Как на самом деле работает 3D-принтер?

В последние годы 3D-принтеры приобретают все большую популярность. С их помощью, например, можно самостоятельно перепечатывать мелкие и крупные запасные части дома без необходимости их дополнительной покупки. Но профессиональные 3D-принтеры также используются в промышленности. Но как на самом деле работают устройства? Со временем в этом процессе были применены три процедуры, которые мы представляем вам здесь.

Вот как обычно работает 3D-принтер

Технология 3D-принтеров была разработана еще в 80-х годах и с тех пор широко используется в промышленности, например, для изготовления сложных автозапчастей. Однако за последнее десятилетие эта технология также была адаптирована для домашнего использования в домашних условиях, и в процессе она постоянно совершенствовалась. После того, как несколько лет назад принтеры стоили несколько сотен евро, сегодня вы уже можете приобрести собственный принтер за значительно меньшие деньги.

По сути, работа 3D-принтера аналогична работе обычных принтеров: вместо текстового файла или файла изображения перед печатью с помощью программного обеспечения для 3D сначала создается модель. Это позже подскажет принтеру, где он должен прикрепить материал или дать ему затвердеть. Затем модель отправляется на принтер, который начинает 3D-печать. Как именно будет работать печать и сколько времени она займет, зависит от выбранной техники и материала. Однако 3D-печать в частном секторе часто занимает несколько часов, в зависимости от размера модели. Узнайте, как 3D-принтеры работают как в домашних условиях, так и в промышленности, в следующих разделах.

Для домашних пользователей: моделирование методом плавленого напыления

Поскольку принтеры и материалы немного дешевле по сравнению с другими методами моделирования методом плавленого напыления, они чаще всего используются в домашних условиях. В этом процессе используются материалы, которые при небольшом нагревании становятся жидкими и их можно формовать. Это, например, пластмассы, такие как ПЭТ, но теоретически для этого можно использовать и шоколад.

Материал нагревают в головке принтера, а затем наносят на пластину тонкими слоями с помощью железы. Модель печатается слоями снизу вверх. При этом головка принтера может гибко перемещаться в любом направлении, чтобы попасть в любую точку области печати.

Поскольку для затвердевания материала требуется некоторое время, а новый слой можно наносить только после того, как материал под ним хотя бы немного затвердеет, процесс печати занимает относительно много времени. Кроме того, при необходимости могут потребоваться дополнительные услуги. Опорные конструкции должны быть спроектированы таким образом, чтобы конструкция не разрушалась сама по себе, пока она еще не полностью прочна.

Промышленные процессы: стереолитография и лазерное спекание

Кроме того, существуют и другие методы 3D-печати, которые, как правило, находят более широкое применение в промышленности. Теоретически, конечно, их можно было бы использовать и в личных целях, но из-за их размера и функциональности они подходят только в том случае, если одновременно печатается большое количество моделей.

Стереолитография — старейший метод 3D-печати. Это включает в себя заполнение бассейна синтетической смолой, которая затвердевает под воздействием ультрафиолетового излучения. Над раковиной висит устройство, которое может целенаправленно излучать ультрафиолетовые лучи.

В бассейне также есть платформа, которая может перемещаться вверх и вниз. В начале процесса печати платформа достаточно высока, чтобы ее можно было легко покрыть смолой. Затем сверху излучаются ультрафиолетовые лучи таким образом, что синтетическая смола затвердевает в определенных местах. Если один уровень фиксирован, платформа опускается немного вниз, смола стекает по отвержденному слою, а следующий слой отверждается ультрафиолетовыми лучами.

Таким образом, модель формируется слой за слоем снизу вверх. При этом каждый слой имеет толщину всего лишь доли миллиметра. Большим преимуществом этого метода по сравнению с другими методами является то, что края модели в конечном итоге получаются гладкими, а не шероховатыми.

При лазерном спекании существует две области: с одной стороны, контейнер, в котором находится печатный материал. Это может быть, например, порошкообразный пластик или даже металл. С другой стороны, опять же, есть платформа, на которой будет напечатана модель.

В начале принтер использует валик для сбора материала из первого контейнера и нанесения его тонким слоем на платформу. Над платформой подвешен лазер, который, как и в случае со стереолитографией, может отверждать определенные участки материала. Затем платформа немного опускается, валик наносит новый материал, и лазер снова затвердевает на определенных участках материала. Преимущество лазерного спекания заключается в том, что материал мгновенно затвердевает и не требует планирования сложных опорных конструкций.