Видове 3D принтери и техните характеристики

В предишната статия направихме един вид въведение в света на 3D принтерите. Сега е време да навлезем малко по-дълбоко в тази технология, като разберем повече за тайните, които тези екипи крият, както и за видове 3D принтери, които съществуват. Нещо жизненоважно при избора на правилния, тъй като всички те имат своите предимства и недостатъци, така че винаги ще има такъв, който да отговаря повече на вашите нужди.

Видове 3D принтери според технологиите за печат

Видовете 3D принтери са много много и могат да бъдат класифицирани по различни критерии. Ето някои от най-важните:

основни семейства

Точно както конвенционалните принтери също имат няколко семейства, 3D принтерите могат да бъдат класифицирани главно в 3 групи:

• Tinta: това не е обикновено мастило, а прахообразно съединение като целулоза или гипс. Принтерът ще изгради модела от този конгломерат прах.

Предимство	Недостатъци
Евтин метод за производство в голям обем.	Много крехки парчета, които трябва да преминат през втвърдяване.

• Лазер/LED (оптика): е технологията, използвана в 3D принтерите със смола. Те основно съдържат течност в резервоар и са подложени на лазерно излагане за втвърдяване на смолата и UV втвърдяване за втвърдяване. Това прави смола (фотополимер на акрилна основа) се трансформира в плътно парче с необходимата форма.

Предимство	Недостатъци
Можете да отпечатвате много сложни форми.	Те са скъпи.
Много висока точност на печат.	По-предназначен за промишлена или професионална употреба.
Отлично покритие на повърхността, изискващо малко или никаква последваща обработка.	Те могат да генерират токсични пари, така че не са много подходящи за дома.

• Инжектиране: са тези, които основно използват филаменти (обикновено термопластични) като PLA, ABS, Тувалу, найлон и др. Идеята зад това семейство е да се създават форми чрез отлагане на разтопени слоеве от тези материали (те могат да бъдат много разнообразни). Резултатът е здраво парче, макар и по-бавно и с по-малко прецизност от лазера.

Предимство	Недостатъци
достъпни модели.	Те са бавни.
Препоръчва се за любители, домашна употреба и образование.	Те формират модела на слоеве, като в зависимост от дебелината на нишката, покритието може да бъде с по-лошо качество.
Множество материали за избор.	Някои части разчитат на опори, които трябва да бъдат отпечатани, за да задържат частта.
Стабилни резултати.	Те се нуждаят от повече последваща обработка.
Има много марки и модели, от които да избирате.

След като тези семейства станат известни, в следващите раздели ще научим повече за всяко от тях и технологиите, които може да съществуват.

Смола и/или оптични 3D принтери

на смола и оптични 3D принтери Те са едни от най-сложните и с най-добри резултати в завършването си, но също така обикновено са много по-скъпи. В допълнение, те също ще се нуждаят от допълнителни машини като измиване и втвърдяване в някои случаи, тъй като тези функции не са интегрирани в самия принтер (или в случаите, когато почистването на частите в MSLA е тромаво).

• Измит: След отпечатване на 3D частта е необходим процес на измиване. Но вместо да почиствате частта с четка и спрей, можете да свалите готовата част от платформата за изграждане и да използвате пералните машини. Те ще действат като автоматична автомивка, с витло, което се върти магнитно вътре и разклаща почистващата течност (резервоар, пълен с изопропилов алкохол -IPA-) в херметически затворената кабина.
• Грижа: след почистване е необходимо също да се втвърди парчето, тоест излагане на ултравиолетови лъчи, които променят свойствата на полимера и го втвърдяват. За целта втвърдяващата станция отстранява частта от почистващата течност, където е била потопена, изсушава я, като я върти, за да достигне до всички страни. След като това е направено, UV LED лента ще започне да втвърдява парчето, сякаш е фурна.

SLA (стереолитография)

това стереолитографска техника това е доста стар метод, който е преработен за 3D принтери. Използва се фоточувствителна течна смола, която ще се втвърди на местата, където удари лазерния лъч. Така се създават слоевете, докато се постигне готовото парче.

Предимство	Недостатъци
Гладко покритие на повърхността.	Висока цена.
Възможност за отпечатване на сложни модели.	По-малко екологично чисти.
Най-добре за малки части.	Нуждае се от втвърдяване след отпечатване.
Бърз	Не можете да печатате големи части.
Разнообразие от материали за избор.	Тези принтери не са най-издръжливите и здрави.
Компактен и лесен за транспортиране.

SLS (селективно лазерно синтероване)

Това е друг процес на селективно лазерно синтероване подобно на DLP и SLA, но вместо течност ще се използва прах. Лазерният лъч ще се стопи и ще залепи праховите частици слой по слой, докато се оформи окончателният модел. Предимствата на този метод е, че можете да използвате много различни материали (найлон, метал,...) за създаване на части, които са трудни за създаване с помощта на традиционни методи като форми или екструдиране.

Предимство	Недостатъци
Пакетният печат може да се извърши по лесен начин.	Ограничено количество материали.
Цената на печат е сравнително достъпна.	Не позволява рециклиране на материала.
Не се нуждае от опори.	Потенциални рискове за здравето.
Много детайлни парчета.	Парчетата са крехки.
Добър за експериментална употреба.	Последващата обработка е трудна.
Можете да отпечатате по-големи части.

DLP (цифрова обработка на светлина)

Тази технология на цифрова обработка на светлината е друг вид 3D печат, подобен на SLA, и също използва втвърдени в светлина течни фотополимери. Разликата обаче е в източника на светлина, който в този случай е цифров прожекционен екран, фокусиращ се върху точките, където смолата трябва да се втвърди, ускорявайки процеса на печат в сравнение със SLA.

Предимство	Недостатъци
Висока скорост на печат.	Небезопасни консумативи.
Голяма прецизност.	Консумативите имат висока цена.
Може да бъде добър за различни области на приложение.
3D принтер с ниска цена.

MSLA (маскиран SLA)

Той е базиран на SLA технология и споделя много от неговите характеристики, но е вид маскирана SLA технология. Тоест, той използва LED масив като източник на UV светлина. С други думи, има LCD екран, през който се излъчва светлина, която съответства на формата на слой, излагайки цялата смола наведнъж и постигайки по-високи скорости на печат. Тоест екранът прожектира резени или резени.

Предимство	Недостатъци
Гладко покритие на повърхността.	Висока цена.
Възможност за отпечатване на сложни модели.	По-малко екологично чисти.
Скорост на печат.	Нуждае се от втвърдяване след отпечатване.
Разнообразие от материали за избор.	Не можете да печатате големи части.
Компактен и лесен за транспортиране.	Тези принтери не са най-издръжливите и здрави.

DMLS (Direct Metal Laser Sintering) или DMLS (PolyJet Direct Metal Laser Sintering)

В този случай той генерира обекти по подобен начин на SLS, но разликата е, че прахът не се стопява, а се нагрява от лазера до точката, в която може да се слее на молекулярно ниво. Поради напреженията парчетата обикновено са малко крехки, въпреки че могат да бъдат подложени на последващ термичен процес, за да станат по-устойчиви. Тази технология се използва широко в индустрията за производство на метални или сплавни части.

Предимство	Недостатъци
Много полезен в промишлеността.	лица.
Могат да се използват за печат на метални части.	Обикновено са големи.
Не се нуждае от опори.	Частите могат да бъдат крехки.
Много детайлни парчета.	Необходима е последваща обработка, която включва отгряване за стопяване на метали или други видове материали.
Можете да отпечатате парчета с много различни размери.

Екструдиране или отлагане (инжектиране)

Когато говорим за семейството принтери, които използват техники за отлагане с помощта на екструдери за материали могат да се разграничат следните технологии:

FDM (моделиране с плавно отлагане)

Тези техники за моделиране отлагане на разтопен материал за да композирате обекта слой по слой. Когато една нишка се нагрее и се стопи, тя преминава през екструдер и главата се движи в координатите XY, посочени от файла с модела за печат. За другото измерение използвайте Z отместване за последователните слоеве.

Предимство	Недостатъци
Затворен.	Те са големи машини за индустрията.
Голямо разнообразие от материали за избор.	Не са евтини.
Довършителни работи с добро качество.	Те се нуждаят от повече поддръжка.

FFF (Изработка на стопени нишки)

Разлики между FDM и FFF? Въпреки че понякога се използва като синоним, FDM е термин, който се отнася до технология, разработена от Stratasys през 1989 г. За разлика от това, терминът FFF има прилики, но е въведен от създателите на RepRap през 2005 г.

С популяризирането на 3D принтерите и на Изтичане на патента на FDM през 2009 г, пътят беше проправен за нови евтини принтери с много подобна технология, наречена FFF:

• FDM: големи и затворени машини за използване в инженерството и с висококачествени резултати.
• FFF: отворени принтери, по-евтини и с по-лоши и по-противоречиви резултати за приложения, в които са необходими части с много специфични свойства.

Предимство	Недостатъци
Те са евтини.	Грапава повърхност на парчетата.
Филаментът може да се използва повторно.	Изкривяването (деформацията) е често. Тоест част от обекта, който отпечатвате, е извита нагоре поради температурната разлика между слоевете.
Те са прости.	Дюзата има тенденция да се запуши.
Има голямо разнообразие от материали, от които да избирате.	Отнема много време за отпечатване.
Те са компактни и лесни за транспортиране.	Проблеми с изместването на слоевете поради липса на прилепване между слоевете.
Можете да ги намерите както готови, така и в комплекти за сглобяване.	Слабост.
	Леглото или опората се нуждаят от често калибриране.

Други видове усъвършенствани 3D принтери

Освен горните типове 3D принтери или технологии за печат, има и други, които може да не са популярни за домашна употреба, но са са интересни за индустрията или изследванията:

MJF (Multi Jet Fusion) или MJ (Материална струя)

Друга технология за 3D печат, която можете да намерите, е MJF или просто MJ. Както подсказва името му, това е a процес, който използва инжектиране на материали. Типовете 3D принтери, които са възприели този метод на печат, са предназначени предимно за индустрията за бижута, като постигат високо качество чрез инжектиране на стотици малки капчици фотополимер и след това преминаване през UV (ултравиолетов) процес на втвърдяване (втвърдяване).

Предимство	Недостатъци
Висока скорост на печат.	В момента няма налични в търговската мрежа керамични материали.
Подходяща за бизнес употреба.	Технологията не е твърде разпространена.
Висока степен на автоматизация по време на процеса на печат и последваща обработка.

SLM (селективно лазерно топене)

Това е усъвършенствана технология, с много мощен лазерен източник, а 3D принтерите от този тип имат доста високи цени, така че е предназначен за професионална употреба. По някакъв начин те са подобни на оптичната технология SLS, селективно сливаща се чрез лазер. Много използван в селективно разтопен метален прах и генерирайте много здрави парчета слой по слой, така че избягвате определени последващи обработки.

Предимство	Недостатъци
Можете да отпечатате метални части със сложни форми.	Ограничено количество материали.
Резултатът е прецизна и здрава част.	Те са скъпи и големи.
Не се нуждае от опори.	Неговата консумация на енергия е висока.
Подходящ за промишлена употреба.

EBM (топене на електронни лъчи)

технология сливане на електронен лъч това е адитивен производствен процес, много подобен на SLM и дълбоко вкоренен в аерокосмическата индустрия. Той също така е в състояние да произвежда много плътни и здрави модели, но разликата е, че вместо лазер се използва електронен лъч за стопяване на металния прах. Тази технология за промишлена употреба може да доведе до топене при температури от 1000ºC.

Предимство	Недостатъци
Можете да отпечатате метални части със сложни форми.	Много ограничено количество материали, тъй като в момента може да се използва само за определени метали като кобалт-хром или титанови сплави.
Резултатът е прецизна и здрава част.	Те са скъпи и големи.
Не се нуждае от опори.	Неговата консумация на енергия е висока.
Подходящ за промишлена употреба.	Те се нуждаят от квалифициран персонал и мерки за защита за тяхното използване.

BJ (Binder Jetting)

Това е друг от съществуващите видове 3D принтери, с технология, използвана на индустриално ниво. В този случай то използвайте пудра като основа за производство на части, със свързващо вещество за образуване на слоеве. Тоест, той използва прахове от материала заедно с един вид лепило, което по-късно ще бъде отстранено, така че да остане само основният материал. Тези видове принтери могат да използват материали като мазилка, цимент, метални частици, пясък и дори полимери.

Предимство	Недостатъци
Голямо разнообразие от материали за изработка на елементите.	Те могат да бъдат големи по размер.
Можете да отпечатвате големи обекти.	Те са скъпи.
Не се нуждае от опори.	Не е подходящ за домашна употреба.
Подходящ за промишлена употреба.	Може да се наложи адаптиране на модела към всеки отделен случай.

Бетон или 3DCP

Това е вид печат, който предизвиква все по-голям интерес за строителната индустрия. 3DCP означава 3D печат на бетон, тоест 3D печат на цимент. Компютърно подпомаган процес за създаване на конструкции от цимент чрез екструдиране за образуване на слоеве и по този начин изграждане на стени, къщи и др.

Предимство	Недостатъци
Те могат бързо да изграждат структури.	Те могат да бъдат големи по размер.
Те представляват голям интерес за строителния сектор.	Те са скъпи и сложни.
Те биха могли да позволят изграждането на по-евтини и по-устойчиви жилища.	Всеки случай ще трябва да адаптира специално 3D принтера.
Важно развитие за колонизацията на други планети.

LOM (Производство на ламинирани обекти)

LOM обхваща някои видове 3D принтери, които се използват за валцово производство. За това се използват тъкани, листове хартия, листове или метални плочи, пластмаса и др., като се отлагат лист по лист за слоевете и се използва лепило за свързването им, в допълнение към използването на индустриални техники за рязане за генериране на формата, като напр. може да се изрязва с лазер.

Предимство	Недостатъци
Те могат да изграждат здрави конструкции.	Те не са компактни 3D принтери.
Възможност за избор между много разнообразни суровини.	Те са скъпи и сложни.
Те могат да имат приложения в авиационния сектор или в сектора на конкуренцията за определени композитни материали.	Те се нуждаят от квалифициран персонал.

DOD (отпадане при поискване)

Друга техника на спад при поискване използва две "мастиленоструйни" струи, като едната отлага строителния материал за обекта, а другата е разтворим материал за подпорите. По този начин той изгражда слой по слой, като използва допълнителни инструменти за оформяне на модела, като резачка за мухи, която полира зоната в процес на изграждане. По този начин се постига идеално равна повърхност, поради което се използва широко в индустрията, където е необходима по-голяма прецизност, като например производството на форми.

Предимство	Недостатъци
Идеален за промишлена употреба.	Те могат да бъдат големи по размер.
Голяма прецизност при довършителните работи.	Те са скъпи и сложни.
Те могат да отпечатват големи предмети.	Те се нуждаят от квалифициран персонал.
Не се нуждае от опори.	Донякъде ограничени материали.

MME (екструдиране на метални материали)

Този метод е много подобен на FFF или FDM, тоест се състои от екструдиране на полимер. Разликата е, че това полимерът има високо натоварване на метален прах. Следователно, когато се създава формата, може да се извърши последваща обработка (отлепване и синтероване), за да се създаде твърда метална част.

UAM (Ултразвуково производство на добавки)

Този друг метод използва метални листове, които са слой по слой и слети заедно ултразвук за смесване на повърхностите и създаване на плътна част.

биопринтиране

И накрая, сред видовете 3D принтери не може да липсва един от най-модерните и интересни за медицинска употреба, наред с други приложения в индустрията. Е за технология за биопринтиране, който може да се базира на някои от предишните техники, но с особености. Например, има случаи, в които те се основават на нанасяне на слоеве, биомастилени струи (биомастило), лазерно подпомаган биопринт, налягане, микроекструзия, SLA, директна клетъчна екструзия, магнитни технологии и т.н. Всичко ще зависи от употребата, която искате да му дадете, тъй като всеки от тях има своите потенциални предимства и ограничения.

3D биопринтирането има три основни фази които са:

1. Предварителен биопринт: е процесът на създаване на модел, като 3D моделиране с помощта на софтуер за 3D печат. Но в този случай са необходими по-сложни стъпки за получаване на споменатия модел, с тестове като биопсии, компютърна томография, ядрено-магнитен резонанс и др. По този начин можете да получите модела, който ще бъде изпратен за печат.
2. биопринтиране: Когато се използват различните необходими материали, като течни разтвори с клетки, матрици, хранителни вещества, био-мастила и др., и те се поставят в печатащата касета, така че принтерът да започне да създава тъканта, органа или обекта.
3. След биопринтиране: това е процесът преди печата, какъвто беше случаят с 3D печата, има и различни предишни процеси. Те могат да генерират стабилна структура, узряване на тъканите, васкулатура и т.н. В много случаи за това са необходими биореактори.

Предимство	Недостатъци
Възможност за печат на живи платове.	Сложност.
Това би могло да реши проблема с недостига на органи за трансплантация.	Цената на това модерно оборудване.
Премахване на необходимостта от тестване върху животни.	Необходимост от предварителна обработка в допълнение към последваща обработка.
Бързина и прецизност.	Все още в експериментална фаза.

Видове 3D принтери според материалите

Друг начин за каталогизиране на 3D принтери е от вида на материала, върху който могат да печатат, въпреки че някои от домашните и промишлените 3D принтери приемат различни материали за печат (стига да имат сходни характеристики, като точка на топене,...), точно както конвенционалният принтер може да използва различни видове хартия.

метални 3D принтери

Всички метали не са подходящи за различни видове 3D принтери. Всъщност, като се използват някои от технологиите, показани по-горе, само с няколко могат да се справят. В най-често срещаните метални прахове използвани в адитивното производство са:

• Неръждаема стомана (различни видове)
• Инструментална стомана (с различен въглероден състав)
• Титаниеви сплави.
• Алуминиеви сплави.
• Суперсплави на базата на никел, като Inconel (аустенитна Ni-Cr сплав).
• Кобалто-хромови сплави.
• Сплави на основата на мед.
• Благородни метали (злато, сребро, платина,...).
• Екзотични метали (паладий, тантал,...).

3D принтери за храна

Все по-често се среща 3D принтери за приготвяне на храна използване на адитивни методи за производство. В този случай някои от най-често срещаните са:

• Функционални компоненти (пребиотици, пробиотици, минерали, витамини, мастни киселини, фитохимикали и други антиоксиданти).
• Фибри.
• Мазнини
• Различни видове въглехидрати, като брашно и захар.
• Протеини (животински или растителни) за образуване на текстури, подобни на месо.
• Хидрогелове, като желатин и алгинат.
• Шоколадови бонбони.

Пластмасови 3D принтери

Разбира се, един от най-използваните материали за 3D печат, особено за домашни 3D принтери, е полимерите:

• Пластмаси като PLA, ABS, PET, PC и др.
• Високоефективни полимери като PEEK, PEKK, ULTEM и др.
• Синтетични полиамиди от текстилен тип като найлон или найлон.
• Водоразтворими като HIPS, PVA, BVOH и др.
• Гъвкави като TPE или TPU, като тези на силиконовите калъфи за мобилни телефони.
• Смоли на базата на полимеризация.

Освен това, ако ще използвате 3D принтер за отпечатване на предмети за употреба в храна, като чаши, чаши, чинии, прибори за хранене и т.н., трябва да знаете какво безопасни за храни пластмаси:

• PLA, PP, ко-полиестер, PET, PET-G, HIPS, найлон 6, ABS, ASA и PEI. Ако ще ги използвате за миене в съдомиялна машина или ще издържате на по-високи температури, изхвърлете найлона, PLA и PET, тъй като те са склонни да се деформират при температури между 60-70ºC.

Биоматериали

Относно 3D биопринтиране, можете да намерите и голямо разнообразие от продукти и материали:

• синтетични полимери.
• Поли-L-млечна киселина.
• Биомолекули, като ДНК.
• Биомистила с нисък вискозитет с клетки в суспензия (специфични клетки или стволови клетки). С хиалуронова киселина, колаген и др.
• Метали за протезиране.
• Протеини
• Композити.
• Желатинова агароза.
• фоточувствителни материали.
• Акрили и епоксидни смоли.
• Полибутилен терефталат (PBT)
• Полигликолова киселина (PGA)
• полиетер етер кетон (PEEK)
• полиуретан
• поливинил алкохол (PVA)
• Полимлечна-ко-гликолова киселина (PLGA)
• Хитозан
• Други пасти, хидрогелове и течности.

Композити и хибриди

Има и други хибридни съединения за 3D принтери, въпреки че са по-екзотични и много разнообразни:

• На базата на PLA (70% PLA + 30% друг материал), като дърво, бамбук, вълна, коркови нишки и др.
• Композити (въглеродни влакна, фибростъкло, кевлар и др.).
• Алуминий (смес от полимери и алуминиеви прахове).
• Керамика. Някои примери са порцелан, теракота и др.
  • Метални оксиди: алуминий, циркон, кварц и др.
  • Неоксидна основа: силициеви карбиди, алуминиев нитрид и др.
  • Биокерамика: като хидроксиапатит (HA), трикалциев фосфат (TCP) и др.
• Съединения на циментова основа, като различни видове хоросан и бетон.
• Наноматериали и интелигентни материали.
• И още много иновативни материали, които идват.

Според употребите

Не на последно място, различни видове 3D принтери също могат да бъдат каталогизирани според употребата какво ще бъде дадено:

Индустриални 3D принтери

на индустриални 3D принтери Те са много специфичен тип принтери. Те обикновено разполагат с усъвършенствани технологии, освен че са значително големи по размер и на цена от хиляди евро. Те са предназначени за използване в промишлеността, за да бъдат произведени бързо, прецизно и в големи количества. И те могат да се използват в сектори като аеронавтика, електроника и полупроводници, фармацевтика, превозни средства, строителство, космонавтика, моторни спортове и др.

Лос цени на индустриални 3d принтери може да осцилира от 4000 € до 300.000 € в някои случаи, в зависимост от размера, марката, модела, материалите и характеристиките.

Големи 3D принтери

Въпреки че този тип големи 3d принтери могат да бъдат включени в индустриалните, вярно е, че има някои модели, предназначени за използване извън индустрията, като например някои принтери, способни да отпечатват големи части за онези производители, които се нуждаят от това, за малки компании и т.н. Имам предвид онези модели, които не са толкова големи и скъпи като индустриалните, като Anycubic Chiron, Snapmaker 3D, Tronxy X5SA, Tevo Tornado, Creality CR 10S, Dremer DigiLab 3D20 и т.н.

Евтини 3D принтери

Много монтажни комплекти 3D принтери за домашна употреба, или някои проекти с отворен код, като Prusa, Lulzbot, Voron, SeeMeCNC, BigFDM, Creality Ender, Ultimaker и др., както и други марки, които продават компактни 3D принтери, донесоха 3D принтирането и в много домове. Това, което преди можеха да си позволят само няколко компании, сега може да бъде на цена, подобна на конвенционалните принтери.

По принцип тези принтери са предназначени за лична употреба, като ентусиасти или производители „Направи си сам“, или за някои хора на свободна практика, които трябва да създават определени модели от време на време. Но те не са предназначени за създаване на големи модели, нито масово, нито бързо. И в по-голямата си част те са направени от смола или пластмасова нишка.

3d молив

И накрая, за да завърша тази статия, не исках да се оставя зад себе си 3D моливи. Те не са един от видовете 3D принтери като такива, но имат обща цел и могат да бъдат много практични за създаване на някои прости модели, за деца и т.н.

те имат много евтина цена, и по принцип са малки ръчни 3D принтери с форма на писалка с които да правим рисунки с обем. Те обикновено използват пластмасови нишки като PLA, ABS и др., а работата им е много проста. Те основно се включват в електрически контакт и се нагряват като поялници или пистолети за горещо лепило. Ето как те разтопяват пластмасата, която ще тече през върха, за да създадат рисунката.

повече информация

• Най-добрите 3D принтери със смола
• 3D скенер
• Резервни части за 3D принтер
• Филаменти и смола за 3D принтери
• Най-добрите индустриални 3D принтери
• Най-добрите 3D принтери за дома
• Най-добрите евтини 3D принтери
• Как да изберем най-добрия 3D принтер
• Всичко за форматите за STL и 3D печат
• Начално ръководство за 3D печат