3D-печать стала гораздо более распространенной технологией: печатные машины доступны практически в любой ценовой категории. Большинство людей, которым нужен 3D-принтер, вероятно, смогут найти модель, которую они могут себе позволить. Несмотря на это, 3D-печать все еще настолько нова, что мало кто знает, как она работает.
Вот почему сейчас самое время ответить на вопрос «Как работает 3D-печать?». Очень велика вероятность, что в конечном итоге вам придется его использовать!
Аддитивная и субтрактивная 3D-печать
Существует две большие категории 3D-печати. 3D-принтеры, которые вы можете купить сами, почти все являются «аддитивными» машинами. Другими словами, они создают 3D-объекты, добавляя материал (обычно слоями) до тех пор, пока объект не будет завершен. Когда люди слышат словосочетание «3D-принтер», о котором думают люди, 3D-принтеры почти всегда относятся к аддитивной разновидности.
Субтрактивная 3D-печать совсем другая. Здесь вы начинаете с фиксированного количества материала, а затем удаляете материал, пока не останется только готовый объект. Скульптор, создающий статую из мрамора, использует субтрактивный метод. Субтрактивные машины обычно встречаются в крупных мастерских и на промышленных предприятиях. Фрезерные системы с ЧПУ (числовое программное управление), вероятно, являются самым известным примером.
С этого момента мы сосредоточимся только на аддитивных машинах, поскольку они актуальны для среднего потребителя. Просто знайте, что субтрактивные машины принадлежат к тому же расширенному семейству 3D-принтеров, что и те, которые можно поставить на стол.
Моделирование наплавлением, стереолитография и селективное лазерное спекание
Три основных метода аддитивной 3D-печати — это FDM (моделирование наплавлением), стереолитография (SLA) и селективное лазерное спекание (SLS).
Принтер da Vinci FDM
FDM — наиболее распространенная система потребительского уровня. В этих типах принтеров нить материала пропускается через горячую печатающую головку. Печатающая головка точно позиционируется в 3D-пространстве и наносит слой материала в соответствии с точными запрограммированными инструкциями. Существуют разные подходы к FDM, но мы вернемся к этому чуть позже.
Принтер Nobel SLA
.Стереолитография гораздо реже встречается в потребительских системах. Эти принтеры используют лазеры для отверждения жидкой смолы в твердый пластик. Обычно предмет «вытягивают» из чана со смолой, формируя его слой за слоем по мере того, как он поднимается из материала. В последние годы принтеры SLA стали более компактными и доступными. Так что это реальная альтернатива принтерам FDM, в зависимости от того, какой тип конечной модели вы выберете.
При селективном лазерном спекании (SLS) используется мощный лазер для плавления полимерного порошка. Сам порошок действует как опорная структура для отпечатка, поэтому этот тип печати не требует специальных подмостей. SLS — это не тот тип FDM, который можно встретить на настольных компьютерах. Пока это все еще промышленная технология.
Декартовые и дельта-роботные принтеры
Робот-принтер Delta
Наиболее распространенным типом FDM-принтера является декартовый 3D-принтер. Название относится к декартовым координатам. Это координаты XYZ, которые мы все изучали в школе. Печатающую головку можно переместить в любую координату XYZ в пространстве объема печати. Математика проста, принтеры довольно доступны по цене, а качество печати точное.
Однако в зависимости от того, насколько детализированы координаты XYZ, изогнутые поверхности могут быть не такими гладкими, как могли бы, и потребуется некоторая ручная доработка.
В роботизированных принтерах Delta используется другой подход. Печатающая головка крепится к трем рычагам, которые перемещаются по трем направляющим. Изменяя высоту каждого рычага, печатающая головка может качаться. Такая конструкция позволяет печатающей головке совершать правильные изгибы, а также позволяет печатать высокие объекты в пределах объема печати.
По сути, чем длиннее направляющие, тем выше может быть модель. Вместо координат XYZ дельта-роботные принтеры используют тригонометрию для расчета положения печатающей головки. Конечным результатом является то, что они не могут достичь такого же разрешения печати, как декартовые принтеры.
Чтобы по-настоящему понять концепцию дельта-робота, вам нужно увидеть его в действии. Посмотрите это видео Иоганна Рохолла, и вы быстро поймете концепцию.
Обратите внимание на шарниры на рычагах и на то, насколько свободно и плавно может двигаться печатающая головка..
Материалы для 3D-принтера
В 3D-принтерах используются самые разные материалы, но наиболее распространены в потребительских приложениях два пластика: ABS и PLA.
ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) — это тот же пластик, из которого изготовлены кубики LEGO. Этот пластик подвержен деформации при охлаждении, поэтому для него требуется принтер с подогреваемой печатной платформой. Он довольно устойчив к ударам, но не особенно прочен. Он подходит для изготовления прототипов и даже готовых деталей, не несущих нагрузку.
PLA (полимолочная кислота) имеет низкую температуру плавления, не сильно деформируется, с ним легко работать и на нем меньше неудачных отпечатков. Он также слишком хрупок для практического использования, но отлично подходит для создания гладких, детализированных моделей, на которые можно только смотреть.
Хорошей новостью является то, что большинство потребительских 3D-принтеров работают с обоими этими недорогими материалами. Таким образом, вы можете изменить их по своему усмотрению.
Еще один вариант — нейлоновая нить. Существуют даже принтеры, в которых в качестве материала используется дерево или металл. Принтеры следующего поколения также могут работать с несколькими нитями одновременно, что позволяет печатать смешанные материалы или многоцветную печать.
Типичный процесс 3D-печати
Если вы никогда не печатали 3D-принтеры самостоятельно, вам, вероятно, интересно, как это на самом деле работает с точки зрения пользователя. Хотя использовать 3D-принтер не так просто, как создавать 2D-отпечатки на лазерном или струйном принтере, это не так сложно, как вы думаете.
После настройки принтера согласно инструкции, правильной калибровки и выравнивания вам в первую очередь понадобится модель для печати.
Вы можете создать свою собственную модель, используя что-то вроде Zbrush или Автокад., но большинство людей, скорее всего, загрузят модель с онлайн-сайта. Первой остановкой обязательно должен быть Тингиверс, возможно, это самая известная коллекция моделей, представленных пользователями. Однако их много альтернативы.
После получения модели в совместимом формате вы откроете ее в программном обеспечении, поставляемом с вашим принтером. Все они выглядят и работают по-разному, но основная концепция одна и та же. Вы также можете сначала обработать 3D-модель с помощью Мешмиксер, чтобы гарантировать, что 3D-модель надежна и пригодна для печати..
В программном обеспечении 3D-принтера вы выбираете размер и качество модели, и оно преобразует ее в «фрагменты», представляющие каждый слой печати. Он также рассчитает «каркас», который необходимо распечатать для поддержки модели во время ее изготовления. Этот материал можно отломить, когда печать будет завершена.
После того, как вся подготовительная работа позади, можно приступить к печати. В зависимости от настроек качества вам придется долго ждать! Печать высокого качества занимает от нескольких часов до нескольких дней. К счастью, некоторые 3D-принтеры позволяют отслеживать ход печати удаленно через приложение.
Как только отпечаток будет готов, вы снимите его с кровати, а затем освободите от строительных лесов. Во многих случаях вам придется дорабатывать модель с помощью наждачной бумаги и специальных режущих инструментов, чтобы устранить дефекты. Некоторые люди даже красят свои модели! Единственное реальное ограничение – это ваше творчество.
Если вам не терпится купить 3D-принтер, это наш лучший выбор, а если у вас ограниченный бюджет, эти — более удобный вариант.
p>.