Как работает ЗД принтер

Введение

Цифровые 3D-технологии дают уникальные возможности воспроизведения сложных пространственных форм, конструкций и машин. Они отличаются экономической эффективностью, безотходностью производства и снижением себестоимости при массовом изготовлении.
2D-печать уже давно утратила весь свой потенциал к дальнейшему развитию, следовательно, теперь необходимо уделить внимание печати в трёхмерном пространстве. Каждый человек бы не покупать себе вещи, а просто печатать их из разных материалов, и теперь такая возможность есть.
3D-принтеры сегодня набирают большую популярность. В данный момент выпущено уже тысячи различных моделей, и анализируя их принцип действия, мы приходим к выводу, что в основном они работают по одинаковому принципу, и даже программное обеспечение используют, которое практически ничем не отличается. Безусловно, речь идет о моделях сегодняшнего дня, такие принтеры довольно быстро эволюционируют, и что-нибудь революционное может уже завтра быть в продаже.
3D-принтерамы для домашнего использования, называют устройства, которые из виртуальной 3D-модели создают физический объект, используя при этом методы послойного изготовления. Первый принтер такого типа появился еще 40 лет назад, и на сегодняшний день представлен десятками различных типов.
Основная цель моей работы – рассмотреть основные принципы работы современных 3Д – принтеров.


1. Основные типы 3D-принтеров

В современных 3D-принтерах применяют две технологии печати: струйная, а также лазерная.
У каждой из технологий есть еще по несколько подвидов, которые различаются по использующимся для печати расходным материалам, и в качестве таких материалов сейчас принято использовать, силикон, порошок, воск, множество видов пластика, металлы, фотополимерную смолу, либо фотополимеры.
Принцип работы 3D-принтера в основном зависит от его типа и от применяемых расходных материалов - это может быть:
- Печать при помощи лазера;
- Спекание;
- Плавление послойно, а также накладывание пластика;
- Ламинирование;
- Плавление порошковой смеси;
- Воздействие лазером на фотополимерный пластик для его полимеризации;
- Склеивание расходного материала микрослоями;
- Расплавление порошка с помощью вакуумной электронно-лучевой обработки.
Существуют 3D-принтеры способные печатать двумя, и более различными материалами, либо же дают возможность использовать многоцветную печать, поэтому помимо технологии печати принтеры еще подразделяют и на следующие типы:
- Монохромный принтер - устройство, которое печатает лишь одним цветом;
- Принтеры с разрешением глобального прототипирования, которые позволят изготовить и проработать микроскопические части изделия;
- Цветной 3D-принтер, который позволит создать объекты разных цветов;
- 3Д-принтер, который может сам выполнить окончательную обработку детали с использованием камеры обдува.
Порошковый 3Д-принтер
ЭБ-принтер был сделан в университете, который находится в Нидерландах. Принтер использует связующее вещество для спекания порошка, то есть вал порошок тончайшими слоями, а печатающая головка при этом должна нанести связующее вещество на определенные места и так далее. Казалось бы, что такой принтер должен иметь очень сложную конструкцию, но его достаточно просто собрать, так как он изготовлен из комплектующих, которые можно легко найти в любых специализированных магазинах.
Помимо этого принтер работает и с металлической пудрой, используя технологию спекания.
Гипсовый 3Д-принтер
Данный принтер относят к виду порошковых устройств, и работает он только с порошками, которые используют для строительства, такими как гипс, шпаклёвка, цемент, то есть лишь со связующими веществами

. Гипсовый принтер работает аналогично порошковому аппарату, что позволит создать абсолютно уникальное и креативное изделие из гипсовового порошка, поэтому устройство часто используют в студиях дизайна для создания украшений интерьера.
Фотополимерный 3Д-принтер
Такая технология использует жидкие фотополимеры для постепенной печати объекта, при этом определенные места (указанные в 3D-модели) застывают по воздействием ультрафиолетового засвечивания от лазерного оборудования. Каждый слой измеряют в микронах, что делает процесс засветки довольно долгим. Засветку фотополимеров можно осуществить и с ультрафиолетовой лампы с помощью специального фотошаблона, который должен быть изменен с каждым последующим слоем.
Стереолитографический 3Д-принтер
Принтер этого типа отличается сверхвысокой точностью и зачастую даже персонализированные модели не уступят в точности проработки профессиональным устойствам. Так как довольно часто точность модели имеет самое большое значение, такие принтеры жертвуют скоростью для достижения высококачественного результата.
Лазерный 3Д-принтер
Данный 3D-принтер использует для работы различные технологии - плавление, спекание, либо ламинирование.
В технологии плавления используют порошок, разогрев его до температуры близкой к плавлению заранее, после чего лазерный луч расплавляет порошок, и формируется новый слой. Теперь же следует время ожидания, так как слой должен застыть, и только потом устройство насыпает следующую порцию порошка, и наносит последующий «рисунок» при помощи лазера.
Лазерный 3Д-принтер способен использовать любые термопластичные материалы для работы. Скорость печати принтера при этом может достигнуть нескольких десятков мм/час, но поверхность изготовленной детали будет довольно шероховатой. Также принтер нужно долго готовить к началу рабочего процесса, что является главной отрицательной характеристикой данной модели принтера.
Устройство такого типа может эффективно работать с металлическим порошком, что позволит создать настоящее металлическое изделие, которое не уступит в прочности детали, изготовленной заурядным традиционным способом, но при этом металлическое изделие будет нуждаться в глубокой обработке, запекании в специальной печи и насыщении бронзой для лучшей прочности.
Технология же спекания в основном заключается в выжигании контуров деталей в порошке состоящим исключительно из легкоплавкого пластика. Порошок, который остаётся после процесса спекания на поверхности просто стряхивают с готового изделия.
Ламинирование - процесс, при котором лазер вырезает в каждом из слоев которые накладываються друг на друга и склеиваются между собой нужный контур в соответствии с заданной 3 D-моделью.
Сублимационный 3Д-принтер
Это устройство, которое путем нагревания специального красителя в определенном месте, который в свою очередь под воздействием температуры начинает испаряться и проявлять рисунок на поверхности детали используется для переноса различных изображений на рельефные объекты.
Восковой 3Д-принтер
Такие принтеры печатают воском