Основи 3D-друку: Типи 3D-принтерів

3D-друк не зовсім працює так, як звичайний друк – тоді як коли справа доходить до чорнила на папері, підійде майже будь-яка машина, яка використовує папір і чорнило, 3D-друк набагато специфічніший. Не кожен принтер і навіть не кожен тип принтера підходить для кожного типу ниток або проекту – вам потрібно буде провести дослідження, перш ніж вибрати один, щоб переконатися, що ви вибрали правильний тип для ваших потреб.

Ось короткий огляд деяких з найпоширеніших типів 3D-принтерів, які ви можете знайти. Це не вичерпний список, але це те, про що повинен знати початківець ентузіаст 3D-друку!

SLA

SLA або стереолітографія була першим видом 3D-друку. Створений у 1986 році Чаком Холлом, він використовує техніку друку, яка називається Vat Polymerisation – у ній використовується фотополімерна гумка, яка піддається впливу джерела світла. Цей тип принтера ідеально підходить для гладких поверхонь і високого рівня деталізації друкованих проектів.

Він не особливо підходить для початківців і має багато застосувань у медицині, де він використовується для друку анатомічних моделей, а також мікрофлюїдики. Принтер використовує кілька дзеркал, розташованих так, щоб направляти лазерний стовп через гумку, яка використовується як нитка, щоб вона могла формувати різні шари в зоні формування.

Точність і швидкість є ключовими, а проекти 3D-друку створюються з самого початку. Крім згаданих застосувань у медицині, ця техніка друку також корисна в авіації та автомобільній промисловості. До принтерів цього типу належать ProJets і Viper.

SLS

Спеціальне лазерне спікання або SLS розм’якшує нейлонові порошки в тверду пластикову конструкцію. Використані матеріали - термопласти, що означає, що результати є міцними, придатними для застібки та ударів. Техніка, що використовується, називається злиттям потужного ложа. Термопласт буде нагріватися до того моменту, як він розрідиться, а потім пошаровується на стадію формування. Лазер використовується для спікання порошку, який був укладений у твердий твердий шар – і коли поперечний сегмент завершено, етап зменшується на висоту цього шару, додається більше порошку, і лазер знову спікає його. до твердого.

Надлишок порошку, який додано, але не спечений, служить свого роду допоміжним матеріалом, який з часом відпаде. Через це опорні конструкції не потрібні. Основна перевага SLS полягає в тому, що він створює чудові механічні властивості, з недоліком більшого часу виконання, ніж інші типи принтерів. Приклади включають Sinterit Lisa, Formlabs Fuse 1 і Sharebot SnowWhite 2.

FDM/FFF

Моделювання плавленим осадженням та виготовлення плавленого волокна є подібними типами принтерів. Вони виштовхують пластикове волокно шар за шаром на стадію формування. Таким чином, повні моделі можна створювати відносно швидко та ефективно. Створені поверхні, як правило, не гладкі, а отримані моделі також зазвичай не надто міцні. Іншими словами, фактичне використання друкованих частин може бути досить обмеженим. Незважаючи на це, цей тип принтера є прекрасним вибором для початківців, оскільки він зручний для експериментів і досить простий у використанні.

Тим не менш, цей тип принтера може бути одним з найдоступніших для принтерів з обмеженим бюджетом. Котушка з ниткою пропускається в принтер, а потім проштовхується через нагрітий носик. Найпоширенішими матеріалами є PLA, ABS і PET, але деякі інші також працюють, залежно від використовуваного носика.

Головка принтера рухається вздовж заданих осей і розподіляє зріджений пластик шар за шаром. Коли шар буде завершено, наступний шар запускається, доки об’єкт не буде завершено. Одними з найкращих варіантів використання цієї техніки є кріплення та корпуси, але FFF і FDM також підходять для всіх видів невеликих друкованих проектів.

Моделі принтерів включають Snapmaker і Ultimaker, а також багато інших. З огляду на те, наскільки широко розповсюджений цей тип принтерів зараз, існує безліч різних моделей у всіх цінових діапазонах.

DLP

Цифрова обробка світла дещо схожа на друк за угодою SLA. Він друкує швидше і одночасно розкриває шари, а не перехресно за допомогою лазера. SLA і DLP мають схожі цілі використання і є моделями типу інфузійної форми. На відміну від FFF, поверхні гладкі, і тому проекти можуть знайти застосування в таких речах, як стоматологія.

З іншого боку, відбитки DLP дещо слабкі. Зазвичай вони не корисні для механічних деталей або чогось, що вимагає особливої ​​стабільності. Що стосується відмінностей між SLA та DLP – коли перший використовує лазер для малювання округлих форм, DLP використовує екран для проектування квадратних вокселів певного мінімального розміру, щоб створити форми, які друкуються.

Принтери цього типу включають Micromake L2, SprintRay Moonray і Anycubic Photon S.

MJF

Принтери Multi Jet Fusion збирають деталі з нейлонового порошку. Замість лазера (як у SLS-друку), струменевий кластер використовується для застосування тепла для розплавлення порошку. Результатом є більш стабільні та передбачувані механічні властивості, а також кращі результати поверхні.

Швидший час виготовлення, який пропонує ця технологія, також призводить до зниження загальних витрат на створення. Друкувальна голівка випускає сотні дрібних крапель фотополімеру, які потім затвердіють під впливом ультрафіолету. Коли шар затвердіє, наступний шар наноситься до тих пір, поки об’єкт не буде завершено.

Для цієї техніки потрібен допоміжний матеріал, який виймають під час обробки. Хоча це може викликати певні труднощі, MJF є однією з єдиних методик, яка дозволяє принтерам створювати кілька об’єктів в одному рядку, не жертвуючи швидкістю збірки. Він також може виготовляти речі з використанням різних матеріалів і в повний тон. Це означає, що при оптимальному розміщенні MJF може масово виробляти невеликі ідентичні деталі значно швидше, ніж будь-який інший тип принтера. Принтери цього типу включають серію HP Jet Fusion.

PolyJet

Принтери PolyJet виробляють гладкі та точні деталі, які підходять для різноманітних речей. Вони пропонують мікроскопічну роздільну здатність шарів і можуть створювати як тонкі стінки, так і складні елементи, оскільки вони можуть працювати з найрізноманітнішими матеріалами з будь-якого 3D-принтера (звісно, ​​за умови, що вони обладнані правильною насадкою/підкладкою). Відбитки PolyJet можна використовувати для створення пристосувань, форм та різних виробничих інструментів.

Існує безліч моделей принтерів, спеціально призначених для використання в стоматологічній роботі – для зуботехнічних лабораторій і стоматологічного друку. Швидкі та високоякісні друки, отримані завдяки цій технології, роблять її чудовим вибором для такого медичного використання. Ці принтери працюють за допомогою кількох струминних головок – вони наносять шар будівельного матеріалу, ковзаючи вздовж осі. Кожна голова вносить різну кількість у різні місця, щоб створити будь-яку форму цього шару. Найпоширеніші установки цих принтерів мають друкувальну головку з кількома соплами струменевого типу.

Розподілені матеріали прошиваються та затверджуються УФ-шаром, перш ніж принтер рухатиметься – платформа опускає шар, і додається наступний шар. Сировина та нитки зберігаються не на котушках, а в картриджах, які під’єднані до насадок, на відміну від звичайного струменевого принтера. Принтери цього типу включають серію Connex 3, Objet30 і J5 DentaJet.

DMLS

У принтерів DMLS є одне основне застосування – друк на металевих матеріалах. Використовуючи добавки на основі металу, DMLS є стандартними машинами для будь-якого типу 3D-друків, які використовують MF-нитки. У той час як деякі інші принтери також здатні обробляти матеріал, принтери DMLS особливо добре створюють однорідні деталі з подібними якостями, що й речі, відлиті зі «звичайного» металу.

DMLS – це скорочення від Direct Metal Laser Sintering, і саме так він працює – він використовує потужний лазер для розплавлення порошкоподібних шарів металевих/пластикових сумішей перед тим, як їх знову затвердити для створення проекту. Він працює подібно до того, як можна зварювати або паяти дуже тонким і точним лазером, однак він швидший і набагато точніший, ніж людські руки можуть сподіватися.

Ці принтери досить складні у використанні та вимагають/використовують деякі нетрадиційні елементи (наприклад, зазвичай заповнену аргоном газову камеру) і тому зовсім не підходять для новачків – особливо з огляду на їх болісно високі ціни. Тим не менш, вони можуть працювати з різними сплавами і металами, включаючи сталь, титан, нікель, кобальт і мідь. Моделі принтерів DMLS включають EOS M 290 і FormUp 350.

EBM

Електронно-променевий плавлення — це тип друку з порошковим шаром. Він використовує електронний промінь, а не звичайний лазер для злиття частинок і створення деталі. Він створює неймовірно стійкі та стійкі конструкції шляхом сплавлення металу з металом. На даний момент ця технологія використовується і виробляється лише однією компанією – GE Additive.

У порівнянні з іншими принтерами, які використовують лазери як джерело тепла, принтери EBM використовують електронну гармату для вилучення електронів, наприклад, з нитки вольфрамової сталі у вакуумі. Потім вони прискорюються і проектуються на металевий порошок, який наноситься на кожен шар.

Коли проект роздрукований, надлишки порошків видаляються за допомогою пістолета. Оскільки весь процес відбувається у вакуумі, деталі та порошок не окислюються під час їх використання – і коли відбиток виконаний, значну кількість невикористаного порошку можна використовувати безпосередньо. Це відрізняється від більшості інших методів друку і значно знижує вартість друку, оскільки матеріали можуть бути досить дорогими, особливо якщо мова йде про металеві нитки.

Порівняно з лазерними променевими принтерами, електронно-променеві принтери мають перевагу в швидкості, але трохи страждають у відношенні точності та максимального розміру виробничої частини. Оскільки промінь ширший, ніж лазер, деякі речі, які можливі за допомогою лазера, неможливо зробити на принтері EBM. Враховуючи обмежену кількість доступних моделей принтерів, існує також обмеження на розміри деталей – обсяг виробництва лазерного принтера може бути вдвічі більшим, ніж у порівнянної моделі EBM.