Содержание
Как работают 3D принтеры? Вот очень простая разбивка
3D печать повсюду в наши дни. Люди используют его для изготовления всего, от прототипов продукта до реактивных двигателей, и всего, что между ними — но как именно работают 3D-принтеры? Как эти волшебные машины создают трехмерные объекты — практически любой формы — за считанные часы? Что ж, если вам когда-нибудь было любопытно, вам повезло. Вот краткое изложение четырех наиболее распространенных технологий 3D-печати, используемых сегодня.
FDM
Моделирование осаждения нитей, также известное как изготовление плавленых нитей, является наиболее распространенным типом 3D-печати — по крайней мере, на стороне потребителей. Если вы раньше видели 3D-принтер лично, вполне вероятно, что это был принтер FDM.
С функциональной точки зрения, ваша средняя машина FDM работает во многом как пистолет для горячего клея, которым управляет робот (достаточно интересно, что именно так FDM была изобретена еще в 1980-х годах!). Твердый материал проходит через один конец, проталкивается через горячее сопло, плавится и осаждается тонкими слоями. Это происходит снова и снова, пока не появится трехмерный объект. Единственное отличие состоит в том, что вместо клея эти 3D-принтеры обычно используют термопластичные нити, такие как ABS или PLA. Эти специально разработанные пластики предназначены для плавления и превращения в жидкие вещества при очень определенной температуре, но возвращаются в твердое состояние после охлаждения всего на пару градусов.
Проще говоря, FDM 3D-печать — это, в основном, 2D-печать снова и снова. Каждый раз, когда слой завершается, сопло немного поднимается (или иногда кровать опускается), и поверх него печатается следующий слой. В конце концов, после того, как сотни или даже тысячи слоев наложены друг на друга, получается трехмерный объект.
ОАС / DLP
SLA и DLP — две стороны одной медали. SLA (стереолитография) и DLP (цифровая лазерная проекция) используют свет для «выращивания» объектов в пуле фотореактивной смолы. Разница в том, что SLA работает, направляя лазер — крошечную точку концентрированного света — через заданную область, чтобы укрепить его и создать слой. Напротив, DLP-машины отверждают все области слоя одновременно, проецируя свет на смолу в форме этого слоя.
Независимо от технических особенностей, машины SLA / DLP, как правило, работают аналогичным образом. Для начала, сборочная пластина принтера опускается в лужу жидкой смолы и останавливается на доли миллиметра, прежде чем достигнет дна. Кстати, эта опорная плита полностью прозрачна, что позволяет свету просвечивать сквозь дно. Когда это происходит, любая жидкая смола, которая непосредственно попадает под воздействие света, затвердевает, образуя тем самым первый слой объекта и наплавляя его на строительную пластину. После этого сборочная пластина поднимается на несколько микрон (что приводит к увеличению количества жидкой смолы под ней), и процесс начинается снова. Таким образом, объекты создаются слой за слоем, снизу вверх.
СЛС
SLS печать работает совсем не так, как FDM и SLA. Чтобы создать объект, машина наводит лазер на слой сверхтонкого порошка, расплавляя частицы вместе, образуя тонкий затвердевший слой. Затем аппарат сметает больше порошка поверх этого слоя (эффективно его закапывая) и повторяет процесс до завершения печати.
Печать объектов таким способом имеет ряд явных преимуществ. Он работает с широким спектром материалов, может печатать большие свесы и пролеты без использования вспомогательного материала, а детали, которые он производит, чрезвычайно высокого качества. Принтеры SLS могут создавать объекты, которые почти так же хороши, как детали, созданные с помощью литья под давлением, фрезерования и других традиционных производственных процессов.
Единственный недостаток? Принтеры SLS чрезвычайно дороги по сравнению с аналогами FDM и SLA / DLP. Это связано с тем, что высокоэнергетические лазеры, способные смешивать сверхтонкие частицы, довольно дороги для начала. Вообще говоря, даже самые дешевые принтеры SLS стоят свыше 200 000 долларов, а более дорогие могут легко стоить миллионы. Тем не менее, есть несколько компаний, которые в настоящее время работают над демократизацией этой технологии и делают ее более доступной, поэтому есть вероятность, что принтеры SLS могут быть доступны любителям и потребителям в не столь отдаленном будущем.
Polyjet
Подумайте о многоструйной печати как о великолепном гибриде между FDM, SLA-печатью и обычными 2D-струйными принтерами. Эти машины выпускают крошечные капли фотореактивной смолы на поверхность сборки, а затем немедленно отвердевают (отвердевают) с помощью ультрафиолетового света. Затем этот процесс повторяется сотни (если не тысячи) раз для создания объектов слой за слоем. Большая разница в том, что в отличие от принтеров FDM, машины для струйной печати могут загружать материал сразу из нескольких форсунок (отсюда и название), что дает им ряд преимуществ.
Возможно, самое большое преимущество polyjet состоит в том, что объекты могут быть созданы с широким диапазоном различных цветов, градиентов и узоров. Многие многоструйные машины могут одновременно печатать на нескольких материалах. Например, если вам нужен корпус аккумуляторной дрели с нейлоновым корпусом и резиновой рукояткой, достаточно продвинутая многоструйная машина потенциально может изготовить этот объект за один сеанс печати. Вдобавок ко всему, многоструйные принтеры также способны работать с очень высоким разрешением — настолько, что зачастую трудно сказать, что объект, изготовленный в высокопроизводительной многоструйной машине, был напечатан в 3D.
