3D принтер: Как работят най-добрите нишки и какви са те - просто обяснено

3D печатът става все по-популярен. Тази статия обяснява как работи 3D принтер, кои нишки използвате за отпечатване на впечатляващи модели и някои практически съвети.

Как работи 3D принтер?

3D принтерите са като пясък край морето. Съответно има различни техники за това как принтерът създава модел. По принцип обаче всички принтери могат да бъдат причислени към една от четирите различни техники.

• От една страна има стереолитография ("SL" или "SLA"). Принтерът има вана, в която има течен фотополимер. Фотополимерите са пластмаса, която се втвърдява при излагане на светлина. Принтерите обикновено работят с акрилна, епоксидна или винилова естерна смола. Смолата се втвърдява с помощта на лазер. Във фотополимерния басейн има плато, което се придвижва малко след втвърдяване на едно ниво (по-дълбоко в банята). След като моделът напълно се втвърди, пластмасите имат висока якост и химическа устойчивост. Предимството на този процес е неговата точност: принтерът може да отпечатва и структури с размер на микрометър. За съжаление, стереолитографските принтери все още са много скъпи.
• Избрано е също селективно лазерно синтероване ("SLS"). За да разберете как работи, представете си тръба, в която отново е изградено плато. Платото е в началото в началото. На първо място, валяк се използва за разпределяне на пластмаса, пластмасов пясък за формоване, метален или керамичен прах върху платото. След това лазер се движи над платото и загрява определени точки в праха, така че те да се комбинират и да се създаде първото ниво на обекта. След това платото се спуска малко и процесът започва отново. Така един предмет може да се изгради парче по парче. Това, което е практично тук, е, че останалата част от материала може да действа като поддържащ материал и - за разлика от стереолитографията - не трябва да се отпечатват опорни структури.
• При класическото 3D принтиране, моделиране с кондензирано отлагане ("FDM"), течна пластмаса се нанася върху повърхност на слоеве с помощта на екструдер, който се втвърдява веднага. След това повърхността се премества малко надолу (или екструдера нагоре) и следващият слой се отпечатва. Принтерите са сравнително евтини и можете да се сглобите сами с малко ноу-хау. Трябва обаче да се отпечатва помощен материал за обекти с „надвес“, т.е. за обекти, които са значително по-широки в горната част, отколкото в долната част. Освен това точността на печат е сравнително неточна в сравнение със стереолитографията. За любителите и заинтересованите обаче това е точно правилната процедура.

Какви нишки има?

С помощта на моделиране с кондензирано отлагане печатате с така наречените нишки. Това са ролки, върху които са навити термопластични материали под формата на тел. Има обаче някои разлики в зависимост от вида.

• Полилактиди ("PLA") най-често се използват в принтери. Пластмасата се получава най-вече от регенеративни източници, като царевично нишесте. Независимо от това, той не е биоразградим. Пластмасата е безопасна за храните и водоотблъскваща поради своята метилова група. Освен това е огнеупорно и устойчиво на UV лъчение за дълго време. Най-голямото предимство обаче идва от печата: няма неприятна миризма.
• Акрилонитрил-бутадиен-стиреновият кополимер ("ABS") също се използва много често. Тази пластмаса е една от най-широко използваните пластмаси в света. Особено устойчив е на масла, мазнини и високи температури. За разлика от PLA, ABS е значително по-твърд. Не трябва обаче да вдишвате миризмата на тази пластмаса при печат. Отговорността е основен проблем при печат. Докато PLA се прилепва добре към нагрята стъклена плоча, някои видове ABS прилепват много лошо, въпреки много горещото отоплително легло и двустранната лепяща лента. Въпреки това, много хубави модели могат да бъдат създадени с ABS. След отпечатване моделите обикновено имат матов цвят. Ако обаче поставите модела под стъклен купол, съдържащ кърпа, навлажнена с ацетон, след известно време моделът ще стане доста гладък: ABS е разтворим в ацетон, метил етил кетон или дихлорометан.
• Поливиниловият алкохол ("PVAL" или "PVOH"), който се получава чрез хидролиза на поливинилацетат, е много практичен за модели с надвес. Особеното при тази пластмаса е, че е водоразтворим. Например, в 3D принтер с два екструдера можете да отпечатате модел с PLA, но поддържащата структура с PVAL. Тази пластмаса обаче е неподходяща като жичка за отпечатване на реалния модел, тъй като водата се абсорбира от въздуха и моделите няма да издържат дълго.
• Полистиролът с високо въздействие ("HIPS") се използва най-вече като поддържащ материал за ABS. Тази пластмаса има висока устойчивост на удар и твърдост, но може да бъде разтворена от лимонен, който може да бъде намерен например в лимоново масло.
• Печатът с PLA съединения е изключително изключителен. Това е смес от PLA и частици от други вещества. Така че можете да печатате и с дърво или мед, например.
• Поликарбонатите ("PC") рядко се използват при печат. Предимството тук е много високата температура на топене от 270 ° C до 300 ° C. Тази пластмаса също има висока устойчивост на удар и топлина.
• Ако искате да отпечатате зъбни колела или винтове, които трябва да издържат на силни сили и не трябва да се счупят, се препоръчва аминът от полихексаметилен адипинова киселина, известен още като "найлон" или "PA".
• "Еластични" или "Flex" нишки, които обикновено са съставени от различни материали, често могат да бъдат намерени в Интернет. Най-голямото предимство тук е гъвкавостта. Това ви позволява да отпечатвате гъвкави и гумени модели. По правило като основен компонент се използват термопластични еластомери на базата на уретан ("TPU").
• Можете също да отпечатате чаши и чинии. За това се нуждаете от безопасна за храните пластмаса. В допълнение към PLA има и полипропилен ("PP"), който също е леко гъвкав. Безопасна за храните комбинация от PLA и ABS е PETG, която също е лесна за печат и е много устойчива на атмосферни влияния.

Как работи процесът на печат?

Първо създавате 3D модел с CAD програма и го запазвате като STL файл.

• След това този STL файл се зарежда в програма за нарязване, като Cura или Slic3r.
• В програмата за нарязване имате възможност да зададете свойствата на модела, като плътността на запълване или използването на подпорни структури.
• След това програмата преобразува 3D модела в G код. Това съдържа всички позиции, които екструдерът трябва да се движи един след друг. Междувременно нишката се екструдира, създавайки хаптичен модел.

В следващия практичен съвет ще ви дадем въведение към CAD програмата "Solid Edge", с която можете да създадете много практични 3D модели.