Kompleksowy przewodnik po technologiach druku 3D

Drukowanie 3D rewolucjonizuje nasze życie, podobnie jak kiedyś samochody przekształcały transport, a internet zmienił rozpowszechnianie informacji. Czy jesteś gotowy podjąć tę zmianę i zrozumieć technologię druku 3D teraz?

Co to jest drukowanie 3D?

Po pierwsze, zrozummy, czym jest drukowanie 3D.

Możesz porównać druk 3D do pieczenia ciasta. Wymieszasz wszystkie składniki razem i warstwisz je na tacie do pieczenia. Kiedy materiał się zestali, masz ciasto. Podobnie drukowanie 3D tworzy obiekt stały poprzez dodawanie materiału warstwa po warstwie.

Drukowanie 3D, znane również jako produkcja dodatkowa, wykorzystuje cyfrowe pliki modeli i drukarkę do układania warstw specjalnych materiałów, takich jak plastik lub proszek metal, konstruując złożone kształty bezpośrednio. Zakres materiałów stosowanych w druku 3D jest szeroki, począwszy od tworzyw sztucznych, ceramiki, metali, a nawet tkanek biologicznych, zaspokajając różne potrzeby.

Jakie istnieją rodzaje technologii druku 3D?

Jakie są więc rodzaje technologii druku 3D?

Istnieje wiele rodzajów technologii druku 3D, które można klasyfikować w zależności od rodzaju użytego materiału i zaangażowanego procesu. Obejmują one następujące druki 3D na bazie wytłaczania, żywicy, proszku i strumienia:

1. Drukowanie 3D oparte na wytłaczaniu

Metody te wykorzystują materiał (zwykle filament termoplastyczny), który jest ogrzewany i wytłaczany przez dyszę. Materiał utwardza po schłodzeniu, tworząc obiekt 3D. Najbardziej typowym z nich jest drukowanie Fused Deposition Modeling (FDM).

● Fused Deposition Modeling (FDM): Jest to jedna z najpopularniejszych technologii druku 3D. Wytłacza włókno termoplastyczne, ogrzewa go do punktu topnienia i wytłacza warstwę po warstwie, aby stworzyć trójwymiarowy obiekt. Popularne filmy online domów drukowanych 3D wykorzystują technologię FDM. Technologia ta jest szeroko stosowana do produkcji prototypów, produkcji części i produkcji dóbr konsumpcyjnych. Na przykład LEGO wykorzystuje FDM do tworzenia prototypów nowych klocków.

Obecnie technologia druku 3D FDM jest dość dojrzała, a precyzja i szybkość drukowania odpowiednich drukarek FDM stale się poprawiają. Doskonałym przykładem tego jest drukarka 3D HPRT F210 o wysokiej precyzji FDM.

Ta drukarka 3D posiada całkowicie metalowy zintegrowany korpus i wykorzystuje koła kołowe w kształcie litery V zapewniające płynny i stabilny ruch, niski poziom hałasu i odporność na zużycie, zapewniając długą żywotność. Płyta grzewcza wykorzystuje wysokiej jakości platformę ze szkła kratowego o silnej przyczepności, zapobiegającą wypaczaniu drukowanego modelu i umożliwiającą szybkie ręczne usuwanie modelu.

Drukarka 3D F210 posiada inteligentny system ochrony, który obsługuje kontynuację wyłączania, eliminując obawy o nieoczekiwane przerwy zasilania podczas procesu drukowania, oszczędzając czas, materiały i spokój ducha. Wyposażony jest również w ekran interfejsu użytkownika z przyjaznym dla użytkownika interaktywnym projektem, dzięki czemu ustawienia operacyjne są proste i postępy drukowania są jasne na pierwszy rzut oka, co umożliwia początkującym szybkie rozpoczęcie pracy.

Drukarka 3D HPRT F210 jest kompatybilna z różnymi filamentami, takimi jak PLA, TEPG i TPU. Oferując wysoką precyzję drukowania do ±0,2mm, drukarka ta zapewnia wyjątkową jakość w doskonałej cenie. Jako hobby drukarka 3D idealnie nadaje się do tworzenia spersonalizowanego rzemiosła. Istnieje wiele modeli drukarek 3D dostępnych online do bezpłatnego pobrania, wystarczy postępować zgodnie z przewodnikiem obsługi, aby zaimportować model do komputera, a drukarka 3D F210 może wydrukować dzieło Twojej wyobraźni.

2. Drukowanie 3D z żywicy

Te technologie druku wykorzystują przede wszystkim żywicę światłoczułą jako materiał. Gdy żywica światłoczuła jest wystawiona na działanie określonego rodzaju światła (zwykle światła ultrafioletowego), ulega reakcji utwardzania. W ten sposób żywica może być układana i zestalana warstwa po warstwie w celu wytwarzania elementów stałych. Najczęstsze typy obejmują technologie druku 3D stereolitograficznego (SLA) i wyświetlacza ciekłych kryształów (LCD).

● Stereolitografia (SLA): SLA jest najwcześniejszą technologią druku 3D. Wykorzystuje głównie charakterystykę ciekłej światłoczułej żywicy, aby szybko zestalać się pod napromieniowaniem promieniowania ultrafioletowego lasera. Pod kontrolą komputera wiązka lasera skanuje powierzchnię cieczy, powodując zeskanowany obszar żywicy zestala się i tworzy cienką warstwę żywicy. Powtarzając ten proces powstaje cały produkt.

Technologia SLA jest wykorzystywana głównie do produkcji różnych form i modeli. Może być również stosowany do precyzyjnego odlewania poprzez dodanie innych komponentów do surowców. Przedmiot obrabiany po drukowaniu wymaga obróbki post-obróbki, takich jak silne napromieniowanie światłem, galwanizacja, malowanie lub barwienie, aby uzyskać produkt końcowy. Produkty drukowane SLA mają wysoką precyzję i dobre efekty obróbki powierzchni, dzięki czemu są bardzo odpowiednie do produkcji drobnych modeli, takich jak modele stomatologiczne i biżuteria.

● Drukowanie 3D z wyświetlaczem ciekłych kryształów (LCD): Jest to nowa technologia druku 3D. Wykorzystuje panel ciekłokrystaliczny jako źródło światła. Kontrolując przełączniki pikselowe na panelu ciekłokrystalicznym, światło źródła światła UV jest rzucane na żywicę światłoczułą w ustawionym kształcie, powodując, że zestala się i tworzy model. Technologia druku 3D LCD jest popularna ze względu na wysoką wydajność i niski koszt i jest szeroko stosowana w branżach takich jak stomatologia, biżuteria i produkcja zabawek.

3. Drukowanie 3D w proszku

Metody te wykorzystują materiały proszkowe, selektywnie stopione lub łączone ze sobą. Obecnie główne technologie drukowania obejmują selektywne spiekanie laserowe (SLS), selektywne topienie laserowe (SLM) i fuzja proszkowa (3DP).

● Selektywne spiekanie laserowe (SLS): SLS wykorzystuje laser do spiekania proszkowanego materiału, łącząc go w celu stworzenia stałej struktury. Jest często używany z nylonem i może produkować części o wysokiej wytrzymałości i złożonych kształtach geometrycznych. SLS jest powszechnie stosowany w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym do produkcji części funkcjonalnych. BMW na przykład wykorzystuje technologię druku 3D SLS do produkcji części do swoich samochodów.

● Selektywne topienie laserowe (SLM): Ta technologia druku 3D jest stosowana głównie do metalowych materiałów proszkowych. Jego zasadą działania jest użycie wiązki laserowej o wysokiej energii do skanowania łóżka proszku, topienie metalu proszku warstwa po warstwie zgodnie z danymi przekroju poprzecznego modelu CAD, tworząc stały trójwymiarowy obiekt. Metoda ta może produkować części o złożonych kształtach geometrycznych i strukturach wewnętrznych, odpowiednie dla różnych branż, takich jak lotnictwo, motoryzacja, medyczna i produkcja.

W porównaniu do innych technologii druku 3D, SLM może tworzyć części o wyższej gęstości i doskonałych właściwościach mechanicznych, co czyni go bardzo przydatnym w zastosowaniach wymagających wysokiej wytrzymałości i trwałości. Jednak ze względu na wysokoenergetyczne lasery zaangażowane w proces drukowania SLM, koszty sprzętu, trudności operacyjne i kwestie bezpieczeństwa są stosunkowo istotne.

● Powder Bed Fusion (3DP): 3DP to technologia druku 3D, która wykorzystuje łóżko proszkowe i spoiwo. Rozpyla spoiwo na łóżko proszku, łącząc cząstki proszku razem, tworząc stałą warstwę. Następnie dodaje się nową warstwę proszku, a proces ten powtarza się do momentu zakończenia druku. Technologia 3DP jest szeroko stosowana w architekturze, sztuce i biomedycynie ze względu na zdolność drukowania części o złożonych strukturach wewnętrznych.

Obecnie nastąpił pewien przełom w drukowaniu 3D spoiwa ze stopów aluminium. W przyszłości technologia ta będzie wykorzystywana do druku 3D części do samochodów elektrycznych, samolotów elektrycznych itp.

4. Drukowanie 3D Jetting

Metody te realizują głównie drukowanie poprzez wyrzucanie zestalonych kropel materiału z głowicy drukującej. Główne technologie obejmują drukowanie 3D PolyJet, drukowanie ColorJet (CJP), drukowanie multijet (MJP) i multijet Fusion (MJF).

● Drukowanie 3D PolyJet: Technologia PolyJet jest podobna do drukarek dokumentów atramentowych, natryskując warstwy płynnych fotopolimerów na tacę budowlaną, które są następnie natychmiast utwardzane przez światło ultrafioletowe, powoli gromadząc się warstwę po warstwie aż do zbudowania kompletnego modelu 3D. Metoda ta jest często stosowana do tworzenia szczegółowych prototypów, form, a nawet wielokolorowych modeli. Obecnie niektóre firmy obuwnicze używają druku 3D PolyJet do tworzenia szczegółowych i realistycznych prototypów obuwia.

● ColorJet Printing (CJP) i MultiJet Printing (MJP): CJP i MJP to dwie metody druku 3D wykorzystujące technologię strumienia. CJP używa łóżka proszkowego i kolorowego spoiwa, pozwalającego na drukowanie pełnokolorowych części. MJP może strumieniować wiele materiałów jednocześnie, tworząc części kompozytowe o różnych właściwościach fizycznych. Obie technologie są popularne ze względu na wysoką precyzję i dobrą jakość powierzchni i są szeroko stosowane w produkcji prototypów, edukacji i tworzeniu artystycznym.

● Multi Jet Fusion (MJF): Opracowany przez HP, MJF wykorzystuje drobnoziarnisty proszek i łączy go ze spoiwem. Następnie stosuje się środek detalizujący, który w połączeniu z ciepłem zestala część. MJF znany jest ze swojej szybkości i zdolności do produkcji złożonych części geometrycznych i jest często stosowany w przemyśle motoryzacyjnym i towarów konsumpcyjnych. Na przykład BMW wykorzystuje MJF do produkcji części do swoich samochodów.

Potencjał rozwoju technologii druku 3D jest nieograniczony. Niezależnie od tego, czy to w medycynie, architekturze, edukacji czy sztuce i projektowaniu, druk 3D otwiera nowe możliwości. W tym procesie producenci drukarek 3D, tacy jak HPRT, stale wprowadzają innowacje, zobowiązując się do opracowywania bardziej wydajnych i precyzyjnych produktów druku 3D, aby sprostać potrzebom różnych dziedzin. Mamy wszelkie powody, by wierzyć, że przyszłość druku 3D będzie jeszcze szersza.