Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

3D-принтер – внешнее устройство компьютера, которое является нечем иным, как станком с числовым программным управлением (ЧПУ) предназначенным для быстрого получения прототипов изделий, спроектированных на ПК, методом послойной печати.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Основные характеристики 3D-принтера

Назначение

3D-принтеры выпускаются под конкретные задачи: архитектура, дизайн, медицина, образование, производство, протезирование, прототипирование.

Технология печати

Производители 3D-принтеров используют различные технологии печати. Чтобы у вас не возникло проблем, при выборе конкретной модели, рассмотрим основные виды 3D-печати.

Именно от технологии печати зависят такие важные параметры, как минимальная и максимальная толщина слоя и скорость построения изделия.

А также цена, как самого 3D-устройства, так и расходных материалов.

В зависимости от принципа создания заготовок, выделяют следующие виды 3D-печати:

  • SLA — лазерная стереолитография,
  • SLS (EBM, SLM) — селективное лазерное спекание,
  • FDM — метод последовательного наплавления,
  • DLP — технология цифрового проецирования,
  • MJM — многоструйная укладка полимера.

Лазерная стереолитография

Суть SLA-технологии заключается в использовании жидкого фотополимера и специального реагента, который позволяет исходному материалу застывать под воздействием ультрафиолетового лазера.

Фотополимер заливается в ванну и нагревается до рабочей температуры. Затем в смесь погружается подвижная платформа, которая постепенно перемещается вверх.

В этот момент ультрафиолетовый лазер производит засветку платформы снизу по заданным координатам, в следствие чего затвердевший полимер вначале прилипает к платформе, а последующие слои к ранее застывшему полимеру.

Платформа многократно поднимается и опускается с предварительным перемешиванием фотополимера.  Процесс повторяется слоем за слоем, а изделие печатается снизу-вверх.

Большинство 3D-принтеров данного вида печатают тонкими слоями, у них небольшая погрешность.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печатиЛазерная стереолитография

Селективное лазерное спекание

Метод SLS основан на равномерном распределении специального порошка с последующим его плавлением под воздействием лазера, в соответствии с геометрией сечения каждого слоя изделия. По завершении печати, необходимо удалить порошок, снять изделие со вспомогательных подпорок и выполнить минимальные доработки по доведению детали до кондиции.

SLS 3D-принтеры также, как и SLA-модели, обладают высокой точностью печати и приемлемым качеством изделий.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печатиСелективное лазерное спекание

Метод последовательного наплавления

Технология FDM наиболее распространена благодаря своей простоте. В печатающую головку (экструдер) 3D-принтера, подается полимер в виде нити, который подвергается плавлению при воздействии температуры, после чего он наносится на рабочую поверхность в заданную точку координат через специальное сопло. Готовые изделия необходимо подвергать постобработке, чтобы сгладить структуру слоёв.

3D-принтеры, использующие FDM-технологию, позволяют печатать изделия различных цветов.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печатиМетод последовательного наплавления

Технология цифрового проецирования

DLP метод аналогичен лазерной стереолитографии. Отличие заключает в том, что засветка платформы осуществляется проекциями слоев 3D-модели, в следствие чего смола застывает в нужных областях.

Несмотря на продвинутый подход DLP-технологии, в сравнении с SLA-технологией, есть существенный минус — изделие должно остыть после печати, что может привести к возникновению деформаций.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печатиТехнология цифрового проецирования

Многоструйная укладка полимера

Принцип MJM-печати заключается в послойном нанесении расплавленного материала через несколько сопел одновременно. При печати модели необходимо использовать поддерживающие элементы (подпорки).

Технология MJM позволяет печатать высокоточные изделия.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печатиМногоструйная укладка полимера

Интерфейс подключения

3D-принтеры оснащаются одним или несколькими интерфейсами подключения:

  • LAN – устройство соединяется с компьютером посредствам сетевого протокола и может входить в состав проводной локальной сети,
  • USB – 3D-принтер подключается к компьютеру напрямую через usb-кабель,
  • Wi-Fi – ЧПУ использует беспроводной протокол передачи данных по локальной сети,
  • SD – устройство имеет картридер, что позволяет осуществлять печать изделий c SD-карт.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Программные требования

Обязательно учитывайте такие параметры 3D-принтеров, как:

  • совместимость с операционными системами,
  • возможность использования сторонних программ,
  • поддерживаемые файловые форматы.

Конструктивные особенности 3D-принтеров

Принцип работы 3D-принтера основан на законах кинематики. Выделяют несколько схем 3D-печати, исходя из перемещений платформы и печатающей головки, которые могут двигаться относительно друг друга в различных плоскостях.

Существует четыре основные схемы печати:

  • дельта,
  • экструдер перемещается по осям Х и Y,
  • экструдер меняет положение в пространстве по осям X и Z,
  • экструдер движется по осям X, Y и Z.

I схема

Платформа находится в неподвижном состоянии, положение по осям x, y, z меняет только экструдер. Особенность модели — наличие высокого каркаса. Печатающая головка размещена на трёх стержнях, каждый из которых закреплен на подвижном блоке, размещённом на опоре, с возможностью вертикального перемещения.

Плюсы: высокая скорость печати, хорошая точность.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печатиДельта

II схема — экструдер движется по осям Х и Y

Печатающая головка находится над платформой и способна двигаться влево-вправо или вперед-назад, а платформа вверх-вниз.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печатиЭкструдер движется по осям Х и Y

III схема — экструдер перемещается по осям X и Z

Экструдер, как в предыдущем типе, способен передвигаться влево или вправо, а также менять своё положение в пространстве по высоте. Платформа, в свою очередь, способна двигаться вперед или назад не меняя высоты.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печатиЭкструдер перемещается по осям X и Z

IV схема – экструдер движется по осям X, Y и Z

Последняя схема предполагает использование неподвижной платформы. Как в случае со схемой «Дельта», экструдер способен перемещаться по трём осям [x, y, z], однако в данном случае нет сложного механизма фиксации печатающей головки.

Как выбрать 3D-принтер?

Рынок переполнен дешёвыми моделями 3D-принтеров потребительского уровня с ограниченным функционалом, которые, несомненно, подойдут для печати малогабаритных изделий. Данные 3D-принтеры имеют большую погрешность в точности и низкую скорость печати. Несмотря на это, открывается возможность ознакомиться с технологией 3D-печати и сделать простые детали.

3D-принтеры начального уровня

Установки данного плана годятся для моделирования, способны печатать методом FDM, в редких случаях поддерживают технологии SLA и SLS. В комплектации предоставляется одно сопло, используются недорогие полимерные материалы. У моделей низкая скорость печати, а также отсутствуют дополнительные функции.

Плюсы:

  • подходит для знакомства с оборудованием,
  • простая установка,
  • возможность быстрой настройки.

Недостатки:

  • открытая камера,
  • поддерживает не все виды пластика.

Профессиональные 3D-принтеры

К особенностям профессиональных 3D-принтеров приписывают огромный функционал, плюс высокую скорость печати. Установки способны работать с широким спектром расходных материалов. При печати используются тонкие слои, поэтому изделия получаются гладкими.

Плюсы:

  • возможность печати больших объектов,
  • в комплекте несколько экструдеров,
  • поддержка пластика от различных производителей.

Минусы:

  • дорогая стоимость,
  • сложность проведения ремонта.

Статьи

Немецкая компания BigRep представила два новых филамента для крупноформатной печати

Автор : shepherd78 2020-05-20 19:12:33

Немецкий производитель широкоформатных FDM/FFF 3D-принтеров BigRep расширила фирменный ассортимент расходных материалов двумя новыми материалами на основе ASA и ABS пластика. BigRep ASA, BigRep ABS это два новых сертифицированных материала инженерного класса специально разработаны для применения в автомобильной промышленности, а также для производства потребительских товаров, таких как спортивные товары или товары, используемые на открытом воздухе. Оба материала были разработаны для печати крупногабаритных изделий и ориентированы на использование с новыми 3D-принтерами BigRep Studio G2 и BigRep PRO, оснащенными термокамерами и подогреваемыми столиками.

Американские ученые разрабатывают 3D-печатный ядерный реактор

Автор : shepherd78 2020-05-16 05:45:21

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Исследователи из Национальной лаборатории в Ок-Ридж (ORNL) Министерства энергетики США совершенствуют дизайн напечатанной на 3D-принтере активной зоны ядерного реактора, попутно отрабатывая методы контроля качества и надежности 3D-печатных компонентов. Ученые ищут решение растущей проблемы: в настоящее время потребности страны в электроэнергии примерно на двадцать процентов покрываются ядерной энергетикой, однако в течение следующих двадцати лет более половины атомных генерирующих мощностей планируется закрыть ввиду истечения эксплуатационного ресурса.

SHINING 3D предлагает настольный метрологический 3D-сканер AutoScan Inspec

Автор : shepherd78 2020-05-15 11:17:20

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Китайская компания SHINING 3D анонсировала компактный настольный метрологический 3D-cканер AutoScan Inspec — максимально автоматизированную систему для высокоточного сканирования мелких объектов, в том числе высокой геометрической сложности. Система AutoScan Inspec предназначена для применения в обратном проектировании, инспекциях, контроле качества и других сферах, требующих оцифровки в высоком разрешении с минимумом трудозатрат. Упор делается на простоту эксплуатации за счет интуитивно понятного интерфейса и «умных» алгоритмов сканирования.

Zortrax пополняет Z-SUITE профилями фотополимеров стороннего производства для 3D-принтеров Inkspire

Автор : shepherd78 2020-05-15 10:57:17

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Польская компания Zortrax расширяет перечень утвержденных расходных материалов для первого фирменного стереолитографического 3D-принтера Inkspire: в новую версию программного обеспечения Z-SUITE включены профили нескольких фотополимерных смол от сторонних производителей. Программное обеспечение Z-SUITE версии 2.12.3 получило профили с настройками для 3D-печати фотополимерными смолами от трех производителей. Перечисленные ниже материалы опробованы командой Zortrax, подобравшей оптимальные настройки. Дополнительно можно воспользоваться руководствами по 3D-печати и постобработке, опубликованными службой поддержки Zortrax (см. ссылки ниже).

Австралийские ученые создают 3D-печатные стенты из никелида титана

Автор : shepherd78 2020-05-14 19:44:15

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Специалисты инновационного центра аддитивных технологий Lab22, входящего в состав Государственного объединения научных и прикладных исследований Австралии (SCIRO) разработали методику 3D-печати саморасширяющихся хирургических стентов из нитинола (никелида титана) — интерметаллида с эффектом запоминания формы.

Немецкая компания Chiron Group представит свой первый 3D-принтер AM Cube

Автор : shepherd78 2020-05-14 19:29:47

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Немецкая компания Chiron Group специализирующаяся на производстве высокоточных фрезерных и обрабатывающих центров с ЧПУ анонсировала свой первый 3D-принтер, работающий по технологии лазерного наплавления металла (laser metal deposition (LMD)). Предназначенный для производства крупных и сложных деталей, AM Cube расширяет существующие основные направления деятельности компании, которые сосредоточены на обработке металлов и автоматизации. Система, предназначенная для применения в аэрокосмической, энергетической и других областях, а также для ремонта и нанесения различных покрытий на уже имеющиеся изделия.

Немецкая компания Evonik представила новый медицинский филамент на основе PEEK

Автор : shepherd78 2020-05-12 19:48:38

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Немецкая химическая компания Evonik расширяет свой портфель медицинских материалов для 3D-печати новым филаментом на основе полиэфирэфиркетона (PEEK) — VESTAKEEP i4 3DF. По словам компании VESTAKEEP i4 3DF это первый материал из PEEK медицинского класса, который можно использовать для 3D-печати медицинских имплантатов. Хотя PEEK раньше не использовался для создания медицинских имплантов, он широко используется в других медицинских областях. VESTAKEEP i4 3DF идеально подходит для аддитивного производства с использованием технологии FDM/FFF.

Читайте также:  Магнетизм - от фалеса до максвелла. история открытия и природа магнетизма

Китайская компания Creality вышла на Kickstarter с новым 3D-принтером CR-6 SE

Автор : shepherd78 2020-05-12 19:28:16

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Китайская компания Creality, впервые в своей истории, вышла на площадку Kickstarter со своим новым бюджетным настольным FFF/FDM 3D-принтером CR-6 SE, ориентированным на любителей и новичков в мире 3D-печати. Конструктивно CR-6 SE в целом похож на конструкцию Creality Ender 3 V2, но с рядом улучшений. Модульный корпус выполнен из алюминиевых профилей, который можно разобрать и упаковать для облегчения транспортировки. Прочная портальная конструкция также позволяет пользователям переносить принтер без разборки.

Австрийские ученые разрабатывают технологию светодиодной 3D-печати металлами

Автор : shepherd78 2020-05-11 20:09:03

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Ученые Грацского технического университета разрабатывают новую технологию 3D-печати металлических изделий, основанную на селективном наплавлении порошковых металлов и сплавов с помощью мощных светодиодных излучателей. Технология получила название SLEDM (Selective LED-based Melting).

Испанская компания Recreus предлагает филамент на основе полипропилена

Автор : shepherd78 2020-05-11 19:30:23

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Испанский производитель материалов для 3D-печати компания Recreus выпустила филамент на основе полипропилена — PP3D. Полипропилен характеризуется химической стойкостью к кислотам, солям, маслам, растворителям и щелочам, высокой ударной прочностью, сопротивлением к механической усталости, низким коэффициентом трения, относительно низкой термоусадкой, и хорошим электрическим сопротивлением и долговечностью, что делает его пригодным для бытового и промышленного применения, а также пригодным для контакта с пищевыми продуктами. PP3D подойдет для создания функциональных прототипов и создания конечных деталей.

2
3
4
5
На последнюю (57)

Основные методы и виды 3D печати

Первый 3D принтер был представлен свету три десятка лет тому назад, в далёком 1984 году. Автором этой чудо-техники был ЧакХалл, являющийся основателем одной из крупнейших в мире компаний «3-D Systems», лидером в области создания 3D принтеров.

С тех лет технологии претерпели кардинального изменения, что привело к увеличению возможностей аппаратов. На сегодня 3D принтеры печатают любые объекты из необходимого материала. Размер создаваемого объекта ограничивается только рабочей поверхностью самого принтера.

Детали больших проектов необходимо соединять при помощи специального суперклея.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

  • Общие сведения о 3D принтере
  • 3D печать – это технология создания объёмного физического объекта при помощи цифровой 3D модели, полученной в результате сканирования или работы в 3D программах.
  • 3D принтер – это устройство для послойного создания макета посредством использования компьютерной 3D модели.
  • Преимущества 3D печати:
  • — воссоздание точной копии желаемого объекта.
  • — быстрая скорость печати (1,2 см/сек)
  • — экономный расход материалов
  • — возможность создавать необходимое количество одинаковых объектов
  • — длительное и удобное хранение используемых материалов
  • — большой ассортимент используемых материалов
  • — автономный процесс создания объёмного объекта.
  • Технологии печати.

Подключение принтера происходит непосредственно к компьютеру, содержащему в себе заданный 3D объект, подготовленный заранее в специализированной программе. Работа принтера начинается непосредственно после подачи команды «печать». Процесс воссоздания объекта происходит с высоким разрешением используя практически полную цветовую палитру.

На сегодняшний день, существует множество исходных материалов для объёмной печати, которые могут быть представлены в виде песка, металла, бумаги, шоколада, воска и так далее.

Наибольшее распространение в применении получило всего 5 технологий, которые и рассмотрим более подробно.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

SLA технология — лазерная стереолитография.

Принцип работы этой технологии заключается в воздействии лазера, УФ или ИК на фотополимер (жидкость). В результате чего, жидкость преобразуется в достаточно твёрдый пластик.

Сверху в полимер зануривается на заданной платформе, далее луч проходит по слою жидкости под платформой, что приводит к затвердению и прилипанию его к платформе, таким образом, происходит создание одного слоя. В результате повторения такой процедуры множество раз образуется необходимый макет.

  1. К основным достоинствам такой печати относятся:
  2. -точность
  3. — скорость печати
  4. — минимальный процент возникновения технических сбоёв, таких как перегрев, отслаивание, сбой работы головки, отлипание, отслаивание углов.
  5. К недостаткам относятся:
  6. — высокая стоимость
  7. — небольшая цветовая палитра
  8. — невысокая физическая прочность готового изделия.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

SLS– селективное лазерное спекание.

Технологический процесс образования модели очень близок по принципу работы с предыдущим. Основным различием является отсутствие возможного самостоятельного распределения порошка. Поэтому данную задачу выполняет специальный валик, который равномерно распределяет порошок по поверхности объекта.

Основной принцип работы заключается в распылении разноцветного отвердителя на тонкий слой мелкодисперсного порошка в заданные участки. Такая процедура повторяется множество раз, и в результате образуется необходимый элемент.

Следует заметить, что слои настолько тонкие, что под ними видны предыдущие. В результате увеличения количества слоёв дно ёмкости постепенно опускается вниз.

Время получения готового изделия напрямую зависит от сложности исполнения самого объекта.

По окончании рабочего процесса, готовую модель аккуратно извлекают из композита и перемещают в кабинку для очистки от порошка посредством щёток и воздушного потока из компрессора.

По окончании очистки необходимо произвести пропитку предмета специальным суперклеем. Следует заметить, что остаточный порошок будет повторно использован для создания последующей модели.

В результате чего можно сделать выводы о безотходном производстве материала.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

MJM — метод наплавления

В этом методе светоотверждение полимера осуществляется посредством влияния ультрафиолетовой вспышки. Расплавленный акриловый фотополимер (пластик) наносится на печатающую платформу при помощи головки. На этой платформе пластик поддаётся засвечиванию галогеновой лампой, в результате чего происходит затвердение материала.

Процедура повторяется множество раз для достижения необходимого результата. Важной деталью является поддержание выступающих или нависающих частей, которое осуществляется при помощи бытового воска. Этот материал наноситься одновременно с полимером и удаляется в результате нагревания в печи, при этом, не оставляя следов.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

DLP —технология наплавления

DLP достаточно похожа по своему технологическому процессу на MJM . Явным отличием является воздействие проектора обычным световым потоком на модель для получения отверждения полимера.Фотополимер доливается в кювету по мере его расходования. Во время процесса печати аппарат закрывается, во избежание засветки модели.

Выступающие части также поддерживаются при помощи использования воска. Технология удаления которого — такая же.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

FDM — послойная укладка полимера.

FDM — это творение струйных технологий. При использовании этой технологии работа принтера происходит непосредственно от пластиковых катушек, заправленных в экструдер. Основным принципом работы является расплавление пластикового прута, формирование из него капли и нанесение её на движущуюся платформу в заданном месте.

Подобные принтеры были давно известны и в результате этого претерпели некоторых изменений в отношении расширения цветовой палитры. На сегодня существует 3 вида принтеров: CubeX, CubeXDuo, CubeXTrio.

  • Образцы моделей по этой технологии являются достаточно прочными, не подвергающимися деформации от физического воздействия человека.
  • Основные достоинства:
  • — доступность расходных материалов (пластик, скотч)
  • — достойный ассортимент цветовой палитры
  • — понятные технологические процессы

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Виды пластиков

Наибольшую популярность получили 2 вида пластика — ABS и PLA.

ABS — беспросветный ударопрочный термопластичный материал, используемый для печати простых прототипов. Свою популярность приобрёл благодаря низкой температуре стеклования. Одновременно с этим данная модель имеет высокий порог нагрева при использовании в бытовых условиях. Этот материал легко поддаётся постобработке, отлично полируется парами ацетона. Главным недостатком является термоусадка.

PLA — органический пластик, имеющий низкую температуру плавления и высокие технические характеристики относительно удержания формы модели в процессе печати. Отличительными характеристиками является короткий срок эксплуатации, невозможность осуществления полировки ацетоном.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

На сегодняшний день, существуют принтеры с множеством печатающих головок, подключённых к ёмкостям с различными материалами для изготовления одного макета (пластик, резина, песок и так далее). Непосредственно в процессе печати происходит нанесение полимера на макет с последующей его мгновенной засветкой.

Расходные материалы для 3d печати можете найти на сайте компании REC.В заключение следует отметить, что с каждым днём технологии 3D печати усовершенствуются и становятся более доступными для использования в средней и малой промышленности, таким образом, обеспечивая экономию времени и средств на изготовление макетов новой продукции. 3d модели для печати на 3d принтере.

Как устроен FFF(FDM) 3d принтер? Часть 1

Тема 3d печати становится все более популярной, но многие люди все же не понимают сам принцип действия этих чудо-машин. Это и не странно, так как на рынке, в текущий момент предоставлено довольно большое количество устройств, которые различаются своими «внутренностями», но объединяет их одно – возможность создавать трёхмерные изделия из самых различных материалов.

Читайте также:  Светодиодный светильник для нужд жкх серии alz

Первые 3d принтеры были изготовлены ещё в 80-х годах прошлого столетия, а в 90-х основатель компании Stratasys, Скотт Крамп, разработал технологию печатных оттисков, которая в будущем получила название FFF, или же метод наплавления.

Чуть поздней была основана компании 3D Systems, к сегменту производства 3d принтеров присоединилась Solidscape, которая ранее занималась созданием двухмерных принтеров.

Первые устройства были довольно громоздкими, собственно, как и все технологии того времени, и стоили огромных денег, так что позволить себе такое устройство в своём доме, обычному человеку было просто нереально.

Сейчас же ситуация кардинально изменилась, а 3d принтеры становятся все более похожими на своих двухмерных собратьев. Возможно, в скором будущем именно они станут стандартом как для домашнего, так и промышленного использования.

Существует довольно большое разнообразие 3d принтеров, каждый из которых работает по определённой технологии. Где-то задействуются физические факторы и принципы, где-то химические.

Назвать какую-то конкретную технологию лучшей, чем другие пока что нельзя, потому что каждый вид имеет свои преимущества и недостатки, а до стандартизации устройств ещё очень далеко, так как каждый день открываются новые возможности и потенциал технологии ещё не раскрыт.

В этой статье мы рассмотрим принцип действия 3d принтеров, которые работают по технологии FFF – моделирование методом наплавления. Существует ещё одно название этой технологии – FDM, которое несёт тот же смысл.

Различие между этими двумя понятиями состоит лишь в том, что технология FDM (FusedDepositionModeling) является торговой маркой одного из гигантов производства 3D-принтеров, а термин FFF был придуман энтузиастами, для того, чтобы обойти различные юридические ограничения.

Что такое FFF-технология и как она работает?

Сам термин FFF – это набор слов, описывающий процесс работы с определённым материалом, который используется в соответствующих принтерах. В 3d принтерах, работающих по такой технологии в качестве наполнителя, чаще всего используется специальный термопластик, который во время нагревания приобретает полужидкое состояние, а после охлаждения – затвердевает.

Термопластик подаётся при помощи экструдера (механизма отвечающего за подачу материала) на печатающую головку, которая слой за слоем создаёт изделие.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Большинство нестандартных, например, пищевых принтеров работает именно по принципу FFF технологии, но с небольшими модификациями. Из тех же устройств, которые созданы для работы с пищей, убирается нагревающая часть и устанавливается дополнительный контейнер, хранящий съедобный наполнитель.

Работа в трёх измерениях – принцип работы направляющих

Самая сложная часть 3d принтеров – это подвижные элементы. Недостаточно просто установить несколько шаговых двигателей, подключить их к питанию и заставить двигать экструдер. Нужно научить их правильно работать и точно выставлять головку, которая отвечает за подачу материала.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Для того чтобы можно было создавать полноценные, объёмные объекты, принтер должен работать по трём направляющим: высота, ширина и длина. То есть механизмы должны организовать печать так, чтобы объект, во время создания мог быть обработан по осям XYZ.

Такой эффект может достигаться при помощи движений печатающей головки, платформы, либо комбинировании обоих этих способов. В математике, движение в трех направлениях называется «декартовой системы координат».

Но не переживайте – мы не будем углубляться в математические теории.

Если вам ещё не стало понятно, пожалуй, можно провести аналогию с обычным 2D-принтером. Эти устройства создают изображения на плоскостях X и Y.

Как только вы отправляете документ на печать, компьютер просчитывает все необходимые координаты и передаёт их принтеру.

Последний, в свою очередь, начинает передвигать печатающую головку влево — вправо, а колесики внутри перемещают лист на новую строку.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Каждый 3d принтер построен аналогичным способом, а все три оси являются линейными. Они расположены под прямым углом друг к другу и не меняют своего положения в процессе печати. Для движений вдоль осей используются зубчатые ремни, шкивы, стержни, моторчики и др.

Хотя двигатели имеют относительно небольшие размеры, они обладают достаточной мощностью, чтобы направлять головку или печатную платформу, с точностью до миллиметра.

В 3d принтерах используются довольно дорогостоящие двигатели, так как механизмы низкой ценовой категории не обеспечат необходимую точность.

К тому же дешёвые двигатели издают достаточно большое количество шума, даже несмотря на то, что они постоянно совершенствуются.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Экструдер

Само понятие «Экструдер» применяется не только в проектировании и создании 3d принтеров, оно используется для того, чтобы обозначить то устройство, которое отвечает за подачу разогретого материала, в случае 3d принтеров – это раскалённая нить.

Экструдеры – это та часть 3d принтеров, которая постоянно модифицируется и дополняется, для того, чтобы разработчики смогли использовать самые различные материалы.

Некоторые подающие головки интегрируются в устройство накала нити, другие устанавливаются отдельно и соединяются при помощи так называемых шлейфов.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Если говорить о терминологии, то с определением некоторых частей 3d принтеров возникают трудности, так как сама технология ещё относительно молода и не все называется стандартными именами.

Главное запомнить то, что экструдеры подают материал при помощи выдавливания (методом экструдирования).

Сам материал укладывается слоями до тех пор, пока изделие не будет полностью готово, но об этом немного позже.

Каждый из видов расположения экструдеров, независимо от того, интегрированная ли это система или же удалённая, имеет свои преимущества и недостатки.

Интегрированная система не нуждается в создании сложной системы подачи материала на саму головку, поэтому во время печати редко возникают какие-либо проблемы, но в отличие от удалённых – цельные механизмы тяжелее в весе и гораздо медленней в работе. Эти характеристики заметно снижают саму скорость печати устройств, но часть времени компенсируется простотой замены пластиковой нити.

В удалённых же системах для подачи материала на печатающую головку, используются специальные полые трубки (Боуден-кабель). Они обеспечивают не только постоянную подачу нити на экструдер, но и могут работать в обратном направлении, если это необходимо (режим втягивания). Удалённая система расположения экструдера приводится в действие при помощи так называемых тросов.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Самое главное преимущество удалённого расположения экструдера – небольшой вес, который позволяет добиться высокой скорости печати. Один из самых быстрых принтеров – Ultimaker, как раз-таки использует именно такую систему расположения экструдера.

Основная проблема полых трубок – это большое количество трения, возникающего внутри системы подачи материала, в результате чего могут возникнуть проблемы, связанные как с подачей, так и с порчей самого термопластика (или других используемых материалов).

Ещё один недостаток системы – сложности, которые могут возникать в процессе замены принтера. Поэтому перед тем как удалить нить, необходимо включить нагрев самой печатающей головки.

Материал, после прекращения работы, остывает и затвердевает, что вызывает засорение.

Ошибка многих начинающих пользователей 3d принтеров заключается в том, что они пытаются достать остатки материала силой, но это категорически не рекомендуется, так как можно попросту повредить печатающую головку и всю систему.

Системы подачи материала постоянно совершенствуются, а энтузиасты 3d сообществ, постоянно создают все новые концепции построения этой системы.

Продолжение статьи об устройстве 3d принтера читайте во второй и третьей частях статьи.

Виды 3D принтеров. Устройство 3D принтера

  • Всем привет, с Вами 3DTool!
  • Сегодня мы хотим рассказать Вам о том, чем отличаются между собой виды 3D-принтеров и каковы особенности их устройства.
  • Для начала немного терминологии:
  • 3D печать – это создание объемного физического объекта с помощью сканирования или проектирования в компьютерной программе – 3D редакторе.
  • 3D принтер – это специализированное устройство для послойного создания модели, предварительно заданной в компьютерной программе 3D моделирования.

Преимущества аддитивных технологий 

(Преимущества могут отличаться в зависимости от вида 3D принтера) :

  • Воссоздание точной копии данного объекта
  • Быстрая скорость печати (300 мм/сек)
  • Экономия расходных материалов
  • Возможность создания копии одинаковых объектов
  • Длительность и простота хранения используемых материалов
  • Большой выбор готовых 3D моделей в интернете
  • Автономный процесс производства.

Технологии 3D печати и виды 3D принтеров.

3D-принтер подключают непосредственно к компьютеру, в программе которого(Slicer) уже смоделирована 3D модель. После нажатия кнопки «start» начинается 3D-печать объекта, при этом процесс происходит с высоким разрешением и скоростью.

На данный момент материалы для создания 3D моделей могут быть самыми разными: пластик, металл, полимеры, резина, стекло, бумага, шоколад, литейный воск и т.д.

Cамые популярные Виды 3D-принтеров на данный момент (разделим их по технологиям) :

Читайте также:  Пять мифов об энергосберегающих лампах

1) Технология послойного плавления пластиком(полимером) FDM (Fusing Deposition Modeling) или FFF

FDM 3D-принтеры являются самыми простыми и распространенными устройствам для персонального и профессионального использования в сфере аддитивных технологий. 

Принцип работы заключается в плавлении пластиковой нити , заправленной в экструдер. Процесс начинается с расплавления материала, из которого путем давления получается пластиковая нить в полужидком состоянии. Экструдер наносит нить на движущуюся платформу в заданном месте слой за слоем, создавая нужный макет детали. Процесс происходит снизу вверх.

  1. На сегодняшний момент это самая распространенная технология 3D-печати в мире.
  2. По состоянию на 2019 год, популярные производители FDM 3D-принтеров это:
  3. 1) PICASO 3D
  4. 2) Raise3D
  5. 3) Zenit3D
  6. 4) Imprinta
  7. 5) Ultimaker
  8. 6) Zortrax и многие другие.

Образцы моделей по технологии FDM являются достаточно прочными и функциональными. Т.е. если вы на таком принтере распечатаете ремень как в самолете, то он без проблем справится со своей функцией.

Главные плюсы FDM технологии:

  • Относительно дешевые материалы (от 1300 рублей за 1 кг)
  • Широкая разновидность расходных материалов (могут быть резино-подобные, термостойкие, ударопрочные пластики и т.д.)
  • Низкая себестоимость оборудования.
  • Простота использования.

2) Технология лазерной стереолитографии SLA (StereoLithography Apparatus)

3D-принтеры данного вида построены на использовании фотополимерной жидкости, которая твердеет под воздействием лазера, УФ или ИК и превращается в твердый пластик. На платформе по слою жидкости направляется луч, который приводит к затвердению и прилипанию затвердевшей смолы к платформе, и получается первый слой. Так слой за слоем создается необходимый макет.

Главные плюсы этой технологии:

  • Качество детализации модели
  • Возможность печати моделей от 1 см (например ювелирные)
  • Минимальный процент сбоев в работе

Из минусов можно отметить:

— высокая стоимость оборудования (хотя со временем все дешевеет)

— высокая стоимость расходного материала (в 3-4 раза больше, чем пластик ABS или PLA для FDM). Ознакомится с 3D принтерами работающими по технологии SLA можно здесь

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

3) Технология DLP (Digital Light Processing)

Эта технология очень похожа по своему процессу выполнения на метод MJM. Но главным отличием является воздействие не УФ, а обычного светового проектора для затвердевания жидкого полимера.

Этот фотополимер постепенно доливается в платформу по мере его расходования, а также во время процесса печати принтер закрывается, чтобы не получилось засветки самой модели.

Ознакомится с 3D-принтерами работающими по технологии DLP можно здесь

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

4) Технология выборочного лазерного спекания SLS (Selective Laser Sintering)

Процесс создания модели очень похож на предыдущий, только вместо жидкости используется порошок. Специальный валик распределяет его тонким равномерным слоем в горизонтальной плоскости и потом с помощью лазерного луча спекаются участки и твердеют на данном слое модели.

Основа технологии заключается в распылении разноцветного отвердителя на тонкий слой мелкодисперсного порошка в заданные участки. Эти действия повторяются много раз, благодаря чему образуется необходимый элемент модели. Время для изготовления деталей напрямую зависит от сложности исполнения.

При таком изготовлении требуется еще и финишная обработка готовой модели – полировка щетками т.к. поверхности модели в основном получаются шероховатыми и позже пропитка специальным суперклеем.

Следует отметить, что эта технология с безотходным производством, потому что остаточный порошок будет повторно использован для создания следующей модели.

Главные плюсы этой технологии:

  • Большой выбор используемых материалов
  • Безотходное производство
  • Создание как очень сложных моделей, так и мелких ювелирных
  • Скорость создания выше, чем у SLA

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

5) Метод наплавления MJM (Multi Jet Modeling)

При использовании этого метода применяют ультрафиолетовую вспышку, чтобы полимер затвердел. При помощи головки расплавленный акриловый фотополимер (пластик) наносится на печатающую платформу.

Далее пластик поддаётся засвечиванию галогеновой лампой и материал твердеет. Так же на материал наносится бытовой воск для поддержания выступающих частей и удаляется в результате нагревания в печи, даже не оставляя при этом следов.

Все действия этой технологии повторяются множество раз для достижения полного результата.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Что ж, а на этом у нас все!

В данной статье мы постарались рассмотреть основные виды 3D-принтеров актуальных в 2019 году. Надеемся статья была для вас полезна. 

Если у вас остались какие-либо вопросы вы всегда можете задать их консультантам на нашем сайте 3Dtool.ru или позвонить по бесплатному телефону 8 (800) 775 86 69 – звонок по России бесплатный. Также можете направлять ваши запросы на почту sales@3dtool.ru .

Не забывайте подписываться на наш YouTube канал:

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

  • Не забывайте подписываться на наши группы в соц.сетях:
  • Наш сайт
  • INSTAGRAM
  • ВКонтакте

Как работает 3D-принтер

Современный производственный процесс или бизнес-процессы сложно представить без трехмерных технологий. Печать на 3d принтере применяется сегодня практически во всех отраслях человеческой деятельности.

Ежедневно появляются новые материалы для 3д печати и раскрываются новые возможности 3d-принтера. Но, что мы знаем об этом устройстве? Что такое 3d принтер? Давайте разбираться вместе.

Что такое 3D принтер

3Д-принтер – это специальное устройство, предназначенное для создания трехмерных объектов путем послойного наращивания исходного материала, слой за слоем, на базе построенной цифровой 3д-модели этого объекта.

В качестве исходных материалов могут применяться различные пластики, металл, фотополимеры, акрил, нейлон и т.д. Используются 3d принтеры, как правило, для создания прототипов изделий и деталей, которые сложно получить традиционными способами.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Как работает 3D принтер. Принцип работы 3d принтера

Как работает 3d принтер? Рассмотрим принцип работы 3d принтера. Как правило, печать на 3д принтере основана на технологиях послойного наращивания объекта, но это еще не все методы 3д-печати, существуют и другие ее виды.

Способы 3D-печати

Лазерное спекание порошков. Специальный порошок подается в 3д-принтер при помощи вращающегося вала, далее равномерно распределяется на горизонтальной поверхности.

Оставшийся по окончанию печати материал удаляется, но затем снова применяется при нанесении последующего слоя. Данный метод отличается высокой точностью готовой модели изделия, благодаря неподвижности детали.

Главный недостаток лазерного спекания порошков – шероховатость поверхности готового изделия, требующая дальнейшей постобработки.

Стереолитография – один из самых популярных методов 3д-печати, основанный на действии луча лазера на фотополимерную смолу. На месте контакта происходит затвердевание материала, после чего наносится следующий слой фотополимера. После чего процесс повторяется. Лишний материал удаляется, затем используется повторно.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Склеивание порошков. Максимально простой способ печати на 3д принтере. Крахмально-целлюлозный порошок и клей, изготовленный на водной основе, подаются на печатающую головку. Порошок связывается клеем, и так формируются контуры будущей модели. Имеющиеся пустоты в материале заливают жидким воском для придания изделию прочности.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Струйное моделирование – при данном способе печати используется моделирующий и поддерживающий материалы. Как поддерживающий материал часто применяют воск, в качестве моделирующего — может быть использован целый перечень различных материалов.

Чаще всего это материалы по свойствам похожие на конструкционные термопласты. В процессе печчати одновременно наносится и моделирующий и поддерживающий материал после чего следует полимеризация и механическое выравнивание.

Струйное моделирование позволяет создавать как твердые, так и мягкие изделия.

Устройство и принцип работы 3d-принтера, основные методы и виды 3d печати

Основные характеристики 3D принтера

Разделить 3d-принтеры на различные вида можно на основе таких основных характеристик:

  • стоимость (цена на 3д-принтер может варьироваться в рамках 500 долл. — 1 млн. долл.);
  • технология печати (послойное наращивание, лазерное спекание порошков или же склеивание порошков);
  • материалы для печати (пластики – нейлон, PLA, ABS; металлический порошок, фотополимеры, гипс, акрил и т.д.).

Применение 3D принтера

При помощи современного 3д-принтера можно изготовить любую вещь, начиная от шахматной фигурки, и заканчивая медицинскими протезами или автомобилями.

Печать на 3d принтере применяется сегодня в следующих областях:

  • медицина. Создание зубных протезов, деталей для медицинского оборудования, синтезирование отдельных клеток человеческого организма, создание искусственной почки, клеток кожи, печени, сосудов и тканей;
  • киноиндустрия. Элементы декора и создание декораций – автомобили, антиквариат, драгоценные камни, ювелирные изделия и т.д.;
  • архитектура и строительства. Создание архитектурных макетов и демонстрационных макетов для презентации заказчику. Построение миниатюр известных памятников культуры, с целью проведения реставрации оригинала;
  • образование. Создание учебно-презентационных макетов как наглядного пособия для учеников;
  • прототипирование. Изготовление прототипа нового изделия, производство которого находится на стадии запуска;
  • серийное и мелкосерийное производство: печать деталей, механизмов, запчастей, корпусов приборов и т.д.;
  • дизайн интерьера. Производство элементов оформления интерьера, декора. Предметов быта, ваз и т.д.;
  • ювелирное искусство и производство бижутерии.

Если вы ищете 3d принтер в Украине, компании KLONA к вашим услугам. 3д моделирование, трехмерное сканирование, визуализация модели, печать на 3d принтере и многое другое. Все это вы найдете у нас.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector