Типы 3D-принтеров и их характеристики

В предыдущей статье мы сделали своеобразное введение в мир 3D-принтеров. Теперь пришло время немного углубиться в эту технологию, узнать больше о секретах, которые скрывают эти команды, а также типы 3D-принтеров, которые существуют. Что-то жизненно важное при выборе правильного, поскольку все они имеют свои преимущества и недостатки, поэтому всегда будет тот, который больше соответствует вашим потребностям.

Типы 3D-принтеров по технологиям печати

Типов 3D-принтеров очень много, и можно классифицировать по различным критериям. Вот некоторые из наиболее важных:

основные семьи

Подобно тому, как обычные принтеры также имеют несколько семейств, 3D-принтеры можно разделить в основном на Группы 3:

• Чернила: это не обычные чернила, а порошкообразный состав, такой как целлюлоза или гипс. Принтер построит модель из этого конгломерата пыли.

• Лазер/светодиод (оптика): технология, используемая в 3D-принтерах из смолы. В основном они содержат жидкость в резервуаре и подвергаются лазерному воздействию для затвердевания смолы и УФ-отверждению для отверждения. Это делает смола (фотополимер на акриловой основе) превращается в цельный кусок с нужной формой.

• Инъекция: те, которые в основном используют нити (обычно термопластичные) таких как PLA, ABS, Тувалу, нейлон и т. д. Идея этого семейства заключается в создании форм путем осаждения расплавленных слоев этих материалов (они могут быть самыми разнообразными). В результате получается прочная деталь, хотя и медленнее и с меньшей точностью, чем лазер.

Как только эти семейства станут известны, в следующих разделах мы узнаем больше о каждом из них и технологиях, которые могут существовать.

Полимерные и/или оптические 3D-принтеры

Лас- полимерные и оптические 3D-принтеры Они являются одними из самых сложных и дают наилучшие результаты в своей отделке, но они также обычно намного дороже. Кроме того, в некоторых случаях им также потребуются дополнительные машины, такие как мойка и полимеризация, поскольку эти функции не интегрированы в сам принтер (или в тех случаях, когда очистка деталей в МСЛА обременительна).

• промывали: После печати 3D-детали требуется процесс промывки. Но вместо того, чтобы чистить деталь щеткой и распылять, вы можете снять готовую деталь с платформы сборки и использовать стиральные машины. Они будут действовать как автоматические автомойки с пропеллером, который вращается под действием магнита внутри и перемешивает чистящую жидкость (бак, полный изопропилового спирта -IPA-) внутри герметично закрытой кабины.
• Уход: после очистки также необходимо вылечить деталь, то есть воздействие ультрафиолетовых лучей, которые изменяют свойства полимера и затвердевают. Для этого станция отверждения извлекает деталь из чистящей жидкости, в которую она была погружена, сушит ее, поворачивая во все стороны. Как только это будет сделано, панель УФ-светодиодов начнет отверждать деталь, как если бы это была печь.

SLA (стереолитография)

Esta техника стереолитографии это довольно старый метод, который был переработан для 3D-принтеров. Используется светочувствительная жидкая смола, которая затвердевает в местах попадания лазерного луча. Таким образом создаются слои до тех пор, пока не будет получено готовое изделие.

SLS (селективное лазерное спекание)

Это еще один процесс селективное лазерное спекание аналогично DLP и SLA, но вместо жидкости будет использоваться порошок. Лазерный луч будет плавить и прилипать частицы пыли слой за слоем, пока не будет сформирована окончательная модель. Преимущество этого метода заключается в том, что вы можете использовать множество различных материалов (нейлон, металл и т. д.) для создания деталей, которые трудно создать с помощью традиционных методов, таких как пресс-формы или экструзия.

DLP (цифровая обработка света)

Эта технология цифровая обработка света — это еще один тип 3D-печати, аналогичный SLA, в котором также используются светоотверждаемые жидкие фотополимеры. Однако разница заключается в источнике света, которым в данном случае является цифровой проекционный экран, фокусирующийся на точках, где смола должна затвердеть, что ускоряет процесс печати по сравнению с SLA.

MSLA (Маскированный SLA)

Он основан на технологии SLA и разделяет многие ее функции, но является типом Маскированная технология SLA. То есть в качестве источника УФ-излучения используется светодиодная матрица. Другими словами, он имеет ЖК-экран, через который излучается свет, соответствующий форме слоя, обнажая всю смолу сразу и обеспечивая более высокую скорость печати. То есть экран проецирует срезы или срезы.

DMLS (прямое лазерное спекание металла) или DMLS (прямое лазерное спекание металлов PolyJet)

В этом случае он генерирует объекты аналогично SLS, но разница в том, что порошок не плавится, а нагревается лазером до точки, где могут сливаться на молекулярном уровне. Из-за напряжений детали обычно становятся несколько хрупкими, хотя их можно подвергнуть последующей термической обработке, чтобы сделать их более прочными. Эта технология широко используется в промышленности для изготовления деталей из металла или сплава.

Экструзия или осаждение (инъекция)

Когда мы говорим о семействе принтеров, использующих методы осаждения Используя экструдеры материалов, можно различать следующие технологии:

FDM (плавленое моделирование осаждения)

Эти методы моделирования осаждение расплавленного материала компоновать объект слой за слоем. Когда филамент нагревается и плавится, он проходит через экструдер, а головка перемещается в координатах XY, указанных в файле с моделью печати. Для другого измерения используйте смещение Z для последовательных слоев.

FFF (Изготовление плавленых нитей)

Различия между FDM и FFF? Хотя FDM иногда используется как синоним, это термин, который относится к технологии, разработанной Stratasys в 1989 году. Напротив, термин FFF имеет сходство, но был придуман создателями RepRap в 2005 году.

С популяризацией 3D-принтеров и Срок действия патента FDM истекает в 2009 г., был проложен путь к новым недорогим принтерам с очень похожей технологией под названием FFF:

• FDM: большие и закрытые машины для использования в машиностроении и с высоким качеством результатов.
• FFF: открытые принтеры, более дешевые, с более плохими и непостоянными результатами для приложений, в которых требуются детали с очень специфическими свойствами.

Другие типы передовых 3D-принтеров

Помимо вышеперечисленных типов 3D-принтеров или технологий печати, существуют и другие, которые могут быть непопулярны для домашнего использования, но интересны для промышленности или исследований:

MJF (многоструйный синтез) или MJ (струйная обработка материалов)

Еще одна технология 3D-печати, которую вы можете найти, — это MJF или просто MJ. Как следует из названия, это процесс, в котором используется впрыск материалов. Типы 3D-принтеров, в которых используется этот метод печати, в первую очередь предназначены для ювелирной промышленности, обеспечивая высокое качество за счет впрыскивания сотен крошечных капель фотополимера, а затем прохождения процесса отверждения (затвердевания) УФ (ультрафиолетовым) светом.

SLM (селективное лазерное плавление)

Это передовая технология с очень мощным лазерным источником, а 3D-принтеры такого типа имеют достаточно высокую стоимость, поэтому предназначены для профессионального использования. В некотором смысле они похожи на оптическую технологию SLS, избирательно сплавляемую лазером. Очень используется в выборочно расплавить металлический порошок и создавать очень прочные детали слой за слоем, чтобы избежать определенных последующих обработок.

EBM (электронно-лучевая плавка)

технология электронно-лучевой синтез это процесс аддитивного производства, очень похожий на SLM и глубоко укоренившийся в аэрокосмической промышленности. Он также способен производить очень плотные и прочные модели, но разница в том, что вместо лазера для плавления металлического порошка используется электронный луч. Эта технология для промышленного использования может привести к плавлению при температуре 1000ºC.

BJ (струйная перевязка связующего)

Это еще один из существующих типов 3D-принтеров с технологией, используемой на промышленном уровне. В данном случае это используйте пудру в качестве основы для изготовления деталей, со связующим для формирования слоев. То есть в нем используются порошки материала вместе с своего рода клеем, который позже будет удален, так что останется только основной материал. Эти типы принтеров могут использовать такие материалы, как гипс, цемент, металлические частицы, песок и даже полимеры.

Бетон или 3DCP

Этот тип печати вызывает все больший интерес для строительной отрасли. 3DCP расшифровывается как 3D Concrete Printing, то есть 3D-печать цемента. Компьютеризированный процесс создания конструкций из цемента путем экструзии для формирования слоев и, таким образом, строительства стен, домов и т. д.

LOM (Производство ламинированных объектов)

LOM включает в себя некоторые типы 3D-принтеров, которые используются для прокатное производство. Для этого используются ткани, листы бумаги, листы или металлические пластины, пластик и т. Д., Накладывая лист за листом для слоев и используя клей для их соединения, в дополнение к использованию промышленных методов резки для создания формы, таких как можно лазерной резкой.

DOD (выдача по требованию)

Еще одна техника падение по требованию использует две «струйные» струи, одна из которых наносит строительный материал для объекта, а другая - растворимый материал для опор. Таким образом, он строит слой за слоем, используя дополнительные инструменты для формирования модели, такие как мухобойка, которая полирует строящуюся область. Таким образом достигается идеально ровная поверхность, поэтому он широко используется в промышленности, где требуется большая точность, например, при изготовлении пресс-форм.

MME (экструзия металлических материалов)

Этот метод очень похож на FFF или FDM, то есть он заключается в экструзии полимера. Разница в том, что это полимер имеет высокое содержание металлического порошка. Следовательно, при создании формы можно выполнить постобработку (разъединение и спекание) для создания цельной металлической детали.

UAM (ультразвуковое аддитивное производство)

В этом другом методе используются металлические листы, которые укладываются слой за слоем и сплавляются друг с другом. ultrasonido для смешивания поверхностей и создания твердотельной детали.

биопечать

Наконец, среди типов 3D-принтеров нельзя не отметить один из самых передовых и интересных для медицинского применения, среди других применений в отрасли. Около технология биопечати, который может быть основан на некоторых из предыдущих методов, но с особенностями. Например, есть случаи, когда они основаны на послойном напылении, биоструйной печати (биочернилах), лазерной биопечати, прессовании, микроэкструзии, SLA, прямой экструзии клеток, магнитных технологиях и т. д. Все будет зависеть от того, как вы хотите его использовать, поскольку у каждого из них есть свои потенциальные преимущества и ограничения.

3D-биопечать три основных этапа которые являются:

1. Пре-биопринтинг: это процесс создания модели, такой как 3D-моделирование с использованием программного обеспечения для 3D-печати. Но в этом случае для получения указанной модели необходимы более сложные этапы с такими тестами, как биопсия, компьютерная томография, магнитно-резонансная томография и т. д. Таким образом вы можете получить модель, которая будет отправлена ​​в печать.
2. биопечать: когда используются различные необходимые материалы, такие как жидкие растворы с клетками, матрицы, питательные вещества, биочернила и т. д., и они помещаются в картридж для печати, чтобы принтер начал создавать ткань, орган или объект.
3. Пост-биопринтинг: это процесс перед печатью, как и в случае с 3D-печатью, есть также различные предыдущие процессы. Они могут заключаться в создании стабильной структуры, созревании тканей, васкуляции и т. д. Во многих случаях для этого необходимы биореакторы.

Типы 3D-принтеров по материалам

Еще один способ каталогизировать 3D-принтеры — это тип материала, на котором они могут печатать, хотя некоторые из бытовых и промышленных 3D-принтеров принимают для печати различные материалы (при условии, что они имеют схожие характеристики, такие как температура плавления и т. д.), точно так же, как обычный принтер может использовать разные типы бумаги.

3D принтеры по металлу

Не все металлы подходят для различных типов 3D-принтеров. На самом деле, используя некоторые из рассмотренных выше технологий, можно справиться лишь с некоторыми из них. То самые распространенные металлические порошки В аддитивном производстве используются:

• Нержавеющая сталь (различные типы)
• Инструментальная сталь (с разным углеродным составом)
• Титановые сплавы.
• Алюминиевые сплавы.
• Суперсплавы на основе никеля, такие как Inconel (аустенитный сплав Ni-Cr).
• Кобальт-хромовые сплавы.
• Сплавы на основе меди.
• Драгоценные металлы (золото, серебро, платина,…).
• Экзотические металлы (палладий, тантал,…).

3D пищевые принтеры

Источник: REUTERS/Амир Коэн.

Все чаще можно найти 3D-принтеры для производства еды с использованием аддитивных методов производства. В этом случае наиболее распространенными являются:

• Функциональные компоненты (пребиотики, пробиотики, минералы, витамины, жирные кислоты, фитохимические вещества и другие антиоксиданты).
• Волокно.
• Жиры
• Различные виды углеводов, такие как мука и сахар.
• Белки (животные или растительные) для образования мясной текстуры.
• Гидрогели, такие как желатин и альгинат.
• Шоколадные конфеты.

Пластиковые 3D-принтеры

Конечно, одним из наиболее часто используемых материалов для 3D-печати, особенно для домашних 3D-принтеров, является полимеры:

• Пластмассы, такие как PLA, ABS, PET, ПК и т. д.
• Высокоэффективные полимеры, такие как PEEK, PEKK, ULTEM и т. д.
• Синтетические полиамиды текстильного типа, такие как нейлон или найлон.
• Водорастворимые, такие как HIPS, PVA, BVOH и т. д.
• Гибкий, как TPE или TPU, как у силиконовых чехлов для мобильных телефонов.
• Смолы на основе полимеризации.

Кроме того, если вы собираетесь использовать 3D-принтер для печати предметов для употребления в пищу, таких как чашки, стаканы, тарелки, столовые приборы и т. д., вы должны знать, что безопасный для пищевых продуктов пластик:

• PLA, PP, сополиэстер, PET, PET-G, HIPS, нейлон 6, ABS, ASA и PEI. Если вы будете использовать их для мытья в посудомоечной машине или выдерживать более высокие температуры, откажитесь от нейлона, PLA и PET, так как они имеют тенденцию деформироваться при температуре 60-70ºC.

Биоматериалы

Источник: BloodBusiness.com

О 3D биопринтинг, вы также можете найти широкий выбор продуктов и материалов:

• синтетические полимеры.
• Поли-L-молочная кислота.
• Биомолекулы, такие как ДНК.
• Биочернила низкой вязкости с клетками в суспензии (специфические клетки или стволовые клетки). С гиалуроновой кислотой, коллагеном и др.
• Металлы для протезов.
• Белки
• Композиты.
• Желатин-агароза.
• светочувствительные материалы.
• Акриловые и эпоксидные смолы.
• Полибутилентерефталат (ПБТ)
• Полигликолевая кислота (PGA)
• Полиэфирэфиркетон (PEEK)
• Полиуретан
• Поливиниловый спирт (ПВА)
• Полимолочно-гликолевая кислота (PLGA)
• Китозано
• Прочие пасты, гидрогели и жидкости.

Композиты и гибриды

Есть и другие гибридные соединения для 3D-принтеров, хотя они, как правило, более экзотические и очень разнообразные:

• На основе PLA (70% PLA + 30% других материалов), таких как дерево, бамбук, шерсть, пробковые нити и т. д.
• Композиты (углеродное волокно, стекловолокно, кевлар и др.).
• Глинозем (смесь полимеров и алюминиевых порошков).
• Керамика. Некоторые примеры - фарфор, терракота и т. Д.
  • Оксиды металлов: оксид алюминия, циркон, кварц и др.
  • На неоксидной основе: карбиды кремния, нитрид алюминия и т.д.
  • Биокерамика: например, гидроксиапатит (HA), трикальцийфосфат (TCP) и т. д.
• Составы на основе цемента, такие как различные виды растворов и бетонов.
• Наноматериалы и умные материалы.
• И многие другие инновационные материалы, которые скоро появятся.

Согласно использованию

И последнее, но не менее важное: различные типы 3D-принтеров также могут быть каталогизированы. согласно использованию что дадут:

Промышленные 3D-принтеры

Лас- промышленные 3D принтеры Это особый тип принтеров. Обычно они имеют передовые технологии, а также значительно большие размеры и цену в тысячи евро. Они предназначены для использования в промышленности, чтобы производиться быстро, точно и в больших количествах. И их можно использовать в таких секторах, как аэронавтика, электроника и полупроводники, фармацевтика, транспортные средства, строительство, аэрокосмическая промышленность, автоспорт и т. д.

цены на промышленные 3д принтеры может колебаться от 4000 € до 300.000 € в некоторых случаях в зависимости от размера, марки, модели, материалов и особенностей.

Большие 3D-принтеры

Хотя этот тип большие 3д принтеры могут быть включены в промышленные, правда, есть некоторые модели, предназначенные для использования за пределами отрасли, например, некоторые принтеры, способные печатать большие детали для тех производителей, которые в этом нуждаются, для небольших компаний и т. д. Я имею в виду те модели, которые не такие большие и дорогие, как промышленные, такие как Anycubic Chiron, Snapmaker 3D, Tronxy X5SA, Tevo Tornado, Creality CR 10S, Dremer DigiLab 3D20 и др.

Дешевые 3D-принтеры

Множество монтажных комплектов 3D-принтеры для домашнего использования, или несколько проекты с открытым исходным кодом, такие как Prusa, Lulzbot, Voron, SeeMeCNC, BigFDM, Creality Ender, Ultimaker и т. д., а также другие бренды, продающие компактные 3D-принтеры, также принесли 3D-печать во многие дома. То, что раньше могли позволить себе лишь немногие компании, теперь могут быть оценены как обычные принтеры.

Как правило, эти принтеры предназначен для частного использования, например, энтузиастов или производителей DIY, или для некоторых фрилансеров, которым необходимо время от времени создавать определенные модели. Но они не предназначены для создания больших моделей, ни массово, ни быстро. И, по большей части, они сделаны из смолы или пластиковой нити.

3d карандаш

Наконец, чтобы закончить эту статью, я не хотел оставлять себя позади. 3D карандаши. Они не являются одним из типов 3D-принтеров как таковых, но у них есть общая цель, и они могут быть очень практичными для создания некоторых простых моделей, для детей и т. д.

у них есть очень дешевая цена, а в принципе представляют собой крошечные портативные 3D-принтеры в форме ручки. с помощью которого можно делать рисунки с объемом. Обычно в них используются пластиковые нити, такие как PLA, ABS и т. д., и их работа очень проста. Они в основном подключаются к электрической розетке и нагреваются, как паяльники или пистолеты для горячего клея. Вот так они плавят пластик, который будет течь через наконечник, чтобы создать рисунок.

Больше информации

• Лучшие полимерные 3D-принтеры
• 3D сканер
• запасные части для 3D-принтеров
• Нити и смола для 3D-принтеров
• Лучшие промышленные 3D-принтеры
• Лучшие 3D-принтеры для дома
• Лучшие дешевые 3D-принтеры
• Как выбрать лучший 3D-принтер
• Все о форматах STL и 3D-печати
• Руководство по началу работы с 3D-печатью