3D spausdintuvų tipai ir jų charakteristikos

Ankstesniame straipsnyje mes padarėme savotišką įvadą į 3D spausdintuvų pasaulį. Dabar atėjo laikas šiek tiek pasigilinti į šią technologiją, žinant daugiau apie paslaptis, kurias slepia šios komandos, ir egzistuojančių 3D spausdintuvų tipų. Svarbus dalykas renkantis tinkamą, nes jie visi turi savo privalumų ir trūkumų, todėl visada bus vienas, kuris labiau atitiks jūsų poreikius.

3D spausdintuvų tipai pagal spausdinimo technologijas

3D spausdintuvų tipų yra labai daug ir gali būti klasifikuojami pagal įvairius kriterijus. Štai keletas svarbiausių:

pagrindinės šeimos

Kaip ir įprasti spausdintuvai turi keletą šeimų, taip ir 3D spausdintuvus galima daugiausia suskirstyti į 3 grupės:

• Tinta: tai ne įprastas rašalas, o miltelių mišinys, pvz., celiuliozė arba tinkas. Spausdintuvas sukurs modelį iš šio dulkių konglomerato.

• Lazeris / LED (optika): yra technologija, naudojama 3D dervos spausdintuvuose. Juose iš esmės yra rezervuare esantis skystis ir veikiamas lazeriu, kad derva sukietėtų, o UV kietėjimas sukietėtų. Tai daro derva (akrilo pagrindu pagamintas fotopolimeras) paverčiamas vientisu gabalu, kurio forma yra reikalinga.

• Injekcija: yra tie, kurie dažniausiai naudojami gijos (dažniausiai termoplastinės) tokie kaip PLA, ABS, Tuvalu, nailonas ir kt. Šios šeimos idėja yra sukurti formas, nusodinant išlydytus šių medžiagų sluoksnius (jų gali būti labai įvairių). Rezultatas yra tvirtas gabalas, nors ir lėtesnis ir mažesnis nei lazeris.

Kai šios šeimos bus žinomos, kituose skyriuose sužinosime daugiau apie kiekvieną iš jų ir apie galimas technologijas.

Dervos ir (arba) optiniai 3D spausdintuvai

The dervos ir optiniai 3D spausdintuvai Jie yra vieni sudėtingiausių ir pasižymi geriausiais apdailos rezultatais, tačiau dažniausiai yra ir daug brangesni. Be to, kai kuriais atvejais jiems taip pat reikės papildomų mašinų, tokių kaip plovimas ir kietinimas, nes šios funkcijos nėra integruotos į patį spausdintuvą (arba tais atvejais, kai MSLA dalių valymas yra sudėtingas).

• Nuplautas: Atspausdinus 3D dalį, reikalingas plovimo procesas. Tačiau užuot valę dalį šepečiu ir purškimo, galite nuimti gatavą dalį nuo konstravimo platformos ir naudoti skalbimo mašinas. Šios veiks kaip automatinė automobilių plovykla, kurios viduje magnetiškai besisukantis sraigtas sumaišo valymo skystį (baką, pilną izopropilo alkoholio -IPA-) hermetiškai uždarytoje salone.
• Priežiūra: po valymo taip pat reikia išgydyti gabalą, tai yra ultravioletinių spindulių, kurie keičia polimero savybes ir sukietėja, poveikį. Norėdami tai padaryti, kietinimo stotis pašalina dalį iš valymo skysčio, kurioje ji buvo panardinta, ir išdžiovina ją sukant, kad pasiektų visas puses. Kai tai bus padaryta, UV LED juosta pradės kietinti gabalą, tarsi tai būtų orkaitė.

SLA (stereolitografija)

tai stereolitografijos technika tai gana senas metodas, kuris buvo atnaujintas 3D spausdintuvams. Naudojama šviesai jautri skysta derva, kuri sukietės tose vietose, kur atsitrenkia lazerio spindulys. Taip kuriami sluoksniai, kol pasiekiamas baigtas kūrinys.

SLS (selektyvus lazerinis sukepinimas)

Tai dar vienas procesas selektyvus lazerinis sukepinimas panašus į DLP ir SLA, tačiau vietoj skysčio bus naudojami milteliai. Lazerio spindulys ištirps ir prilips prie dulkių dalelių sluoksnis po sluoksnio, kol bus suformuotas galutinis modelis. Šio metodo pranašumai yra tai, kad galite naudoti daug skirtingų medžiagų (nailono, metalo ir kt.), kad sukurtumėte dalis, kurias sunku sukurti naudojant tradicinius metodus, pvz., formas arba ekstruziją.

DLP (skaitmeninis šviesos apdorojimas)

Ši technologija skaitmeninis šviesos apdorojimas yra dar vienas 3D spausdinimo tipas, panašus į SLA, taip pat naudojamas šviesai sukietėjęs skystas fotopolimeras. Tačiau skirtumas yra šviesos šaltinyje, kuris šiuo atveju yra skaitmeninis projekcinis ekranas, orientuojantis į taškus, kur derva turi sukietėti, pagreitina spausdinimo procesą, palyginti su SLA.

MSLA (kaukė SLA)

Jis pagrįstas SLA technologija ir turi daug bendrų funkcijų, tačiau yra tam tikras tipas užmaskuota SLA technologija. Tai yra, jis naudoja LED masyvą kaip UV šviesos šaltinį. Kitaip tariant, jame yra skystųjų kristalų ekranas, per kurį skleidžiama šviesa, atitinkanti sluoksnio formą, atidengdama visą dervą iš karto ir pasiekiant didesnį spausdinimo greitį. Tai yra, ekranas projektuoja pjūvius arba griežinėlius.

DMLS (tiesioginis metalo lazerinis sukepinimas) arba DMLS („PolyJet“ tiesioginis metalo lazerinis sukepinimas)

Šiuo atveju jis generuoja objektus panašiai kaip SLS, tačiau skirtumas tas, kad milteliai nelydomi, o lazeriu pašildomi iki taško, kuriame gali susilieti molekuliniu lygmeniu. Dėl įtempių gabalai paprastai yra šiek tiek trapūs, nors vėliau jie gali būti termiškai apdoroti, kad būtų atsparesni. Ši technologija plačiai naudojama pramonėje metalinių ar lydinių dalių gamybai.

Ekstruzija arba nusodinimas (įpurškimas)

Kai kalbame apie naudojamų spausdintuvų šeimą nusodinimo būdai naudojant medžiagų ekstruderius, galima atskirti šias technologijas:

FDM (sulydyto nusėdimo modeliavimas)

Šios modeliavimo technikos išlydytos medžiagos nusodinimas objektą sudaryti sluoksnis po sluoksnio. Kaitinamas siūlas ir ištirpsta, jis praeina per ekstruderį, o galvutė juda XY koordinatėmis, kurias nurodo failas su spausdinimo modeliu. Kitiems matmenims naudokite Z poslinkį nuosekliems sluoksniams.

FFF (lydyto gijų gamyba)

FDM ir FFF skirtumai? Nors kartais vartojamas kaip sinonimas, FDM yra terminas, reiškiantis technologiją, kurią Stratasys sukūrė 1989 m. Priešingai, terminas FFF turi panašumų, tačiau jį sukūrė RepRap kūrėjai 2005 m.

Populiarėjant 3D spausdintuvams ir FDM patento galiojimo laikas baigėsi 2009 m, buvo paruoštas kelias naujiems pigiems spausdintuvams su labai panašia technologija, vadinama FFF:

• FDM: didelės ir uždaros mašinos, skirtos naudoti inžinerijoje ir gauti aukštos kokybės rezultatus.
• fff: atviri spausdintuvai, pigesni ir prastesni bei nenuoseklesni rezultatai, kai reikalingos labai specifinių savybių dalys.

Kiti pažangių 3D spausdintuvų tipai

Be minėtų tipų 3D spausdintuvų ar spausdinimo technologijų, yra ir kitų, kurie gali būti nepopuliarūs naudoti namuose, bet yra yra įdomūs pramonei ar tyrimams:

MJF (Multi Jet Fusion) arba MJ (medžiagų leidimas)

Kita 3D spausdinimo technologija, kurią galite rasti, yra MJF arba tiesiog MJ. Kaip rodo jo pavadinimas, tai a procesas, kurio metu naudojamas medžiagų įpurškimas. 3D spausdintuvų tipai, kuriems taikomas šis spausdinimo būdas, visų pirma yra skirti juvelyrikos pramonei. Aukšta kokybė pasiekiama įpurškiant šimtus mažų fotopolimero lašelių, o po to kietinant UV (ultravioletinėje) šviesoje.

SLM (selektyvus lydymas lazeriu)

Tai pažangi technologija, su itin galingu lazeriniu šaltiniu, o tokio tipo 3D spausdintuvai turi gana aukštas kainas, todėl yra skirti profesionaliam naudojimui. Tam tikra prasme jie yra panašūs į SLS optinę technologiją, selektyviai sulydoma lazeriu. Labai naudotas selektyviai lydyti metalo miltelius ir sukurti labai tvirtus gabalus sluoksnis po sluoksnio, todėl išvengsite tam tikro vėlesnio apdorojimo.

EBM (elektronų pluošto tirpimas)

Technologija elektronų pluošto sintezė tai priedų gamybos procesas, labai panašus į SLM ir giliai įsišaknijęs aviacijos ir kosmoso pramonėje. Jis taip pat gali pagaminti labai tankius ir tvirtus modelius, tačiau skirtumas yra tas, kad vietoj lazerio metalo milteliams ištirpdyti naudojamas elektronų pluoštas. Ši technologija pramoniniam naudojimui gali sukelti lydymosi 1000ºC temperatūroje.

BJ (rišiklio purškimas)

Tai dar vienas iš esamų 3D spausdintuvų tipų, kurių technologija naudojama pramoniniu lygiu. Šiuo atveju tai kaip pagrindą naudokite miltelius detalių gamybai, su rišikliu sluoksniams formuoti. Tai reiškia, kad naudojami medžiagos milteliai kartu su tam tikrais klijais, kurie vėliau bus pašalinti, kad liktų tik pagrindinė medžiaga. Šio tipo spausdintuvuose gali būti naudojamos tokios medžiagos kaip tinkas, cementas, metalo dalelės, smėlis ir net polimerai.

Betonas arba 3DCP

Tai spausdinimo rūšis, sulaukianti vis daugiau susidomėjimo statybos pramonei. 3DCP reiškia 3D betono spausdinimą, tai yra 3D cemento spausdinimą. Kompiuterinis procesas, skirtas cemento konstrukcijoms sukurti ekstruzijos būdu, kad būtų suformuoti sluoksniai ir taip statomos sienos, namai ir kt.

LOM (laminuotų objektų gamyba)

LOM apima kai kuriuos 3D spausdintuvų tipus, kurie naudojami valcavimo gamyba. Tam naudojami audiniai, popieriaus lakštai, lakštai ar metalo plokštės, plastikas ir kt., sluoksniams klijuojant po lakšto ir sujungiant klijus, be to, naudojami pramoniniai pjovimo būdai formai sukurti, pvz. gali būti pjovimas lazeriu.

DOD (drop on Demand)

Kita technika kritimas pagal poreikį naudoja dvi „rašalo“ purkštukus, kurių viena nusodina objekto statybinę medžiagą, o kita – tirpią medžiagą atramoms. Tokiu būdu jis stato sluoksnis po sluoksnio, naudodamas papildomus įrankius modeliui formuoti, pavyzdžiui, muselinį pjaustytuvą, kuris poliruoja statomą plotą. Tokiu būdu išgaunamas idealiai lygus paviršius, todėl plačiai naudojamas pramonėje, kur reikalingas didesnis tikslumas, pavyzdžiui, formų gamybai.

MME (metalo medžiagų išspaudimas)

Šis metodas yra labai panašus į FFF arba FDM, tai yra, jis susideda iš polimero ekstruzijos. Skirtumas tas, kad šis polimeras turi didelę metalo miltelių apkrovą. Todėl kuriant formą galima atlikti papildomą apdirbimą (atrišimą ir sukepinimą), kad būtų sukurta vientisa metalinė dalis.

UAM (ultragarso priedų gamyba)

Šiuo kitu metodu naudojami metaliniai lakštai, kurie yra sluoksniuojami ir sulydomi ultragarsu sulieti paviršius ir sukurti vientisą dalį.

biospausdinimas

Galiausiai, tarp 3D spausdintuvų tipų, vieno iš pažangiausių ir įdomiausių medicinos reikmėms, be kitų pramonės taikomųjų programų, negali trūkti. Yra apie biospausdinimo technologija, kuris gali būti pagrįstas kai kuriais ankstesniais metodais, tačiau su ypatumais. Pavyzdžiui, pasitaiko atvejų, kai jie yra pagrįsti sluoksnio nusodinimu, biorašalo purkštukais (bioinkais), lazeriniu biospausdinimu, slėgiu, mikroekstruzija, SLA, tiesiogine ląstelių ekstruzija, magnetinėmis technologijomis ir kt. Viskas priklausys nuo to, kaip norite jį naudoti, nes kiekvienas turi savo privalumų ir apribojimų.

3D biospausdinimas turi trys pagrindinės fazės Kas jie tokie:

1. Išankstinis biospausdinimas: yra modelio kūrimo procesas, pvz., 3D modeliavimas naudojant 3D spausdinimo programinę įrangą. Tačiau šiuo atveju norint gauti šį modelį reikia sudėtingesnių žingsnių, tokių kaip biopsijos, kompiuterinė tomografija, magnetinio rezonanso tomografija ir kt. Tokiu būdu galite gauti modelį, kuris bus išsiųstas spausdinti.
2. biospausdinimas: Kai naudojamos įvairios reikalingos medžiagos, pvz., skysti tirpalai su ląstelėmis, matricos, maistinės medžiagos, biologinis rašalas ir kt., ir jos dedamos į spausdinimo kasetę, kad spausdintuvas pradėtų kurti audinį, organą ar objektą.
3. Post-bioprinting: tai procesas prieš spausdinimą, kaip ir 3D spausdinimo atveju, taip pat yra įvairių ankstesnių procesų. Jie gali būti sukurti stabiliai struktūrai, audinių brendimui, kraujagyslėms ir kt. Daugeliu atvejų tam reikalingi bioreaktoriai.

3D spausdintuvų tipai pagal medžiagas

Kitas būdas kataloguoti 3D spausdintuvus yra medžiagos tipas, ant kurio jie gali spausdinti, nors kai kuriuose buitiniuose ir pramoniniuose 3D spausdintuvuose galima spausdinti įvairias medžiagas (jei jų charakteristikos yra panašios, pvz., lydymosi temperatūra ir kt.), kaip ir įprastiniai spausdintuvai gali naudoti skirtingų tipų popierių.

metaliniai 3D spausdintuvai

Visi metalai nėra gerai pritaikyti įvairių tipų 3D spausdintuvams. Tiesą sakant, naudojant kai kurias aukščiau pateiktas technologijas, galima valdyti tik kelias. The dažniausiai naudojami metalo milteliai Priedų gamyboje naudojami:

• Nerūdijantis plienas (įvairių tipų)
• Įrankinis plienas (skirtingos anglies sudėties)
• Titano lydiniai.
• Aliuminio lydiniai.
• Nikelio pagrindu pagaminti superlydiniai, tokie kaip Inconel (austenitinis Ni-Cr lydinys).
• Kobalto-chromo lydiniai.
• Vario lydiniai.
• Taurieji metalai (auksas, sidabras, platina ir kt.).
• Egzotiški metalai (paladis, tantalas ir kt.).

3D maisto spausdintuvai

Šaltinis: REUTERS/Amir Cohen

Vis dažniau galima rasti 3D spausdintuvai maistui gaminti naudojant priedų gamybos metodus. Šiuo atveju kai kurie iš labiausiai paplitusių yra:

• Funkciniai komponentai (prebiotikai, probiotikai, mineralai, vitaminai, riebalų rūgštys, fitocheminės medžiagos ir kiti antioksidantai).
• Pluošto
• Riebalai
• Įvairių rūšių angliavandeniai, tokie kaip miltai ir cukrus.
• Baltymai (gyvūniniai arba augaliniai), kad susidarytų panašios į mėsą tekstūros.
• Hidrogeliai, tokie kaip želatina ir alginatas.
• Šokoladai.

Plastikiniai 3D spausdintuvai

Žinoma, viena iš dažniausiai naudojamų medžiagų 3D spausdinimui, ypač namų 3D spausdintuvams, yra polimerai:

• Plastikai, tokie kaip PLA, ABS, PET, kompiuteris ir kt.
• Aukštos kokybės polimerai, tokie kaip PEEK, PEKK, ULTEM ir kt.
• Tekstilės tipo sintetiniai poliamidai, tokie kaip nailonas arba nailonas.
• Vandenyje tirpus, pvz., HIPS, PVA, BVOH ir kt.
• Lankstūs kaip TPE ar TPU, kaip ir silikoniniai mobiliųjų telefonų dėklai.
• Polimerizacijos pagrindu pagamintos dervos.

Be to, jei ketinate naudoti 3D spausdintuvą maistui skirtiems objektams, pvz., puodeliams, stiklinėms, lėkštėms, stalo įrankiams ir kt., spausdinti, turėtumėte žinoti, ką maistui saugaus plastiko:

• PLA, PP, kopoliesteris, PET, PET-G, HIPS, nailonas 6, ABS, ASA ir PEI. Jei naudosite juos plaudami indaplovėje arba atlaikysite aukštesnę temperatūrą, išmeskite nailoną, PLA ir PET, nes jie linkę deformuotis esant 60–70ºC temperatūrai.

Biomedžiagos

Šaltinis: BloodBusiness.com

Dėl 3D biospausdinimas, taip pat galite rasti įvairių gaminių ir medžiagų:

• sintetiniai polimerai.
• Poli-L-pieno rūgštis.
• Biomolekulės, tokios kaip DNR.
• Mažo klampumo biorašalai su ląstelėmis suspensijoje (specifinės ląstelės arba kamieninės ląstelės). Su hialurono rūgštimi, kolagenu ir kt.
• Metalai protezavimui.
• Baltymai.
• Kompozitai.
• Želatinos agarozė.
• šviesai jautrios medžiagos.
• Akrilas ir epoksidinės dervos.
• Polibutileno tereftalatas (PBT)
• Poliglikolio rūgštis (PGA)
• Polieterio eterio ketonas (PEEK)
• Poliuretanas
• Polivinilo alkoholis (PVA)
• Polilaktinė glikolio rūgštis (PLGA)
• Chitozanas
• Kitos pastos, hidrogeliai ir skysčiai.

Kompozitai ir hibridai

Yra ir kitų hibridiniai junginiai 3D spausdintuvams, nors jie būna egzotiškesni ir labai įvairūs:

• PLA pagrindu (70 % PLA + 30 % kitos medžiagos), pavyzdžiui, mediena, bambukas, vilna, kamštienos siūlai ir kt.
• Kompozitai (anglies pluoštas, stiklo pluoštas, kevlaras ir kt.).
• Aliuminio oksidas (polimerų ir aliuminio miltelių mišinys).
• Keramika. Kai kurie pavyzdžiai yra porcelianas, terakota ir kt.
  • Metalų oksidai: aliuminio oksidas, cirkonis, kvarcas ir kt.
  • Ne oksido pagrindu: silicio karbidai, aliuminio nitridas ir kt.
  • Biokeramika: tokia kaip hidroksiapatitas (HA), trikalcio fosfatas (TCP) ir kt.
• Cemento pagrindo junginiai, tokie kaip įvairių tipų skiedinys ir betonas.
• Nanomedžiagos ir išmaniosios medžiagos.
• Ir dar daug naujoviškų medžiagų.

Pagal panaudojimą

Paskutinis, bet ne mažiau svarbus dalykas – įvairių tipų 3D spausdintuvai taip pat gali būti kataloguojami pagal naudojimą kas bus duota:

Pramoniniai 3D spausdintuvai

The pramoniniai 3D spausdintuvai Jie yra labai specifinio tipo spausdintuvai. Paprastai jie turi pažangias technologijas, be to, yra labai dideli, o kaina siekia tūkstančius eurų. Jie skirti naudoti pramonėje, pagaminti greitai, tiksliai ir dideliais kiekiais. Jie gali būti naudojami tokiuose sektoriuose kaip aeronautika, elektronika ir puslaidininkiai, farmacija, transporto priemonės, statyba, aviacija, automobilių sportas ir kt.

Los pramoninių 3d spausdintuvų kainos gali svyruoti nuo 4000 iki 300.000 eurų kai kuriais atvejais, priklausomai nuo dydžio, prekės ženklo, modelio, medžiagų ir savybių.

Dideli 3D spausdintuvai

Nors tokio tipo dideli 3D spausdintuvai galėtų būti įtrauktos į pramoninius, tiesa, yra keletas modelių, skirtų naudoti už pramonės ribų, pavyzdžiui, kai kurie spausdintuvai, galintys spausdinti dideles dalis tiems gamintojams, kuriems to reikia, mažoms įmonėms ir pan. Turiu omenyje tuos modelius, kurie nėra tokie dideli ir brangūs kaip pramoniniai, kaip Anycubic Chiron, Snapmaker 3D, Tronxy X5SA, Tevo Tornado, Creality CR 10S, Dremer DigiLab 3D20 ir kt.

Pigūs 3D spausdintuvai

Daug montavimo rinkinių 3D spausdintuvai, skirti naudojimui namuose, arba kai kurie atvirojo kodo projektai, pavyzdžiui, „Prusa“, „Lulzbot“, „Voron“, „SeeMeCNC“, „BigFDM“, „Creality Ender“, „Ultimaker“ ir kt., taip pat kiti prekės ženklai, prekiaujantys kompaktiškais 3D spausdintuvais, 3D spausdinimą atnešė ir į daugelį namų. Tai, ką anksčiau galėjo sau leisti tik kelios įmonės, dabar kaina gali būti panaši į įprastus spausdintuvus.

Paprastai šie spausdintuvai yra skirtas asmeniniam naudojimui, pavyzdžiui, „pasidaryk pats“ entuziastams ar kūrėjams arba kai kuriems laisvai samdomiems darbuotojams, kuriems reikia retkarčiais sukurti tam tikrus modelius. Tačiau jie nėra skirti dideliems modeliams kurti nei masiškai, nei greitai. Ir dažniausiai jie yra pagaminti iš dervos arba plastiko siūlų.

3d pieštukas

Galiausiai, norėdamas užbaigti šį straipsnį, nenorėjau atsitraukti 3D pieštukai. Jie nėra vienas iš 3D spausdintuvų tipų, tačiau jie turi bendrą tikslą ir gali būti labai praktiški kuriant paprastus modelius vaikams ir pan.

jie turi labai pigi kaina, ir iš esmės yra maži rašiklio formos rankiniai 3D spausdintuvai su kuriais galima daryti brėžinius su apimtimi. Jie dažniausiai naudoja plastikines gijas, tokias kaip PLA, ABS ir kt., o jų veikimas yra labai paprastas. Iš esmės jie jungiami į elektros lizdą ir įkaista kaip lituokliai ar karštų klijų pistoletai. Taip jie ištirpdo plastiką, kuris tekės per antgalį ir sukurs piešinį.

Daugiau informacijos

• Geriausi dervos 3D spausdintuvai
• 3D skaitytuvas
• 3D spausdintuvų atsarginės dalys
• Gijos ir derva 3D spausdintuvams
• Geriausi pramoniniai 3D spausdintuvai
• Geriausi 3D spausdintuvai namams
• Geriausi pigūs 3D spausdintuvai
• Kaip išsirinkti geriausią 3D spausdintuvą
• Viskas apie STL ir 3D spausdinimo formatus
• 3D spausdinimo pradžios vadovas