Як працюють 3D-принтери? Ось суперпроста розбивка

3D-друк сьогодні є скрізь. Люди використовують його для виготовлення всього, від прототипів продуктів до реактивних двигунів, і всього, що знаходиться між ними – але як саме працюють 3D-принтери? Як ці чарівні машини створюють тривимірні об’єкти – практично будь-якої форми – за лічені години? Що ж, якщо ви коли-небудь цікавились цими речами, вам пощастило. Ось надзвичайно простий огляд чотирьох найпоширеніших технологій 3D-друку, які використовуються сьогодні.

FDM

Моделювання розплавленим осадженням (FDM)

Моделювання осадженням нитки, також відоме як виготовлення з плавленої нитки, є найпоширенішим типом 3D-друку – принаймні, з точки зору споживача. Якщо ви коли-небудь бачили 3D-принтер на власні очі, то, швидше за все, це був саме FDM-принтер.

Функціонально ваш середньостатистичний FDM-принтер працює як пістолет для гарячого клею, яким керує робот (цікаво, що саме так FDM був винайдений ще в 1980-х роках!). Твердий матеріал подається в один кінець, проштовхується через гаряче сопло, плавиться і відкладається тонкими шарами. Так відбувається знову і знову, поки не вийде тривимірний об’єкт. Єдина відмінність полягає в тому, що замість клею ці 3D-принтери зазвичай використовують термопластичну нитку, таку як ABS або PLA. Ці спеціально розроблені пластмаси плавляться і стають рідкими при певній температурі, але повертаються в твердий стан після охолодження всього на пару градусів.

• Найкращі 3D-принтери вартістю до 500 доларів
• Надруковані на 3D-принтері клапани для апаратів ШВЛ допомогли італійській лікарні, що постраждала від коронавірусу
• Технологія 3D-друку дозволяє створювати крихітні, високодеталізовані об’єкти за лічені секунди

У найпростіших термінах, FDM 3D-друк – це, по суті, 2D-друк, який повторюється знову і знову. Кожного разу, коли шар завершується, сопло трохи піднімається вгору (або іноді станина опускається вниз), і наступний шар друкується поверх нього. Зрештою, після того, як сотні або навіть тисячі шарів будуть накладені один на одного, в результаті вийде 3D-об’єкт.

SLA/DLP

Стереолітографія (SL / SLA)

SLA і DLP – це дві сторони однієї медалі. SLA (стереолітографія) і DLP (цифрова лазерна проекція) використовують світло для “вирощування” об’єктів в басейні фотореактивної смоли. Різниця полягає в тому, що SLA працює шляхом спалаху лазера – крихітної точки концентрованого світла – через задану область, щоб затвердіти її і створити шар. На відміну від цього, машини DLP затверджують всі ділянки шару одночасно, проектуючи світло на смолу у формі цього шару.

Незалежно від технічних особливостей, машини SLA/DLP, як правило, працюють за схожим принципом. Для початку робоча пластина принтера опускається у ванну з рідкою смолою і зупиняється за долю міліметра до дна. Ця пластина, до речі, повністю прозора – що дозволяє світлу просвічувати крізь дно. Коли це відбувається, будь-яка рідка смола, на яку безпосередньо потрапляє світло, застигає, тим самим формуючи перший шар об’єкта і сплавляючи його з робочою пластиною. Після цього робоча пластина піднімається на кілька мікрон (що втягує під себе більше рідкої смоли), і процес починається знову. Таким чином, об’єкти створюються шар за шаром, знизу вгору.

SLS

Лазерне спікання (LS / SLS)

SLS-друк працює зовсім інакше, ніж FDM і SLA. Щоб створити об’єкт, машина спалахує лазером над шаром надтонкого порошку, сплавляючи частинки разом, утворюючи тонкий, затверділий шар. Потім машина змітає більше порошку поверх цього шару (ефективно ховаючи його) і повторює процес до тих пір, поки друк не буде завершений.

Друк об’єктів у такий спосіб має низку явних переваг. Він працює з широким спектром матеріалів, може друкувати великі виноси і прольоти без використання допоміжного матеріалу, а деталі, які він виробляє, мають надзвичайно високу якість. SLS-принтери можуть виготовляти об’єкти, які майже не поступаються за якістю деталям, створеним за допомогою лиття під тиском, фрезерування та інших традиційних виробничих процесів.

Єдиний мінус? SLS-принтери надзвичайно дорогі в порівнянні з їх FDM і SLA / DLP аналогами. Це пов’язано з тим, що високоенергетичні лазери, здатні сплавляти надтонкі частинки разом, є досить дорогими для початку. Взагалі кажучи, навіть найдешевші SLS-принтери коштують понад 200 000 доларів, а більш дорогі можуть легко коштувати мільйони. Тим не менш, в даний час кілька компаній працюють над тим, щоб демократизувати цю технологію і зробити її більш доступною, тому є шанс, що в недалекому майбутньому SLS-принтери стануть доступними для любителів і споживачів.

Polyjet

PolyJet: 3D-друк

Подумайте про поліструменевий друк як про чудовий гібрид між FDM, SLA-друком та звичайними 2D-струменевими принтерами. Ці машини розпилюють крихітні краплі фотореактивної смоли на поверхню деталі, а потім негайно затверджують її за допомогою ультрафіолетового світла. Цей процес повторюється сотні (якщо не тисячі) разів для створення об’єктів шар за шаром. Велика різниця полягає в тому, що на відміну від FDM-принтерів, поліструменеві машини можуть наносити матеріал з декількох сопел (звідси і назва) одночасно – що дає їм ряд переваг.

Мабуть, найбільша перевага поліструменевого друку полягає в тому, що об’єкти можуть бути створені з широким спектром різних кольорів, градієнтів і візерунків. Багато поліструменевих машин також можуть друкувати декількома матеріалами одночасно. Наприклад, якщо вам потрібен корпус акумуляторної дрилі з нейлоновим корпусом і гумовою рукояткою, досить просунута поліструменева машина потенційно може виготовити цей об’єкт за один сеанс друку. Крім того, поліструменеві принтери також здатні працювати з надзвичайно високою роздільною здатністю – настільки, що часто важко сказати, що об’єкт, виготовлений на висококласній поліструменевій машині, був надрукований на 3D-принтері.

Що можна зробити за допомогою 3D-принтера в домашніх умовах, запитаєте ви? Пропонуємо вам ознайомитися з деякими з найкращих та найкорисніших ідей для 3D-друку.

Рекомендації редакції

• Потрібен костюм на Хелловін в останню хвилину? Перевірте ці 3D-друковані вбрання
• 3D-друк дозволяє лікарням виготовляти замінники апаратів ШВЛ за допомогою звичайного обладнання
• Як технології вплинули на полювання археологів за давно втраченими цивілізаціями
• Надрукований на 3D-принтері чотириногий робот готовий взяти гору над Спотом – за нижчою ціною
• Надрукована на 3D-принтері копія статуї Давида Мікеланджело має висоту менше 1 мм

Source: digitaltrends.com