A 3D nyomtatás alapjai: A 3D nyomtató típusai

A 3D nyomtatás nem egészen úgy működik, mint a normál nyomtatás – míg ha tintáról van szó a papírra, akkor szinte minden olyan gép megteszi, amelyik papírt és tintát használ, a 3D nyomtatás sokkal specifikusabb. Nem minden nyomtató, de még csak nem is minden nyomtatótípus alkalmas minden izzószáltípushoz vagy projekthez – mielőtt kiválasztana egyet, alaposan meg kell vizsgálnia, hogy az igényeinek megfelelő típust kapja-e.

Íme egy összefoglaló a 3D nyomtatók leggyakoribb típusairól. Ez nem egy átfogó lista, de ezekről tudnia kell egy kezdő 3D-nyomtatás-rajongónak!

SLA

Az SLA vagy a sztereolitográfia volt a 3D nyomtatás legelső fajtája. Chuck Hall készítette 1986-ban, és a Vat Polymerization nevű nyomtatási technikát alkalmazza – fényforrásnak kitett fotopolimer gumit használ. Ez a fajta nyomtató ideális sima felületekhez és nagy részletgazdagsághoz a nyomtatott projekteken.

Nem kifejezetten kezdőknek való, és sok felhasználási területe van az orvostudományban, ahol anatómiai modellek és mikrofluidika nyomtatására használják. A nyomtató több tükröt használ, amelyek egy lézeroszlopot irányítanak az izzószálként használt fogínyre, így az alakíthatja a formázási zónában a különböző rétegeket.

A pontosság és a sebesség kulcsfontosságú, és a 3D nyomtatási projektek az alapoktól kezdve épülnek fel. Ez a nyomtatási technika az említett orvosi felhasználásokon túl a repülésben és az autóiparban is hasznos. Az ilyen típusú nyomtatók közé tartozik a ProJet és a Vipers.

SLS

A speciális lézeres szinterezés vagy az SLS lágyítja a nylonporokat szilárd műanyag szerkezetté. A felhasznált anyagok hőre lágyuló műanyagok, ami azt jelenti, hogy az eredmény strapabíró, gyorsan illeszkedik és nagy ütésállóságú felhasználásra is alkalmas. Az alkalmazott technikát power bed fúziónak nevezik. A hőre lágyuló műanyagot közvetlenül cseppfolyósodásig hevítik, majd rétegezik a formáló szakaszra. Lézerrel szinterelik a szilárd, kemény rétegbe halmozott port – és amikor a keresztmetszet elkészül, a színpad a réteg magasságával leesik, több port adnak hozzá, és a lézer ismét szintereli. szilárdra.

A hozzáadott, de nem szinterezett felesleges por egyfajta hordozóanyagként szolgál, amely végül leesik. Emiatt nincs szükség tartószerkezetekre. Az SLS fő előnye, hogy kiváló mechanikai tulajdonságokat hoz létre, hátránya pedig a hosszabb átfutási idő, mint más típusú nyomtatóké. Ilyen például a Sinterit Lisa, a Formlabs Fuse 1 és a Sharebot SnowWhite 2.

FDM/FFF

A Fused Deposition Modeling és a Fused Filament Fabrication hasonló típusú nyomtatók. Egy műanyag szálat rétegről rétegre juttatnak ki az alakító szakaszra. Így viszonylag gyorsan és hatékonyan készíthetők komplett modellek. A létrehozott felületek általában nem simaak, és a kapott modellek általában nem túl erősek. Más szóval, a nyomtatott alkatrészek tényleges felhasználása meglehetősen korlátozott. Ennek ellenére ez a nyomtatótípus remek választás kezdőknek, mivel kísérletbarát és meglehetősen könnyen használható.

Ennek ellenére ez a nyomtatótípus az egyik legolcsóbb nyomtató lehet egy kis költségvetésű nyomtatók számára. Az izzószál orsóját bevezetik a nyomtatóba, majd átnyomják egy fűtött kifolyón. A leggyakrabban használt anyagok a PLA, ABS és PET, de néhány más is működik, a használt kifolyótól függően.

A nyomtatófej meghatározott tengelyek mentén mozog, és rétegről rétegre adagolja a cseppfolyósított műanyagot. Amikor egy fólia elkészült, a következő réteg indul el, amíg az objektum elkészül. Ennek a technikának a legjobb felhasználási területei a lámpatestek és a burkolatok, de az FFF és az FDM is alkalmas mindenféle kis hiúságos nyomtatási projekthez.

A nyomtatómodellek közé tartozik a Snapmaker és az Ultimaker, valamint sok más. Tekintettel arra, hogy ez a nyomtatótípus ma elterjedt, sok különböző modell létezik minden árkategóriában.

DLP

A digitális fényfeldolgozás némileg hasonlít az SLA nyomtatáshoz. Gyorsabban nyomtat, és egyszerre fedi fel a rétegeket, nem pedig lézerrel keresztben. Az SLA és a DLP felhasználási céljai hasonlóak, és infúziós alakú modellek. Az FFF-től eltérően a felületek simaak, ezért a projektek olyan területeken is alkalmazhatók, mint a fogászati ​​alkalmazások.

A másik oldalon a DLP-nyomatok kissé gyengék. Általában nem használhatók mechanikus alkatrészekhez vagy bármihez, ami különleges stabilitást igényel. Ami az SLA és a DLP közötti különbségeket illeti – ahol az előbbi lézert használ a lekerekített formák rajzolására, a DLP egy képernyőt használ egy bizonyos minimális méretű négyzet alakú voxelek kivetítésére a nyomtatandó formák létrehozása érdekében.

Az ilyen típusú nyomtatók közé tartozik a Micromake L2, a SprintRay Moonray és az Anycubic Photon S.

MJF

A Multi Jet Fusion nyomtatók nejlonporból szerelik össze az alkatrészeket. A lézer helyett (mint az SLS-nyomtatásnál), tintasugaras fürtöt használnak a hő alkalmazására a por megolvasztásához. Az eredmény stabilabb és kiszámíthatóbb mechanikai tulajdonságok, valamint jobb felületi eredmények.

A gyorsabb gyártási idő, amelyet ez a technika kínál, az összességében alacsonyabb előállítási költségeket is eredményez. A nyomtatófej több száz kis fotopolimer cseppecskét bocsát ki, amelyek később UV fényben kikeményednek és megszilárdulnak. Amikor egy réteg kikeményedett, a következő réteget alkalmazza, amíg az objektum el nem készül.

Ehhez a technikához szükség van egy segédanyagra, amelyet az utókezelés során ki kell venni. Bár ez bizonyos nehézségeket okozhat, az MJF az egyetlen olyan technikák egyike, amely lehetővé teszi a nyomtatók számára, hogy több objektumot állítsanak elő egyetlen sorban anélkül, hogy az építési sebességet feláldoznák. Különböző anyagok felhasználásával és teljes tónusban is tud dolgokat készíteni. Ez azt jelenti, hogy optimális elrendezés esetén az MJF minden más nyomtatótípusnál lényegesen gyorsabban tud tömegesen előállítani kis, azonos alkatrészeket. Az ilyen típusú nyomtatók közé tartozik a HP Jet Fusion sorozat is.

PolyJet

A PolyJet nyomtatók sima és pontos alkatrészeket állítanak elő, amelyek különféle dolgokhoz használhatók. Mikroszkopikus rétegfelbontást kínálnak, és vékony falakat és összetett elemeket is készítenek, mivel bármilyen 3D nyomtatóból a legkülönfélébb anyagokkal dolgozhatnak (természetesen feltéve, hogy a megfelelő fúvókával/ágyakkal vannak felszerelve). A PolyJet nyomatokkal szerelvények, formák és különféle gyártóeszközök készíthetők.

Különféle nyomtatómodellek állnak rendelkezésre kifejezetten fogászati ​​munkákhoz – fogászati ​​laborokhoz és fogászati ​​nyomtatáshoz. Az ebből a technológiából származó gyors és kiváló minőségű nyomatok nagyszerű választássá teszik az ilyen típusú orvosi felhasználáshoz. Ezek a nyomtatók több fúvókafejet használnak – egy tengely mentén csúsztatva raknak le egy réteg építőanyagot. Mindegyik fej más-más mennyiségben járul hozzá a különböző helyeken annak érdekében, hogy bármilyen alakú legyen a réteg. Ezeknek a nyomtatóknak a leggyakoribb beállításai többfúvókás, tintasugaras típusú nyomtatófejjel rendelkeznek.

Az elosztott anyagokat UV-réteg villogtatja és megkeményíti, mielőtt a nyomtató elindulna – a platform ledob egy réteget, és hozzáadódik a következő réteg. A nyersanyagokat és filamenteket nem orsókon, hanem a fúvókákhoz csatlakoztatott patronokban tárolják, nem úgy, mint egy hagyományos tintasugaras nyomtatónál. Az ilyen típusú nyomtatók közé tartozik a Connex 3 sorozat, az Objet30 és a J5 DentaJet.

DMLS

A DMLS nyomtatóknak egy elsődleges alkalmazási területük van – fémalapú dolgok nyomtatása. A fémalapú adalékokat használó DMLS a szabványos gép minden olyan 3D-nyomtatáshoz, amely MF filamenteket tartalmaz. Míg néhány más nyomtató képes kezelni az anyagot is, a DMLS nyomtatók különösen jók a „normál” fémből öntött dolgokhoz hasonló minőségű egységes alkatrészek létrehozásában.

A DMLS a közvetlen fémlézeres szinterezés rövidítése, és pontosan így működik – nagy teljesítményű lézerrel megolvasztja a fém/műanyag keverékek por alakú rétegeit, mielőtt újra keményítené őket a projekt létrehozásához. Hasonlóan működik, mint egy nagyon finom és precíz lézerrel hegeszteni vagy forrasztani, azonban gyorsabb és sokkal pontosabb, mint ahogy azt emberi kéz remélheti.

Ezek a nyomtatók meglehetősen bonyolultak a használatuk során, és nem szokványos elemeket igényelnek/használnak (például az általában argongázzal töltött építőkamrát), ezért kezdőknek egyáltalán nem alkalmasak – különösen a fájdalmasan magas áraikat tekintve. Ennek ellenére különféle ötvözetekkel és fémekkel dolgozhatnak, beleértve az acélt, titánt, nikkelt, kobaltot és rezet. A DMLS nyomtatómodellek közé tartozik az EOS M 290 és a FormUp 350.

EBM

Az elektronsugaras olvasztás egyfajta porágyas fúziós nyomtatás. A tipikus lézer helyett elektronsugarat használ a részecskék olvasztására és az alkatrész felépítésére. Hihetetlenül stabil és ellenálló szerkezeteket hoz létre a fémek fémhez olvasztásával. Jelenleg ezt a technológiát csak egy cég – a GE Additive – használja és gyártja.

Más nyomtatókhoz képest, amelyek lézert használnak hőforrásként, az EBM nyomtatók elektronágyút használnak az elektronok vákuumban történő kinyerésére például egy volfrámacél izzószálból. Ezután felgyorsítják őket, és az egyes rétegekre felvitt fémporra vetítik.

Amikor a projektet kinyomtatják, a felesleges porokat fúvóval távolítják el. Mivel az egész folyamat vákuum alatt megy végbe, az alkatrészek és a por nem oxidálódik használat közben – a nyomtatás után pedig a fel nem használt por jó része közvetlenül felhasználható. Ez eltér a legtöbb más nyomtatási technikától, és jelentősen csökkenti a nyomtatás költségeit, mivel az anyagok meglehetősen drágák lehetnek, különösen, ha fémszálakról van szó.

A lézersugaras nyomtatókhoz képest az elektronsugaras nyomtatók előnye a gyorsaság, de a precizitás és a maximális gyártási alkatrészméret tekintetében kissé szenved. Mivel a sugár szélesebb, mint a lézeré, néhány lézerrel lehetséges dolog nem végezhető el EBM nyomtatóban. A rendelkezésre álló nyomtatómodellek korlátozott száma miatt az alkatrészek méretét is korlátozzák – a lézernyomtatók gyártási mennyisége könnyen megduplázhatja egy hasonló EBM-modellét.