Základy 3D tisku: Typy 3D tiskáren

3D tisk nefunguje úplně jako normální tisk – zatímco pokud jde o inkoust na papír, zvládne to téměř každý stroj, který používá papír a inkoust, 3D tisk je mnohem specifičtější. Ne každá tiskárna nebo dokonce každý typ tiskárny je vhodný pro každý typ vlákna nebo projekt – než si nějakou vyberete, budete si muset udělat průzkum, abyste se ujistili, že máte ten správný typ pro vaše potřeby.

Zde je souhrn některých nejběžnějších typů 3D tiskáren, které můžete najít. Není to úplný seznam, ale toto jsou ty, o kterých musí začínající nadšenec 3D tisku vědět!

SLA

SLA neboli stereolitografie byla vůbec prvním druhem 3D tisku. Vytvořeno v roce 1986 Chuckem Hallem, používá tiskovou techniku, která se nazývá Vat Polymerisation – využívá fotopolymerní gumu, která je vystavena světelnému zdroji. Tento typ tiskárny je ideální pro hladké povrchy a vysokou úroveň detailů na tištěných projektech.

Není zvlášť pro začátečníky a má mnoho využití v medicíně, kde se používá k tisku anatomických modelů i mikrofluidiky. Tiskárna používá několik zrcadel uspořádaných tak, aby nasměrovala laserový sloupek přes gumu používanou jako vlákno, takže může tvořit různé vrstvy ve formovací zóně.

Přesnost a rychlost jsou klíčové a projekty 3D tisku jsou vytvářeny od základů. Kromě zmíněných využití v medicíně je tato tiskařská technika užitečná také v letectví a automobilovém průmyslu. Mezi tiskárny tohoto typu patří ProJety a Vipery.

SLS

Specifické laserové slinování nebo SLS změkčuje nylonové prášky na pevnou plastovou konstrukci. Použité materiály jsou termoplasty, což znamená, že výsledky jsou houževnaté, vhodné pro zacvaknutí a použití s ​​vysokým nárazem. Použitá technika se nazývá power bed fusion. Termoplast se zahřeje, dokud těsně před zkapalněním nezkapalní, a poté se navrství na formovací fázi. Laser se používá ke spékání prášku, který byl naskládán do pevné, tvrdé vrstvy – a když je příčný segment dokončen, stupeň klesne o výšku této vrstvy, přidá se další prášek a laser jej znovu spéká. na pevnou látku.

Přebytečný prášek, který se přidá, ale nesintruje, slouží jako druh nosného materiálu, který nakonec odpadne. Podpůrné konstrukce proto nejsou potřeba. Hlavní výhodou SLS je, že vytváří skvělé mechanické vlastnosti, s nevýhodou delších dodacích lhůt než u jiných typů tiskáren. Příklady zahrnují Sinterit Lisa, Formlabs Fuse 1 a Sharebot SnowWhite 2.

FDM/FFF

Fused Deposition Modeling a Fused Filament Fabrication jsou podobné typy tiskáren. Vytlačují plastová vlákna vrstvu po vrstvě do tvářecí fáze. Takto lze poměrně rychle a efektivně vytvářet kompletní modely. Vytvořené povrchy bývají všechno možné, jen ne hladké a výsledné modely také obvykle nejsou příliš pevné. Jinými slovy, skutečné použití tištěných dílů může být značně omezené. Navzdory tomu je tento typ tiskárny skvělou volbou pro začátečníky, protože je vhodný pro experimenty a poměrně snadno se používá.

To znamená, že tento typ tiskárny může být jedním z cenově dostupnějších pro tiskárny s rozpočtem. Cívka filamentu je zavedena do tiskárny a poté protlačena vyhřívanou hubicí. Nejběžnějšími používanými materiály jsou PLA, ABS a PET, ale fungují i ​​některé další, v závislosti na použité hubici.

Hlava tiskárny se pohybuje podél nastavených os a dávkuje zkapalněný plast vrstvu po vrstvě. Po dokončení vrstvy se spustí další vrstva, dokud nebude objekt dokončen. Některá z nejlepších použití pro tuto techniku ​​jsou přípravky a pouzdra, ale FFF a FDM jsou také vhodné pro všechny druhy malých projektů s toaletními potřebami.

Mezi modely tiskáren patří Snapmaker a Ultimaker a spousta dalších. Vzhledem k tomu, jak je tento typ tiskáren nyní rozšířen, existuje spousta různých modelů ve všech cenových relacích.

DLP

Digital Light Processing je do jisté míry podobný tisku SLA. Tiskne rychleji a zároveň odkrývá vrstvy, místo aby to dělal v příčných částech s použitím laseru. SLA a DLP mají podobné účely použití a jsou modely typu infuze. Na rozdíl od FFF jsou povrchy hladké, a proto projekty mohou najít uplatnění ve věcech, jako jsou dentální aplikace.

Na druhou stranu jsou DLP výtisky poněkud slabé. Obvykle nejsou užitečné pro mechanické části nebo cokoli, co vyžaduje zvláštní stabilitu. Co se týče rozdílů mezi SLA a DLP – kde první používá laser ke kreslení zaoblených tvarů, DLP používá obrazovku k promítání čtvercových voxelů určité minimální velikosti, aby se vytvořily tvary, které se tisknou.

Mezi tiskárny tohoto typu patří Micromake L2, SprintRay Moonray a Anycubic Photon S.

MJF

Tiskárny Multi Jet Fusion sestavují díly z nylonového prášku. Spíše než laser (jako u tisku SLS) se k aplikaci tepla k roztavení prášku používá inkoustový cluster. Výsledkem jsou stabilnější a předvídatelnější mechanické vlastnosti a také lepší výsledky povrchu.

Rychlejší výrobní časy, které tato technika nabízí, také vedou k celkově nižším nákladům na tvorbu. Tisková hlava tryská stovky malých kapiček fotopolymeru, které se později vytvrzují a tuhnou v UV světle. Po vytvrzení vrstvy se nanáší další vrstva, dokud není objekt dokončen.

Tato technika vyžaduje pomocný materiál, který se odebírá při následné manipulaci. I když to může představovat určité potíže, MJF je jednou z mála technik, která umožňuje tiskárnám produkovat více objektů na jedné lince, aniž by byla obětována jakákoliv rychlost sestavování. Může také vyrábět věci z různých materiálů a v plném tónu. To znamená, že při optimálním uspořádání může MJF sériově vyrábět malé identické díly výrazně rychleji než jakýkoli jiný typ tiskárny. Mezi tiskárny tohoto typu patří řada HP Jet Fusion.

PolyJet

Tiskárny PolyJet produkují hladké a přesné díly vhodné pro různé věci. Nabízejí mikroskopické rozlišení vrstev a mohou vyrábět tenké stěny i složité prvky, protože dokážou pracovat s nejširší škálou materiálů z jakékoli 3D tiskárny (samozřejmě za předpokladu, že jsou vybaveny správnou tryskou/lůžkem). Tisky PolyJet lze použít k vytvoření přípravků, forem a různých výrobních nástrojů.

Existuje celá řada modelů tiskáren speciálně pro použití v zubním lékařství – pro zubní laboratoře a dentální tisk. Rychlé a vysoce kvalitní tisky, které jsou výsledkem této technologie, z ní činí skvělou volbu pro tento druh lékařského použití. Tyto tiskárny pracují pomocí několika tryskových hlav – nanášejí vrstvu stavebního materiálu klouzáním podél osy. Každá hlava přispívá různým množstvím na různých místech, aby se vytvořil jakýkoli tvar této vrstvy. Nejběžnější nastavení těchto tiskáren jsou vybavena tiskovou hlavou inkoustového typu s více tryskami.

Rozložené materiály se před pohybem tiskárny vyleští a vytvrdí UV vrstvou – platforma upustí vrstvu a přidá se další vrstva. Suroviny a filamenty nejsou skladovány na cívkách, ale spíše v kazetách, které jsou napojeny na trysky, ne nepodobné běžné inkoustové tiskárně. Mezi tiskárny tohoto typu patří řada Connex 3, Objet30 a J5 DentaJet.

DMLS

Tiskárny DMLS mají jednu primární aplikaci – tisk věcí na bázi kovu. S použitím přísad na bázi kovů jsou DMLS standardními stroji pro jakýkoli druh 3D tisků, které zahrnují MF filamenty. Zatímco některé jiné tiskárny dokážou zpracovat také materiál, ty DMLS jsou obzvláště dobré při vytváření jednotných dílů s podobnými vlastnostmi, jako věci, které byly odlity z „normálního“ kovu.

DMLS je zkratka pro Direct Metal Laser Sintering, a přesně tak to funguje – používá vysoce výkonný laser k roztavení práškových vrstev směsi kovů a plastů před jejich opětovným vytvrzením k vytvoření projektu. Funguje to podobně, jako by se dalo svařovat nebo pájet velmi jemným a přesným laserem, ale je rychlejší a mnohem přesnější, než by si lidské ruce mohly přát.

Tyto tiskárny jsou poměrně komplikované na ovládání a vyžadují/využívají některé nekonvenční prvky (jako je obvykle argonem plněná stavební komora), a proto opravdu nejsou vůbec vhodné pro začátečníky – zvláště s ohledem na jejich bolestně vysoké ceny. To znamená, že mohou pracovat s různými slitinami a kovy, včetně oceli, titanu, niklu, kobaltu a mědi. Mezi modely tiskáren DMLS patří EOS M 290 a FormUp 350.

EBM

Electron Beam Melting je typ fúzního tisku s práškovým ložem. Používá elektronový paprsek spíše než typický laser k roztavení částic a vytvoření součásti. Vytváří neuvěřitelně stabilní a odolné struktury tavením kovu na kov. V současnosti tuto technologii používá a vyrábí pouze jedna společnost – GE Additive.

Ve srovnání s jinými tiskárnami, které používají jako zdroj tepla laser, používají tiskárny EBM elektronové dělo k extrakci elektronů například z wolframového ocelového vlákna ve vakuu. Poté jsou urychleny a promítnuty na kovový prášek, který je nanesen pro každou vrstvu.

Když se projekt vytiskne, přebytečné prášky se odstraní ofukovací pistolí. Vzhledem k tomu, že celý proces probíhá ve vakuu, části a prášek během používání neoxidují – a po dokončení tisku lze velké množství nepoužitého prášku použít přímo. To se liší od většiny ostatních tiskových technik a výrazně snižuje náklady na tisk, protože materiály mohou být poměrně drahé, zejména pokud jde o kovová vlákna.

Oproti laserovým tiskárnám mají tiskárny s elektronovým paprskem výhodu rychlosti, ale trochu trpí, pokud jde o přesnost a maximální velikost výrobních dílů. Vzhledem k tomu, že paprsek je širší než laser, některé věci, které jsou možné s laserem, nelze provádět na tiskárně EBM. Vzhledem k omezenému počtu dostupných modelů tiskáren existuje také omezení velikosti dílů – objem výroby laserové tiskárny může být snadno dvojnásobný oproti srovnatelnému modelu EBM.