A 3d nyomtatók osztályozása

A 3d nyomtatók megjelenése a technológia új korszakát nyitotta meg – most már lehetséges háromdimenziós tárgyakat nyomtatni. A háromdimenziós tárgyak rendeltetése nagyon változatos lehet – a játékoktól az orvosi protézisekig. A munka alapja digitális modell (vagy tervrajz), amely aztán megtestesül annak pontos, valós másolatában. A gépek különböző kapacitással és specifikációkkal, otthoni és ipari kivitelben is kaphatók. A 3D-nyomtatók jelenlegi típusai a legkülönfélébb anyagokat használják a háromdimenziós nyomtatáshoz.

3D nyomtatási technológia

Az alkalmazott technológiára egy speciális besorolás vonatkozik, amely minden jövőbeli 3D nyomtatótulajdonos számára hasznos lesz:

• FDM;
• Polyjet vagy MJM;
• LENCSE;
• LOM;
• SLA;
• SLS;
• 3DP;

FDM

Ez a legnépszerűbb technológia a szóban forgó eszközökben. Az FDM (fused deposition modeling, olvasztott leválasztásos modellezés) során a gép egy speciális fúvókán keresztül rétegről rétegre préseli a fogyóanyagot. Ezek közé tartoznak:

• Makerbot-szerű eszközök;
• Stratasys nyomtatók;
• főzéshez használt egységek (sajttermékek, tészta, máz);
• orvostechnikai eszközök (élő sejteket tartalmazó orvosi gél).

Polyjet

Az MJM (Multi Jet Modeling) szintén érdekes, ami a következő technikát jelenti többsugaras modellezés. A folyamat hasonló a hagyományos tintasugaras eljáráshoz, mivel az anyagot kis fúvókákon keresztül adagolják (több száz fúvóka is lehet). Miután az előző réteg megszilárdult, kialakul az adott háromdimenziós modell.

A fogyóanyagok fotóműanyagok és műanyag, speciális viaszok is alkalmasak. A 3D nyomtatást általában orvosi implantátumok, fogpótlások és lenyomatok előállítására használják.

Lehetőség van többszínű változatok, valamint különböző tulajdonságokkal rendelkező tárgyak, pl. rugalmas és merev tárgyak kombinációjának előállítására.

A technológia alkalmazásának hátrányai a nagyon drága nyersanyagok és a törékeny eredmény. Általában orvosi és ipari prototípusgyártási alkalmazásokban található meg.

LENS

A LÁZERES ENGINEERED NET SHAPPING esetén a fúvókából kifújt fogyóanyag azonnal a lézersugár fókuszába kerül, az azonnali szinterezés veszélyével. Használja a címet fémpor segítette az acélból és titánból készült tárgyak gyártását, lehetővé téve a 3d nyomtatók ipari alkalmazását. Számos ötvözet keverhető és közvetlenül a folyamatban gyártható. Így készülnek például a turbinák titánból készült turbinalapátok.

LOM

A laminált tárgyak gyártásával vékony és már laminált lapokat vágnak ki lézerrel, ragasztják, szinterezik vagy préselik háromdimenziós tárgyakká. műanyag, alumínium és papír 3D tárgyak nyomtathatók ilyen módon.

Az alumíniumtárgyak kiindulópontja az adott fólia – ezt ultrahangos rezgéssel „szinterezik”.

A kiindulási anyag könnyűsége ellenére a papírmodellek nagyon erősek, és önköltségük gyakorlatilag filléres. De azonnal fel kell készülni arra a tényre, hogy egy ilyen termék nagy mennyiségű hulladékkal jár. Bár ez utóbbi elkerülhető, ha egyszerre több kis tárgyat helyezünk ugyanarra a lapra.

SLA

Ahhoz, hogy megértsük, hogyan működik a sztereolitográfia, el kell képzelnünk egy kádat, amely tele van folyékony polimer. A felületén áthaladó lézersugár polimerizálja a réteget. Amint az egyik réteg elkészült, a platform leereszti a munkadarabot, hogy a folyékony polimer kitöltse az üregeket. Ezután a helyzet megváltozik: a munkadarabot felfelé emeljük, míg maga a lézer alulra kerül.

A LOM-nyomtatáshoz felületkezelésre van szükség a felület csiszolásához és a felesleges anyag eltávolításához. Néha az eredményt ultraibolya kemencében sütik ki.

Egy ilyen nyomtatót nem szabad otthon tartani:

• a fotopolimer toxicitása miatt;
• a magas karbantartási költségek miatt.

SLS

A szelektív lézerszinterezés hasonlít a fenti technológiára, de fotopolimer helyett lézerrel égetett port használ. Nem kell aggódnia amiatt, hogy az alkatrész eltörik a folyamat során, és teljesen lehetséges acél, nejlon, bronz, titán, kerámia, üveg, öntödei viasz és más anyagok felhasználása fogyóanyagként.

A technológia magában foglalja az összetett elemek létrehozását. Tökéletesen alkalmas például bármilyen prototípus készítésére, ékszerekhez. A ki nem égetett por szolgál majd támasztékként a kiálló elemek számára – ami azt jelenti, hogy nem kell külön tartótesteket kialakítani.

3DP

A 3DP-módszer lényege, hogy az anyagra ragasztót visznek fel, majd egy friss porréteget, és ezt követően megismétlik a következő lépéseket. Az eredmény egy gipszhez (homokkő) hasonló anyag. Ha ehhez a ragasztóhoz festéket adunk, színes tárgyakat kapunk. A technológia biztonságos otthoni és irodai használatra. Üveg-, csont-, gumi és még fűrészpor is alkalmas az anyagokhoz.  Megteheti és ehető figurák (csokoládé- vagy cukorporral) – csak ebben az esetben speciális élelmiszerragasztót használnak.

Hátrányai is vannak – a végeredmény durva felületű és alacsony felbontású lehet.

A nyomdák osztályozása a felhasznált anyag típusa szerint

A technikába töltött határozza meg a 3d-nyomtatók típusait. Lézer egységek szinterezik és laminálják a port. Tintasugaras A 3D-nyomtató a felhasznált anyagrétegeket egyenként ragasztja össze, majd a szinterezés következik be. A következő lépés a hűtés. Itt használhatja a fotopolimer műanyag, gyanták, porok, szilikon, fém és viasz komponensek típusait. Lássuk, hogyan működik ez a technika a különböző anyagokon.

Púder

A technika elve a következő:

• A megadott modell alapján a nyomtatófej elkezd egy speciális kötőanyagot felhordani bizonyos helyeken;
• finom hengerporral kell alkalmazni, amelyet az anyaggal szintereznek.
• majd a folyamat megismétlődik.

Egy ilyen eszköz meglehetősen reális saját kezűleg összeszerelni – Elég, ha a szükséges összetevőkkel rendelkezünk. A gép másik bónusza, hogy fémből készült porral működik.

Gipsz

A gipszes változatot is porral töltik, de a megfelelő típusú – gipszből gitt, cement és hasonlók. Kell, hogy legyen kötőanyag. Ezeket a nyomtatókat leggyakrabban belsőépítészethez használják. A tárgyak sokféleképpen készíthetők.

Fotopolimer

Ebben az esetben folyékony fotopolimereket használnak a tárgyak előállításához. Az elv érdekes figurák. Egy számítógépes modell alapján az ultraibolya lézer meghatározott helyeket világít meg… Ezt követően ultraibolya fény hatására megkeményednek. Az ilyen megvilágítás szintén egy speciálisan erre a célra készített fotósablonnal történik – csak itt ultraibolya lámpát használnak. Az üres minta minden egyes új réteggel változik.

Ha a választott technika sztereolitográfiás, akkor a térfogatnyomtatás nagy pontosságát élvezhetjük. Az egyetlen hátránya a lassúság, de ha a pontosság a lényeg, akkor az idő a lényeg.

Viasz

Ez a fajta nyomtató viasszal nyomtat – alacsony olvadási hőmérsékletű anyaggal. Ez az ingatlan saját bónusz – könnyű dolgozni vele. Ezért az elkészített vázlatok pontossága és precizitása hibátlan.

Hogyan érhetjük el a színt

A különböző színű tárgyak elkészítéséhez a technika egy speciális fejet használ. Egyszerre több funkció is részt vesz Extruderek – A felhasznált fogyóanyag megolvasztására és felhordására alkalmas alkatrészek.

Az ilyen eszközöket többnyire gyermekjátékok gyártása során használják. Egy másik alkalmazás a dizájn ékszerek készítése.

Van egy másik módszer, az úgynevezett „szublimáció„. Ezt a fajta nyomtatót akkor használják, ha egy képet (pl. fényképet) kell dombornyomott felületre nyomtatni. A tervezés megvalósításához a festékeket bizonyos helyeken felmelegítik – a hőmérsékleti hatás miatt elpárolognak, és a kívánt mintát hagyják.

Hogyan válasszunk 3D nyomtatót

A nyomtató kiválasztásakor először a nyomtatáshoz használt technológiát kell kiválasztani. Egy amatőr szintű eszköz, amelyet az átlagfogyasztó potenciálisan csak egy egész vállalkozás helyett vásárolhatna meg, egy olyan fejlesztés alapján működik, amelynek neve Műanyag sugárhajtómű (PJP), Egyes források Fused Deposition Modeling (FDM) vagy Fused Filament Fabrication (FFF) néven említik. Alapvetően ugyanarról van szó.

Amatőr nyomdai anyagok

Általában különböző tulajdonságokkal rendelkező műanyagot használnak az ilyen típusú eszközön történő nyomtatáshoz. Orsóra tekert műanyag zsinórként vagy szalmaszálakra vágva csomagolva. Általában kétféle műanyagot használnak: ABS és PLA.

ABS műanyag biztonságos, nem mérgező, gyermekeknek szánt termékekhez alkalmas, és ráadásul gyermekek jelenlétében is működtethető. A belőle készült termékek strapabíróak, hosszú ideig tartanak. A műanyag hátránya – a napon és a kemény fagyban elveszíti piacképes megjelenését. Gyakrabban használják a professzionális alkatrészgyártásban.

PLA műanyag (polilaktid) törékenyebb, kevésbé jól használható. Képlékenyebb, és több lehetőséget kínál összetett formák kialakítására. Természetes termék, mivel kukoricából és cukornádból készül. Az ártalmatlanítás során környezetbarát, 100%-ban ártalmatlan összetevőkre bomlik. A PLA nyomatok ellenállnak a kopásnak, megtartják a geometriájukat. Következésképpen a műanyag kiválóan alkalmas mozgó alkatrészekhez.  Általában ez inkább egy amatőr változata a műanyagnak.

Alternatív anyagok 3D nyomtatáshoz

A műanyagon kívül a következő anyagokat használják a nyomtatókon végzett munkához.

1. Rozsdamentes acél. Kizárólag professzionális berendezésekben használatos. Több lehetőséget ad a részletek megadására.
2. Fa. Valójában nem fa, hanem kötőpolimer és faadalékanyag keveréke.  Ez az anyag nagyon drága, nem igényel különleges készségeket. Meleg, így megkülönböztethetetlen a fától.
3. Gyanta szintén drága. Nagy pontosságú, kiváló felületminőségű – sima és robusztus – alkatrészek nyomtatására használható. A gyanta elveszti átlátszóságát, ha napfénynek van kitéve.
4. Nylon. Elsősorban ipari és orvosi alkalmazásokhoz használják.

Fontos! A nyomtatóanyag vásárlásakor vegye figyelembe, hogy az orsó méretének és a zsinór vastagságának meg kell egyeznie a nyomtató specifikációjával.

A 3D nyomtatók jellemzői

Ahhoz, hogy nyomtatót válasszon, vagy elemzést végezzen a vezető nyomtató azonosításához, meg kell értenie, hogy melyek a legfontosabb jellemzők.

1. Nyomtatási terület. Ez a paraméter határozza meg az adott berendezéssel előállítható maximális részletmennyiséget. A dokumentáció vagy a kockában lévő kötetet adja meg.cm vagy lineáris mérethatárok mm-ben.
2. Nyomtatási felbontás (réteg). Ez annak a rétegnek a vastagsága, amellyel az anyagot felhordják. Minél nagyobb a felbontás, annál finomabb a műanyag, annál finomabb a domborzat, annál jobb a felület minősége. Ezen érték alatt a részletek „ügyetlenebbek”, finom részletek nélkül. Ezt a kezelő állíthatja be néhány eszközön.
3. Extruder. Ez a nyomtató munkaegysége, amely a nyomtató előkészítéséért (felmelegítéséért) és adagolásáért felelős. A műanyagot (vagy más nyersanyagot) magas hőmérsékleten lágyítják egy fúvókában, és nyomdai feldolgozásra (extrudálás) adják. Ez a szerelvény magában foglalja magát a fúvókát, a zsinór (műanyag szál) szállítószalagot, a hőmérsékletszabályozót és a hűtési mechanizmust. A menetenként egy extruderrel rendelkező 3D nyomtatók csak egy szálból álló szálakkal működnek. A többszínű nyomtatáshoz legalább 2-3 extrudernek kell lennie a készülékben. Ipari alkalmazásokhoz egycsomópontú kettős fúvóka opció is elérhető. Ez drága, és a fogyasztói készülékek nem rendelkeznek ilyen felszereléssel.
   

   3D nyomtató két extruderrel

4. A nyomtatók USB-n és/vagy Wi-Fi-n keresztül „csatlakozhatnak” külső eszközökhöz (számítógép, okostelefon vagy csak külső memória). Nem mindig előfeltétel.
5. Nyomtató firmware (szoftver). Alapértelmezés szerint előre telepítve van. Felelős a dokumentumok stl formátumban történő felismeréséért, feldolgozásáért a későbbi nyomtatáshoz. Ezeket a fájlokat olyan professzionális programokban hozzák létre, mint a Sketchup és az Autodesk Inventors Fusion.
6. További jellemzők. Az ergonómia, a tervezés és egyéb részletek nem zavarják a nyomtatóban végzett munkafolyamatokat, de gyakran meghatározzák a költségeket.

A 3D nyomtatókat önálló eszközként (összeszerelve) vagy építőkészlet formájában (DIY) lehet szállítani. A második változat lényegesen kevesebbe kerül.

Összefoglalva

A 3D nyomtatás sok embert vonz, akik személyes kíváncsiságból vagy termelési céllal érdeklődnek iránta. Azok számára, akiknek nincs tapasztalatuk ezen a területen, nem nehéz megtanulni a volumetrikus nyomtatás művészetét, mind a virtuális, mind a valós tanfolyamokon. Még fontosabb: Milyen konkrét célokra kívánnak ilyen eszközt vásárolni?. A megfelelő prioritások, valamint az adott alkalmazáshoz használt technológia ismerete lehetővé teszi, hogy a technológiát teljes mértékben kihasználja.