8. Drukarki 3D – Wprowadzenie
Drukarki 3D tworzą obiekty przy użyciu procesu znanego jako wytwarzanie addytywne. Materiał jest układany warstwami; każda warstwa dodaje się do poprzedniej warstwy i z kolei staje się bazą dla następnej warstwy.
Fot 8.1. [źródło]
Dostępnych jest wiele rodzajów technologii drukowania 3D. Przegląd znajduje się na poniższej liście https://www.3yourmind.com/blog/what-is-3d-printing:
- – Binder Jetting: Podobne do atramentowych głowice drukujące rozprowadzają ciekły środek wiążący na cienkie warstwy proszku. Przez sklejanie cząstek modele są budowane warstwa po warstwie.
- – EBM (Electron beam melting): Cienka warstwa proszku metalu jest selektywnie topiona przez wiązkę elektronów. Części są budowane warstwa po warstwie na stole roboczym pokrytym proszkiem.
- – Fused Deposition Modeling (FDM): filament z tworzywa sztucznego topi się i wytłaczany jest przez dyszę na stół roboczy. Części są budowane przez układanie warstwa po warstwie.
- – Topienie przy użyciu lasera: Cienka warstwa proszku metalicznego jest selektywnie topiona za pomocą lasera. Części są budowane warstwa po warstwie w złożu proszkowym.
- – Spiekanie laserowe: Cienka warstwa proszku z tworzywa sztucznego jest selektywnie topiona za pomocą lasera. Części są budowane warstwa po warstwie w złożu proszkowym.
- – Natryskiwanie materiałów: Głowice drukujące są używane do natryskiwania stopionych materiałów woskowych na platformę roboczą. Materiał ochładza się i tężeje, co pozwala na budowanie warstw jedna na drugiej.
- – Natryskiwanie fotopolimeru: Głowice drukujące służą do natryskiwania ciekłych fotopolimerów na platformę montażową. Materiał jest natychmiast utwardzany lampami UV i krzepnie, co pozwala na budowanie warstw jedna na drugiej.
- – Stereolitografia: laser UV utwardza ciekły fotopolimer w kadzi. Kolejne warstwy buduje się przez obniżenie platformy do kadzi.
Fot 8.2. Niektóre technologie drukowania 3D [źródło]
Większość drukarek 3D na rynku konsumenckim używa w procesie drukowania farb termoplastycznych. Polimery te stają się miękkie i giętkie w odpowiednim zakresie temperatur, a następnie ponownie tężeją się po pozostawieniu do ochłodzenia.
Fot 8.3. Schemat działania drukarki 3D [źródło]
Stół w drukarce 3D to miejsce, na którym drukowany jest przedmiot. Zwykle jest pokryty materiałem klejącym lub ułatwiającym przywieranie modelu, a w przypadku niektórych materiałów należy go również podgrzać, aby zminimalizować zniekształcenie drukowanego obiektu. Temperaturę ekstrudera można ustawić ręcznie, w zależności od modelu; pozycja dyszy jest kontrolowana przez mikrokontroler, który jest sterowany poleceniami w pliku, z którego drukowany jest przedmiot (G-Code).
Niektóre drukarki zawierają porty USB do odczytu plików z napędów USB; inne drukarki łączą się z komputerami zewnętrznymi, na których mogą być uruchomione aplikacje do monitorowania i sterowania drukowaniem 3D.
Mikrokontroler ustawia dyszę na współrzędnych X, Y i Z oraz ustawia określoną ilość materiału drukującego. Najbardziej precyzyjne drukarki 3D wytwarzają minimalną ilość materiału do odrzutu.
Fot 8.4. Typowe części drukarki 3D [źródło]
Na potrzeby tego wstępu koncentrujemy się na drukarkach FDM (uwaga: czasem w przypadku tych drukarek używa się też skrótu FFF – Fused Filament Fabrication).
FDM jest najczęściej stosowaną technologią drukowania w 3D: reprezentuje największą zainstalowaną bazę drukarek 3D na świecie i jest często pierwszą technologią, z którą użytkownicy mają do czynienia.
Powyżej przedstawiliśmy w skrócie podstawowe zasady i kluczowe aspekty technologii druku 3D. Obszerny przewodnik na ten temat można znaleźć w tym artykule: https://3dforged.com/best-3d-printers/
Źródła:
[1] https://www.allaboutcircuits.com/news/introduction-to-3d-printing-history-processes-and-market-growth
[2] https://www.3yourmind.com/blog/what-is-3d-printing
[3] https://www.3dhubs.com/knowledge-base/introduction-fdm-3d-printing#what