Kaj je 3D tiskalnik

Eno najbolj obetavnih področij v sodobnem svetu je ustvarjanje tridimenzionalnih predmetov s pomočjo 3D-tiskanja. Tehnologija tiskanja vam omogoča, da ustvarite precej zapletene in podrobne izdelke. Danes je uporaba tridimenzionalnega tiska možna ne le na proizvodnih mestih, ampak tudi doma, za to je dovolj nakup 3D-tiskalnika.

Kaj je 3D tiskalnik?

Tridimenzionalni tiskalnik je naprava, ki lahko tvori predmete na podlagi ustvarjenih digitalnih 3D modelov. Izdelki so pridobljeni s plastjo materiala. Kot osnova se uporabljajo termoplastične in fotopolimerne smole, vendar se z razvojem tehnologije povečuje količina uporabljenih materialov v vlogi surovin.

Postopek izdelave izdelkov izgleda takole:

1. Postopek izdelave 3D modela, tj. vizualna podoba prihodnjega izdelka se razvija z ohranjanjem vseh razmerij. Model je ustvarjen s pomočjo specializirane programske opreme.
2. Ko ustvarite model, morate datoteko obdelati. Obdelava vključuje pretvorbo datoteke v digitalno kodo, ki celoten model deli na več vzporednih plasti. Tako se za 3D napravo ustvarijo ukazi, ki gradivo razdelijo k ustvarjanju predmeta.
3. Končna faza je 3D tiskanje izdelka, tj. postopek ustvarjanja izdelkov s plastjo materiala. Postopek se izvaja s pomočjo tiskalne glave (ekstruderja), ki se premika vzdolž osi 0Y in 0X, tj. material se napaja samo vzdolž vodoravne ravnine v skladu s programsko kodo plasti. Za nanašanje naslednjega sloja se ekstruder premakne vzdolž navpičnega vodila (vzdolž osi 0Z) na razdalji, enaki velikosti plasti. Po tem se začne nanašati naslednji vodoravni sloj.

Pomoč: Postopek tiskanja se lahko razlikuje glede na tehnologijo izdelave, vendar je celoten postopek ustvarjanja izdelkov sestavljen iz slojevitosti materiala.

Vrste 3D tiskalnikov

Naprave so razdeljene glede na edinstvenost postopka tiskanja, tj. od uporabljene tehnologije. Najpogostejši načini tiskanja so FDM (modeliranje z zlitjem / smerno modeliranje) in SLA (laserska stereolitografija / laserska stereolitografija)

Tehnologija usmerjenega modeliranja je ena prvih metod tiskanja. Za izdelavo predmetov je bila uporabljena termoplastika v obliki navitih napere ali niti na tuljavi. Metoda tiskanja je naslednja:

1. Tuljava ali navoj je nameščen v ekstruderju. Pod delovanjem grelne naprave se material začne taliti in skozi kanal vstopi v delovno površino.
2. Ekstruder izvaja gibanje po danih koordinatah v skladu z digitalno kodo. Proizvodnja poteka v plasteh glede na vodoravno ravnino.
3. Pri izdelavi zapletenih izdelkov sta bila uporabljena dva materiala: glavni in pomožni. Izdelek je ustvarjen z uporabo osnovnega materiala. Pomožni material je namenjen ustvarjanju začasnih opore, pa tudi zapolnitev votlega prostora izdelka. Ker tiskalnik ne more tiskati predmeta v zrak brez razloga.

Pomoč: Pomožni material se nato odstrani s posebnim topilom ali se zlahka razbije.

Izdelki, izdelani po tehnologiji FDM, imajo dobro mehansko in kemično trdnost. Takšne lastnosti so dosežene z uporabo proizvodnega razreda termoplastike. Tudi ta tehnologija je enostavna in primerna za uporabo v domačih razmerah.

SLA tehnologija ali stereolitografija tiska izdelke z uporabo tekočih fotopolimerov, ki pod vplivom vira energije zamrznejo v obliki laserja. Pri tej metodi imajo izdelki visoko natančnost (do 15 mikronov). Predmeti za tiskanje so naslednji:

1. Delovno površino spustimo v posodo s fotopolimerno tekočino do globine ene plasti;
2. Vir energije (laser) reže obliko predmeta glede na dane koordinate objekta;
3. Postopek polimerizacije se nadaljuje, zaradi česar pride do strjevanja na stičnih mestih;
4. Postopek se ponavlja za vsako plast, dokler predmet ni izdelan;
5. Po proizvodnji model potopimo v posodo s posebno raztopino za čiščenje iz pomožnih elementov;
6. Končna faza je ultravijolično obsevanje, da se pospeši proces nastajanja izdelka.

Stereolitografija je ena najsodobnejših tehnologij, vendar potrebuje drage materiale. Obstajajo tudi manj znane vrste tiska:

Načelo ustvarjanja predmeta SlS (selektivno lasersko sintranje) je, da tanko plast materiala v obliki praška dovajamo na delovno površino, ki jo sintramo pod delovanjem laserja. Glavne prednosti te metode je odsotnost potrebe po uporabi pomožnih elementov, vendar zahteva dodatno toplotno obdelavo. Ne zagotavlja uporabe v domačih pogojih.

EBM (taljenje elektronov snopov). Tehnologija je podobna selektivnemu laserskemu sintranju, vendar izdelek ustvarimo v vakuumu in ne potrebuje dodatne toplotne obdelave.

S 3D-tiskanjem lahko pripišemo 3D-peresnik. Načelo njegovega delovanja je podobno kot FDM-tehnologija, vendar ima manjši videz in se uporablja za ustvarjanje risb s tridimenzionalnim učinkom.

Kaj lahko 3D tiskalnik?

Tridimenzionalni tisk se danes uporablja skoraj v vseh sferah življenja. Obstajajo primeri ustvarjanja kulinaričnih jedi s 3D-tiskanjem. Podrobnosti o kakršni koli zahtevnosti so ustvarjene za bolj zapletene strukture v vseh panogah. Ampak najpomembnejše in potrebno področje je še vedno medicina.

Več podjetij razvija organske imitatorje, ki lahko praktično nadomestijo naravne tkanine. Prav tako vam 3D tiskanje omogoča pomoč v protetičnem okolju sklepov. Najpogostejša uporaba tridimenzionalne proizvodnje je dobila v zobozdravstvu. Poleg protetike se tiskalniki uporabljajo za izdelavo posmeha organov. Možnosti tridimenzionalnega tiskanja se vsak dan povečujejo in postajajo dostopnejše.

3D tiskalniki ne pomagajo samo ljudem, ampak tudi živalim. Eden od znanih primerov je nastanek školjčne školjke, ki se je poškodovala v gozdnem požaru. Tako je nova lupina rešila življenje živali in takšnih primerov je veliko. Drug edinstven primer je protetična noga za slona. Edinstvenost primera je v tem, da proteze za slona praktično niso narejene zaradi velike teže živali.

Sodobna tehnologija tiska vam omogoča, da ustvarite celo celotno zgradbo. Med gradnjo majhne hiše (37 kvadratnih metrov) so raziskovalci porabili le 24 ur in izkazalo se je, da je dvakrat cenejša od običajne metode.