Mis on 3D printimine ja kuidas see toimib?

3D-printer on omamoodi kiire prototüüpimise tehnoloogia masin. See on omamoodi digitaalne mudelfail vundamendina, kasutades pulbrilist metalli või plastikut ja muid köidetavaid materjale objektide ehitamiseks kihthaaval. Sel ajal lõpetab tarkvara arvutipõhise disaini (CAD) kaudu digitaalsete viilude seeria ja edastab viiluteabe 3D-printerile, mis virnastab järjestikuseid õhukesi kihte kuni tahke objekti moodustumiseni. Suurim erinevus 3D-printeri ja traditsioonilise printeri vahel on see, et "tint", mida see kasutab, on tõeline tooraine.

3D-printeri tööpõhimõte on põhimõtteliselt sama, mis traditsioonilisel printeril. Need koosnevad juhtkomponentidest, mehaanilistest komponentidest, prindipeadest, tarbekaupadest ja andmekandjatest. Trükkimise põhimõtted on samad.

3D-printer kujundab enne printimist arvutis peamiselt täieliku kolmemõõtmelise mudeli ja prindib selle välja. 3D-printimisel kasutatakse palju õhukeste kihtide virnastamise vorme. Levinumad 3D-printerid kasutavad sulatatud sadestusmodelleerimist (FDM). Sulatatud akumulatsiooni nimetatakse ka kaitsme akumulatsiooniks. See on filamentste kuumsulavate materjalide kuumutamise ja ablatimise protsess ning nende väljapressimine peene pihustiga pihusti kaudu. Pärast kuuma sulamismaterjali sulatamist väljutatakse see pihustist ja kuhjatakse paneelile või eelmisele tahkestatud materjali kihile. Pärast seda, kui temperatuur on tahkestustemperatuurist madalam, hakkab see tahkestuma ja lõpptoode moodustub materjalide kihtide kogunemise kaudu.

3D-printimise tehnoloogiate hulgas on FDM-il kõige lihtsam mehaaniline struktuur, lihtsaim disain ja madalaimad tootmiskulud, kaitsekulud ja materjalikulud. Seetõttu on see ka kõige enam kasutatav tehnoloogia kodus töölaua 3D-printerid. Tööprotsessi modelleerib esmalt arvuti modelleerimistarkvara, kui teil on valmis mudel, näiteks loommudelid, tegelased või miniatuursed konstruktsioonid jne. Disainitarkvara ja printeri koostöö standardne failivorming on STL-failivorming. STL-fail kasutab objekti välimuse ühtlustamiseks kolmnurkseid nägusid. Mida väiksem on kolmnurk, seda suurem on saadud pinna eraldusvõime. Seejärel kopeerige see SD-kaardi kaudu 3D-printerisse või ühendage arvuti ja 3D-printer otse USB-kaabli abil ning pärast printimise seadistamist saab printer need välja printida. Printimisprotsessis loeb printer faili ristlõiketeavet, eemaldab ristlõiked kuumsulamismaterjalidega ja prindib need ristlõikekihid kihthaaval ning loob seejärel olemi.

Selle tehnoloogia tunnuseks on see, et see võib luua peaaegu mis tahes kujuga objekte. Printeri prinditud ristlõike paksus (st Z-telje suund) ja eraldusvõime tasapinna suunas, st X-telg-Y-telje suund arvutatakse dpi (pikslite tolli kohta) või mikromeetrites. Üldine paksus on 100 mikronit ehk 0,1 mm ja mõned printerid võivad printida nii õhukese kihi kui 16 mikronit. Tasapinnaline suund võib välja printida eraldusvõime laserprinteri lähedal. Trükitud tinditilga läbimõõt on tavaliselt 50 kuni 100 mikronit. Tavaliselt kulub mudeli tegemiseks mitu tundi kuni mitu päeva, kasutades traditsioonilisi meetodeid, sõltuvalt skaalast ja segaduse astmest. Kolmemõõtmelise trükitehnoloogia kasutamine võib lühendada aega mitme tunnini, loomulikult määrab selle printeri funktsioon ja mudeli segaduse ulatus ja aste.

Traditsioonilised tootmismeetodid, nagu sissepritsevormimine, võivad toota polümeertooteid madalamate kuludega, samas kui kolmemõõtmeline trükitehnoloogia võib toota suhteliselt väikese arvu tooteid kiiremas, paindlikumas ja odavamas meetodis. Töölauamahukas 3D-printer suudab vastata disainerite või kontseptsiooni arendusmeeskondade vajadustele mudelite valmistamiseks.