3D tiskalnik: Kako delujejo najboljše nitke in kakšni so - preprosto pojasni

3D tiskanje postaja vse bolj priljubljeno. Ta članek razlaga, kako deluje 3D tiskalnik, katere nitke uporabljate za tiskanje impresivnih modelov in nekaj praktičnih nasvetov.

Kako deluje 3D tiskalnik?

3D tiskalniki so kot pesek ob morju. V skladu s tem obstajajo različne tehnike, kako tiskalnik ustvari model. V bistvu pa lahko vse tiskalnike dodelimo eni od štirih različnih tehnik.

• Na eni strani je stereolitografija ("SL" ali "SLA"). Tiskalnik ima kopel, v kateri je tekoči fotopolimer. Fotopolimeri so plastika, ki se ob izpostavitvi svetlobi strdi. Tiskalniki običajno delujejo z akrilno, epoksi ali vinilno estrsko smolo. Smola se strdi z laserjem. V fotopolimernem bazenu je planota, ki se po utrjevanju ene stopnje (globlje v kopalnico) premakne malo navzdol. Po popolnem utrjevanju modela ima plastika visoko trdnost in kemično odpornost. Prednost tega postopka je njegova natančnost: tiskalnik lahko tiska tudi strukture, ki so velikosti mikrometra. Žal so stereolitografski tiskalniki trenutno še vedno zelo dragi.
• Znano je tudi selektivno lasersko sintranje (SLS). Če želite razumeti, kako deluje, si predstavljajte cev, v katero je spet vgrajena planota. Planota je na vrhu na začetku. Najprej se valj uporablja za distribucijo plastike, plastificiranega peska, kovine ali keramike v prahu na planoti. Laser nato pelje čez planoto in v prahu segreje določene točke, tako da se ti združijo in ustvari se prva raven predmeta. Planota se nato nekoliko spusti in postopek se začne znova. Predmet je torej mogoče sestaviti del za kosom. Pri tem je praktično, da preostali material lahko deluje kot podporni material in - za razliko od stereolitografije - nobenih podpornih struktur ni treba tiskati.
• Pri klasičnem 3D-tiskanju z modeliranim plaščem (FDM) se tekoča plastika nanese na površino v plasteh s pomočjo ekstruderja, ki se takoj strdi. Nato se površina nekoliko premakne navzdol (ali ekstruder navzgor) in natisne se naslednji sloj. Tiskalniki so sorazmerno poceni in jih lahko sestavite sami z nekaj znanja. Vendar pa je treba podporno gradivo natisniti za predmete s "previsom", to je za predmete, ki so na vrhu bistveno širši kot na dnu. Poleg tega je natančnost tiskanja v primerjavi s stereolitografijo razmeroma natančna. Za hobiste in tiste, ki jih zanima, pa je to ravno pravi postopek.

Kakšne nitke so tam?

Z modeliranjem taljenega nalaganja tiskate s tako imenovanimi nitkami. To so zvitki, na katere so v obliki žice namotani termoplastični materiali. Vendar pa glede na vrsto obstaja nekaj razlik.

• Polilaktidi ("PLA") se najpogosteje uporabljajo v tiskalnikih. Plastika se večinoma pridobiva iz regenerativnih virov, kot je koruzni škrob. Kljub temu ni biološko razgradljiv. Plastika je zaradi svoje metilne skupine varna za živila in vodoodbojna. Prav tako je dolgotrajno odporen proti UV-sevanju. Največja prednost pa je tiskanje: ni neprijetnega vonja.
• Kopolimer akrilonitril-butadien-stiren ("ABS") se prav tako uporablja zelo pogosto. Ta plastika sodi med najbolj razširjene plastike na svetu. Posebej je odporen na olja, maščobe in visoke temperature. V nasprotju s PLA je ABS bistveno trši. Vendar pa med tiskanjem ne smete vdihavati vonja te plastike. Odgovornost je velika težava pri tiskanju. Medtem ko se PLA dobro oprime steklene plošče, nekateri tipi ABS zelo slabo oprimejo kljub zelo vroči ogrevalni postelji in dvostranskem lepilnem traku. Vendar pa je z ABS-om mogoče ustvariti zelo lepe modele. Po tiskanju imajo modeli običajno mat barvo. Če pa model postavite pod stekleno kupolo, ki vsebuje krpo, navlaženo z acetonom, bo model čez nekaj časa postal povsem gladek: ABS je topen v acetonu, metil etil ketonu ali diklorometanu.
• Polivinil alkohol ("PVAL" ali "PVOH"), ki nastane s hidrolizo polivinil acetata, je zelo primeren za modele s previsom. Posebnost te plastike je, da je vodotopna. Na primer, v 3D-tiskalniku z dvema ekstruderjema lahko natisnete model s PLA, vendar podporno strukturo s PVAL. Vendar je ta plastika neprimerna kot nitka za tiskanje dejanskega modela, saj se voda absorbira iz zraka in modeli ne bodo zdržali dolgo.
• Polistiren z visokim udarcem ("HIPS") se večinoma uporablja kot podporni material za ABS. Ta plastika ima visoko odpornost na udarce in trdoto, vendar jo lahko raztopimo z limonenom, ki ga najdemo na primer v limoninem olju.
• Tiskanje s spojinami PLA je še posebej ekskluzivno. To je mešanica PLA in delcev iz drugih snovi. Torej lahko tiskate tudi na primer z lesom ali bakrom.
• Polikarbonati ("PC") se redko uporabljajo pri tiskanju. Prednost pri tem je zelo visoka temperatura taljenja od 270 ° C do 300 ° C. Ta plastika ima tudi visoko odpornost na udarce in toploto.
• Če želite tiskati zobnike ali vijake, ki morajo zdržati močne sile in se ne smejo zlomiti, priporočamo amin poliheksametilen adipinske kisline, znan tudi kot "najlon" ali "PA".
• "Elastične" ali "Flex" nitke, ki so običajno sestavljene iz različnih materialov, je pogosto mogoče najti na internetu. Največja prednost tukaj je fleksibilnost. To vam omogoča tiskanje prožnih in gumijastih modelov. Praviloma se kot glavna komponenta uporabljajo termoplastični elastomeri na osnovi uretana ("TPU").
• Lahko tudi natisnete skodelice in krožnike. Za to potrebujete varno hrano iz plastike. Poleg PLA obstaja še polipropilen ("PP"), ki je tudi nekoliko prožen. Varnostna kombinacija PLA in ABS je PETG, ki je tudi enostaven za tiskanje in je zelo odporen na vremenske vplive.

Kako deluje postopek tiskanja?

Najprej ustvarite 3D model s programom CAD in ga shranite kot datoteko STL.

• Ta datoteka STL se nato naloži v program za rezanje, kot sta Cura ali Slic3r.
• V programu rezanja imate možnost nastavitve lastnosti modela, na primer gostote polnjenja ali uporabe podpornih struktur.
• Program nato 3D model pretvori v G kodo. Ta vsebuje vse položaje, ki naj bi se ekstruderju premikali drug za drugim. Medtem se nitka iztisne, kar ustvari haptični model.

V naslednjem praktičnem nasvetu vam bomo predstavili program CAD "Solid Edge", s katerim lahko ustvarite številne praktične 3D modele.