Врсте 3Д штампача и њихове карактеристике

У претходном чланку направили смо својеврсни увод у свет 3Д штампача. Сада је време да се удубимо мало дубље у ову технологију, знајући више о тајнама које ови тимови крију, као ио врсте 3Д штампача који постоје. Нешто од виталног значаја при одабиру правог, јер сви они имају своје предности и мане, па ће се увек наћи онај који више одговара вашим потребама.

Врсте 3Д штампача према технологијама штампања

Врсте 3Д штампача су веома бројне, и могу се класификовати према различитим критеријумима. Ево неких од најважнијих:

главне породице

Као што конвенционални штампачи такође имају неколико породица, 3Д штампачи се могу класификовати углавном у 3 групе:

• Тинта: није уобичајено мастило, већ прашкасто једињење као што је целулоза или гипс. Штампач ће направити модел од овог конгломерата прашине.

предност	мане
Јефтин метод за производњу у великим количинама.	Веома ломљиви комади који треба да се подвргну третманима очвршћавања.

• Ласер/ЛЕД (оптика): је технологија која се користи у 3Д штампачима на смоли. Они у основи садрже течност у резервоару и подвргнути су ласерском излагању да би се смола учврстила и УВ очвршћавању да би се стврднула. То чини смола (фотополимер на бази акрила) се претвара у чврст комад са обликом који је потребан.

предност	мане
Можете штампати веома сложене облике.	Они су скупи.
Веома висока прецизност штампе.	Више намењен за индустријску или професионалну употребу.
Одлична завршна обрада површине која захтева мало или никакву накнадну обраду.	Они могу да генеришу токсичне паре, тако да нису баш погодни за куће.

• Ињекција: су они који углавном користе филаменти (обично термопластични) као што су ПЛА, АБС, Тувалу, најлон итд. Идеја иза ове породице је стварање облика таложењем растопљених слојева ових материјала (могу бити веома разноврсни). Резултат је робустан комад, иако спорији и са мање прецизности од ласера.

предност	мане
приступачни модели.	Они су спори.
Препоручује се за хобисте, кућну употребу и образовање.	Они формирају модел у слојевима, ау зависности од дебљине филамента, завршни слој може бити лошијег квалитета.
Мноштво материјала за избор.	Неки делови се ослањају на носаче који морају бити одштампани да би део држали.
Робусни резултати.	Потребно им је више накнадне обраде.
Постоји много марки и модела које можете изабрати.

Када ове породице буду познате, у наредним одељцима ћемо сазнати више о свакој од њих и технологијама које могу постојати.

Смола и/или оптички 3Д штампачи

Тхе смола и оптички 3Д штампачи Они су једни од најсофистициранијих и са најбољим резултатима у завршној обради, али су такође обично много скупљи. Поред тога, биће им потребне и додатне машине као што су прање и сушење у неким случајевима, пошто ове функције нису интегрисане у сам штампач (или у случајевима када је чишћење делова у МСЛА-у гломазно).

• Опран: Након штампања 3Д дела, потребан је процес прања. Али уместо да четкате и чистите део спрејом, можете скинути готов део са платформе за изградњу и користити машине за прање веша. Они ће деловати као аутоматско прање аутомобила, са пропелером који се магнетно ротира унутра и узбуркава течност за чишћење (резервоар пун изопропил алкохола -ИПА-) унутар херметички затворене кабине.
• Нега: након чишћења потребно је и очвршћавање комада, односно излагање ултраљубичастим зрацима који мењају својства полимера и очвршћавају га. Да би то урадила, станица за сушење уклања део из течности за чишћење где је био потопљен, суши га док га окреће да би стигао на све стране. Када се то уради, УВ ЛЕД трака ће почети да очвршћава комад, као да је пећница.

СЛА (стереолитографија)

Ово техника стереолитографије то је прилично стара метода која је преправљена за 3Д штампаче. Користи се фотоосетљива течна смола која ће се стврднути на местима где ласерски зрак удара. Тако се стварају слојеви док се не постигне готов комад.

предност	мане
Глатка завршна обрада површине.	Високи трошкови.
Могућност штампања сложених шаблона.	Мање еколошки прихватљиво.
Најбоље за мале делове.	Потребан је процес сушења након штампања.
Брзо	Не можете штампати велике делове.
Разноврсни материјали за избор.	Ови штампачи нису најиздржљивији и најснажнији.
Компактан и лак за транспорт.

СЛС (селективно ласерско синтеровање)

То је још један процес селективно ласерско синтеровање слично ДЛП и СЛА, али уместо течности користиће се прах. Ласерски зрак ће се топити и лепити честице прашине слој по слој док се не формира коначни модел. Предности ове методе су у томе што можете користити много различитих материјала (најлон, метал,...) за израду делова које је тешко направити традиционалним методама као што су калупи или екструзија.

предност	мане
Серијска штампа се може обавити на једноставан начин.	Ограничена количина материјала.
Цена штампе је релативно приступачна.	Не дозвољава рециклажу материјала.
Не требају ослонци.	Потенцијални здравствени ризици.
Веома детаљни делови.	Комади су крхки.
Добро за експерименталну употребу.	Накнадна обрада је незгодна.
Можете штампати веће делове.

ДЛП (Дигитал Лигхт Процессинг)

Ова технологија од дигитална обрада светлости је још један тип 3Д штампања сличан СЛА, а такође користи течне фотополимере очвршћене светлошћу. Међутим, разлика је у извору светлости, који је у овом случају дигитално пројекционо платно, фокусирајући се на тачке где смола треба да се стврдне, убрзавајући процес штампања у поређењу са СЛА.

предност	мане
Велика брзина штампе.	Небезбедан потрошни материјал.
Велика прецизност.	Потрошни материјал има високу цену.
Може бити добро за различите области примене.
3Д штампач са ниском ценом.

МСЛА (маскирани СЛА)

Заснован је на СЛА технологији и дели многе своје карактеристике, али је врста маскирана СЛА технологија. То јест, користи ЛЕД низ као извор УВ светлости. Другим речима, има ЛЦД екран кроз који се емитује светлост која одговара облику слоја, излажући сву смолу одједном и постижући веће брзине штампања. То јест, екран пројектује резове или резове.

предност	мане
Глатка завршна обрада површине.	Високи трошкови.
Могућност штампања сложених шаблона.	Мање еколошки прихватљиво.
Брзина штампања.	Потребан је процес сушења након штампања.
Разноврсни материјали за избор.	Не можете штампати велике делове.
Компактан и лак за транспорт.	Ови штампачи нису најиздржљивији и најснажнији.

ДМЛС (Дирецт Метал Ласер Синтеринг) или ДМЛС (ПолиЈет директно ласерско синтеровање метала)

У овом случају, генерише објекте на сличан начин као СЛС, али разлика је у томе што се прах не топи, већ се загрева ласером до тачке у којој могу се спојити на молекуларном нивоу. Због напрезања, комади су обично помало ломљиви, иако се могу подвргнути накнадном термичком процесу како би постали отпорнији. Ова технологија се широко користи у индустрији за производњу металних или легура делова.

предност	мане
Индустријски веома корисно.	лица.
Могу се користити за штампање металних делова.	Обично су велике.
Не требају ослонци.	Делови могу бити ломљиви.
Веома детаљни делови.	Потребан је накнадни процес који укључује жарење ради спајања метала или других врста материјала.
Можете да штампате делове много различитих величина.

Екструзија или таложење (убризгавање)

Када говоримо о породици штампача који користе технике депозиције користећи екструдере материјала, могу се разликовати следеће технологије:

ФДМ (Моделирање топљеног таложења)

Ове технике моделовања депоновање растопљеног материјала да компонујете објекат слој по слој. Када се филамент загреје и топи, он пролази кроз екструдер и глава се креће у КСИ координатама које означава датотека са моделом за штампање. За другу димензију користите З оффсет за узастопне слојеве.

предност	мане
Затворено.	То су велике машине за индустрију.
Широк избор материјала за избор.	Нису јефтине.
Добар квалитет завршних обрада.	Потребно им је више одржавања.

ФФФ (Израда фузиране филамента)

Разлике између ФДМ и ФФФ? Иако се понекад користи као синоним, ФДМ је термин који се односи на технологију коју је развио Стратасис 1989. Насупрот томе, термин ФФФ има сличности, али су га сковали креатори РепРап-а 2005. године.

Уз популаризацију 3Д штампача и ФДМ патент истиче 2009. године, пут је био поплочан за нове јефтине штампаче са веома сличном технологијом званом ФФФ:

• ФДМ: велике и затворене машине за примену у машинству и са високим квалитетом резултата.
• ФФФ: отворени штампачи, јефтинији, са лошијим и недоследнијим резултатима за апликације у којима су потребни делови са врло специфичним својствима.

предност	мане
Они су јефтини.	Груба површина комада.
Филамент се може поново користити.	Деформације (деформације) су честе. То јест, део предмета који штампате је закривљен нагоре због температурне разлике између слојева.
Они су једноставни.	Млазница има тенденцију да се зачепи.
Постоји широк избор материјала за избор.	Њихово штампање траје дуго.
Они су компактни и лаки за транспорт.	Проблеми са померањем слојева због недостатка пријањања између слојева.
Можете их пронаћи и готове и у комплетима за склапање.	Мекано место.
	Кревет или ослонац захтевају честу калибрацију.

Друге врсте напредних 3Д штампача

Осим наведених типова 3Д штампача, или технологија штампања, постоје и други који можда нису популарни за кућну употребу, али су су интересантне за индустрију или истраживање:

МЈФ (Мулти Јет Фусион) или МЈ (Млазни материјал)

Још једна технологија 3Д штампања коју можете пронаћи је МЈФ или једноставно МЈ. Као што му име говори, то је а процес који користи убризгавање материјала. Типови 3Д штампача који су прихватили овај метод штампања првенствено су намењени индустрији накита, постижући висок квалитет убризгавањем стотина ситних капљица фотополимера, а затим пролазећи кроз УВ (ултраљубичасти) процес очвршћавања (очвршћавања).

предност	мане
Велика брзина штампе.	Тренутно нема комерцијално доступних керамичких материјала.
Погодно за пословну употребу.	Технологија није превише распрострањена.
Висок степен аутоматизације током процеса штампања и накнадне обраде.

СЛМ (селективно ласерско топљење)

Реч је о напредној технологији, са ласерским извором веома велике снаге, а 3Д штампачи овог типа имају прилично високе цене, па је намењен за професионалну употребу. На неки начин, они су слични СЛС оптичкој технологији, селективно се спајају ласером. Веома се користи у селективно топити метални прах и стварају веома робусне комаде слој по слој, тако да избегавате одређене накнадне третмане.

предност	мане
Можете штампати металне делове сложених облика.	Ограничена количина материјала.
Резултат је прецизан и робустан комад.	Они су скупи и велики.
Не требају ослонци.	Његова потрошња енергије је велика.
Погодно за индустријску употребу.

ЕБМ (топљење снопа електрона)

Технологија фузија електронских зрака то је адитивни производни процес веома сличан СЛМ-у и дубоко укорењен у ваздухопловној индустрији. Такође је способан да производи веома густе и робусне моделе, али разлика је у томе што се уместо ласера ​​користи електронски сноп за топљење металног праха. Ова технологија за индустријску употребу може довести до топљења на температурама од 1000ºЦ.

предност	мане
Можете штампати металне делове сложених облика.	Веома ограничена количина материјала, јер се тренутно може користити само за одређене метале као што су легуре кобалт-хром или титанијум.
Резултат је прецизан и робустан комад.	Они су скупи и велики.
Не требају ослонци.	Његова потрошња енергије је велика.
Погодно за индустријску употребу.	За њихову употребу потребно им је квалификовано особље и мере заштите.

БЈ (Биндер Јеттинг)

То је још један од постојећих типова 3Д штампача, са технологијом која се користи на индустријском нивоу. У овом случају, то користите прах као базу за израду делова, са везивом за формирање слојева. Односно, користи се прах материјала заједно са врстом лепка који ће се касније уклонити тако да остаје само основни материјал. Ови типови штампача могу користити материјале као што су гипс, цемент, металне честице, песак, па чак и полимери.

предност	мане
Широк избор материјала за израду комада.	Могу бити велике величине.
Можете штампати велике објекте.	Они су скупи.
Не требају ослонци.	Није погодно за кућну употребу.
Погодно за индустријску употребу.	Можда ће бити потребно прилагодити модел сваком случају.

Бетон или 3ДЦП

Ова врста штампе изазива све више интересовања за грађевински сектор. 3ДЦП је скраћеница за 3Д Цонцрете Принтинг, односно 3Д штампање цемента. Компјутерски потпомогнут процес за стварање структура цемента екструзијом да би се формирали слојеви и на тај начин изградили зидови, куће итд.

предност	мане
Они могу брзо да граде структуре.	Могу бити велике величине.
Они су од великог интересовања за грађевински сектор.	Они су скупи и сложени.
Они би могли да омогуће изградњу јефтинијих и одрживијих станова.	Сваки случај ће морати посебно да прилагоди 3Д штампач.
Важан развој за колонизацију других планета.

ЛОМ (производња ламинираних објеката)

ЛОМ обухвата неке врсте 3Д штампача који се користе за производња ваљања. За ово се користе тканине, листови папира, листови или металне плоче, пластика итд., одлажући слој по лист за слојеве и користећи лепак за њихово спајање, поред употребе техника индустријског резања за генерисање облика, као нпр. може бити ласерско сечење.

предност	мане
Они могу градити чврсте структуре.	Они нису компактни 3Д штампачи.
Могућност избора између веома разноврсних сировина.	Они су скупи и сложени.
Они могу имати примену у ваздухопловном сектору или у сектору конкуренције за одређене композите.	Треба им квалификовано особље.

ДОД (испуштање на захтев)

Друга техника од пад на захтев користи два 'манта' млаза, од којих један одлаже грађевински материјал за објекат, а други растворљиви материјал за носаче. На овај начин гради слој по слој, користећи додатне алате за формирање модела, као што је глодалица која полира подручје у изградњи. На овај начин постиже се савршено равна површина, због чега се широко користи у индустрији где је потребна већа прецизност, као што је производња калупа.

предност	мане
Савршено за индустријску употребу.	Могу бити велике величине.
Велика прецизност завршне обраде.	Они су скупи и сложени.
Могу да штампају велике предмете.	Треба им квалификовано особље.
Не требају ослонци.	Донекле ограничени материјали.

ММЕ (Ектрузија металног материјала)

Ова метода је веома слична ФФФ или ФДМ, односно састоји се од екструзије полимера. Разлика је у томе што ово полимер има високо оптерећење металног праха. Због тога, приликом креирања облика, може се извршити накнадна обрада (одвезивање и синтеровање) како би се направио чврсти метални део.

УАМ (Ултразвучна производња адитива)

Ова друга метода користи металне лимове који су слој по слој и међусобно спојени ултразвук да спојите површине и створите чврст део.

биопринтинг

Коначно, међу врстама 3Д штампача, не може изостати један од најнапреднијих и најинтересантнијих за медицинску употребу, међу осталим применама у индустрији. Је око технологија биоштампа, који се може заснивати на некој од претходних техника, али са посебностима. На пример, постоје случајеви у којима се заснивају на таложењу слојева, биоинк млазницама (биоинк), биоштампању уз помоћ ласера, притиску, микроекструзији, СЛА, директној екструзији ћелија, магнетним технологијама итд. Све ће зависити од употребе коју желите да му дате, јер свака има своје потенцијалне предности и ограничења.

3Д биопринт има три основне фазе Шта су они:

1. Пре-биопринтинг: је процес креирања модела, као што је 3Д моделирање помоћу софтвера за 3Д штампање. Али, у овом случају, потребни су сложенији кораци за добијање поменутог модела, са тестовима као што су биопсије, компјутерска томографија, магнетна резонанца итд. На овај начин можете добити модел који ће бити послат у штампу.
2. биопринтинг: Када се користе различити неопходни материјали, као што су течни раствори са ћелијама, матрице, хранљиве материје, био-мастила, итд., и стављају се у кертриџ за штампање тако да штампач почиње да ствара ткиво, орган или предмет.
3. Пост-биопринтинг: то је процес пре штампања, као што је био случај са 3Д штампањем, постоје и разни претходни процеси. Они могу створити стабилну структуру, сазревање ткива, васкулатуру итд. У многим случајевима за ово су потребни биореактори.

предност	мане
Могућност штампе живих тканина.	Сложеност.
То би могло да реши проблем недостатка органа за трансплантацију.	Цена ове напредне опреме.
Елиминишите потребу за тестирањем на животињама.	Потреба за претходном обрадом, поред накнадне обраде.
Брзина и прецизност.	Још увек у експерименталној фази.

Врсте 3Д штампача према материјалима

Други начин каталогизације 3Д штампача је би врсту материјала на коме могу да штампају, иако неки од домаћих и индустријских 3Д штампача прихватају различите материјале за штампање (све док имају сличне карактеристике, као што је тачка топљења,...), као што конвенционални штампач може да користи различите врсте папира.

метални 3Д штампачи

Сви метали нису добро прилагођени различитим типовима 3Д штампача. У ствари, користећи неке од технологија које смо видели изнад, само неколико се може руковати. Тхе најчешћи метални прах који се користе у адитивној производњи су:

• Нерђајући челик (разне врсте)
• Челик за алат (са различитим саставом угљеника)
• Легуре титанијума.
• Легуре алуминијума.
• Суперлегуре на бази никла, као што је Инцонел (аустенитна легура Ни-Цр).
• Легуре кобалт-хром.
• Легуре на бази бакра.
• Племенити метали (злато, сребро, платина,…).
• Егзотични метали (паладијум, тантал,…).

3Д штампачи за храну

Све чешће се налази 3Д штампачи за прављење хране коришћењем метода адитивне производње. У овом случају, неки од најчешћих су:

• Функционалне компоненте (пребиотици, пробиотици, минерали, витамини, масне киселине, фитокемикалије и други антиоксиданси).
• Влакно.
• Масти
• Различите врсте угљених хидрата, као што су брашно и шећер.
• Протеини (животињски или биљни) за формирање текстура налик месу.
• Хидрогелови, као што су желатин и алгинат.
• Чоколаде.

Пластични 3Д штампачи

Наравно, један од најчешће коришћених материјала за 3Д штампање, посебно за кућне 3Д штампаче, јесте полимери:

• Пластика као што су ПЛА, АБС, ПЕТ, ПЦ, итд.
• Полимери високих перформанси као што су ПЕЕК, ПЕКК, УЛТЕМ итд.
• Синтетички полиамиди текстилног типа као што су најлон или најлон.
• Растворљив у води као што су ХИПС, ПВА, БВОХ, итд.
• Флексибилни попут ТПЕ или ТПУ, попут оних од силиконских футрола за мобилне телефоне.
• Смоле на бази полимеризације.

Такође, ако ћете користити 3Д штампач за штампање предмета за употребу у храни, као што су шоље, чаше, тањири, прибор за јело, итд., требало би да знате шта пластике безбедне за храну:

• ПЛА, ПП, кополиестер, ПЕТ, ПЕТ-Г, ХИПС, најлон 6, АБС, АСА и ПЕИ. Ако ћете их користити за прање у машини за прање судова или издржати веће температуре, одбаците најлон, ПЛА и ПЕТ, јер имају тенденцију да се деформишу на температурама између 60-70ºЦ.

Биоматеријали

У погледу 3Д биопринтинг, такође можете пронаћи велики избор производа и материјала:

• синтетички полимери.
• Поли-Л-млечна киселина.
• Биомолекули, као што је ДНК.
• Биомастила ниског вискозитета са ћелијама у суспензији (специфичне ћелије или матичне ћелије). Са хијалуронском киселином, колагеном итд.
• Метали за протетику.
• Протеини.
• Композити.
• Желатин агароза.
• фотоосетљиви материјали.
• Акрили и епоксидне смоле.
• полибутилен терефталат (ПБТ)
• полигликолна киселина (ПГА)
• полиетар етар кетон (ПЕЕК)
• Полиуретан
• поливинил алкохол (ПВА)
• Полимлечна-ко-гликолна киселина (ПЛГА)
• хитозан
• Остале пасте, хидрогелови и течности.

Композити и хибриди

Има и других хибридна једињења за 3Д штампаче, иако имају тенденцију да буду егзотичнији и веома разноврсни:

• На бази ПЛА (70% ПЛА + 30% други материјал), као што су дрво, бамбус, вуна, филаменти од плуте итд.
• Композити (карбонска влакна, фиберглас, кевлар, итд.).
• Алуминијум (мешавина полимера и алуминијумског праха).
• Керамика. Неки примери су порцелан, теракота итд.
  • Метални оксиди: глиница, циркон, кварц итд.
  • На бази неоксида: силицијум карбиди, алуминијум нитрид, итд.
  • Биокерамика: као што је хидроксиапатит (ХА), трикалцијум фосфат (ТЦП) итд.
• Једињења на бази цемента, као што су различите врсте малтера и бетона.
• Наноматеријали и паметни материјали.
• И још много иновативних материјала који долазе.

Према употреби

На крају, али не и најмање важно, различите врсте 3Д штампача такође могу бити каталогизоване према употреби шта ће бити дато:

Индустријски 3Д штампачи

Тхе индустријски 3Д штампачи Они су веома посебна врста штампача. Обично имају напредну технологију, поред тога што су прилично велике величине и цене на хиљаде евра. Дизајнирани су за употребу у индустрији, да се производе брзо, прецизно и у великим количинама. И могу се користити у секторима као што су аеронаутика, електроника и полупроводници, фармацеутски производи, возила, грађевинарство, ваздухопловство, моторни спорт итд.

Л цене индустријских 3д штампача може осцилирати од 4000 € до 300.000 € у неким случајевима, у зависности од величине, бренда, модела, материјала и карактеристика.

Велики 3Д штампачи

Иако ова врста велики 3Д штампачи могу се укључити у индустријске, истина је да постоје неки модели дизајнирани за употребу ван индустрије, као што су неки штампачи који могу да штампају велике делове за оне произвођаче којима је то потребно, за мала предузећа итд. Мислим на оне моделе који нису тако велики и скупи као индустријски, као што су Аницубиц Цхирон, Снапмакер 3Д, Тронки Кс5СА, Тево Торнадо, Цреалити ЦР 10С, Дремер ДигиЛаб 3Д20 итд.

Јефтини 3Д штампачи

Многи сетови за монтажу 3Д штампачи за кућну употребу, или неке пројекти отвореног кода, као што су Пруса, Лулзбот, Ворон, СееМеЦНЦ, БигФДМ, Цреалити Ендер, Ултимакер, итд., као и други брендови који продају компактне 3Д штампаче, донели су 3Д штампање и у многе домове. Оно што је раније могло да приушти само неколико компанија, сада цена може бити слична конвенционалним штампачима.

Генерално, ови штампачи су намењен за приватну употребу, као што су „уради сам“ ентузијасти или произвођачи, или за неке слободњаке који повремено треба да креирају одређене моделе. Али они нису дизајнирани да креирају велике моделе, ни масовно ни брзо. И, углавном, направљени су од смоле или пластичне нити.

3д оловка

Коначно, да бих завршио овај чланак, нисам желео да се оставим иза себе 3Д оловке. Они нису један од типова 3Д штампача као такви, али имају заједнички циљ и могу бити веома практични за креирање неких једноставних модела, за децу итд.

Јесте веома јефтина цена, и у основи су мали ручни 3Д штампачи у облику оловке помоћу којих се праве цртежи са запремином. Обично користе пластичне филаменте као што су ПЛА, АБС итд., а њихов рад је врло једноставан. У основи се укључују у електричну утичницу и загревају се попут лемилице или пиштоља за вруће лепило. Овако топе пластику која ће тећи кроз врх да би се створио цртеж.

Више информацион

• Најбољи 3Д штампачи од смоле
• 3Д скенер
• Резервни делови за 3Д штампач
• Филаменти и смола за 3Д штампаче
• Најбољи индустријски 3Д штампачи
• Најбољи 3Д штампачи за дом
• Најбољи јефтини 3Д штампачи
• Како одабрати најбољи 3Д штампач
• Све о СТЛ и 3Д форматима за штампање
• Водич за почетак 3Д штампања