Kas yra 3D spausdintuvas

Viena iš perspektyviausių šiuolaikinio pasaulio tendencijų yra trimačių objektų kūrimas naudojant 3D spausdinimą. Spausdinimo technologija leidžia sukurti gana sudėtingus ir detalius gaminius. Šiandien 3D spausdinimą galima naudoti ne tik gamybos vietose, bet ir namuose, tam pakanka įsigyti 3D spausdintuvą.

Kas yra 3D spausdintuvas?

Trimatis spausdintuvas yra įrenginys, galintis kurti objektus pagal sukurtus skaitmeninius 3D modelius. Produktai gaunami naudojant medžiagą sluoksnis po sluoksnio. Kaip pagrindas naudojamos termoplastinės ir fotopolimerinės dervos, tačiau tobulėjant technologijoms, daugėja medžiagų, naudojamų kaip žaliavos.

Gamybos procedūra atrodo taip:

1. Vyksta 3D modelio kūrimo procesas, t.y. išlaikant visas proporcijas kuriamas vizualinis būsimo produkto vaizdas. Modelis sukurtas naudojant specializuotą programinę įrangą.
2. Sukūrę modelį, turite apdoroti failą. Apdorojimas susideda iš failo konvertavimo į skaitmeninį kodą, kuris padalina visą modelį į daug lygiagrečių sluoksnių. Tokiu būdu 3D įrenginiui generuojamos komandos, kurios paskirsto medžiagą objektui sukurti.
3. Galutinis etapas – gaminio 3D spausdinimas, t.y. produkto kūrimo procesas, naudojant medžiagą sluoksnis po sluoksnio.Procesas atliekamas naudojant spausdinimo galvutę (ekstruderį), kuri juda išilgai 0Y ir 0X ašių, t.y. medžiaga tiekiama tik išilgai horizontalios plokštumos pagal sluoksnio programos kodą. Norėdami uždėti kitą sluoksnį, ekstruderis juda išilgai vertikalaus kreiptuvo (išilgai 0Z ašies) atstumu, lygiu sluoksnio dydžiui. Po to pradedamas tepti kitas horizontalus sluoksnis.

Nuoroda: Spausdinimo procesas gali skirtis priklausomai nuo gamybos technologijos, tačiau bendras gaminių kūrimo procesas susideda iš medžiagos užtepimo sluoksnis po sluoksnio.

3D spausdintuvų tipai

Įrenginiai skirstomi priklausomai nuo spausdinimo proceso išskirtinumo, t.y. apie naudojamą technologiją. Labiausiai paplitę spausdinimo metodai yra FDM (Fused Deposition Modeling) ir SLA (lazerinė stereolitografija).

Kryptinio modeliavimo technologija yra vienas iš pirmųjų spausdinimo būdų. Termoplastika naudojama kaip medžiaga gaminant daiktus suvyniotų mezgimo adatų arba siūlų ant ritės pavidalu. Spausdinimo būdas yra toks:

1. Ritė arba siūlas yra sumontuotas ekstruderyje. Veikiant šildymo įrenginiui, medžiaga pradeda tirpti ir teka per kanalą ant darbinio paviršiaus.
2. Ekstruderis juda pagal nurodytas koordinates pagal skaitmeninį kodą. Gamyba vyksta sluoksniais horizontalios plokštumos atžvilgiu.
3. Sudėtingų gaminių gamyboje naudojamos dvi medžiagos: pagrindinė ir pagalbinė. Produktas sukurtas naudojant pagrindinę medžiagą. Pagalbinė medžiaga skirta sukurti laikinąsias atramas, taip pat užpildyti tuščią gaminio erdvę. NesSpausdintuvas be jokios priežasties negali spausdinti ore esančio objekto.

Nuoroda: Pagalbinė medžiaga vėliau pašalinama naudojant specialų tirpiklį arba lengvai nulūžta.

Gaminiai, pagaminti naudojant FDM technologiją, turi gerą mechaninį ir cheminį stiprumą. Tokios savybės pasiekiamos naudojant pramoninės kokybės termoplastiką. Ši technologija taip pat yra lengva ir tinkama naudoti namuose.

SLA technologijos arba stereolitografija spausdina gaminius naudojant skystas fotopolimerines dervas, kurios sukietėja veikiant energijos šaltiniui lazerio pavidalu. Naudojant šį metodą, gaminiai pasižymi dideliu tikslumu (iki 15 mikronų). Objektai spausdinami taip:

1. Darbinis paviršius nuleidžiamas į indą su fotopolimero skysčiu iki vieno sluoksnio gylio;
2. Energijos šaltinis (lazeris) pjauna objekto formą pagal nurodytas objekto koordinates;
3. Vyksta polimerizacijos procesas, dėl kurio sąlyčio taškuose įvyksta sukietėjimas;
4. Procedūra kartojama kiekvienam sluoksniui, kol bus pagamintas objektas;
5. Po pagaminimo modelis panardinamas į indą su specialiu tirpalu, kad būtų galima išvalyti nuo pagalbinių elementų;
6. Paskutinis etapas yra ultravioletinis švitinimas, siekiant pagreitinti produkto susidarymo procesą.

Stereolitografija yra viena iš moderniausių technologijų, tačiau reikalauja brangių medžiagų. Taip pat yra mažiau žinomų spausdinimo tipų:

SlS (selektyvus lazerinis sukepinimas) objekto kūrimo principas – į darbo sritį tiekti ploną miltelių pavidalo medžiagos sluoksnį, kuris sukepinamas lazeriu.Pagrindinis šio metodo pranašumas yra tai, kad nereikia naudoti pagalbinių elementų, tačiau tam reikia papildomo terminio apdorojimo. Neskirtas naudoti buitinėmis sąlygomis.

EBM (elektronų pluošto lydymas). Technologija panaši į selektyvų lazerinį sukepinimą, tačiau gaminys sukurtas vakuume ir nereikalauja papildomo terminio apdorojimo.

Trimatis spausdinimas apima 3D rašiklį. Jo veikimo principas yra panašus į FDM technologiją, tačiau yra labiau miniatiūrinis ir naudojamas kuriant brėžinius su trimačiu efektu.

Ką gali padaryti 3D spausdintuvas?

Šiandien 3D spausdinimas naudojamas beveik visose gyvenimo srityse. Yra kulinarinių patiekalų kūrimo naudojant 3D spausdinimą pavyzdžių. Bet kokio sudėtingumo dalys yra sukurtos sudėtingesnėms struktūroms visose pramonės šakose. Tačiau aktualiausia ir reikalingiausia sritis vis tiek yra medicina.

Kelios įmonės kuria organinius modelinius tirpalus, kurie praktiškai gali pakeisti natūralius audinius. 3D spausdinimas taip pat gali padėti sąnarių keitimo srityje. Dažniausias trimatės gamybos pritaikymas yra odontologija. Be protezavimo, spausdintuvai naudojami organų modeliams gaminti. 3D spausdinimo galimybės auga ir kasdien tampa vis labiau prieinamos.

3D spausdintuvai padeda ne tik žmonėms, bet ir gyvūnams. Vienas iš žinomų atvejų – kiauto sukūrimas vėžliui, kuris buvo sužalotas per miško gaisrą. Taigi naujasis apvalkalas išgelbėjo gyvūno gyvybę, ir tokių atvejų yra daug. Kitas unikalus atvejis – kojos protezavimas drambliui. Korpuso išskirtinumas slypi tame, kad protezai drambliams praktiškai nėra gaminami dėl didelio gyvūno svorio.

Šiuolaikinės spausdinimo technologijos leidžia sukurti net visą pastatą. Mažo namo (37 kv.m) statyba tyrėjams užtruko tik 24 valandas ir kainavo perpus pigiau nei įprastinis metodas.