Néhány évtizeddel ezelőtt fantasztikusnak tűnt, ha szinte bármilyen szöveget, képet vagy fényképet néhány perc alatt kinyomtat otthon, és most szinte mindenki használhat nyomtatót. A képek nyomtatása mellett a háromdimenziós objektumoknak a számítógépes modelljeik szerinti megvalósítása ma is valósággá vált. A perifériákat, amelyek ezt lehetővé teszik, 3D nyomtatónak nevezzük. Ezek segítségével elkészíthetik a legkülönbözőbb formájú alkatrészeket és tárgyakat, amelyeket a technológiában, a térbeli komplexumok modellezésében és a mindennapi életben használnak. Mi tehát a kötetnyomtatás lehetősége, és hogyan működik a 3D nyomtató??
Cikk tartalma
- A háromdimenziós nyomtatás alapelve
- Technológiák háromdimenziós tárgyak termesztésére
- Extrudálás
- Pornyomási módszerek
- Fotopolimerizációs nyomtatás
- laminálás
- 3D nyomtatási alkalmazás
A háromdimenziós nyomtatás alapelve
Köztudott, hogy a térfogati tárgyakat hogyan érik el olyan munkadarab öntésével vagy megmunkálásával, amelynek alakja a legközelebb van a végső eredményhez. Az utolsó alapelv, amelyet Michelangelo megfogalmazott úgy, hogy minden kőből feleslegesen levágja a szobrokat. Az ábra kialakításának módszerét a háromdimenziós nyomtatásban additívnek (angolul add - "add") nevezzük, és alapvetően különbözik a fentebb említettektől. Ebben az esetben a tárgy rétegekre történő kialakítását az anyag egy részének fokozatos felhordásával hajtják végre, azaz a létrehozott testet lépésről lépésre növelik, amíg meg nem kapja a szükséges konfigurációt. A képen a séma, amely nagyon egyszerűen magyarázza a háromdimenziós nyomtatás elvét..
Ha a nyomtatófejet X és Y két koordinátarendszerben helyezi el, akkor az anyagot a megadott rétegkonfigurációnak megfelelően alkalmazzák. Ha a munkaállványt egy lépéssel mozgatják a Z tengely mentén, akkor az objektum következő szintje növekedni kezd.
A nyomtatás előkészítésének első lépése a jövőbeli alkatrész számítógépes modelljének létrehozása. Ez kétféleképpen végezhető el: háromdimenziós grafikus szerkesztő vagy CAD rendszerek (3D Studio Max, SolidWorks, AutoCAD és mások) használatával, vagy 3D-szkenneléssel a másolni kívánt objektumról. Ezután a nyomtatószoftver segítségével a modellt felosztják rétegekre, és parancskészletet generálnak, amelyek meghatározzák az anyag nyomtatási folyamatát.
hirdetésA testek létrehozásának additív módszerét megvalósító berendezéseket, a kétdimenziós perifériás eszközökkel analóg módon, a térbeli tengely mentén történő felbontás jellemzi. Ezek a paraméterek meghatározzák a réteg magasságát és a nyomtatási elem helyzetének pontosságát. A 3D nyomtató másik fontos műszaki jellemzője a nyomtatási terület, amelynek mérete meghatározza a megnőtt test maximális lehetséges méretét.
Háromdimenziós tárgyak anyagaként az adalékanyagok gyártásában különféle típusú műanyagok, fémötvözetek, ásványi keverékek, papír, fotopolimerek használhatók. Néhány 3D-s nyomtató lehetővé teszi, hogy több anyaggal dolgozzon, amelyek tulajdonságai vagy színük különböznek egymástól. Van továbbá eljárás olyan árucikkek előállítására, amelyeket különféle árnyalatok jellemeznek oly módon, hogy a festéket átlátszó polimerrel keverik a nyomtatás során.
a tartalomhoz ↑Technológiák háromdimenziós tárgyak termesztésére
Nagyon sok háromdimenziós nyomtatási módszer létezik, főbb különbségeik vannak a rétegek kialakításának és egymással való kapcsolatának, valamint a munkában felhasznált anyagok alapelveiben. Vegye figyelembe az adalékanyagok gyártásának alapvető technológiáját.
a tartalomhoz ↑Extrudálás
Ezt a módszert nevezik az anyag rétegrétegű lerakódásának is, amelyet hőre lágyuló anyagként használnak. Az ezen technológiával összhangban működő eszközöket FDM nyomtatóknak is nevezik, ezek manapság a leggyakoribbak. A képen az extrudálás nyomtatásának elvét magyarázó ábra látható..
Az FDM nyomtató fő csomópontja a nyomtatófej-extruder. Az ilyen eszköz patronja egy hőre lágyuló polimer, az orsón feltekercselt szál formájában. Az extruderben a görgőelemek forgatásával a munkaanyagot a fűtőzónába vezetik, ahol megolvasztják és a fúvókán keresztül kiszorítják, és ezáltal a tárgy elemi részletét képezik. A teljes aktuális útvonal kinyomtatása után a platform lefelé mozog, és megkezdődik egy új réteg alkalmazása.
Vannak olyan nyomtatók, amelyekben kétféle izzószál adagolható a nyomtatófejbe, amely lehetővé teszi többszínű tárgyak előállítását vagy az úgynevezett nyomtatási támogatás létrehozását. Ez utóbbi szükséges az objektum olyan részeinek felépítéséhez, amelyek nem érintkeznek az alatta levő rétegekkel vagy az alapokkal. Ha hordozóként vízoldható anyagokat használnak, akkor azok könnyen eltávolíthatók anélkül, hogy az alapanyagot feldolgozásnak vetnék alá. Az oldható támaszokkal kinyomtatott objektum nézete eltávolítás előtt és után látható a fotón..
A fő hőre lágyuló műanyagból tartókat is lehet készíteni, majd a modell kinyomtatása után kitörnek és a felületet megmunkálással sima állapotba hozzák. Az ábrán egy ilyen módon készített alkatrész példája látható..
Pornyomási módszerek
Ennek a csoportnak a technológiáit egyesíti az az ötlet, hogy por alapanyagokból integrált struktúrát hozzanak létre. Az egyik változat a tintasugaras nyomtatás, amelynek por-konzisztenciájú komponensek rétegenként történő felhordása alapul, amelynek egyes fragmenseit ezután ragasztókészítménnyel impregnálják. Az anyagok nagyon változatosak lehetnek: papír, fa, ásványi keverékek, fémek, műanyagok. Az egyetlen feltétel a por állapotba történő őrlés lehetősége.
Más módszerek - a lézeres szinterelés és az ötvözés - nagyon hasonlóak, és főleg fém alkatrészek termesztésére használják. Ez utóbbi lehetővé teszi a legsűrűbb és tartósabb tárgyak beszerzését, amelyek szerkezete nem tartalmaz pórusokat. A lézerporos 3D nyomtatás lépésről lépésre az ábrán látható..
Fotopolimerizációs nyomtatás
Ez a név kétféle módon kombinálja a háromdimenziós tárgyak létrehozását speciális osztályú folyékony anyagokból - fotopolimerekből, amelyek ultraibolya sugárzásnak kitéve megszilárdulnak - lézer sztereolitográfia és digitális LED vetítés.
A lézer sztereolitográfiás technológiát alkalmazó térfogati testnyomtatási sémát az ábra szemlélteti. A munkaterületet egy réteg szintjén egy folyékony fotopolimer gyantába merítik. A lézersugár a jövőbeli tárgy keresztmetszetét rajzolja háromdimenziós modellje szerint, az anyag besugárzott területei megkeményednek. Ezután az alapot folyékony gyantával engedjük a fürdőbe a következő réteg méretével, és az előzőhöz hasonlóan építjük fel. A folyamatot addig ismételjük, amíg az egész tárgy meg nem nő. Ezután a maradék anyagot lemossák a terméktől..
A fotopolimerizációs nyomtatás második típusát ugyanazon az elv szerint valósítják meg, csak LED-kivetítőket használnak fényforrásként.
a tartalomhoz ↑laminálás
Ez a technológia háromdimenziós tárgyak gyártását foglalja magában papírlapokból, műanyag fóliákból, fóliából. A nyomtatási folyamat ábrája a képen látható. Az ragasztott bevonattal ellátott anyagot a munkaállványra vagy az alkatrész alsó rétegeire továbbítják, miközben a fűtött henger áthalad rajta, a felületek meg vannak ragasztva. A réteg kontúrját ezután egy kivetített lézersugár vágja ki, amely a lap anyagmaradványait kis darabokra osztja fel, hogy megkönnyítsék azok eltávolítását..
3D nyomtatási alkalmazás
A 3D nyomtatókat prototípus készítéséhez és darabok, új alkatrészek, ipari elrendezések elrendezésének előállításához, tárgyi térségi komplexek tervezéséhez, építészethez, autóiparhoz, divatiparhoz, élelmiszeripart, gyógyszert és sok más területet használnak..
Mivel a háromdimenziós nyomtatás gyakorlatilag kimeríthetetlen lehetőségeket kínál bármilyen bonyolultságú térbeli szerkezetek előállítására, ezt a módszert nemcsak a mérnökök, hanem a tervezők is kedvelték, akik ruhákat és cipőket, ékszereket, kis háztartási cikkeket, bútorokat és játékokat készítenek 3D nyomtatókkal.
Az adalékanyag-gyártási technológiákat az orvostechnikai eszközök gyártásában is használják, például a fogpótlások implantátumait sztereolitográfiai nyomtatókra nyomtatják. Ezenkívül a 3D-s nyomtatókon az emberi csontváz, csontok, koponya és porc mesterséges darabjai származnak. Ígéretes irány az emberi test különféle sejtjeinek anyagként történő felhasználása, amely lehetővé teszi szövetek és szervek átültetésére történő kinyomtatását..
Manapság a 3D nyomtatókat nem használják széles körben a mindennapi életben, mivel ezek az eszközök még mindig meglehetősen drágák, és a rajtuk elkészített tárgyak nélkül is lehetetlen megtenni. De ki tudja, valószínűleg a viszonylag közeljövőben egy törött csésze otthon, egy törött gyermek kedvenc játékának kinyomtatása, a lány gyűrűjének gyűrűje vagy egy ünnepi ünnepi csokoládé desszert ugyanolyan szokás, mint a ruhák vagy az edények mosása kezet nélkül.
