Cum funcționează o imprimantă 3D: tehnologie de imprimare 3D de bază
Deși tehnologia de imprimare 3D este printre noi de mai bine de 30 de ani, abia în zilele noastre începe să ajungă încet, dar sigur, în prim-planul interesului, nu numai pentru pasionații de tehnologie, ci și pentru persoanele de rând. Cea mai mare parte din aceasta se datorează prețului în continuă scădere al imprimantelor, precum și utilizării lor extrem de largi, unde aproape orice vă puteți gândi datorită lor. Mulțumită acestui lucru, este posibil să se rezolve multe probleme dificile casnice și de serviciu și, în plus, într-un mod relativ ieftin, deoarece în afară de prețul de achiziție, funcționarea unei imprimante 3D este o chestiune foarte ieftină. Dacă ești atras de această tehnologie, în rândurile următoare vom explica pe scurt cum funcționează de fapt o imprimantă 3D și cum diferă modelele individuale unele de altele.
Cum funcționează imprimarea 3D
După cum sugerează și numele imprimantelor, acestea sunt dispozitive capabile să imprime obiecte tridimensionale după modele speciale create în programe de calculator specializate. Șabloanele pentru articole tipărite pot fi create independent sau, de exemplu, descărcate de pe Internet, despre care vom discuta mai târziu în acest articol. În ceea ce privește procesul de imprimare, se poate spune foarte simplu că crearea unui obiect 3D are loc prin stratificarea mai multor straturi de material unul peste altul, care păstrează forma dorită după întărire și care oferă proprietăți tipice materialului folosit, care este fie filament, fie rășină. Pe piață veți găsi o întreagă gamă de filamente și rășini care pot fi folosite pentru a crea obiecte cu proprietăți diverse, de la culori diferite, prin viteza de setare până la, de exemplu, flexibilitate sau, dimpotriva, duritate. Dacă ar fi să recapitulăm procesul de imprimare 3D în cel mai simplu mod posibil, acesta ar fi descris drept „prelucrare pe dos”, deoarece materialul nu este îndepărtat în scopul creării produsului dat, ci mai degrabă este stratificat.
Tip: Imprimarea 3D nu este în niciun caz doar un hobby pentru pasionații de tehnologie. Lumea modernă demonstrează din ce în ce mai mult că vede un viitor extrem în această tehnologie și în unele zone are chiar potențialul de a o schimba fundamental. La urma urmei, în mass-media, se pot vedea relativ des mențiuni despre, de exemplu, imprimarea 3D a caselor, care ar putea provoca o revoluție completă în industria construcțiilor în viitor datorită vitezei și costurilor scăzute. La izbucnirea pandemiei de COVID-19, toată lumea din Republica Cehă imprima ecrane de protecție pentru unitățile medicale pe imprimante 3D, care în esența sa poate fi considerată și o mică revoluție - la urma urmei, până atunci mulți oameni percepeau imprimantele 3D ca fiind doar un hobby. Puteți afla unde sunt folosite imprimantele 3D în lumea de astăzi în articolul nostru mai vechi Industrie, astronautică și medicină: la ce se folosește imprimarea 3D?
Tehnologie de imprimare 3D
Deși de la nașterea imprimării 3D în urmă cu mai bine de 30 de ani, în lume au apărut un număr mare de procedee tehnologice diverse, deoarece la început fiecare inventator și-a păstrat propriul secret datorită unicității sale, de-a lungul timpului, tehnologiile de imprimare 3D s-au cristalizat, la cel puțin din punct de vedere al uzului public, în doar două tipuri, care sunt atât accesibile, cât și utilizabile chiar și în condiții casnice, cel mult puțin avansate. În ultimii ani, producătorii de imprimante 3D au vizat cel mai mult utilizatorii obișnuiți, deoarece pentru aceștia acesta este cel mai interesant și de departe cel mai larg segment pe care îl pot atinge. Așadar, să introducem o pereche de tehnologii de printare 3D de bază.
FDM/FFF
De departe, cea mai răspândită tehnologie de imprimare 3D este așa-numita FDM (Fused Depositon Modeling), dar din moment ce Stratasys a înregistrat o marcă comercială pentru această denumire, denumirea FFF (Fused Filament Fabrication) a fost adoptată (nu numai) în scopuri comerciale. În ambele cazuri, însă, este unul și același principiu de funcționare al imprimantei 3D, iar dacă vorbim de imprimante 3D desktop, marea majoritate folosesc această tehnologie pentru modelare.
Tehnologia de imprimare FDM/FFF funcționează pe principiul topirii materialului, care este furnizat imprimantei cel mai adesea sub forma unui fir de plastic, așa-numitul filament. Acesta este plasat pe o bobină în imprimanta 3D, din care imprimanta desfășoară treptat materialul și, parcă, îl „aspiră” în capul de imprimare, unde se topește. Capul de imprimare al imprimantei 3D așează apoi strat după strat într-un model 3D fizic, pe care îl ia de pe un computer, card de memorie, aplicație și așa mai departe. În principiu, această tehnologie de imprimare 3D este foarte asemănătoare cu tehnologia de imprimare a imprimantelor cu jet de cerneală. Așa cum un cap de imprimare injectează o cantitate foarte mică de cerneală pe hârtie, capul de imprimare al unei imprimante 3D plasează materialul topit pe un substrat strat cu strat, creând un model fizic.
Tehnologia de imprimare 3D FDM/FFF este cea mai ieftină tehnologie de imprimare 3D, acesta fiind motivul principal pentru care este atât de răspândită. Puteți cumpăra o imprimantă 3D desktop FDM/FFF pentru uz casnic fără probleme pentru mai puțin de 2 000 de Lei. Un aspect pozitiv relativ mare este și faptul că marea majoritate a filamentelor, sau mai degrabă topirea lor, nu produce niciun miros sau doar un miros minim, ceea ce face să nu fie nicio problemă utilizarea imprimantei într-o încăpere neventilata în timpul utilizării sale normale - adică , desigur, dacă nu te deranjează zgomotul pe care îl emite.
Dezavantajul acestei tehnologii este un timp mare de imprimare, o mare variație a calității imprimării, care depinde de modelul de imprimantă și de materialul utilizat, precum și diverse limitări de proiectare (de exemplu, materialul topit trebuie mai întâi să se întărească, pentru modelele mai complexe, acesta este deci necesar să se bazeze pe tipărirea suporturilor și altele asemenea). În plus, din când în când pot fi întâlnite erori în timpul imprimării, când, de exemplu, din cauza setărilor inexacte ale imprimantei, straturile individuale se așează incorect, ceea ce distruge complet imprimarea finală. Multe ore de efort pot fi irosite.
Tip: Nu mai există pe piață un singur tip de filament, din care se imprima absolut totul. Datorită progresului tehnologic constant, care desigur afectează și imprimantele 3D, în prezent puteți alege dintr-un număr extrem de mare de diferite tipuri de filamente, care nu diferă unele de altele în nici un alt fel decât proprietățile lor. Puteți găsi atât piese extrem de dure și flexibile, cât și filamente cu un punct de topire scăzut potrivite pentru copii și altele asemenea. Pe scurt și bine, depinde de tine ce tip de filament mergi sau care este potrivit pentru proiectele tale. Am discutat despre cum să alegeți filamentele potrivite pentru imprimanta dvs. 3D în articolul nostru mai vechi. Am analizat apoi în detaliu tipurile individuale de filamente din articolul Pix 3D: instrucțiuni pentru începători, deși aici ne concentrăm nu doar pe filamentele clasice de imprimantă, ci și pe cele pentru pixurile 3D.
SLA
Al doilea și, prin urmare, ultimul tip de imprimare 3D care este în prezent răspândit este SLA. Litografia stereo este ascunsă în spatele acestei abrevieri, ceea ce înseamnă întărirea rășinii polimerice într-o anumită formă folosind LED-uri sau raze UV. Domeniul principal al acestei tehnologii de imprimare 3D este acuratețea sa extremă, care depășește semnificativ rezoluția de imprimare a imprimantelor FDM/FFF. Cu toate acestea, aici trebuie plătit un preț relativ mare pentru acuratețe. Primul este, fără îndoială, prețul, care este complet incomparabil cu FDM/FFF pentru modelele care merită deja în ceea ce privește dimensiunile maxime de imprimare – în sens negativ, desigur. A doua problemă serioasă este că în timpul întăririi rășinii cu raze se degajă gaze toxice, care trebuie extrase, pentru că altfel imprimanta ar fi în pericol de intoxicare. Tocmai din acest motiv, imprimantele SLA sunt atât pretențioase din punct de vedere dimensional, cât și, pe de o parte, au o suprafață de imprimare închisă care este conectată (cel puțin în cazul modelelor mai mari, unde există un risc real de intoxicare) la un aspirator. Fără nicio exagerare, în cazul achiziționării unei imprimante SLA mai puternice, este necesar să se țină cont de modificările structurale ale încăperii în care va fi amplasată imprimanta.
Demonstrație de imprimare 3D cu tehnologie stereolitografie pe o imprimantă Carbon 3D.
Tip: Nu trebuie să creați obiecte 3D doar cu imprimante 3D. În aceste scopuri pot fi folosite și pixuri 3D speciale, care funcționează în esență foarte similar cu imprimantele FDM/FFF, dar le controlați numai manual. Am pregătit mai multe informații despre ele pentru tine în acest articol.
De unde sunt luate modelele pentru imprimarea 3D?
Modelele digitale pentru imprimarea 3D sunt construite în programe de modelare 3D precum AutoCAD, Blender și similare. Dintr-o suflare, trebuie totuși adăugat că folosirea acestor programe nu este o chestiune cu totul simplă - cu atât mai mult dacă înveți totul de unul singur și pentru îmbunătățirea ta vei folosi, de exemplu, „doar” videoclipuri de pe Internet și altele asemenea.
Tocmai din acest motiv, este foarte probabil ca, cel puțin în primele etape ale carierei tale de imprimare 3D, să te bazezi în primul rând pe modele 3D prefabricate puse la dispoziție atât de producătorii de imprimante 3D, cât și de utilizatorii experimentați pe Internet. Conține multe baze de date de modele 3D gata făcute, care sunt adesea disponibile sub licențe gratuite și, cel puțin pentru uz necomercial, pot fi descărcate și utilizate gratuit. Rețineți, totuși, că acestea sunt, de obicei, articole mai simple, care nu au avut nevoie de prea mult timp pentru crearea lor. Proiectele mai mari (de exemplu, diverse personaje din jocuri video sau obiecte care consumă spațiu) de obicei trebuie cumpărate. Prețul lor începe de la unități și se termină de obicei la zeci de dolari sau euro.
Modelele 3D sunt modelate în programe de calculator pentru modelarea 3D. Formatul preferat al imprimantelor 3D desktop este STL.
Baze de date verificate cu modele 3D de calitate pentru descărcare:
Ultima opțiune pentru a imprima un model 3D este scanarea unui obiect fizic cu un scanner 3D. Acestea sunt dispozitive care pot scana forma și suprafața unui obiect tridimensional și îl pot transforma în formă digitală. În acest caz, însă, trebuie avut în vedere faptul că acuratețea acestor scanări nu este 100 % exactă, motiv pentru care imprimarea rezultată nu poate fi egală cu o imprimare bazată pe un șablon digital - programat. Dar dacă doriți să copiați obiecte 3D mai simple, ar trebui să fie gestionabil cu o scanare 3D. În prezent, diferite aplicații mobile pot fi folosite pentru a le crea. Gândiți-vă doar că telefoanele au în mod ideal senzori laser de tip LiDAR.
Pe care ar trebui să-l alegi?
Dacă, chiar și după ce ai citit rândurile anterioare, nu ești clar care imprimantă 3D este cea mai bună pentru tine, răspunde la câteva întrebări de bază. Prima este câți bani ai alocat pentru o imprimantă 3D. A doua întrebare pe care ar trebui să vă puneți este cât de mari doriți să imprimați obiectele 3D, iar a treia întrebare este cât de precisă trebuie să fie imprimarea. In general, se poate spune că dacă ești în căutarea unei imprimante ieftine cu portabilitate foarte bună și suport pentru printuri relativ mari, modelul FDM/FFF este absolut ideal pentru tine, întrucât îți satisface cerințele în totalitate. Dacă nu aveți o problemă cu o investiție mai mare într-o imprimantă, dimensiuni mai mici, dar mai ales vă doriți printuri perfect precise, aruncați o privire la modelele SLA. Drept urmare, și ele pot fi obținute pentru sume relativ rezonabile (deși semnificativ mai mari decât FDM/FFF), datorită cărora le vei „atinge” măcar și vei avea mai multă experiență atunci când alegi în viitor. Pentru începători, totuși, o imprimantă FDM/FFF este cu adevărat mai prietenoasă și, prin urmare, o recomandăm pe aceasta.
Articole similare
3 minute de citit
Industrie, astronautică și medicină: la ce se folosește imprimarea 3D?
Imprimantele 3D nu-și mai au locul doar pe masa pasionaților de tehnologie. Tipărirea tridimensională a pătruns, de asemenea, în industrie și medicină și a devenit o afacere de miliarde de dolari. Imprimantele 3D redau sănătatea pacienților, reduc costurile și accelerează producția - și joacă un rol vital în colonizarea satelitului nostru natural și planetei Marte.
Articolul complet »
10 minute de citit
Pix 3D: ghid pentru începători
Ați încercat vreodată să desenați obiecte tridimensionale? Aceasta nu este o problemă cu un pix 3D. Citiți cum funcționează pixurile 3D, cum să le controlați și cum le puteți folosi pentru a crea cadouri grozave pentru cei dragi.
Articolul complet »