Преди няколко десетилетия може да изглежда фантастично да отпечатате почти всеки текст, картина или снимка у дома за няколко минути, а сега почти всеки може да използва принтер. В допълнение към отпечатването на изображения, въплъщаването на триизмерни обекти според техните компютърни модели се превърна в реалност днес. Периферните устройства, които позволяват това, се наричат 3D принтери. С тяхна помощ можете да създавате части и предмети от най-разнообразни форми, които се използват в технологиите, моделирането на пространствени комплекси, ежедневието. И така, какви са възможностите за обемно печат и как работи 3d принтер??
Съдържание на статията
- Принципът на триизмерния печат
- Технологии за отглеждане на триизмерни обекти
- Екструзионен печат
- Методи за прахово отпечатване
- Фотополимеризация Печат
- разслояване
- Приложение за 3D печат
Принципът на триизмерния печат
Добре известно е как се получават обемни предмети чрез леене или обработка на детайл, чиято форма е най-близка до крайния резултат. Последният принцип, формулиран от Микеланджело като отрязване на всичко излишно от камък, се използва за създаване на скулптури. Методът за формиране на фигура при триизмерен печат се нарича добавка (от английски add - „добавяне“) и коренно се различава от споменатите по-горе. Тук образуването на слой по слой на обекта се осъществява чрез постепенно прилагане на части от материала, тоест създаденото тяло се отглежда стъпка по стъпка, докато придобие необходимата конфигурация. Схемата, много опростено обясняваща принципа на триизмерния печат, е показана на снимката..
Поставяйки печатащата глава в двукоординатна система X и Y, материалът се прилага в съответствие с определената конфигурация на слоя. Когато премествате работната платформа стъпка по оста Z, следващото ниво на обекта започва да расте.
Първата стъпка в подготовката за печат е създаването на компютърен модел на бъдещия компонент. Това може да стане по два начина: с помощта на триизмерен графичен редактор или CAD системи (3D Studio Max, SolidWorks, AutoCAD и други) или чрез 3D сканиране на обекта, който искате да копирате. След това, използвайки софтуера на принтера, моделът се разделя на слоеве и се генерира набор от команди, които определят последователността на прилагане на материала при печат.
рекламаОборудването, осъществяващо адитивния метод за създаване на тела, по аналогия с двумерни периферни устройства, се характеризира с разделителна способност по три оси в пространството. Тези параметри определят височината на слоя и точността на позиционирането на печатащия елемент. Друга важна техническа характеристика на 3d принтера е зоната за печат, чийто размер определя максимално възможния размер на порасналото тяло.
Като материали за триизмерни предмети в адитивното производство могат да се използват различни видове пластмаси, метални сплави, минерални смеси, хартия, фотополимери. Някои 3D принтери ви позволяват да работите с няколко материала, които се различават по свойства или цвят. Съществува също метод за производство на предмети, характеризиращи се с различни нюанси чрез смесване на багрило с прозрачен полимер по време на печат.
към съдържание ↑Технологии за отглеждане на триизмерни обекти
Има много триизмерни методи за печат, основните им разлики един от друг са в принципите на формирането на слоеве и връзката им помежду си, както и в използваните в работата материали. Помислете за основната технология на производството на добавки.
към съдържание ↑Екструзионен печат
Този метод се нарича също отлагане на слой по слой на материала, който се използва като термопласт. Устройствата, които работят в съответствие с тази технология, също се наричат FDM принтери, те са най-често срещаните днес. Диаграма, обясняваща принципа на екструзионния печат, е показана на снимката..
Основният възел на FDM принтера е екструдера на печатащата глава. Патронът за такова устройство е термопластичен полимер под формата на резба, навита на макара. В екструдера чрез завъртане на ролковите елементи работният материал се подава в зоната за отопление, където се разтопява и изтласква през дюзата, образувайки елементарен фрагмент от обекта. След отпечатване на целия текущ път платформата се движи надолу и започва прилагането на нов слой.
Има принтери, в които е възможно да се подават два вида нишки в печатащата глава, което ви позволява да отглеждате многоцветни предмети или да създавате така наречената поддръжка за печат. Последните са необходими за изграждане на участъци от обекта, които не са в контакт с подлежащите слоеве или основа. Ако водоразтворимите вещества се използват като поддържащ материал, те могат лесно да бъдат отстранени, без да се подлага основния материал на обработка. Изглед на обект, отпечатан с разтворими опори преди и след отстраняването им, е показан на снимката..
Подпорите могат да бъдат направени и от основната термопластика, след това след отпечатване на модела те се разпадат и повърхността се привежда в гладко състояние чрез машинна обработка. Пример за част, направена по този начин, е показана на снимката..
Методи за прахово отпечатване
Технологиите от тази група са обединени от идеята за създаване на интегрална структура от прахови материали. Една от разновидностите е мастиленоструен печат, основан на нанасяне на слой по слой на компонент с консистенция на прах, отделни фрагменти от които след това се импрегнират с адхезивен състав. Материалите тук могат да бъдат много разнообразни: хартия, дърво, минерални смеси, метали, пластмаси. Единственото условие е възможността за тяхното смилане до състояние на прах.
Други методи - лазерно синтероване и легиране - са много сходни и се използват главно за отглеждане на метални части. Последното ви позволява да получите най-плътните и издръжливи предмети, структурата на които не съдържа пори. Процесът стъпка по стъпка на лазерния прахов 3D печат е показан на илюстрацията..
Фотополимеризация Печат
Това име съчетава два метода за създаване на триизмерни обекти от течни вещества от специален клас - фотополимери, които се втвърдяват при излагане на ултравиолетово лъчение - лазерна стереолитография и цифрова LED проекция.
Обемната схема за печат на тялото, използваща лазерна стереолитографска технология, е показана на илюстрацията. Работната зона е потопена в течна фотополимерна смола на нивото на един слой. Лазерният лъч очертава напречно сечение на бъдещия обект в съответствие с неговия триизмерен модел, облъчените области на материала се втвърдяват. След това основата се спуска във ваната с течна смола според размера на следващия слой и нейното изграждане се извършва подобно на предишния. Процесът се повтаря, докато целият обект се отглежда. След това остатъчният материал се отмива от продукта..
Вторият вид фотополимеризационен печат се осъществява по същия принцип, като светодиодни прожектори се използват само LED прожектори.
към съдържание ↑разслояване
Тази технология се състои в производството на триизмерни предмети от листове хартия, пластмасови филми, фолио. Диаграмата на процеса на печат е представена на снимката. Материалът с нанесеното върху него лепило покритие се подава към работната платформа или по-ниските слоеве на частта, докато нагретият валяк преминава през него, повърхностите се залепват. След това контурът на слоя се изрязва от проектиран лазерен лъч, който също разделя остатъците от листовия материал на малки фрагменти, за да се улесни тяхното отстраняване.
Приложение за 3D печат
3D принтерите се използват за бързо прототипиране и производство на детайлни части, нови компоненти, оформления в промишленото производство, проектиране на предметно-пространствени комплекси, архитектура, автомобилна индустрия, модна индустрия, хранително-вкусовата промишленост, медицина и много други области.
Тъй като триизмерният печат предоставя практически неизчерпаеми възможности за получаване на обемни структури с всякаква сложност, този метод се хареса не само от инженерите, но и от дизайнерите, които създават дрехи и обувки, бижута, дребни предмети от бита, мебели, играчки с помощта на 3D принтери.
При производството на медицински изделия се използват и адитивни технологии, например имплантите за зъбна протеза се отпечатват на стереолитографски принтери. Освен това на 3D принтери се получават изкуствени фрагменти от човешкия скелет, кости, череп и хрущял. Обещаваща посока е използването на различни видове клетки на човешкото тяло като материал, което дава възможност за отпечатване на тъкани и органи за трансплантация.
Днес 3D принтерите не се използват широко в ежедневието, тъй като тези устройства все още са доста скъпи и е напълно възможно да се направи без предмети, направени върху тях. Но кой знае, може би в сравнително близко бъдеще да отпечатате счупена чаша у дома, счупена любима детска играчка, авторски пръстен като подарък за момиче или шоколадов десерт за празника ще стане толкова често, колкото миенето на дрехи или миенето на чинии без накисване на ръце.
