3D-printimise põhitõed: 3D-printerite tüübid

3D-printimine ei tööta päris nagu tavaline printimine – kui rääkida tinti paberil, siis peaaegu iga masinaga, mis kasutab paberit ja tinti, on 3D-printimine palju spetsiifilisem. Mitte iga printer või isegi mitte iga printeri tüüp ei sobi iga hõõgniiditüübi või projekti jaoks – peate enne selle valimist uurima, et veenduda, kas leiate oma vajadustele sobiva tüübi.

Siin on kokkuvõte kõige levinumate 3D-printerite tüüpide kohta. See pole kõikehõlmav nimekiri, kuid need on need, mida algav 3D-printimise entusiast peab teadma!

SLA

SLA ehk Stereolitograafia oli kõigi aegade esimene 3D-printimise liik. Chuck Halli 1986. aastal loodud see kasutab trükitehnikat, mida nimetatakse Vat Polymerisationiks – see kasutab fotopolümeerkummi, mis puutub kokku valgusallikaga. Seda tüüpi printerid sobivad ideaalselt siledate pindade ja prinditud projektide detailsuse jaoks.

See pole eriti algajatele mõeldud ja seda kasutatakse palju meditsiinis, kus seda kasutatakse nii anatoomiliste mudelite kui ka mikrofluidika printimiseks. Printer kasutab mitut peeglit, mis on paigutatud lasersamba suunamiseks üle hõõgniidina kasutatava igeme, nii et see võib moodustada vormimisvööndis erinevaid kihte.

Täpsus ja kiirus on võtmetähtsusega ning 3D-prindiprojektid on üles ehitatud algusest peale. Lisaks nimetatud kasutusaladele meditsiinis on see trükitehnika kasulik ka lennunduses ja autotööstuses. Seda tüüpi printerite hulka kuuluvad ProJets ja Vipers.

SLS

Spetsiifiline laserpaagutamine ehk SLS pehmendab nailonpulbrid tugevaks plastkonstruktsiooniks. Kasutatud materjalid on termoplastid, mis tähendab, et tulemused on vastupidavad, sobivad kiireks ja tugevaks kasutamiseks. Kasutatud tehnikat nimetatakse power bed fusion. Termoplasti kuumutatakse vahetult enne selle veeldamist ja seejärel kantakse kihina vormimisfaasi. Tahkeks kõvaks kihiks laotud pulbri paagutamiseks kasutatakse laserit – ja kui ristlõik on lõppenud, langeb staadium selle kihi kõrguse võrra, lisatakse veel pulbrit ja laser paagutab selle uuesti. tahkeks.

Lisatud, kuid paagutamata liigne pulber toimib omamoodi tugimaterjalina, mis lõpuks pudeneb. Seetõttu pole tugistruktuure vaja. SLS-i peamine eelis on see, et see loob suurepärased mehaanilised omadused, mille puuduseks on pikem teostusaeg kui muud tüüpi printeritel. Näited hõlmavad Sinterit Lisa, Formlabs Fuse 1 ja Sharebot SnowWhite 2.

FDM/FFF

Sulatatud sadestamise modelleerimine ja sulatatud hõõgniidi valmistamine on sarnast tüüpi printerid. Nad väljutavad plastkiu kiht-kihi haaval vormimisfaasi. Nii saab suhteliselt kiiresti ja tõhusalt luua terviklikke mudeleid. Loodud pinnad kipuvad olema kõike muud kui siledad ja ka mudelid ei ole tavaliselt liiga tugevad. Teisisõnu võib trükitud osade tegelik kasutamine olla üsna piiratud. Sellest hoolimata on seda tüüpi printer suurepärane valik algajatele, kuna see on eksperimenteerimissõbralik ja üsna lihtne kasutada.

Sellegipoolest võib seda tüüpi printerid olla eelarvega printerite jaoks üks soodsamaid. Hõõgniidipool lastakse printerisse ja surutakse seejärel läbi kuumutatud tila. Kõige sagedamini kasutatavad materjalid on PLA, ABS ja PET, kuid mõned muud materjalid töötavad ka sõltuvalt kasutatud tilast.

Printeri pea liigub mööda seatud telgesid ja doseerib veeldatud plastikut kihthaaval. Kui kiht on valmis, käivitatakse järgmine kiht, kuni objekt on valmis. Selle tehnika parimad kasutusvõimalused on kinnitusdetailid ja korpused, kuid FFF ja FDM sobivad ka igasuguste väikeste edevuste prindiprojektide jaoks.

Printerimudelite hulka kuuluvad Snapmaker ja Ultimaker, aga ka paljud teised. Arvestades seda, kui laialt levinud seda tüüpi printerid praegu on, on igas hinnaklassis palju erinevaid mudeleid.

DLP

Digitaalne valgustöötlus sarnaneb mõneti SLA-printimisega. See prindib kiiremini ja paljastab kihid üheaegselt, mitte ei tee seda laseri abil ristiosadena. SLA-l ja DLP-l on sarnased kasutuseesmärgid ja need on infusioonikujulised mudelid. Erinevalt FFF-st on pinnad siledad ja seetõttu võivad projektid leida rakendusi näiteks hambaravirakendustes.

Teisest küljest on DLP-prindid mõnevõrra nõrgad. Tavaliselt pole need kasulikud mehaaniliste osade või muu jaoks, mis nõuab erilist stabiilsust. Mis puudutab erinevusi SLA ja DLP vahel – kus esimene kasutab ümarate kujundite joonistamiseks laserit, siis DLP kasutab prinditavate kujundite loomiseks ekraani teatud minimaalse suurusega ruudukujuliste vokslite projitseerimiseks.

Seda tüüpi printerite hulka kuuluvad Micromake L2, SprintRay Moonray ja Anycubic Photon S.

MJF

Multi Jet Fusion printerid panevad kokku nailonpulbrist osad. Laseri asemel (nagu SLS-printimisel) kasutatakse pulbri sulatamiseks kuumuse rakendamiseks tindiprinterit. Tulemuseks on stabiilsemad ja prognoositavamad mehaanilised omadused ning paremad pinnatulemused.

Kiirem valmistamisaeg, mida see tehnika pakub, toob kaasa ka madalamad loomise kulud. Prindipea pihustab sadu väikseid fotopolümeeri tilka, mis hiljem UV-valguses kõveneb ja tahkub. Kui kiht on kõvenenud, kantakse järgmine kiht, kuni objekt on valmis.

See tehnika vajab abimaterjali, mis võetakse järelkäitlemisel välja. Kuigi see võib tekitada mõningaid raskusi, on MJF üks ainsaid tehnikaid, mis võimaldab printeritel toota mitu objekti ühel real, ilma ehituskiirust ohverdamata. Samuti saab toota asju erinevatest materjalidest ja täistoonides. See tähendab, et optimaalse paigutuse korral suudab MJF toota väikeseid identseid osi masstootmises oluliselt kiiremini kui ükski teine ​​printeritüüp. Seda tüüpi printerite hulka kuulub HP Jet Fusion seeria.

PolyJet

PolyJeti printerid toodavad sujuvaid ja täpseid osi, mis sobivad mitmesuguste asjade jaoks. Need pakuvad mikroskoopilist kihi eraldusvõimet ja suudavad toota nii õhukesi seinu kui ka keerukaid elemente, kuna need saavad töötada kõigi 3D-printeritega kõige erinevamate materjalidega (muidugi eeldusel, et need on varustatud õige otsiku/voodiga). PolyJeti väljatrükke saab kasutada kinnitusdetailide, vormide ja erinevate tootmistööriistade loomiseks.

Spetsiaalselt hambaravis kasutamiseks – hambalaboriteks ja hambaprintimiseks – on olemas mitmesuguseid printerimudeleid. Sellest tehnoloogiast tulenevad kiired ja kvaliteetsed väljatrükid teevad sellest suurepärase valiku selliseks meditsiiniliseks kasutuseks. Need printerid töötavad mitme pihustuspeaga – need asetavad ehitusmaterjali kihi piki telge libistades. Iga pea panustab erinevatesse kohtadesse erinevas koguses, et luua selle kihi kuju mis tahes. Nende printerite kõige levinumad seadistused sisaldavad mitme düüsiga tindiprinteri tüüpi prindipead.

Jaotatud materjalid kiirgatakse ja kõvastatakse UV-kihiga, enne kui printer edasi liigub – platvorm langetab kihi ja lisatakse järgmine kiht. Toormaterjale ja filamente ei hoiustata poolidel, vaid pigem kassettides, mis on düüside külge kinnitatud, erinevalt tavalisest tindiprinterist. Seda tüüpi printerite hulka kuuluvad Connex 3 seeria, Objet30 ja J5 DentaJet.

DMLS

DMLS-printeritel on üks peamine rakendus – metallipõhiste asjade printimine. Metallipõhiseid lisandeid kasutades on DMLS standardmasinad mis tahes tüüpi 3D-printide jaoks, mis hõlmavad MF filamente. Kuigi mõned teised printerid on võimelised ka materjali käsitsema, on DMLS-printerid eriti head ühtsete osade loomisel, mille omadused on sarnased "tavalisest" metallist valatud asjadega.

DMLS on lühend sõnast Direct Metal Laser Sintering ja täpselt nii see toimib – see sulatab suure võimsusega laseriga metalli-/plastisegude pulbrilised kihid, enne kui need projekti loomiseks uuesti kõvastatakse. See töötab sarnaselt sellele, kuidas saaks keevitada või jootma väga peene ja täpse laseriga, kuid see on kiirem ja palju täpsem, kui inimkäed võiksid loota.

Need printerid on üsna keerulised kasutada ja nõuavad/kasutavad mõningaid ebatavalisi elemente (nagu tavaliselt argoongaasiga täidetud ehituskamber) ning seetõttu ei sobi tegelikult üldse algajale – eriti arvestades nende valusalt kõrgeid hindu. Sellegipoolest saavad nad töötada erinevate sulamite ja metallidega, sealhulgas terase, titaani, nikli, koobalti ja vasega. DMLS-printerite mudelite hulka kuuluvad EOS M 290 ja FormUp 350.

EBM

Electron Beam Melting on teatud tüüpi pulberkihtsulandtrükk. See kasutab osakeste sulatamiseks ja osa ehitamiseks tavapärase laseri asemel elektronkiirt. See loob uskumatult stabiilsed ja vastupidavad struktuurid, sulatades metalli metalliga. Praegu kasutab ja toodab seda tehnoloogiat ainult üks ettevõte – GE Additive.

Võrreldes teiste printeritega, mis kasutavad soojusallikana lasereid, kasutavad EBM-printerid elektronpüstolit, et eraldada elektronid vaakumis näiteks volframterasest filamendist. Seejärel kiirendatakse neid ja projitseeritakse metallipulbrile, mis sadestatakse iga kihi jaoks.

Projekti trükkimisel eemaldatakse puhumispüstoliga üleliigsed pulbrid. Kuna kogu protsess toimub vaakumis, ei oksüdeeru osad ja pulber kasutamise ajal – ja kui trükk on valmis, saab suure osa kasutamata pulbrist otse ära kasutada. See erineb enamikust teistest trükitehnikatest ja vähendab oluliselt trükkimise kulusid, kuna materjalid võivad minna üsna kalliks, eriti kui tegemist on metallkiududega.

Võrreldes laserkiirprinteritega on elektronkiirega printerite eeliseks kiirus, kuid see kannatab veidi täpsuse ja maksimaalse tootmisosa suuruse osas. Kuna kiir on laserist laiem, ei saa mõnda laseriga võimalikku asja EBM-printeris teha. Arvestades saadaolevate printerimudelite piiratud arvu, on piiratud ka osade suurus – laserprinteri tootmismaht võib olla võrreldava EBM-mudeli omast kaks korda suurem.