Mis on 3D-printer

Kaasaegse maailma üks paljulubavamaid valdkondi on 3D-printimise abil kolmemõõtmeliste objektide loomine. Trükitehnoloogia võimaldab teil luua üsna keerukaid ja üksikasjalikke tooteid. Tänapäeval on kolmemõõtmelise printimise kasutamine võimalik mitte ainult tootmiskohtades, vaid ka kodus; selleks piisab 3D-printeri ostmisest.

Mis on 3D-printer?

Kolmemõõtmeline printer on seade, mis on võimeline loodud objektide loomiseks loodud digitaalsete 3D-mudelite põhjal. Tooted saadakse materjali kihiga. Alusena kasutatakse termoplastilisi ja fotopolümeervaiku, kuid tehnoloogia arenguga suureneb toorainete rollis kasutatud materjalide hulk.

Toodete valmistamise kord näeb välja järgmine:

1. 3D-mudeli loomise protsess, s.t. arendatakse tulevase toote visuaalset pilti, säilitades kõik proportsioonid. Mudel on loodud spetsiaalse tarkvara abil.
2. Pärast mudeli loomist peate faili töötlema. Töötlemine hõlmab faili teisendamist digitaalseks koodiks, mis jagab kogu mudeli mitmeks paralleelseks kihiks. Seega genereeritakse 3D-seadme jaoks käsud, mis levitavad materjali objekti loomiseks.
3. Viimane etapp on toote 3D-printimine, s.t. toodete loomisprotsess materjali kihilisuse kaudu. Protsess viiakse läbi prindipea (ekstruuderi) abil, mis liigub mööda 0Y ja 0X telge, s.o. materjali juhitakse ainult horisontaaltasapinnal vastavalt kihi programmikoodile. Järgmise kihi pealekandmiseks nihkub ekstruuder piki vertikaalset juhikut (piki 0Z-telge) kihi suurusega võrdse vahemaa kaugusel. Pärast seda hakatakse rakendama järgmist horisontaalset kihti.

Abi: Trükiprotsess võib tootmistehnoloogiast olenevalt erineda, kuid toodete üldine loomisprotsess seisneb materjali kihilisuses.

3D-printerite tüübid

Seadmed jaotatakse vastavalt printimisprotsessi ainulaadsusele, s.o. kasutatud tehnoloogiast. Kõige tavalisemad printimismeetodid on FDM (sulandatud sadestuse modelleerimine / suuna modelleerimine) ja SLA (laserstereolitograafia / laserstereolitograafia)

Suundmudelitehnoloogia on üks esimesi trükimeetodeid, mis ilmub. Objektide valmistamiseks kasutatakse termoplasti, mis on mähitud haava kodarate või keermete kujul. Trükkimismeetod on järgmine:

1. Mähis või keerme paigaldatakse ekstruuderi. Kütteseadme toimel hakkab materjal sulama ja kanali kaudu siseneb tööpinnale.
2. Ekstruuder teeb liikumise antud koordinaatidel vastavalt digitaalsele koodile. Tootmine toimub horisontaaltasandi suhtes kihtidena.
3. Valmistamisel keerukate toodete kasutatud kahte materjali: peamine ja abimaterjalid. Toote loomisel kasutatakse põhimaterjali. Abimaterjal on ette nähtud ajutiste tugede loomiseks, samuti toote õõnsa ruumi täitmiseks. Sest printer ei saa ilma põhjuseta õhus asuvat eset printida.

Abi: Seejärel eemaldatakse abimaterjal spetsiaalse lahustiga või lagundatakse kergesti.

FDM-tehnoloogia abil valmistatud toodetel on hea mehaaniline ja keemiline tugevus. Sellised omadused saavutatakse termoplastilise tootmisklassi kasutamisega. Samuti on see tehnoloogia lihtne ja sobilik kasutamiseks olmetingimustes.

SLA-tehnoloogia või stereolitograafia abil trükitakse tooteid, milles kasutatakse vedelaid fotopolümeervaiku, mis energiaallika mõjul külmutavad laserit. Selle meetodi abil on tooted suure täpsusega (kuni 15 mikronit). Objektide printimine on järgmine:

1. Tööpind lastakse fotopolümeervedelikuga mahutisse ühe kihi sügavusele;
2. Energiaallikas (laser) lõikab objekti kuju vastavalt objekti antud koordinaatidele;
3. Polümerisatsiooniprotsess jätkub, mille tulemusena kokkupuutepunktides toimub tahkumine;
4. Protseduuri korratakse iga kihi jaoks kuni objekti valmistamiseni;
5. Pärast tootmist sukeldatakse mudel spetsiaalse lahusega anumasse, et puhastada abielementidest;
6. Viimane etapp on ultraviolettkiirgus, mis kiirendab toote moodustumist.

Stereolitograafia on üks kaasaegsemaid tehnoloogiaid, kuid see vajab kalleid materjale. Samuti on vähem tuntud printimisviise:

SlS (selektiivne laserpaagutamine) objekti loomise põhimõtteks on õhukese kihi materjali pulbri kujul söötmine tööpiirkonnale, mis paagutatakse laseri toimel. Selle meetodi peamised eelised on abielementide kasutamise vajaduse puudumine, kuid see nõuab täiendavat kuumtöötlust. Ei näe ette kasutamist olmetingimustes.

EBM (elektronkiire sulamine). Tehnoloogia sarnaneb selektiivse laseriga paagutamisega, kuid toode luuakse vaakumis ja see ei vaja täiendavat kuumtöötlust.

3D-printimise järgi saab omistada 3D-pliiatsi. Selle tööpõhimõte sarnaneb FDM-tehnoloogiaga, kuid selle välimus on väiksem ja seda kasutatakse kolmemõõtmelise efektiga jooniste loomiseks.

Mida saab 3D-printer?

Kolmemõõtmelist printimist kasutatakse tänapäeval peaaegu kõigis eluvaldkondades. On näiteid kulinaarsete roogade loomise kohta 3D-printimise abil. Kõigi tööstusharude keerukamate struktuuride jaoks luuakse üksikasjad igasuguse keerukuse kohta. Kuid kõige asjakohasem ja vajalikum valdkond on ikkagi meditsiin.

Mitmed ettevõtted töötavad välja orgaanilisi jäljendajaid, mis suudavad looduslikud kangad praktiliselt asendada. Samuti võimaldab 3D-printimine aidata liigeste proteesimisel. Kolmemõõtmelise tootmise kõige levinumat kasutamist on saadud hambaravis. Lisaks proteesimisele kasutatakse elundite mõnitamiseks printereid. Kolmemõõtmelise printimise võimalused suurenevad iga päevaga ja muutuvad kättesaadavamaks.

3D-printerid aitavad mitte ainult inimesi, vaid ka loomi. Üks teadaolevaid juhtumeid on metsatulekahjus vigastada saanud kilpkonna kesta loomine. Seega on uus kest päästnud looma elu ja selliseid juhtumeid on palju. Teine ainulaadne juhtum on elevandi proteesimine. Juhtumi ainulaadsus seisneb selles, et elevandi jaoks proteese ei tehta praktiliselt looma suure kaalu tõttu.

Kaasaegne trükitehnoloogia võimaldab teil luua isegi terve hoone. Väikese maja (37 ruutmeetrit) ehitamise ajal veetsid teadlased vaid 24 tundi ja see osutus tavapärasest meetodist kaks korda odavamaks.