Какой тип 3Д принтера лучше?

Виды технологий объемной печати
Печать порошком
Английское обозначение: 3DP (Three Dimensional Printing).

Данная технология используется в профессиональных принтерах. Она позволяет печатать с высоким разрешением и в цвете.
Принцип печати заключается в формировании модели в песке (или похожем материале) путем склеивания определенных областей. Процесс состоит из повторяющихся операций: мелкодисперсный порошок насыпается тонким слоем, выравнивается, после чего головка поливает его окрашенным в нужный цвет связующим веществом. Затем поверх склеенного слоя наносится свежий слой порошка, и процесс повторяется. По завершении одного цикла излишки порошка сдуваются. В отличие от других распространенных сегодня технологий печати при применении этого метода не требуется дополнительный материал, чтобы поддерживать свисающие элементы - его роль играет порошок, равномерно заполняющий все доступное пространство. Помимо дешевого наполнителя (пластик) иногда используются и другие, более ценные материалы, например, керамика. Печать моделей этим способом имеет ряд преимуществ: в частности, меньший расход электроэнергии и небольшая себестоимость. Наполнителем может служить разнородный материал, начиная от мелких гранул стекла и заканчивая резиной. Самое замечательное, что при использовании съедобного клея напечатать можно и модель из сахара или шоколада! Причем если позаботиться о красителе и ароматизаторе, то получится торт сложной формы.

К сожалению, эта технология не лишена недостатков. Как правило, детализация моделей оставляет желать лучшего. Поверхность даже при использовании головок с мелкими дюзами и супержидкого клея остается грубой, требующей дополнительной операции - запекания.

Печать фотополимером
Английское обозначение: SL (Stereolithography)

Главное преимущество принтеров этого типа - гладкая поверхность изделия, практически не требующая дополнительной обработки, и высокое разрешение. Принцип работы устройств кажется простым, но на деле нужна высокая точность позиционирования и выдержки полимера в требуемом диапазоне температур. Сущность метода заключается в проецировании на полимерную жидкость среза модели, после чего полимер застывает там, где он освещался. Далее происходит послойное повторение этой операции: головка поднимается на доли миллиметров и засвечивается следующая проекция. Распространение полимеров с разными физическими свойствами позволяет печатать жесткие, мягкие и даже гибкие модели. Такой способ печати часто встречается в лабораториях и среди любителей из-за относительной простоты создания 3D-принтера и высокого качества отпечатанных объектов.

Чаще всего рост объекта происходит в небольшом прозрачном поддоне, ниже которого установлен специальный проектор. Через просвечивающиеся дно проецируется поперечный срез модели. Программное обеспечение передает виртуальные срезы, а потом каретка постепенно поднимает платформу, на которой и остается модель. Полимер доливается в поддон либо автоматически, либо вручную.Поскольку полимер реагирует на свет, как правило, весь механизм закрывается светофильтром, который защищает создаваемый объект от света определенного спектра. Ключевое звено такого рода печати - это сам полимер, сортов которого разработано множество. Они по-разному реагируют на определенные длины волн, имеют разную стоимость и время застывания. Обычно производитель принтера указывает или рекомендует тип полимера и совместимые материалы. Подбор вещества очень важен. К тому же его иногда надо менять в зависимости от лампы засветки. Цена полимеров напрямую зависит от его свойств. Находчивые студенты и энтузиасты давно нашли заменитель дорогостоящего материала (от 10000 руб. за литр) для профессиональных моделей -это смола со специальным отвер-дителем и присадками (менее 1000 руб.). Современные фотополимеры зачастую бывает токсичными, поэтому при работе нужно пользоваться перчатками и респираторами.

Недостатки данного метода очевидны - процесс занимает многие часы. Печать происходит со скоростью нескольких миллиметров в час! Так что автоматизация тут совсем не лишняя. После печати таким способом требуется обработка детали -как правило, удаление лишнего материала и поддерживающих элементов. Промышленные фотополимерные принтеры, построенные по этой технологии, давно научились печатать многоцветные модели. Для добавления цветов в модель принтер оборудован емкостями с разными полимерами, как в струйных устройствах. В процессе печати полимер наносится на изделие и тут же засвечивается. Производители добились не только одновременного использования разных цветов, но и печати объектов с различными физическими свойствами. Например, кубик Рубика, в сочленения которого внедрен материал, схожий с резиной! Не удивляйтесь, когда услышите, что даже зубные протезы изготавливаются таким способом. Печать фотополимером настолько хорошо отработана, что позволила легко модифицировать 3d-принтер. Хотите печатать лазером - пожалуйста! При таком методе луч света проходит по поверхности, и в этом месте полимер застывает под воздействием ультрафиолета.

Лазерное спекание
Английское обозначение: LS (Laser Sintering)

Технология, схожая с печатью фотополимерами. В процессе формирования объекта вместо жидкого полимера используются разные по составу порошки, а в печатающую головку встроен лазер, спекающий их. После формирования слоя излишки удаляются, и добавляется еще один слой материала.

Габариты 3D-принтеров, использующих лазерное спекание, достаточно велики. Зато благодаря наличию порошка и высокой температуры при работе можно создавать модели из тугоплавких материалов. Для этого, правда, нужна высокая сила тока и недюжинное терпение: процесс создания металлической модели длится часами. Перечень материалов для моделирования на удивление широкий - среди них и бронза, и сталь, и нейлон, и даже титан. Достоинства этого способа -отсутствие расходных материалов для поддержания структуры модели (при печати сложных форм) и доступность печатающего материала. Впрочем, указанные достоинства существуют наравне с очевидными недостатками. Например, рабочая зона достаточно сильно нагревается и требуется длительное время на остывание объекта, а если учесть, что некоторые порошки выделяют опасный газ, то место действия должно быть отгорожено от людей. К тому же, каким бы точным ни был лазер, поверхность модели после спекания остается пористой.

ABS-пластик (дешевый и широко распространенный), из которого делаются игрушки, приборы, корпуса компьютерных клавиатур и пр. Иногда встречаются принтеры, работающие с биоразлагаемым PLA-пластиком.

Для создания цветной модели используется принтер с двойным экструдером. Благодаря такой компоновке можно сделать, например, глобус, на котором будут видны океаны и материки. Сегодня уже выпускаются бытовые двух- и даже трехцветные принтеры, причем продаются они за вполне доступную цену. Конструкторская простота FDM-печати стала и ее главным недостатком. Объекты на

самых лучших образцах принтеров печатаются довольно-таки неспешно, а пластик при этом то разогревается до 290-400 °C, то остывает. И если объект крупногабаритный, остывание происходит неравномерно, поэтому деталь может деформироваться. С другой стороны, начальный этап требует хорошего закрепления детали, так что качественные FDM-принтеры оснащаются подогреваемым основанием. Ко всему перечисленному можно добавить еще один любопытный ход инженеров. Чтобы обеспечить точность печати, деталь не должна сдвигаться с места, поэтому делают так, чтобы она прилипала к поверхности платформы. А по завершении процесса платформа разогревается, позволяя отделить модель от основания.

В профессиональных принтерах печать происходит в замкнутом пространстве с обязательной рециркуляцией теплого воздуха. Высокая температура позволяет равномерно нагревать деталь, а впоследствии создаются условия для медленного остывания, чтобы исключить деформацию.

Печать расплавленным материалом
Английское обозначение: FDM (Fused Deposition Modeling)

Пожалуй, FDM - самая распространенная технология среди любительских и полупрофессиональных принтеров. В основном печать происходит путем нагревания материала и выдавливания его на поверхность. Метод схож с принципом клеевого пистолета, где с одного конца устройства подается пластиковый пруток, а на другом конце он разогревается до текучего состояния и выдавливается.

Относительная простота конструкции принтеров этого типа привела рынок в восторг. Ведь за несколько тысяч рублей появилась возможность печатать модели несложных форм. FDM-принтеры имеют три рабочие оси. Печатающая головка передвигается по ним и выдавливает материал на основание, после чего она приподнимается и накладывает следующий слой материала. Разница между моделями FDM-принтеров бывает довольно большой, в основном их классифицируют по минимальной толщине слоя и механизму позиционирования головки. Например, часть устройств имеет зафиксированную головку, а при работе перемещается основание. Менее важными факторами считаются возможность подогрева основания и использование нескольких материалов при печати.

В качестве материала обычно используется пластмасса. Популярнее всего, конечно же, ABS-пластик (дешевый и широко распространенный), из которого делаются игрушки, приборы, корпуса компьютерных клавиатур и пр. Иногда встречаются принтеры, работающие с биоразлагаемым PLA-пластиком.

Для создания цветной модели используется принтер с двойным экструдером. Благодаря такой компоновке можно сделать, например, глобус, на котором будут видны океаны и материки. Сегодня уже выпускаются бытовые двух- и даже трехцветные принтеры, причем продаются они за вполне доступную цену. Конструкторская простота FDM-печати стала и ее главным недостатком. Объекты на самых лучших образцах принтеров печатаются довольно-таки неспешно, а пластик при этом то разогревается до 290-400 °C, то остывает. И если объект крупногабаритный, остывание происходит неравномерно, поэтому деталь может деформироваться. С другой стороны, начальный этап требует хорошего закрепления детали, так что качественные FDM-принтеры оснащаются подогреваемым основанием. Ко всему перечисленному можно добавить еще один любопытный ход инженеров. Чтобы обеспечить точность печати, деталь не должна сдвигаться с места, поэтому делают так, чтобы она прилипала к поверхности платформы. А по завершении процесса платформа разогревается, позволяя отделить модель от основания.

В профессиональных принтерах печать происходит в замкнутом пространстве с обязательной рециркуляцией теплого воздуха. Высокая температура позволяет равномерно нагревать деталь, а впоследствии создаются условия для медленного остывания, чтобы исключить деформацию.

Послойное склеивание материалов
Английское обозначение: LOM (Laminated Object Manufacturing)

Технология заключается в послойном склеивании материалов, например, полимерной пленки или бумаги, с последующим формированием модели с помощью лазерного луча или режущего инструмента. При печати могут использоваться различные материалы: пленка, полиэстр, композиты, пластик и бумага. Слои скрепляются между собой при помощи разогретого валика и обрезаются по шаблону ножом или лучом лазера.

Некоторые LOM-принтеры используют полихлорвиниловую пленку толщиной всего 0,15 мм. Формирование модели происходит путем последовательного склеивания слоев пленки и вырезания контура с помощью лезвия, закрепленного на подвижной головке. После склеивания и вырезания контуров платформа в зависимости от направления роста модели поднимается или опускается. Клеевой состав наносится на всю поверхность пленки, а в те места, где образуются отверстия или ненужные элементы, наносится антиклей.

Принтеры этого типа широко применяются в научных работах, когда требуется быстро распечатать какой-либо несложный объект. Лучше всего в таком случае подойдет обычная офисная бумага. Для печати моделей из алюминия используется алюминиевая фольга, которая вырезается по контуру слой за слоем и затем спекается с помощью ультразвуковой вибрации.

Существенный недостаток LOM-печати - это шероховатости. Стереть лишний материал с их поверхности трудно из-за риска расслоения. Зато можно без проблем удалить испорченные слои и сделать их заново.

Сплавление частиц с помощью лазера
Английское обозначение: LENS (Laser Engineered Net Shaping)

Принцип действия LENS-принтеров заключается в следующем: порошок выдувается из сопла и попадает под луч лазера. Часть порошка, не попавшая под луч,покидает рабочую зону, а другая мгновенно спекается, образуя слой. Количество дюз, подающих порошок, иногда доходит до четырех. С помощью оптоволоконного лазера мощностью от 400 Вт и металлической пудры эта система способна создавать металлические объекты с разрешением до 0,025 мм. Порошки различных металлов можно смешивать, получая таким образом модели из сплавов.

Весь процесс от начала печати и до финальной термической обработки поверхности детали происходит при температуре более 1000 °C в заполненной аргоном герметичной камере, что исключает возможность окисления и попадания примесей в металл.

LENS-принтеры способны создавать объекты из различных металлов, включая нержавеющую сталь, титан и хромовые сплавы. Кроме того, технология может быть использована для быстрого ремонта или напыления металла на уже готовые изделия. Одним из важнейших преимуществ данного метода является возможность быстрого создания прототипа детали и ее испытания в среде, в которой детали предстоит работать, что ранее было невозможно. В частности, компания Boeing объявила о закупке оборудования для печати перспективных разработок в металле и их испытания в тестовой лаборатории.

Послойное нанесение фотополимерных материалов
Английское обозначение: Polyjet

Технология, запатентованная израильской компанией Objet, близка к печати в фотополимере. Однако фотополимер не схватывается в поддоне, а выстреливается из тонких сопел, как при струйной печати, и затем сразу застывает на поверхности под воздействием ультрафиолета. Тонкие слои ложатся друг на друга и образуют точную трехмерную модель. Объекты готовы к использованию в ту же минуту, когда их извлекают из принтера, никакой дополнительной фиксации не требуется. Помимо полимера принтер также выпускает струи гелеобразного вспомогательного материала, предназначенного для поддержки выступов и сложных геометрических форм.

Печатающий блок устройства может состоять из восьми головок, подающих различные фотополимеры - например, два твердых материала и два эластичных, в комбинации с прозрачным или же с материалом поддержки. Следовательно, важнейшая особенность, отличающая PolyJet от фотополимерной технологии, - это печать разными материалами. Особую любовь PolyJet завоевала у научных и медицинских работников, так как минимальная толщина слоя составляет всего 16 мкм. К тому же жидкость можно наносить очень быстро.



Оставить свой ответ:

Имя:*
E-Mail:
Вопрос:
Skolko buдет пять пдюс сeмь?
Ответ:*
QQpedia21.ru - cамые интересные вопросы