3D tiskárna: Jak fungují nejlepší vlákna a co jsou - jednoduše vysvětleny

3D tisk je stále populárnější. Tento článek vysvětluje, jak funguje 3D tiskárna, která vlákna používáte k tisku působivých modelů a některé praktické tipy.

Jak funguje 3D tiskárna?

3D tiskárny jsou jako písek u moře. V souladu s tím existují různé techniky, jak tiskárna vytváří model. V zásadě však lze všechny tiskárny přiřadit k jedné ze čtyř různých technik.

• Na jedné straně je stereolitografie („SL“ nebo „SLA“). Tiskárna má vanu, ve které je tekutý fotopolymer. Fotopolymery jsou plasty, které vytvrzují, když jsou vystaveny světlu. Tiskárny obvykle pracují s akrylovou, epoxidovou nebo vinylesterovou pryskyřicí. Pryskyřice se vytvrzuje laserem. V povodí fotopolymeru je náhorní plošina, která se po vytvrzení o jednu úroveň (hlouběji do koupelny) trochu posune dolů. Po úplném ztvrdnutí modelu mají plasty vysokou pevnost a chemickou odolnost. Výhodou tohoto procesu je jeho přesnost: tiskárna může také tisknout struktury o velikosti mikrometrů. Bohužel, stereolitografické tiskárny jsou v současné době stále velmi drahé.
• Je také známo selektivní laserové slinování („SLS“). Abychom pochopili, jak to funguje, představte si potrubí, ve kterém je znovu vybudována plošina. Náhorní plošina je na začátku nahoře. Nejprve se válec používá k distribuci plastu, formovacího písku formovaného plastem, kovového nebo keramického prášku na plošině. Laser potom přejede plošinou a zahřeje určité body v prášku tak, že se spojí a vytvoří se první úroveň objektu. Plošina potom trochu klesá a proces začíná znovu. Takže objekt lze stavět kousek po kousku. Je zde praktické, že zbytek materiálu může působit jako podpůrný materiál a na rozdíl od stereolitografie nemusí být vytištěny žádné podpůrné struktury.
• Při klasickém 3D tisku, fúzovaném modelování nanášení („FDM“), se tekutý plast nanáší na povrch ve vrstvách pomocí extruderu, který okamžitě ztvrdne. Poté se povrch trochu posune dolů (nebo vytlačovacím strojem nahoru) a vytiskne se další vrstva. Tiskárny jsou relativně levné a lze je sestavit pomocí určitého know-how. Podpůrný materiál však musí být vytištěn pro objekty s "převisem", tj. Objekty, které jsou výrazně nahoře než dole. Kromě toho je přesnost tisku ve srovnání se stereolitografií relativně nepřesná. Pro fandy a zájemce je to však přesně ten správný postup.

Jaká jsou vlákna?

S modelováním fúzovaných depozic tisknete pomocí tzv. Nekonečných vláken. Jedná se o válce, na které jsou navíjeny termoplastické materiály ve formě drátu. V závislosti na typu však existují určité rozdíly.

• Polylaktidy ("PLA") se nejčastěji používají v tiskárnách. Plast se většinou získává z regeneračních zdrojů, jako je kukuřičný škrob. Není však biologicky rozložitelný. Plast je díky své methylové skupině odolný vůči potravinám a odpuzuje vodu. Je také nehořlavý a dlouhodobě odolný vůči UV záření. Největší výhodou však je tisk: nepříjemný zápach.
• Velmi často se také používá kopolymer akrylonitril-butadien-styren („ABS“). Tento plast je jedním z nejpoužívanějších plastů na světě. Je zvláště odolný vůči olejům, tukům a vysokým teplotám. Na rozdíl od PLA je ABS výrazně těžší. Při tisku byste však neměli vdechovat vůni tohoto plastu. Odpovědnost je hlavním problémem při tisku. Zatímco PLA dobře přilne k vyhřívané skleněné desce, některé typy ABS ulpívají velmi špatně navzdory velmi horkému topnému loži a oboustranné lepicí pásce. S ABS však lze vytvořit velmi pěkné modely. Po tisku mají modely obvykle matnou barvu. Pokud však umístíte model pod skleněnou kopuli obsahující látku navlhčenou acetonem, model se po nějaké době zjemní: ABS je rozpustný v acetonu, methylethylketonu nebo dichlormethanu.
• Polyvinylalkohol („PVAL“ nebo „PVOH“), který se vyrábí hydrolýzou polyvinylacetátu, je velmi praktický pro modely s převisem. Zvláštností tohoto plastu je to, že je rozpustný ve vodě. Například v 3D tiskárně se dvěma extrudéry můžete tisknout model s PLA, ale podpůrnou strukturu s PVAL. Tento plast je však nevhodný jako vlákno pro tisk skutečného modelu, protože voda je absorbována ze vzduchu a modely nebudou trvat dlouho.
• Jako nárazový materiál pro ABS se většinou používá vysoce rázový polystyren („HIPS“). Tento plast má vysokou rázovou houževnatost a tvrdost, ale může být rozpuštěn limonenem, který se nachází například v citronovém oleji.
• Zvláště exkluzivní je tisk se sloučeninami PLA. Jedná se o směs PLA a částic z jiných látek. Můžete tak například tisknout na dřevo nebo měď.
• Polykarbonáty („PC“) se v tisku používají jen zřídka. Výhodou je velmi vysoká teplota tání 270 ° C až 300 ° C. Tento plast má také vysokou odolnost proti nárazu a tepelnou odolnost.
• Pokud chcete tisknout zařízení nebo šrouby, které musí snášet silné síly a nesmí se zlomit, doporučuje se amin polyhexamethylen adipové kyseliny, známý také jako „nylon“ nebo „PA“.
• „Elastická“ nebo „flex“ vlákna, která se obvykle skládají z různých materiálů, lze často najít na internetu. Největší výhodou je flexibilita. To vám umožní tisknout flexibilní a gumové modely. Jako hlavní součást se zpravidla používají termoplastické elastomery na bázi urethanu („TPU“).
• Můžete také tisknout kelímky a talíře. K tomu potřebujete plasty bezpečné pro potraviny. Kromě PLA je zde také polypropylen („PP“), který je také mírně ohebný. Kombinace PLA a ABS, která je bezpečná pro potraviny, je PETG, který se také snadno tiskne a je velmi odolný proti povětrnostním vlivům.

Jak funguje tiskový proces?

Nejprve vytvoříte 3D model s programem CAD a uložíte jej jako soubor STL.

• Tento soubor STL je poté načten do kráječského programu, jako je Cura nebo Slic3r.
• V programu krájení na plátky máte možnost nastavit vlastnosti modelu, jako je hustota výplně nebo použití podpůrných struktur.
• Program poté převede 3D model do G kódu. To obsahuje všechny polohy, které by se extruder měl přesouvat do jedné po druhé. Mezitím se vlákno vytlačuje a vytváří haptický model.

V dalším praktickém tipu vám představíme program CAD "Solid Edge", pomocí kterého můžete vytvořit mnoho praktických 3D modelů.