Ako funguje 3D tlačiareň?

3D tlačiareň vytvára fyzické objekty pridávaním materiálu vrstvu po vrstve z digitálnych návrhov. Tieto stroje sa stali cennými nástrojmi v mnohých oblastiach – inžinieri ich používajú na výrobu prototypov, lekári vytvárajú zdravotnícke pomôcky a hobbysti si doma vyrábajú súčiastky na mieru. Tlačiareň pracuje s rôznymi materiálmi, najmä plastmi, ale aj so špeciálnymi kompozitmi, pričom podľa presných digitálnych pokynov umiestňuje každú vrstvu presne na správne miesto. Táto technológia umožňuje praktickú výrobu zložitých tvarov a jedinečných predmetov na mieru, ktoré by bolo ťažké vyrobiť akýmkoľvek iným spôsobom.

Základné komponenty 3D tlačiarne

3D tlačiareň Na správne fungovanie potrebuje päť hlavných častí. Každá z nich hrá špecifickú úlohu pri premene digitálnych návrhov na fyzické objekty.

Tlačová hlava a extrudér

Tlačová hlava drží extrudér, ktorý roztaví a umiestni tlačový materiál. Zahrieva plastový filament a tlačí ho cez malú trysku. Veľkosť trysky ovplyvňuje detailnosť vašich výtlačkov.

Vytvoriť platformu

Tlačová podložka (tlačová podložka) je plochý povrch, na ktorý sa tlačia objekty. Pre správne priľnutie výtlačkov musí byť rovná. Mnohé tlačiarne majú vyhrievané podložky, aby sa zabránilo deformácii plastu pri chladnutí.

Pohybový systém

Tlačiareň používa motory na pohyb v troch smeroch:

• Vľavo/vpravo (os X)
• Dopredu/dozadu (os Y)
• Hore/dole (os Z)

Tieto motory sa pohybujú vo veľmi malých krokoch, aby presne umiestnili materiál.

Riadiaca jednotka

Riadiaca jednotka riadi proces tlače. Väčšina tlačiarní má obrazovku, ktorá zobrazuje:

• Aká veľká časť tlače je hotová
• Teplota
• Nastavenia materiálu
• Akékoľvek problémy

Systém podávania filamentu

Tento systém presúva tlačový materiál z cievky do extrudéra. Zahŕňa:

• Ozubené koleso, ktoré posúva vlákno
• Rúrky, ktoré vedú materiál
• Časti, ktoré udržiavajú správne napätie
• Senzor, ktorý kontroluje, či sa materiál minie

Tieto komponenty musia pre úspešnú tlač bezproblémovo spolupracovať. Pravidelná údržba každej časti pomáha predchádzať problémom s tlačou a zabezpečuje dobrú kvalitu tlače.

Ako funguje 3D tlačiareň?

3D tlačiareň funguje ako veľmi presná automatizovaná tavná pištoľ. Roztaví plastový materiál a umiestni ho vrstvu po vrstve podľa digitálneho plánu, až kým nie je finálny objekt hotový. Celý proces pozostáva z troch hlavných krokov.

Príprava digitálneho modelu

Začnete so súborom 3D modelu – vaším plánom na tlač. Vytvorte si ho pomocou softvéru CAD alebo si stiahnite vopred pripravené modely zo stránok ako Thingiverse. Model sa spracuje pomocou softvéru na krájanie, ktorý ho rozreže na tenké vrstvy a vytvorí pokyny, ktoré môže tlačiareň dodržiavať. Softvér vám umožňuje upraviť dôležité nastavenia, ako je rýchlosť tlače, teplota a to, aký pevný by mal byť vnútro objektu.

Nastavenie tlačiarne

Pre dosiahnutie dobrých výsledkov je potrebné tlačiareň starostlivo nastaviť. Vložte zvolený plastové vlákno cez podávač do horúcej trysky. Tlačová podložka musí byť dokonale rovná – môžete ju upraviť malými skrutkami pod podložkou. Nastavte správne teploty: zvyčajne 180 – 220 °C pre trysku a 50 – 60 °C pre podložku, v závislosti od typu materiálu.

Proces tlače

Tlačiareň začne veľmi pomalým nanášaním prvej vrstvy, aby uistite sa, že sa dobre držíPotom nanesie jednotlivé vrstvy, zvyčajne s hrúbkou 0,1 – 0,3 mm. Vo vnútri objektu tlačiareň vytvorí vzor podobný včeliemu plástu pre pevnosť a zároveň šetrí plast. Pre všetky časti, ktoré visia vo vzduchu (napríklad ruky figúrky), tlačiareň pridá odnímateľné podpery.Tryska sa pohybuje presne v troch smeroch: doľava-doprava, dopredu-dozadu a hore-dole, čím umiestňuje roztavený plast presne tam, kde je to potrebné.

Kvalita tlače závisí vo veľkej miere od správneho nastavenia. Malé objekty môžu trvať 30 minút, zatiaľ čo veľké alebo detailné výtlačky môžu trvať mnoho hodín.

Aké materiály môžu 3D tlačiarne použiť?

3D tlačiarne môžu pracovať s veľa rôznych materiálov, ale plast zostáva najbežnejšou voľbou. Každý materiál má špecifické vlastnosti, vďaka ktorým je vhodný na rôzne použitie.

Základné plastové materiály

PLA filament je najjednoduchší materiál na tlač. Je vyrobený z kukuričného škrobu, tlačí pri nižších teplotách a dobre sa hodí na dekoratívne predmety a základné diely. ABS je pevnejší a lepšie zvláda teplo – je to rovnaký plast, aký sa používa v LEGO kockách. PETG kombinuje jednoduchú tlač s dobrou pevnosťou a je bezpečný pre nádoby na potraviny. Tieto základné materiály stoja približne 20 – 30 dolárov za kilogram.

Špeciálne materiály

Niektoré materiály majú jedinečné vlastnosti. TPU je flexibilný ako guma, ideálny na puzdrá na telefóny alebo vložky do topánok. Nylon je mimoriadne pevný a odolný, vhodný na mechanické súčiastky. Vlákna plnené drevom obsahujú skutočné drevené častice a môžu vyzerať ako skutočné drevo. Existujú aj materiály plnené kovom, ale tie potrebujú špeciálne tlačiarne.

Výber správneho materiálu

Vyberte si materiál podľa toho, čo budete vyrábať:

• Na hračky a výstavné predmetyPLA
• Pre vonkajšie alebo automobilové dielyABS alebo PETG
• Pre flexibilné položkyTPU
• Pre silné nástrojeNylon
• Na dekoratívne predmetyDrevené alebo kovové plnené

Rozmanitosť dostupných materiálov neustále rastie s pokrokom technológie 3D tlače. Pre začiatočníkov sa odporúča začať so základným PLA a potom, ako získavate skúsenosti, skúšať iné materiály.

Čo ovplyvňuje kvalitu 3D tlače?

Niekoľko kľúčových faktorov určuje, či bude vaša tlač hladká a presná alebo drsná a deformovaná. Správne nastavenie týchto nastavení vedie k lepším výsledkom tlače.

Rozlíšenie a výška vrstvy

Výška vrstvy určuje, aká detailná bude vaša tlač. Tenšie vrstvy (0,1 mm) poskytujú hladšie povrchy, ale tlač trvá dlhšie. Hrubšie vrstvy (0,3 mm) sa tlačia rýchlejšie, ale zobrazujú viditeľné čiary. Dôležitá je aj veľkosť trysky – tryska s priemerom 0,4 mm funguje dobre pre väčšinu výtlačkov, zatiaľ čo trysky s priemerom 0,2 mm umožňujú jemnejšie detaily.

Rýchlosť tlače

Rýchlejšie nie je vždy lepšie. Pri príliš rýchlej tlači sa vrstvy nemusia dobre spojiť, detaily sa môžu rozmazávať a tlačiareň môže preskočiť kroky, čo spôsobí posunutie vrstiev. Zložité diely potrebujú pre dosiahnutie najlepších výsledkov pomalšie rýchlosti, okolo 30 – 50 mm/s. Jednoduché diely sa dajú tlačiť rýchlejšie pri 60 – 80 mm/s, ale dávajte si pozor na problémy s kvalitou.

Nastavenia teploty

Každý materiál vyžaduje špecifické teploty. Tlač pri príliš vysokej teplote spôsobuje strihanie a škvrny, zatiaľ čo tlač pri príliš nízkej teplote vedie k slabému spojeniu vrstiev. PLA sa zvyčajne tlačí pri teplote 190 – 210 °C, ABS pri... 230 – 250 °Ca PETG pri 220 – 245 °C. Dôležitá je aj teplota tlačovej podložky – pomáha prvej vrstve priľnúť a zabraňuje deformácii pri chladnutí objektu.

Chladenie a prúdenie vzduchu

Správne chladenie pomáha plastu rýchlo stuhnúť po opustení trysky. Väčšina tlačiarní má v blízkosti trysky malé ventilátory. Dobré chladenie zabraňuje previsnutým previsom a nepríjemným premosteniam v miestach, kde plast prekrýva medzery. Niektoré materiály, ako napríklad ABS, potrebujú menej chladenia, aby sa zabránilo deformácii, zatiaľ čo PLA potrebuje viac chladenia pre ostré detaily.

Kalibrácia tlačiarne

Pravidelná kalibrácia udržiava vašu tlačiareň presnú. Často kontrolujte vodorovnú polohu tlačiarne – je to kľúčové pre priľnavosť prvej vrstvy. Udržujte pásy správne napnuté, aby ste predišli posunutiu vrstiev.Upravte kroky extrudéra, aby ste zabezpečili správne množstvo prietoku plastu. Skontrolujte priemer filamentu, pretože ovplyvňuje množstvo vytlačeného materiálu. malé kalibračné chyby môže zničiť výtlačky.

Aké sú obmedzenia 3D tlače?

Napriek svojej všestrannosti má 3D tlač niekoľko praktických obmedzení, ktoré ovplyvňujú to, čo môžete vyrobiť a koľko to stojí. Tieto obmedzenia pomáhajú určiť, či je 3D tlač tou správnou voľbou pre váš projekt.

Limity objemu zostavení

Väčšina domácich 3D tlačiarní majú obmedzenú pracovnú plochu, zvyčajne okolo 200 mm x 200 mm x 200 mm. Väčšie objekty je potrebné tlačiť po kusoch a skladať. Existujú väčšie tlačiarne, ale stoja oveľa viac a zaberajú viac miesta. Veľmi malé detaily pod 0,5 mm sa nemusia dobre vytlačiť kvôli obmedzeniam veľkosti trysiek.

Dlhé výrobné časy

3D tlač nie je rýchly proces. Jednoduchý kryt na telefón môže trvať 2 – 3 hodiny, zatiaľ čo zložité objekty sa dajú tlačiť celé dni. Výška vrstvy výrazne ovplyvňuje čas tlače – zníženie výšky vrstvy na polovicu zdvojnásobí čas tlače. Tlač viacerých položiek naraz šetrí čas, ale ak jedna časť zlyhá, môžu byť ovplyvnené všetky časti.

Vysoké náklady na vybavenie a materiál

Počiatočné náklady na základnú tlačiareň sa pohybujú od 200 do 1 000 dolárov. Náklady na materiál sa sčítavajú – zatiaľ čo kilogram základného filamentu stojí 20 – 30 dolárov, špeciálne materiály môžu stáť oveľa viac. Neúspešné tlače plytvajú časom aj materiálom. Spotreba elektriny je minimálna, ale tlačiarne potrebujú údržbu a občasnú výmenu dielov.

Pevnosť materiálu a obmedzenia výberu

Nie každý materiál sa dá vytlačiť 3D tlačou. Väčšina domácich tlačiarní pracuje iba s termoplastmi. Tlač kovov vyžaduje drahé špecializované vybavenie. Vytlačené diely sú vo všeobecnosti slabšie ako diely vyrobené vstrekovaním, najmä v určitých smeroch. Farby sú obmedzené na to, čo je dostupné vo forme filamentu, a viacfarebná tlač vyžaduje špeciálne vybavenie alebo manuálnu výmenu filamentu.

Vytvorte si vlastné objekty pomocou 3D tlače!

3D tlač vám umožňuje vytvárať si vlastné objekty priamo doma. Hoci má obmedzenia vo veľkosti a rýchlosti, je skvelá na vytváranie jedinečných predmetov a prototypov. Proces je jednoduchý: navrhnite si objekt, pripravte tlačiareň a sledujte, ako sa tlačí vrstvu po vrstve. Začať so základnými materiálmi, ako je PLA, a jednoduché projekty vám pomôžu naučiť sa celý proces. Ako sa vaše zručnosti budú rozrastať, môžete sa pustiť do zložitejších výtlačkov s rôznymi materiálmi.