Osnove 3D tiskanja: Vrste 3D tiskalnikov

3D-tiskanje ne deluje povsem kot običajno tiskanje – ko gre za črnilo na papir, bo deloval skoraj vsak stroj, ki uporablja, no, papir in črnilo, je 3D-tiskanje veliko bolj specifično. Ni vsak tiskalnik ali celo vsaka vrsta tiskalnika primerna za vsako vrsto filamenta ali projekt – preden izberete enega, boste morali raziskati, da boste zagotovili pravo vrsto za svoje potrebe.

Tukaj je povzetek nekaterih najpogostejših vrst 3D tiskalnikov, ki jih lahko najdete. To ni izčrpen seznam, toda to so tiste, o katerih mora vedeti nadobudni navdušenec 3D-tiskanja!

SLA

SLA ali stereolitografija je bila prva vrsta 3D tiskanja. Leta 1986 ga je ustvaril Chuck Hall in uporablja tehniko tiskanja, ki se imenuje polimerizacija v kadi – uporablja fotopolimerno gumo, ki je izpostavljena viru svetlobe. Ta vrsta tiskalnika je idealna za gladke površine in visoko stopnjo podrobnosti pri tiskanih projektih.

Ni posebej za začetnike in ima veliko uporab v medicini, kjer se uporablja za tiskanje anatomskih modelov in mikrofluidike. Tiskalnik uporablja več ogledal, razporejenih tako, da laserski steber usmerijo čez gumi, ki se uporablja kot filament, tako da lahko tvori različne plasti v območju oblikovanja.

Ključni sta natančnost in hitrost, projekti 3D tiskanja pa se gradijo od začetka. Poleg omenjenih uporab v medicini je ta tiskarska tehnika uporabna tudi v letalstvu in avtomobilski industriji. Tiskalniki te vrste vključujejo ProJets in Viper.

SLS

Specifično lasersko sintranje ali SLS zmehča najlonske praške v trdno plastično konstrukcijo. Uporabljeni materiali so termoplasti, kar pomeni, da so rezultati močni, primerni za zaskočne prileganje in močne udarce. Uporabljena tehnika se imenuje power bed fusion. Termoplast se segreva tik preden se utekočini in nato nanese na fazo oblikovanja. Laser se uporablja za sintranje prahu, ki je bil zložen v trdno, trdo plast – in ko je prečni segment končan, stopnja pade za višino tega sloja, doda se več prahu in laser ga ponovno sintra. na trdno.

Presežek prahu, ki je dodan, vendar ni sintran, služi kot nekakšen podporni material, ki bo sčasoma odpadel. Podporne strukture zaradi tega niso potrebne. Glavna prednost SLS je, da ustvarja odlične mehanske lastnosti, s pomanjkljivostjo daljši dobavni roki kot druge vrste tiskalnikov. Primeri vključujejo Sinterit Lisa, Formlabs Fuse 1 in Sharebot SnowWhite 2.

FDM/FFF

Modeliranje taljenega nanosa in izdelava taljenega filamenta sta podobni vrsti tiskalnikov. Plastično vlakno iztisnejo plast za plastjo na fazo oblikovanja. Na ta način je mogoče relativno hitro in učinkovito izdelati popolne modele. Ustvarjene površine so ponavadi vse prej kot gladke in nastali modeli običajno tudi niso premočni. Z drugimi besedami, dejanska uporaba natisnjenih delov je lahko precej omejena. Kljub temu je ta tip tiskalnika odlična izbira za začetnike, saj je prijazen do eksperimentov in dokaj enostaven za uporabo.

Kljub temu je ta tip tiskalnika lahko eden najbolj dostopnih za tiskalnike z nizkim proračunom. Kolutek filamenta se zavije v tiskalnik in nato potisne skozi ogrevan izliv. Najpogosteje uporabljeni materiali so PLA, ABS in PET, vendar delujejo tudi nekateri drugi, odvisno od uporabljenega izliva.

Glava tiskalnika se premika vzdolž nastavljenih osi in razprši utekočinjeno plastiko plast za plastjo. Ko je plast končana, se zažene naslednja plast, dokler predmet ni dokončan. Nekatere izmed najboljših načinov uporabe te tehnike so napeljave in ohišja, vendar sta FFF in FDM primerna tudi za vse vrste majhnih projektov tiskanja.

Modeli tiskalnikov vključujejo Snapmaker in Ultimaker ter veliko drugih. Glede na to, kako razširjena je ta vrsta tiskalnika zdaj, obstaja veliko različnih modelov v vseh cenovnih razredih.

DLP

Digitalna obdelava svetlobe je nekoliko podobna SLA tiskanju. Tiska hitreje in hkrati odkriva plasti, namesto da bi to delal v prečnih delih z uporabo laserja. SLA in DLP imata podobne namene uporabe in sta modela infuzijske oblike. Za razliko od FFF so površine gladke in zato lahko projekti najdejo uporabo v stvareh, kot so zobozdravstvene aplikacije.

Na drugi strani so natisi DLP nekoliko šibki. Običajno niso uporabni za mehanske dele ali karkoli, kar zahteva posebno stabilnost. Kar zadeva razlike med SLA in DLP – kjer prvi uporablja laser za risanje zaobljenih oblik, DLP uporablja zaslon za projiciranje kvadratnih vokselov določene minimalne velikosti, da bi ustvaril oblike, ki se tiskajo.

Tiskalniki te vrste vključujejo Micromake L2, SprintRay Moonray in Anycubic Photon S.

MJF

Tiskalniki Multi Jet Fusion sestavljajo dele iz najlonskega prahu. Namesto laserja (kot pri SLS tiskanju) se za nanašanje toplote za taljenje prahu uporablja brizgalna skupina. Rezultat so bolj stabilne in predvidljive mehanske lastnosti ter boljši površinski rezultati.

Hitrejši čas izdelave, ki ga ponuja ta tehnika, vodi tudi do nižjih stroškov izdelave. Tiskalna glava brizga na stotine majhnih kapljic fotopolimera, ki se kasneje utrdijo in strdijo v UV svetlobi. Ko je plast utrjena, se nanese naslednji sloj, dokler predmet ni dokončan.

Ta tehnika potrebuje pomožni material, ki se vzame pri naknadnem ravnanju. Čeprav to lahko predstavlja nekaj težav, je MJF ena od edinih tehnik, ki tiskalnikom omogoča izdelavo več predmetov v eni vrstici, ne da bi pri tem žrtvovali hitrost gradnje. Prav tako lahko izdeluje stvari iz različnih materialov in v polnem tonu. To pomeni, da lahko MJF ob optimalni razporeditvi množično proizvaja majhne enake dele bistveno hitreje kot kateri koli drug tip tiskalnika. Tiskalniki te vrste vključujejo serijo HP Jet Fusion.

PolyJet

Tiskalniki PolyJet proizvajajo gladke in natančne dele, primerne za različne stvari. Ponujajo mikroskopsko ločljivost plasti in lahko izdelajo tako tanke stene kot kompleksne elemente, saj lahko delajo z najrazličnejšimi materiali iz katerega koli 3D tiskalnika (seveda, če so opremljeni s pravo šobo/posteljo). Tiske PolyJet se lahko uporabljajo za izdelavo naprav, kalupov in različnih proizvodnih orodij.

Obstaja veliko modelov tiskalnikov, posebej za uporabo pri zobozdravstvu – za zobozdravstvene laboratorije in zobozdravstveno tiskanje. Hitri in visokokakovostni tiski, ki so rezultat te tehnologije, so odlična izbira za tovrstno medicinsko uporabo. Ti tiskalniki delujejo z uporabo več brizgalnih glav – nanesejo plast gradbenega materiala z drsenjem vzdolž osi. Vsaka glava prispeva različne količine na različnih mestih, da bi ustvarila ne glede na obliko te plasti. Najpogostejše nastavitve teh tiskalnikov imajo tiskalno glavo z več šobami za brizgalne tiskalnike.

Porazdeljeni materiali se utripajo in utrdijo z UV plastjo, preden se tiskalnik premakne naprej – platforma spusti plast in doda se naslednja plast. Surovine in filamenti niso shranjeni na tuljavah, temveč v kartušah, ki so pritrjene na šobe, za razliko od običajnega brizgalnega tiskalnika. Tiskalniki te vrste vključujejo serije Connex 3, Objet30 in J5 DentaJet.

DMLS

Tiskalniki DMLS imajo eno primarno uporabo – tiskanje stvari na osnovi kovin. Z uporabo dodatkov na osnovi kovine so DMLS standardni stroji za vse vrste 3D-tiskov, ki vključujejo MF filamente. Medtem ko so nekateri drugi tiskalniki zmožni tudi ravnati z materialom, so tisti DMLS še posebej dobri pri ustvarjanju enotnih delov s podobnimi lastnostmi kot stvari, ki so bile odlite iz "običajne" kovine.

DMLS je okrajšava za Direct Metal Laser Sintering in točno tako deluje – uporablja laser z visoko močjo za taljenje praškastih plasti kovinskih/plastičnih mešanic, preden jih ponovno utrdi, da ustvari projekt. Deluje podobno, kot bi varili ali spajkali z zelo finim in natančnim laserjem, vendar je hitrejši in veliko natančnejši, kot bi si človek lahko upal.

Ti tiskalniki so dokaj zapleteni za uporabo in zahtevajo/uporabljajo nekaj nekonvencionalnih elementov (kot je običajno gradbena komora, napolnjena s plinom argon) in zato res sploh niso primerni za začetnike – še posebej glede na njihove boleče visoke cene. Kljub temu lahko delajo z različnimi zlitinami in kovinami, vključno z jeklom, titanom, nikljem, kobaltom in bakrom. Modeli tiskalnikov DMLS vključujejo EOS M 290 in FormUp 350.

EBM

Taljenje z elektronskim žarkom je vrsta fuzijskega tiska s prašno plastjo. Za spajanje delcev in gradnjo dela uporablja elektronski žarek namesto tipičnega laserja. Ustvarja neverjetno stabilne in odporne strukture s spajanjem kovine v kovino. Trenutno to tehnologijo uporablja in proizvaja samo eno podjetje – GE Additive.

V primerjavi z drugimi tiskalniki, ki uporabljajo laserje kot vir toplote, tiskalniki EBM uporabljajo elektronsko pištolo za ekstrakcijo elektronov na primer iz volframove jeklene nitke v vakuumu. Nato se pospešijo in projicirajo na kovinski prah, ki se nanese za vsako plast.

Ko je projekt natisnjen, se odvečni prah odstrani s pihalko. Ker celoten postopek poteka v vakuumu, deli in prah med uporabo ne oksidirajo – in ko je natis končan, lahko dobro količino neuporabljenega prahu uporabimo neposredno. To se razlikuje od večine drugih tiskarskih tehnik in znatno zmanjša stroške tiska, saj se materiali lahko precej podražijo, zlasti ko gre za kovinske filamente.

V primerjavi z laserskimi tiskalniki imajo tiskalniki z elektronskim snopom prednost glede hitrosti, vendar malo trpijo glede natančnosti in največje velikosti proizvodnega dela. Ker je žarek širši od laserja, nekaterih stvari, ki so možne z laserjem, ni mogoče narediti v tiskalniku EBM. Glede na omejeno število razpoložljivih modelov tiskalnikov obstaja tudi omejitev glede velikosti delov – obseg proizvodnje laserskega tiskalnika je lahko dvakrat večji od primerljivega modela EBM.