Ako funguje 3D tlačiareň? - Jasne vysvetlené
3D tlačiarne sa stávajú lacnejšími a zaujímavejšími pre súkromných používateľov. Vysvetľujeme, ako funguje 3D tlačiareň a aké rôzne spôsoby tlače sú k dispozícii.
Základné funkcie 3D tlačiarní
V súčasnosti existujú tri rôzne techniky 3D tlače. Líšia sa použitým východiskovým materiálom a technikou modelovania. Základný princíp je vždy rovnaký:
- Šablóna pre 3D tlač nie je textový súbor ako pri bežných tlačiarňach, ale 3D šablóna, ktorú je možné navrhnúť pomocou softvéru CAD.
- Najbežnejšie typy súborov sú STL (Standard Triangulation Language), VRML (Virtual Reality Modeling Language) a X3D (Extensible 3D).
- 3D tlačiareň je „podávaná“ týmito šablónami. Model je potom vyrobený z roztaviteľných materiálov, prášku alebo určitej kvapaliny.
- Všetky tri bežné typy tlačiarní 3D nanášajú tenké vrstvy, ktoré sú individuálne kalené.
3D tlačiareň: ako funguje stereolitografia?
Stereolitografia (SLA) bola vyvinutá už v 80. rokoch a je najstaršou technológiou 3D tlače.
- Ako východiskový materiál slúži tekutá epoxidová živica, ktorá sa nachádza v nádrži.
- V bazéne je zdvíhacia plošina, ktorú je možné posúvať nahor a nadol. Na tomto je vytvorený 3D model.
- Na začiatku tlače je výťah tesne pod povrchom živice - asi 0, 05 až 0, 25 mm.
- Laser, ktorý je pripevnený nad panvou, vytvrdzuje prvú vrstvu modelu.
- Teraz sa výťah trochu posunie nadol. Vrstvy majú hrúbku 0, 05 až 0, 25 mm v závislosti od typu tlačiarne a filigránovej povahy modelu. Epoxidová živica prechádza spolu cez prvú už tvrdenú vrstvu.
- Teraz je ďalšia vrstva objektu vytvrdená a hladko zapadá do prvej, pod ňou ležiacej vrstvy.
- 3D model je tvorený vrstvou po vrstve zdola nahor.
- Výhodou procesu SLA je hladký povrch modelu. Kvapalina však nenesie previsnuté časti, pokiaľ nie sú úplne kalené. Z tohto dôvodu bude možno potrebné použiť podporné štruktúry.
Ako funguje 3D tlačiareň?: Laserové spekanie
Selektívne laserové spekanie (SLS) alebo selektívne laserové tavenie (SLM) používa prášok ako surovinu. Najčastejšie sa používa prášok polyamidu 12. Ako východiskový materiál je však tiež možné použiť formovací piesok potiahnutý plastom a kovom alebo keramickým práškom.
- Laserové spekanie nepoužíva iba jedno umývadlo, ale dve umývadlá usporiadané vedľa seba, každé so zdvíhacou plošinou.
- Prášok je surovina v povodí (na obrázku vľavo).
- Prášok zachytí prášok a prevráti ho nad výťahom v susednom bazéne, ktorý je na začiatku hore.
- Laser taví alebo speká prášok (v prípade keramiky) tak, že sa viaže a stvrdne. Vytvorí sa prvá vrstva objektu.
- Zdvih v práškovej nádrži sa trochu posunie smerom nahor, ten v nádrži na predmety sa trochu zníži.
- Valec aplikuje ďalšiu vrstvu prášku na prvú stuženú vrstvu predmetu a laser začne znova stvrdnúť.
- Model je teda zostavený po jednotlivých vrstvách zdola nahor.
- Výhodou tohto postupu je univerzálny výber materiálov. Ďalej nemusia byť usporiadané žiadne podpery, pretože prášok je okamžite vytvrdený a nesie záťaž.
- Na rozdiel od stereolitografie majú objekty počas laserového spekania drsný povrch. Tlačiarne sú tiež veľmi drahé, a preto sú rozvinutejšie pre priemysel.
Model fúzovaného ukladania (FDM): 3D tlačiarne pre súkromných používateľov
Modelovanie fúzovaných depozícií (FDM) je najrozšírenejšou metódou.
- Používajú sa materiály, ktoré sa stávajú tekutými alebo tvarovateľnými za tepla - napríklad termoplastické materiály ako PVA, PET a nylon, ale tiež čokoláda a vosk.
- Materiál sa zahrieva v dýze a skvapalňuje sa. Potom sa nanáša na vrstvu v určitých bodoch - veľmi podobnú klasickej tlači - a potom sa ochladí, aby stvrdla.
- Tak ako pri ostatných procesoch, aj tu sa vytvára jedna vrstva za druhou.
- Ďalšou nevýhodou je, že model nestvrdne úplne okamžite. Z tohto dôvodu bude možno potrebné naplánovať podporné štruktúry v roku 2007.
- Ale tlačiarne a materiály sú relatívne lacné, takže sú vhodné aj pre súkromných používateľov.