Kako deluje 3D tiskalnik ?
Table of Contents
3D-tiskalnik gradi fizične predmete z dodajanjem materiala plast za plastjo iz digitalnih modelov. Ti stroji so postali dragoceno orodje na številnih področjih - inženirji jih uporabljajo za izdelavo prototipov, zdravniki ustvarjajo medicinske pripomočke, ljubitelji pa doma izdelujejo dele po meri. Tiskalnik dela z različnimi materiali, večinoma s plastiko, pa tudi s posebnimi kompoziti, pri čemer sledi natančnim digitalnim navodilom, da posamezno plast postavi na pravo mesto. Tehnologija omogoča praktično izdelavo zapletenih oblik in enkratnih predmetov po meri, ki bi jih bilo težko izdelati na kakršen koli drug način.
Osnovne komponente 3D tiskalnika
3D tiskalnik za pravilno delovanje potrebuje pet glavnih delov. Vsaka komponenta ima posebno vlogo pri spreminjanju digitalnih modelov v fizične predmete.
Tiskalna glava in ekstruder
Tiskalna glava drži ekstruder, ki tali in namesti tiskovni material. Segreje plastično žarilno nitko in jo potisne skozi majhno šobo. Velikost šobe vpliva na to, kako podrobni bodo vaši natisi.
Zgradite platformo
Gradbena platforma (tiskalna postelja) je ravna površina, na katero se tiskajo predmeti. Mora biti raven, da se odtisi pravilno držijo. Mnogi tiskalniki imajo ogrevane postelje, ki preprečujejo, da bi se plastika med ohlajanjem zvijala.
Sistem gibanja
Tiskalnik uporablja motorje za premikanje v treh smereh:
- Levo/desno (os X)
- Naprej/nazaj (os Y)
- Gor/dol (Z-os)
Ti motorji se premikajo v zelo majhnih korakih za natančno polaganje materiala.
Krmilna enota
Krmilna enota upravlja proces tiskanja. Večina tiskalnikov ima zaslon, ki prikazuje:
- Koliko je natisnjeno
- Temperatura
- Nastavitve materiala
- Kakršne koli težave
Sistem za dovajanje filamentov
Ta sistem premakne tiskovni material od tuljave do ekstruderja. Vključuje:
- Zobnik, ki potiska žarilno nitko
- Cevi, ki vodijo material
- Deli, ki ohranjajo ustrezno napetost
- Senzor, ki preveri, če materiala zmanjka
Te komponente morajo za uspešno tiskanje brezhibno delovati skupaj. Redno vzdrževanje vsakega dela pomaga preprečiti težave pri tiskanju in zagotavlja dobro kakovost tiskanja.
Kako deluje 3D tiskalnik?
3D-tiskalnik deluje kot zelo natančna avtomatizirana pištola za vroče lepilo. Tali plastični material in ga položi plast za plastjo po digitalnem načrtu, dokler končni predmet ni končan. Celoten postopek poteka v treh glavnih korakih.
Priprava digitalnega modela
Začnete z datoteko 3D modela - vašim načrtom za tiskanje. Ustvarite ga s programsko opremo CAD ali prenesite vnaprej izdelane modele s spletnih mest, kot je Thingiverse. Model se obdela s programsko opremo za rezanje, ki ga razreže na tanke plasti in ustvari navodila, ki jim lahko sledi tiskalnik. Programska oprema vam omogoča prilagajanje pomembnih nastavitev, kot so hitrost tiskanja, temperatura in trdnost notranjosti predmeta.
Nastavitev tiskalnika
Za dobre rezultate je treba tiskalnik skrbno nastaviti. Naložite izbrano plastična nitka skozi podajalnik v vročo šobo. Tiskalna postelja mora biti popolnoma ravna - lahko prilagodite majhne vijake pod posteljo, da bo pravilno. Nastavite prave temperature: običajno 180-220 °C za šobo in 50-60 °C za posteljo, odvisno od vrste materiala.
Postopek tiskanja
Tiskalnik začne tako, da zelo počasi položi prvo plast zagotovite, da se dobro drži. Nato nanese vsako plast, običajno 0,1-0,3 mm debelo. V notranjosti predmeta tiskalnik ustvari satovju podoben vzorec za trdnost in prihranek plastike.Za vse dele, ki visijo v zraku (kot so roke figure), tiskalnik doda odstranljive podpore. Šoba se premika natančno v treh smereh: levo-desno, naprej-nazaj in gor-dol, tako da staljeno plastiko namesti točno tam, kjer je potrebno.
Kakovost tiskanja je močno odvisna od pravilne nastavitve in nastavitev. Majhni predmeti lahko trajajo 30 minut, medtem ko lahko veliki ali podrobni natisi trajajo več ur.
Katere materiale lahko uporabljajo 3D tiskalniki?
3D tiskalniki lahko delujejo z veliko različnih materialov, vendar plastika ostaja najpogostejša izbira. Vsak material ima specifične lastnosti, zaradi katerih je primeren za različne namene.
Osnovni plastični materiali
PLA filament je najlažji material za tiskanje. Narejen je iz koruznega škroba, tiska pri nižjih temperaturah in se dobro obnese za okrasne predmete in osnovne dele. ABS je trši in bolje prenaša vročino – to je ista plastika, ki se uporablja v kockah LEGO. PETG združuje enostavno tiskanje z dobro trdnostjo in je varen za posode za hrano. Ti osnovni materiali stanejo približno 20-30 USD na kilogram.
Posebni materiali
Nekateri materiali imajo edinstvene lastnosti. TPU je upogljiv kot guma, popoln za ovitke za telefone ali vložke za čevlje. Najlon je izjemno močan in trpežen, primeren za mehanske dele. Z lesom polnjeni filamenti vsebujejo prave lesne delce in so lahko videti kot pravi les. Obstajajo tudi materiali s kovinskim polnilom, vendar potrebujejo posebne tiskalnike.
Izbira pravega materiala
Material izberite glede na to, kaj izdelujete:
- Za igrače in razstavne predmete: PLA
- Za zunanje ali avtomobilske dele: ABS ali PETG
- Za fleksibilne predmete: TPU
- Za močna orodja: Najlon
- Za okrasne predmete: Leseno ali kovinsko polnjeno
Raznolikost razpoložljivih materialov narašča z napredkom tehnologije 3D tiskanja. Za začetnike je priporočljivo, da začnete z osnovnim PLA, nato pa poskusite druge materiale, ko pridobite izkušnje.
Kaj vpliva na kakovost 3D tiska?
Več ključnih dejavnikov določa, ali bo vaš tisk gladek in natančen ali grob in deformiran. Pravilna prilagoditev teh nastavitev vodi do boljših rezultatov tiskanja.
Ločljivost in višina plasti
Višina sloja določa, kako podroben bo vaš tisk. Tanjše plasti (0,1 mm) dajejo bolj gladke površine, vendar tisk traja dlje. Debelejše plasti (0,3 mm) tiskajo hitreje, vendar kažejo vidne črte. Pomembna je tudi velikost šobe – 0,4 mm šoba je primerna za večino natisov, medtem ko 0,2 mm šobe omogočajo natančnejše podrobnosti.
Hitrost tiskanja
Hitreje ni vedno boljše. Pri prehitrem tiskanju se plasti morda ne bodo dobro povezale, podrobnosti bodo lahko neurejene in tiskalnik bo morda preskočil korake, kar bo povzročilo premaknjene plasti. Kompleksni deli potrebujejo počasnejše hitrosti okoli 30-50 mm/s za najboljše rezultate. Preprosti deli lahko tiskajo hitreje pri 60–80 mm/s, vendar bodite pozorni na težave s kakovostjo.
Nastavitve temperature
Vsak material potrebuje določene temperature. Prevroče tiskanje povzroči nizanje in madeže, medtem ko prehladno tiskanje povzroči slabo lepljenje plasti. PLA običajno tiska pri 190-210 °C, ABS pri 230-250°Cin PETG pri 220-245 °C. Pomembna je tudi temperatura tiskalne postelje - pomaga pri lepljenju prve plasti in preprečuje zvijanje, ko se predmet ohlaja.
Hlajenje in pretok zraka
Pravilno hlajenje pomaga, da se plastika hitro strdi, ko zapusti šobo. Večina tiskalnikov ima majhne ventilatorje v bližini šobe. Dobro hlajenje preprečuje povešene previse in neurejene mostove, kjer plastika prekriva reže. Nekateri materiali, kot je ABS, potrebujejo manj hlajenja, da preprečijo upogibanje, medtem ko PLA potrebuje več hlajenja za jasne podrobnosti.
Kalibracija tiskalnika
Z rednim umerjanjem je vaš tiskalnik natančen.Pogosto preverjajte nivo postelje – to je ključnega pomena za oprijem prvega sloja. Pasovi naj bodo pravilno napeti, da preprečite premaknjene plasti. Prilagodite korake ekstruderja, da zagotovite pravo količino pretoka plastike. Preverite premer filamenta, saj vpliva na količino natisnjenega materiala. celo majhne kalibracijske napake lahko pokvari odtise.
Kakšne so omejitve 3D tiskanja?
Kljub svoji vsestranskosti ima 3D-tiskanje več praktičnih omejitev, ki vplivajo na to, kaj lahko naredite in koliko to stane. Te omejitve pomagajo ugotoviti, ali je 3D tiskanje prava izbira za vaš projekt.
Omejitve obsega gradnje
Večina domačih 3D tiskalnikov imajo omejeno gradbeno površino, običajno približno 200 mm x 200 mm x 200 mm. Večje predmete je treba natisniti po kosih in sestaviti. Obstajajo večji tiskalniki, vendar stanejo veliko več in zavzamejo več prostora. Zelo majhne podrobnosti pod 0,5 mm morda ne bodo dobro natisnjene zaradi omejitev velikosti šob.
Dolgi proizvodni časi
3D tiskanje ni hiter postopek. Preprosta torbica za telefon lahko traja 2-3 ure, medtem ko lahko zapletene predmete tiskate več dni. Višina plasti znatno vpliva na čas tiskanja - prepolovitev višine plasti podvoji čas tiskanja. Tiskanje več predmetov hkrati prihrani čas, a če en del odpove, lahko to vpliva na vse dele.
Visoki stroški opreme in materiala
Začetna cena osnovnega tiskalnika se giblje od 200 do 1000 $. Stroški materiala se povečajo - medtem ko kilogram osnovnega filamenta stane 20-30 USD, lahko posebni materiali stanejo veliko več. Neuspeli natisi zapravljajo čas in material. Poraba električne energije je minimalna, vendar tiskalniki potrebujejo vzdrževanje in občasne nadomestne dele.
Trdnost materiala in omejitve izbire
Vsakega materiala ni mogoče 3D natisniti. Večina domačih tiskalnikov deluje samo s termoplastiko. Tisk na kovino zahteva drago specializirano opremo. Tiskani deli so na splošno šibkejši od brizganih, zlasti v določenih smereh. Barve so omejene na tisto, kar je na voljo v obliki filamenta, večbarvno tiskanje pa zahteva posebno opremo ali ročno menjavo filamenta.
Izdelajte predmete po meri s 3D tiskanjem!
3D-tiskanje vam omogoča izdelavo predmetov po meri kar doma. Čeprav ima omejitve glede velikosti in hitrosti, je odličen za ustvarjanje edinstvenih predmetov in prototipov. Postopek je preprost: oblikujte svoj predmet, pripravite tiskalnik in opazujte, kako gradi plast za plastjo. Začetek z osnovnimi materiali, kot je PLA in preprosti projekti, vam pomaga pri učenju postopka. Ko vaše sposobnosti rastejo, se lahko lotite zahtevnejših odtisov z različnimi materiali.