază ale unei imprimante 3D

O imprimantă 3D are nevoie de cinci părți principale pentru a funcționa corect. Fiecare componentă joacă un rol specific în transformarea desenelor digitale în obiecte fizice.

Cap de imprimare și extruder

Capul de imprimare ține extruderul, care se topește și plasează materialul de imprimare. Încălzește filamentul de plastic și îl împinge printr-o duză mică. Dimensiunea duzei afectează cât de detaliate vor fi imprimările dvs.

Construiți platformă

Platforma de construcție (pat de imprimare) este suprafața plană pe care sunt imprimate obiectele. Trebuie să fie nivelat pentru ca imprimările să se lipească corect. Multe imprimante au paturi încălzite pentru a preveni deformarea plasticului pe măsură ce se răcește.

Sistemul de mișcare

Imprimanta folosește motoare pentru a se deplasa în trei direcții:

• Stânga/dreapta (axa X)
• Înainte/înapoi (axa Y)
• Sus/jos (axa Z)

Aceste motoare se mișcă în pași foarte mici pentru a plasa materialul cu precizie.

Unitate de control

Unitatea de control gestionează procesul de imprimare. Majoritatea imprimantelor au un ecran care arată:

• Cât de mult din imprimare este realizată
• Temperatură
• Setari materiale
• Orice probleme

Sistem de alimentare cu filament

Acest sistem mută materialul de imprimare de la bobină la extruder. Acesta include:

• Un angrenaj care împinge filamentul
• Tuburi care ghidează materialul
• Piese care mențin tensiunea corespunzătoare
• Un senzor care verifică dacă materialul se epuizează

Aceste componente trebuie să funcționeze împreună fără probleme pentru o imprimare de succes. Întreținere regulată fiecare parte ajută la prevenirea problemelor de imprimare și asigură o calitate bună a imprimării.

Cum funcționează o imprimantă 3D?

O imprimantă 3D funcționează ca un pistol automat de lipici fierbinte foarte precis. Acesta topește materialul plastic și îl plasează strat cu strat, urmând un model digital, până când obiectul final este complet. Întregul proces presupune trei pași principali.

Pregătirea modelului digital

Începeți cu un fișier model 3D - planul dvs. pentru imprimare. Creați unul folosind software-ul CAD sau descărcați modele prefabricate de pe site-uri precum Thingiverse. Modelul este procesat prin software-ul de tăiere, care îl taie în straturi subțiri și creează instrucțiuni pe care imprimanta le poate urma. Software-ul vă permite să ajustați setări importante, cum ar fi viteza de imprimare, temperatura și cât de solid ar trebui să fie interiorul obiectului.

Configurarea imprimantei

Imprimanta necesită o configurare atentă pentru rezultate bune. Încărcați alesul dvs filament de plastic prin alimentator în duza fierbinte. Patul de imprimare trebuie să fie perfect nivelat - puteți regla șuruburi mici sub pat pentru a o corecta. Setați temperaturile potrivite: de obicei 180-220°C pentru duză și 50-60°C pentru pat, în funcție de tipul de material.

Procesul de imprimare

Imprimanta începe prin a așeza primul strat foarte încet asigurați-vă că se lipește bine. Apoi formează fiecare strat, de obicei de 0,1-0,3 mm grosime. În interiorul obiectului, imprimanta creează un model asemănător unui fagure pentru rezistență, economisind în același timp plastic.Pentru orice piese care atârnă în aer (cum ar fi brațele unei figuri), imprimanta adaugă suporturi detașabile. Duza se mișcă precis în trei direcții: stânga-dreapta, înainte-înapoi și sus-jos, plasând plasticul topit exact acolo unde este necesar.

Calitatea imprimării depinde în mare măsură de configurarea și setările corespunzătoare. Obiectele mici pot dura 30 de minute, în timp ce imprimările mari sau detaliate pot rula multe ore.

Ce materiale pot folosi imprimantele 3D?

Imprimantele 3D pot lucra cu multe materiale diferite, dar plasticul rămâne cea mai comună alegere. Fiecare material are proprietăți specifice care îl fac potrivit pentru diferite utilizări.

Materiale plastice de bază

Filament PLA este cel mai ușor material de imprimat. Este fabricat din amidon de porumb, se imprimă la temperaturi mai scăzute și funcționează bine pentru articole decorative și piese de bază. ABS este mai dur și gestionează mai bine căldura - este același plastic folosit la cărămizile LEGO. PETG combină imprimarea ușoară cu o rezistență bună și este sigur pentru recipientele pentru alimente. Aceste materiale de bază costă aproximativ 20-30 USD per kilogram.

Materiale de specialitate

Unele materiale au proprietăți unice. TPU este flexibil ca cauciucul, perfect pentru huse de telefon sau branțuri de pantofi. Nailonul este extrem de puternic și durabil, bun pentru piesele mecanice. Filamentele umplute cu lemn conțin particule de lemn reale și pot arăta ca lemnul real. Există și materiale umplute cu metal, dar au nevoie de imprimante speciale.

Alegerea materialului potrivit

Alege-ți materialul în funcție de ceea ce faci:

• Pentru jucării și articole de afișare: PLA
• Pentru piese de exterior sau auto: ABS sau PETG
• Pentru articole flexibile: TPU
• Pentru unelte puternice: Nailon
• Pentru obiecte decorative: Umplut cu lemn sau metal

Varietatea materialelor disponibile continuă să crească pe măsură ce tehnologia de imprimare 3D avansează. Începând cu PLA de bază este recomandat pentru începători, apoi încercați alte materiale pe măsură ce câștigați experiență.

Ce afectează calitatea imprimării 3D?

Mai mulți factori cheie determină dacă imprimarea dvs. se dovedește netedă și precisă sau aspră și deformată. Ajustarea corectă a acestor setări duce la rezultate de imprimare mai bune.

Rezoluție și înălțime strat

Înălțimea stratului controlează cât de detaliată va fi imprimarea. Straturile mai subțiri (0,1 mm) oferă suprafețe mai netede, dar imprimarea durează mai mult. Straturile mai groase (0,3 mm) se imprimă mai repede, dar arată linii vizibile. Dimensiunea duzei contează, de asemenea, - o duză de 0,4 mm funcționează bine pentru majoritatea tipăririlor, în timp ce duzele de 0,2 mm fac posibile detalii mai fine.

Viteza de imprimare

Mai rapid nu este întotdeauna mai bine. Când imprimați prea repede, straturile s-ar putea să nu se lipească bine, detaliile pot deveni dezordonate, iar imprimanta poate sări peste pași, provocând straturi deplasate. Piesele complexe au nevoie de viteze mai mici de aproximativ 30-50 mm/s pentru cele mai bune rezultate. Piesele simple pot imprima mai repede la 60-80 mm/s, dar aveți grijă la problemele de calitate.

Setări de temperatură

Fiecare material are nevoie de temperaturi specifice. Imprimarea prea fierbinte provoacă înțepături și pete, în timp ce tipărirea prea rece duce la o lipire slabă a stratului. PLA se imprimă de obicei la 190-210°C, ABS la 230-250°Cşi PETG la 220-245°C. Contează și temperatura patului de imprimare - ajută la lipirea primului strat și previne deformarea pe măsură ce obiectul se răcește.

Răcire și flux de aer

Răcirea adecvată ajută plasticul să se solidifice rapid după părăsirea duzei. Majoritatea imprimantelor au ventilatoare mici lângă duză. Răcirea bună previne coborârea surploptelor și podurile dezordonate unde plasticul se întinde pe goluri. Unele materiale precum ABS au nevoie de mai puțină răcire pentru a preveni deformarea, în timp ce PLA are nevoie de mai multă răcire pentru detalii clare.

Calibrarea imprimantei

Calibrarea regulată vă menține imprimanta precisă.Verificați frecvent nivelul patului - este esențial pentru aderența primului strat. Păstrați curelele tensionate corespunzător pentru a preveni deplasarea straturilor. Reglați treptele extruderului pentru a asigura cantitatea potrivită de fluxuri de plastic. Verificați diametrul filamentului, deoarece afectează cât de mult material este imprimat. Chiar mici erori de calibrare poate strica imprimeurile.

Care sunt limitările imprimării 3D?

În ciuda versatilității sale, imprimarea 3D are mai multe constrângeri practice care afectează ceea ce poți face și cât costă. Aceste limitări ajută la determinarea dacă imprimarea 3D este alegerea potrivită pentru proiectul dvs.

Construiți limite de volum

Majoritatea imprimantelor 3D de acasă au o suprafață de construcție limitată, de obicei în jur de 200 mm x 200 mm x 200 mm. Obiectele mai mari trebuie tipărite în bucăți și asamblate. Există imprimante mai mari, dar costă mult mai mult și ocupă mai mult spațiu. Este posibil ca detaliile foarte mici sub 0,5 mm să nu se imprime bine din cauza limitelor de dimensiune a duzei.

Timp lung de producție

Imprimarea 3D nu este un proces rapid. O husă simplă de telefon poate dura 2-3 ore, în timp ce obiectele complexe se pot imprima zile întregi. Înălțimea stratului afectează în mod semnificativ timpul de imprimare - înjumătățirea înălțimii stratului dublează timpul de imprimare. Imprimarea mai multor articole simultan economisește timp, dar dacă o piesă eșuează, toate părțile pot fi afectate.

Cheltuieli mari cu echipamente și materiale

Costul inițial al unei imprimante de bază variază între 200 USD și 1000 USD. Costurile materialelor se adună - în timp ce un kilogram de filament de bază costă 20-30 USD, materialele de specialitate pot costa mult mai mult. Imprimările eșuate pierd atât timp, cât și material. Consumul de energie electrică este minim, dar imprimantele necesită întreținere și piese de schimb ocazionale.

Rezistența materialului și restricții de selecție

Nu orice material poate fi imprimat 3D. Majoritatea imprimantelor de acasă funcționează numai cu materiale termoplastice. Imprimarea metalelor necesită echipamente specializate costisitoare. Piesele imprimate sunt în general mai slabe decât cele turnate prin injecție, mai ales în anumite direcții. Culorile sunt limitate la ceea ce este disponibil sub formă de filament, iar imprimarea multicoloră necesită echipamente speciale sau schimbări manuale ale filamentului.

Faceți obiecte personalizate cu imprimare 3D!

Imprimarea 3D vă permite să creați obiecte personalizate chiar acasă. Deși are limite în dimensiune și viteză, este excelent pentru a crea articole și prototipuri unice. Procesul este simplu: proiectați-vă obiectul, pregătiți-vă imprimanta și urmăriți cum se construiește strat cu strat. Începând cu materiale de bază precum PLA și proiecte simple te ajută să înveți procesul. Pe măsură ce abilitățile tale cresc, poți aborda printuri mai complexe cu materiale diferite.