Основи на 3D печат: Видове 3D принтери

3D печатът не работи съвсем като нормалния печат – докато когато става въпрос за мастило върху хартия, почти всяка машина, която използва, добре, хартия и мастило, ще свърши работа, 3D печатът е много по-специфичен. Не всеки принтер или дори всеки тип принтер е подходящ за всеки тип нишка или проект – ще трябва да направите своето проучване, преди да изберете такъв, за да сте сигурни, че получавате правилния тип за вашите нужди.

Ето обобщение на някои от най-често срещаните типове 3D принтери, които можете да намерите. Това не е изчерпателен списък, но това са онези, за които един начинаещ ентусиаст на 3D печат трябва да знае!

SLA

SLA или стереолитографията беше първият вид 3D печат. Създаден през 1986 г. от Чък Хол, той използва техника за печат, наречена Vat Polymerisation – използва фотополимерна гума, която е изложена на източник на светлина. Този тип принтер е идеален за гладки повърхности и високи нива на детайлност при печатни проекти.

Не е особено подходящ за начинаещи и има много приложения в медицината, където се използва за отпечатване на анатомични модели, както и за микрофлуидика. Принтерът използва множество огледала, подредени така, че да насочват лазерен стълб през венеца, използван като нишка, така че да може да образува различните слоеве в зоната за формиране.

Точността и скоростта са ключови, а проектите за 3D печат се изграждат от основата нагоре. В допълнение към споменатите приложения в медицината, тази печатна техника е полезна и в авиацията и автомобилната индустрия. Принтерите от този тип включват ProJets и Vipers.

SLS

Специфичното лазерно синтероване или SLS омекотява найлоновите прахове в твърда пластмасова конструкция. Използваните материали са термопласти, което означава, че резултатите са здрави, подходящи за захващане и приложения с силен удар. Използваната техника се нарича синтез на мощно легло. Термопластът ще се нагрява до малко преди да се втечни и след това се наслоява върху етапа на формоване. Използва се лазер за синтероване на праха, който е натрупан в твърд, твърд слой – и когато напречният сегмент е завършен, етапът намалява с височината на този слой, добавя се още прах и лазерът отново го симулира до твърдо.

Излишният прах, който е добавен, но не е синтерован, служи като нещо като поддържащ материал, който в крайна сметка ще отпадне. Поради това не са необходими поддържащи структури. Основното предимство на SLS е, че създава страхотни механични свойства, с недостатъка на по-дългото време за изпълнение в сравнение с други типове принтери. Примерите включват Sinterit Lisa, Formlabs Fuse 1 и Sharebot SnowWhite 2.

FDM/FFF

Моделирането на стопено отлагане и изработването на стопени нишки са подобни типове принтери. Те изхвърлят пластмасово влакно слой по слой върху етапа на формоване. По този начин пълните модели могат да бъдат създадени сравнително бързо и ефективно. Създадените повърхности обикновено са всичко друго, но не и гладки и получените модели обикновено не са твърде здрави. С други думи, действителното използване на печатни части може да бъде доста ограничено. Въпреки това, този тип принтер е чудесен избор за начинаещи, тъй като е удобен за експерименти и сравнително лесен за използване.

Въпреки това този тип принтер може да бъде един от най-достъпните за принтери с ограничен бюджет. Намотка с нишка се вкарва в принтера и след това се избутва през нагрят чучур. Най-често използваните материали са PLA, ABS и PET, но някои други също работят, в зависимост от използвания чучур.

Главата на принтера се движи по зададени оси и разпределя втечнената пластмаса слой по слой. Когато един слой е завършен, следващият слой се стартира, докато обектът не бъде завършен. Някои от най-добрите употреби на тази техника са приспособленията и корпусите, но FFF и FDM също са подходящи за всякакви малки проекти за печат на суета.

Моделите на принтерите включват Snapmaker и Ultimaker, както и много други. Като се има предвид колко широко разпространен е този тип принтер сега, има много различни модели във всички ценови диапазони.

DLP

Цифровата обработка на светлината е донякъде подобна на SLA печата. Той печата по-бързо и едновременно с това разкрива слоеве, вместо да го прави на кръстосани части с помощта на лазер. SLA и DLP имат сходни цели на употреба и са модели с форма на инфузия. За разлика от FFF, повърхностите са гладки и следователно проектите могат да намерят приложения в неща като стоматологични приложения.

От друга страна, DLP отпечатъците са малко слаби. Те обикновено не са полезни за механични части или нещо, което изисква особена стабилност. Що се отнася до разликите между SLA и DLP – когато първият използва лазер за рисуване на заоблени форми, DLP използва екран за проектиране на квадратни воксели с определен минимален размер, за да създаде формите, които се отпечатват.

Принтерите от този тип включват Micromake L2, SprintRay Moonray и Anycubic Photon S.

MJF

Принтерите Multi Jet Fusion сглобяват части от найлонов прах. Вместо лазер (както при SLS печат), мастиленоструен клъстер се използва за прилагане на топлината за разтопяване на праха. Резултатът е по-стабилни и предвидими механични свойства, както и по-добри повърхностни резултати.

По-бързото време за производство, предлагано от тази техника, също води до по-ниски разходи за създаване като цяло. Печатащата глава изпуска стотици малки капчици фотополимер, които се втвърдяват и втвърдяват по-късно в UV светлина. Когато един слой се втвърди, следващият слой се нанася, докато обектът е завършен.

Тази техника се нуждае от помощен материал, който се изважда при последваща обработка. Въпреки че това може да създаде някои трудности, MJF е една от единствените техники, които позволяват на принтерите да произвеждат множество обекти в един ред, без да жертват каквато и да е от скоростта на изграждане. Може също да произвежда неща, използвайки различни материали и в пълен тон. Това означава, че когато е подреден оптимално, MJF може да произвежда масово малки идентични части значително по-бързо от всеки друг тип принтер. Принтерите от този тип включват серията HP Jet Fusion.

PolyJet

Принтерите PolyJet произвеждат гладки и точни части, подходящи за различни неща. Те предлагат разделителна способност на микроскопичен слой и могат да произвеждат както тънки стени, така и сложни елементи, тъй като могат да работят с най-голямо разнообразие от материали от всеки 3D принтер (при условие, че са оборудвани с правилната дюза/легло, разбира се). PolyJet отпечатъците могат да се използват за създаване на приспособления, форми и различни производствени инструменти.

Има разнообразие от модели принтери, специално за използване в зъболекарската работа – за зъботехнически лаборатории и стоматологичен печат. Бързите и висококачествени отпечатъци, получени от тази технология, я правят чудесен избор за такъв вид медицинска употреба. Тези принтери работят, като използват няколко струйни глави – те нанасят слой строителен материал чрез плъзгане по оста. Всяка глава допринася с различни количества на различни места, за да създаде каквато и да е формата на този слой. Най-често срещаните настройки на тези принтери включват печатаща глава с много дюзи в мастиленоструен стил.

Разпределените материали се проблясват и втвърдяват от UV слой, преди принтерът да се движи – платформата пуска слой и следващият слой се добавя. Суровините и нишките се съхраняват не на макари, а по-скоро в касети, които са закачени към дюзите, за разлика от обикновен мастиленоструен принтер. Принтерите от този тип включват серията Connex 3, Objet30 и J5 DentaJet.

DMLS

DMLS принтерите имат едно основно приложение - печатане на метални неща. Използвайки добавки на метална основа, DMLS са стандартните машини за всякакъв вид 3D отпечатъци, които включват MF нишки. Докато някои други принтери също могат да се справят с материала, тези с DMLS са особено добри в създаването на еднородни части със сходни качества като неща, които са изляти от „нормален“ метал.

DMLS е съкращение от Direct Metal Laser Sintering и точно така работи – използва мощен лазер за разтопяване на прахообразни слоеве от метал/пластмаса, преди да ги втвърди отново, за да създаде проекта. Работи подобно на това как човек може да заварява или запоява с много фин и прецизен лазер, но е по-бърз и много по-точен, отколкото човешките ръце биха могли да се надяват.

Тези принтери са доста сложни за използване и изискват/използват някои нетрадиционни елементи (като обикновено запълнена с аргон камера за изграждане) и следователно наистина не са подходящи за начинаещи – особено като се имат предвид болезнено високите им цени. Въпреки това те могат да работят с различни сплави и метали, включително стомана, титан, никел, кобалт и мед. Моделите на DMLS принтери включват EOS M 290 и FormUp 350.

EBM

Електронно-лъчевото топене е вид фузионен печат с прахово легло. Той използва електронен лъч, а не типичния лазер за стопяване на частици и изграждане на частта. Той създава невероятно стабилни и устойчиви структури чрез сливане на метал с метал. В момента тази технология се използва и произвежда само от една компания – GE Additive.

В сравнение с други принтери, които използват лазери като източник на топлина, EBM принтерите използват електронен пистолет за извличане на електрони от например нишка от волфрамова стомана във вакуум. След това те се ускоряват и се проектират върху металния прах, който се отлага за всеки слой.

Когато проектът е отпечатан, излишните прахове се отстраняват с издухване. Тъй като целият процес се извършва под вакуум, частите и прахът не се окисляват, докато се използват – и когато отпечатването приключи, добро количество от неизползвания прах може да се използва директно. Това е различно от повечето други техники за печат и значително намалява разходите за печат, тъй като материалите могат да станат доста скъпи, особено когато става въпрос за метални нишки.

В сравнение с лазерните лъчеви принтери, тези с електронни лъчи имат предимството на скоростта, но страдат малко по отношение на прецизността и максималния размер на производствената част. Тъй като лъчът е по-широк от лазерен, някои неща, които са възможни с лазер, не могат да се правят в EBM принтер. Като се има предвид ограничения брой налични модели принтери, има и ограничение за размерите на частите – производственият обем на лазерния принтер може лесно да бъде двойно по-голям от този на сравним модел EBM.