Устройство и принцип работы 3D-принтера, основные методы и виды 3D печати

В настоящее время все чаще используются технологии 3D-печати для создания декоративных элементов, деталей машин и аппаратов и различных функциональных узлов. А самые актуальные разработки позволяют печатать целые здания и даже органы и протезы для человека. При этом на рынке можно найти принтеры стоимостью начиная от нескольких сотен долларов, для бытового применения и десятков тысяч долларов – для промышленного использования. В этой статье мы рассмотрим основную информацию о видах и устройстве 3D-принтера.

Виды

Понятие 3D-печати не столь однозначно. Оно подразделяется на много видов, отличающихся по принципу формирования печатаемого объекта и используемых при этом материалов. Какими они бывают?

FDM-печать (Fused Deposition Modeling) – это самый распространенный способ получения объемных объектов в быту, соответственно и самый дешевый вариант объемной печати. В этом случае 3D-принтер печатает расплавленным пластиком деталь по слоям. Чаще всего используются пластики типа PLA и ABS. Толщина 1 слоя печати в среднем находится в переделах 50-100 микрон (в большинстве моделей). Из чего состоит такой принтер мы рассмотрим позже.

SLA-печать (Laser Stereolithography) – звучит как «стереолитография». Установка для этого вида 3D-печати состоит из лазера (это закрепляющий орган, перемещается по штангам с помощью двигателей) основания на котором печатается деталь и ванны с жидким фотополимеров. Принцип работы заключается в использовании фотополимерных слов в качестве материала.

Лазер вычерчивает на смоле каждый слой будущего предмета. После каждого слоя рабочая платформа погружается в ванну с фотополимером на глубину равной толщине следующего слоя. При взаимодействии лазерного луча и фотополимера последний затвердевает в местах где луч лазера попал на его поверхность.

Этот способ позволяет добиться точных результатов, а толщина слоя может достигать всего 15 микрон. Это позволяет использовать стереолитографию в медицинских целях (стоматологии) и ювелирном деле. SLA-технология не требует печати поддерживающих элементов, а после печати изделие погружается в ванну с растворами для очистки модели. Финальным этапом является облучение ультрафиолетом для полной фиксации фотополимеров. Главным недостатком является высокая стоимость принтеров и расходных материалов, что делает нецелесообразным ее использование в домашних условиях.

SLS-технология – Селективное лазерное спекание. На рабочую поверхность подаётся слой порошка, в зависимости от задачи – это может быть металл, пластик и даже керамика и стекло, после чего лазером обрабатывается площадь слоя будущей детали, после этого платформа опускается, и процесс повторяется. Напоминает SLA, по принципу действия. В конце процесса требуется термическая обработка элемента. Также не подходит для бытового использования и стоит дорого.

Электронно-лучевое плавление или EBM-технология. Отличается от предыдущей технологии тем что металлический порошок плавится электронным лучом в вакууме, и результат не требует термической обработки.

SLM – селективное лазерное плавление, работает только с металлическим порошками, по принципу действия похожа на SLS, но, как и в EBM не требуется конечная термическая обработка.

3Dp – отличием от предыдущих является то, что рабочий материал не плавят, а наносят слои клея с помощью струйной печати. Этим способом возможна цветная 3D-печать.

FDM 3D-принтер

Печать по технологии FDM – самая распространенная как у любителей, так и для решения многих профессиональных задач. Этот же метод является одним из самых старых. Поэтому мы рассмотрим подробнее именно тот вид объемной печати, который хорошо подходит для дома и мастерской.

Устройство и особенности

3D-принтер, который печатает пластиком по технологии FDM состоит из:

1. Рабочей поверхности, часто её называют платформой. Может быть подогреваемой.

2. Экструдера, простыми словами – это печатающая головка. В нём расположен механизм подачи пластиковой нити, нагреватели и печатающие сопла.

3. Механизма передвижения экструдера по осям. Состоит из штанг, винтового вала и двигателей, например, шаговых .

В зависимости от конструкции принтера по вертикальной оси (ось Z) может передвигаться как экструдер, так и подниматься рабочая поверхность, она же может перемещаться по оси Y. По горизонтальным осям передвигается экструдер.

Примечание:

Для печати с помощью любого типа 3D-принтера создается 3D-модель, но её нельзя загрузить в принтер для печати. Перед этим модель обрабатывается, генерируется т.н. G-код. Смысл этого действия – в делении модели на слои и формирования траекторий по которым будет двигаться экструдер (или другой печатающий элемент, в зависимости от технологии).

При печати используется ABS и PLA пластики. В зависимости от сложности устройства экструдер может содержать два сопла и больше – одно для печати детали основным материалом, а другое для печати поддерживающих опор (поддержек).

Опоры нужны для поддержки висящих в воздухе частей детали, чтобы они не провисали в процессе остывания и затвердевания. После завершения печати поддерживающие опоры удаляют.

Упрощенной версией 3D-принтера является 3D-ручка . По сути представляет собой экструдер, который вы сами двигаете рукой. Хоть это и детская игрушка, но как раз для развлечения и ознакомления с технологией – просто прекрасное изделие, а если вы владеете художественными навыками – у вас наверняка получится создавать красивый декор для дома.

Характеристики

При выборе 3D-принтера нужно учитывать несколько характеристик, среди них:

  • Какими материалами печатает устройство, хоть и самые распространенные модели поддерживают печать двумя видами пластиков – ABS и PLA, но все же обращайте внимание на этот вопрос при покупке.

  • Разрешение печати – от толщины слоя зависит качество и точность детали. Толщина слоя в 50 микрон считается отличной, а в 100 – более чем хорошей.

  • Скорость печати – в большей степени зависит от разрешения печати.

Важно:

Так как деталь печатается слоями помните и то, что её поверхность будет шероховатой и матовой, а её прочность на излом будет значительно ниже чему цельнолитых изделий. От высоты (толщины, как вам удобно) слоя зависит то насколько шероховатой получится деталь. С другой стороны, чем тоньше слой – тем больше времени будет затрачено на печать и тем больше проходов сделает экструдер, увеличиться и нагрузка на все элементы принтера.

  • Размеры область печати – этот вопрос может стать камнем преткновения в выборе той или иной модели. Вы не сможете распечатать изделие больше чем область печати. Она ограничивается шириной, глубиной и высотой, другими словами – осями X, Y и Z.

В некоторых случаях, например, у дельта-принтеров, указывается диаметр и высота области печати, так как у неё цилиндрическая форма (смотрите рисунок ниже).

Лучшие производители 3D-принтеров:

MOOZ-2 Plus three-in-one 3D printer:

Заключение

В этой статье мы затронули общие вопросы о 3D-принтерах и печати в целом, если вам интересны какие-то конкретные темы подробнее – пишите об этом в комментариях и мы обязательно о них расскажем.

Информация, опубликованная на данном веб-сайте, представлена исключительно в ознакомительных целях, за применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.

admin

Share
Published by
admin

Recent Posts

Консоль удаленного рабочего стола(rdp console)

Клиент удаленного рабочего стола (rdp) предоставляет нам возможность войти на сервер терминалов через консоль. Что…

1 месяц ago

Настройка сети в VMware Workstation

В VMware Workstation есть несколько способов настройки сети гостевой машины: 1) Bridged networking 2) Network…

1 месяц ago

Логи брандмауэра Windows

Встроенный брандмауэр Windows может не только остановить нежелательный трафик на вашем пороге, но и может…

1 месяц ago

Правильный способ отключения IPv6

Вопреки распространенному мнению, отключить IPv6 в Windows Vista и Server 2008 это не просто снять…

1 месяц ago

Ключи реестра Windows, отвечающие за параметры экранной заставки

Параметры экранной заставки для текущего пользователя можно править из системного реестра, для чего: Запустите редактор…

1 месяц ago

Как управлять журналами событий из командной строки

В этой статье расскажу про возможность просмотра журналов событий из командной строки. Эти возможности можно…

1 месяц ago