Как работи принтерът 3D? Продукти на 3D принтер

Появата на 3D принтери на пазара бележи нова ера. Ако по-ранните продукти, разработени на базата на високи технологии в икономиката на домакинствата, разрешават да разрешават обичайните проблеми, тогава в случай на 3D отпечатване се предлага нов начин на използване на устройствата. Разбира се, това е ново само за средния потребител, тъй като подобни технологии се използват в индустрията и производствените предприятия за дълго време. Но при всички случаи отпечатването върху 3D принтер значително разширява възможностите на потребителя, чието разработване, както показва практиката, не е готово. Това до голяма степен се дължи на сложността на технологичното изпълнение на устройствата, както и на нюансите на тяхната работа.

Но най-интересните въпроси се отнасят до ползите от такива принтери. Какви продукти ви позволяват да създадете това устройство? За какви цели могат да се използват нейните продукти? И как работи принтерът 3D? Това са важни въпроси, тъй като триизмерното печатане все още е скъпо удоволствие. Следователно не е подходящо да се придобие подходящо оборудване заради любопитството, да се постави леко. Най-малкото си струва да разгледаме по-внимателно работните процеси на печат и да разберем каква полза може да се очаква от тях.

Какво е 3D принтер?

Това устройство за триизмерен печат, чрез което можете да генерирате триизмерни обекти, които дублират предварително подготвен виртуален модел на обекта. В сравнение с традиционните принтери, които извеждат електронния текст на хартия, 3D устройствата осигуряват изход от триизмерна информация, т.е. създават обекти с реални физически параметри. Всъщност, за да разберете как работи триизмерният принтер, трябва да помислите за етапите на създаване на твърди обекти с него.

Принцип на действие в общи термини

Работата започва с създаването на виртуален шаблон на компютъра, като се използва специална програма. След това софтуерът обработва модела, за да го отдели на слоеве. След това, техническата част на принтера влиза в действие, слой по слой, образуващ маса от композитен прах за по-нататъшно изработване на обекта. Тъй като специалната камера се пълни с материал, оста на принтера разпределя масата по протежение на работната повърхност. След образуването на всеки слой, главата на устройството налага лепилна основа. Този процес се повтаря, докато обектът, разработен в програмата за печат, се изпълни. Важно е да се има предвид, че производството на 3D принтер може да се извърши с помощта на различни технологии. Следователно, техниката на печат и свойствата на използвания материал, както и подходите към изпълнението на задачата, се променят.

Бърза технология за създаване на прототипи

Въпреки разликите в нюансите на производствения процес, почти всички устройства за 3D печат работят на принципа на бързото прототипиране. В съответствие с тази концепция производството се осъществява чрез бързо формиране на експериментални модели за предварителна демонстрация на възможностите на бъдещия продукт. Технологията е създадена през 80-те години на миналия век с цел създаване на проби и заготовки. Днес този метод е известен като производство на добавки, чието разбиране ще даде отговор на въпроса как работи принтерът 3D и какво отличава неговата функция от традиционните подходи за създаване на обекти. Така че, ако в процеса на фрезоване, завъртане и EDM материалът се отстранява и коването, пресоването и щамповането променят формата на обработвания детайл, а производството на добавки включва увеличаване на масата на материала чрез увеличаване на слоевете. С други думи, 3D принтерът променя фазовото състояние на веществата в определени граници на пространството. Към днешна дата триизмерното печатане се развива в няколко области, сред които можем да идентифицираме технологията за стереолитография (STL), методите за нанасяне на термопластична (FDM) и лазерно синтероване (SLS).

Методът на сливане на термопластичен слой по слой

Това, може би, е най-популярната техника на триизмерното производство. Разпространението на FDM устройствата се улеснява от няколко фактора. На първо място, сравнително евтини пластмаси се използват в работата на устройствата. Също така е важна проста операционна техника, която е особено важна при работа с такова оборудване. Обикновено технологията на 3D принтери от този тип включва работа с термопластични материали, единият от които е полилактид. Сред предимствата на този материал е екологичната съвместимост, тъй като тази пластмаса се получава от захарна тръстика и царевица.

Основният елемент в самия принтер е екструдер, който изпълнява задачата на печатащата глава. В тази част обаче не всичко е толкова недвусмислено, защото елементът е комплекс от отделни компоненти. Ако разгледаме термина "екструдер" в обичайния смисъл, тогава само част от главата под формата на механизъм за хранене ще се прилага към него. Така или иначе, печатният субстрат захранва пластмасата за 3D принтера чрез прилагане на разтопена нишка. Движението на механичната част се осигурява от електродвигател. В резултат механизмът насочва нишката в нагревателната тръба на дюзата, която формира крайния обект.

Стереолитографски инсталации

Технологията на лазерната стереолитография днес се използва широко в стоматологичната протекция. Това е вторият най-популярен вид принтери за 3D печат. Характерна особеност на стереолитографските устройства е приемането на ненадминато високо качество на обектите. Такива резултати се постигат благодарение на разделителната способност на апарата, която може да се оцени с единичен микрон. Ето защо е съвсем логично, че работата на 3D принтер, базиран на лазерна стереолитография, е високо ценен не само от зъболекари, но и от бижутери. Софтуерът част на устройството в много отношения прилича на FDM-аналози, но има редица характеристики на технологията. Въпреки факта, че принципът на печат се нарича лазерна стереолитография, по-често функцията на такова оборудване се основава на LED ултравиолетови проектори.

Моделите на проектора са по-надеждни от лазерните и са по-евтини на цена. Те не се нуждаят от деликатни огледала, които осигуряват отклонение на лъчите, което опростява дизайна. Същевременно печатането на 3D принтер с проектори се характеризира с висока производителност. Това предимство се постига поради факта, че няма консистентно, но пълно осветяване на контура на слоя.

Лазерно синтероване

Друг вид приложение на лазерния метод. В този случай се използва пластмаса от лека сплав. Мощният лазер привлича върху пластмасовата основа напречното сечение на обекта, което води до топене и синтероване на материала. Това се случва с всеки слой, докато се подготви пълен модел, който програмата за 3D принтера е подготвила като детайл. Остатъците от пластмасовия прах се разклащат от получения обект в края на работния процес. Основен недостатък на такива устройства е създаването на обекти с пореста повърхност. От друга страна, това не влияе върху силата на продуктите. Освен това моделите, които излизат от такива принтери, са най-издръжливите. Самата инсталация има сложен дизайн и вследствие на това висока цена. В този случай и производственият процес отнема много време в сравнение с други видове 3D принтери. Както се отбелязва от потребителите, скоростта на образуване на модела е няколко сантиметра на час.

консумативи

Основният материал за създаване на модели чрез 3D печат е термопластичен. В допълнение към вече споменатите сортове, заслужава да се отбележи пластмасата за 3D принтер във форматите ABS и PLA. Използват се също найлон, поликарбонат, полиетилен и други видове, използвани също в промишлеността. В същото време някои инсталации позволяват смесване на материали, както и използването на спомагателни вещества, които подобряват качествените характеристики на бъдещия продукт. Например, за тази цел, поливинил алкохол, който по същество е от същия тип PVA пластмаса. Чрез разтваряне във вода потребителят може да създава сложни геометрични форми.

Най-екзотичният материал за такива проблеми е металът. За да се получи такъв продукт, да се прилагат и 3D модели за печат върху 3D принтер и разликите в технологията се свеждат до функцията печатаща глава. С негова помощ се прилага адхезивно лепило на местата, посочени от компютърната програма. По-нататък върху цялата работна площ главата се нанася от тънък слой метален прах. Това означава, че металът не се стопява, както в случая на пластмаса, но се наслагва и се слепва заедно по слой.

Контрол на работата на принтера

За начало е целесъобразно да се отбележат операциите, които се управляват от потребителя чрез компютъра. Това е регулирането на температурата на дюзата и работната платформа, скоростта на подаване на материал и работата на електродвигателя, което осигурява позиционирането на печатащата глава. Всички тези действия са под контрола на електронните контролери. По принцип съвременните модели на такива устройства се основават на системата Arduino с отворена архитектура. Що се отнася до езика за програмиране, принтерите използват така наречения G-код, изграден върху командите за управление на оборудването за печат. На този етап можете да прегледате софтуерите, които осигуряват превод на 3D модела за отпечатване на 3D принтер в код, който е лесен за управление. Веднага е необходимо да се каже, че такъв софтуер няма пряка връзка с развитието на графичните модели.

софтуер

Списъкът на основните задачи на машините за подрязване включва задаване на параметри, според които ще се извършва отпечатването. Изборът на конкретна програма се определя от вида на принтера. Например, устройствата RepRap включват използването на разклонители с отворен код. Сред тях са Replicator G и Skeinforge. Въпреки това, има много производители, които препоръчват да се използва само собствен софтуер от конкретни компании. Това по-специално се отнася до устройствата Cube от компанията 3D Systems. Що се отнася до моделирането на продукти, това е специалната програма за 3D принтер, предназначен за 3D дизайн. За тези цели обикновено се използват CAD редактори, които обаче изискват известен опит с 3D дизайн.

Какви продукти мога да получа?

Обхватът на възможностите на триизмерните принтери активно се разширява, което ви позволява да създавате продукти за голямо разнообразие от пазарни сегменти. Ако говорим за строителство и архитектура, много се оценява възможността да се правят макети, за които всъщност е разработена концепцията за производството на добавки. В инженерната индустрия се използва и широко използван 3D принтер. Продуктите в този случай могат да бъдат представени както за потребителски продукти, така и за отделни елементи за концепции. Както вече беше споменато, високата точност на производствените части беше високо оценена от медицинските работници. В допълнение към протезата, 3D принтер се използва при производството на макети и проби от органи.

Въпреки активното насърчаване на този тип печат, масовите потребители все още са скептични по отношение на тази посока. Това отчасти се дължи на високата цена на оборудването, но в по-голямата си част дори сложните потребители на нови джаджи не намират наистина важни задачи, които 3D принтерите биха могли да решат вкъщи. Отговорите на собствениците междувременно отбелязват лекотата, с която може да се решат елементарни проблеми в ежедневието. Например, устройството ви позволява бързо да направите липсващата част, за да инсталирате комплект мебели, да украсите дизайна, да направите играчка за детето или оригиналната стойка на телефона. Според потребителите, работата с оборудване, въпреки че изисква разходи за консумативи, в дългосрочен план оправдава всички инвестиции.

заключение

Устройствата за триизмерно отпечатване в себе си са любопитство и изискват отделно разглеждане, за да се разберат различията в сегмента. Но дори и да знаят общите принципи за това как работи принтер от 3D, ни позволява да говорим за големия потребителски потенциал на такива устройства. Теоретично, с помощта на такова оборудване може да се създаде производство без битови отпадъци. Друг въпрос - какво точно да се направи на такъв принтер? Но отговорът се дава от всеки потребител поотделно, въз основа на техните нужди. За доста впечатляваща сума можете да получите истински конвейер. На този етап неговите възможности се оценяват главно от специалисти, които използват 3D печат за решаване на професионалните си проблеми.