Wielu laików myśli o druku 3D jako wytłaczaniu materiału z gorącej dyszy i układaniu go w kształty, ale drukowanie 3D to znacznie więcej! Dzisiaj przedstawimy Wam siedem rodzajów procesów drukowania 3D. Nawet nowicjusz w druku 3D może wyraźnie rozróżnić różne procesy drukowania 3D.
W rzeczywistości druk 3D, znany również jako produkcja addytywna, to ogólny termin obejmujący kilka różnych procesów drukowania 3D. Technologie różnią się od siebie, ale kluczowy proces jest taki sam. Na przykład całe drukowanie 3D zaczyna się od modelu cyfrowego, ponieważ technologia ma charakter cyfrowy. Część lub produkt zostały pierwotnie zaprojektowane przy użyciu oprogramowania do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) lub pliku elektronicznego uzyskanego z cyfrowej biblioteki części. Plik projektu jest następnie dzielony na plasterki lub warstwy do drukowania 3D za pomocą specjalnego oprogramowania do przygotowywania kompilacji, które generuje instrukcje ścieżki dla drukarki 3D. Następnie poznasz różnice między tymi technologiami i typowe zastosowania każdej z nich.
Dlaczego 7 rodzajów?
Rodzaje wytwarzania przyrostowego można podzielić według wytwarzanych produktów lub rodzajów używanych materiałów, a Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) dzieli je na siedem ogólnych typów (ale te siedem kategorii drukowania 3D również ma trudności z pokryciem rosnącej liczby podtypów technologii i technik hybrydowych). :
●Wytłaczanie materiału
● Agregacja redukcyjna
● Fuzja w łożu proszkowym
●Wtrysk materiału
●Natryskiwanie spoiwa
●Ukierunkowane osadzanie energii
●Laminowanie arkuszy
1. Wytłaczanie materiału
△ Druk 3D z wytłaczaniem materiałów
Wytłaczanie materiału robi to, co sugeruje nazwa: materiał jest wytłaczany przez dyszę. Zwykle materiałem jest włókno z tworzywa sztucznego, które jest topione i wytłaczane przez ogrzewaną dyszę. Drukarka umieszcza materiał na platformie roboczej wzdłuż ścieżki procesu wyznaczonej przez oprogramowanie. Włókno następnie ochładza się i zestala, tworząc stały przedmiot. Jest to najpopularniejsza forma druku 3D. Na pierwszy rzut oka brzmi to prosto, ale w rzeczywistości jest to bardzo szeroka kategoria, jeśli weźmie się pod uwagę materiały, które są wytłaczane, w tym tworzywa sztuczne, metale, beton, biożele i różne produkty spożywcze. Ceny tego typu drukarki 3D wahają się od 100 dolarów do siedmiu cyfr.
Podtypy wytłaczania materiałów: Fused Deposition Modeling (FDM), Architectural 3D Printing, Micro 3D Printing, Bio 3D Printing
●Materiał: plastik, metal, żywność, beton itp.
●Dokładność wymiarowa: ±{{0}},5 procent (dolna granica ±0,5 mm)
● Typowe zastosowania: prototypy, obudowy elektryczne, testy kształtu i dopasowania, przyrządy montażowe i osprzęt, modele odlewnicze, domy itp.
●Zalety: Najtańsza metoda druku 3D, szeroka gama materiałów
●Wady: zwykle niskie właściwości materiałowe (wytrzymałość, trwałość itp.), zwykle niska dokładność wymiarowa
A. Modelowanie osadzania topionego (FDM)
△Części FDM mogą być wykonane z metalu lub tworzywa sztucznego na różnych drukarkach 3D
Drukarki 3D FDM to wielomiliardowy rynek z tysiącami maszyn, od podstawowych modeli po złożone modele od producentów. Maszyny FDM nazywane są Fused Filament Fabrication (FFF), co jest dokładnie tą samą technologią. Podobnie jak wszystkie techniki druku 3D, FDM zaczyna się od modelu cyfrowego, który jest następnie przekształcany w ścieżkę, którą może podążać drukarka 3D. W przypadku FDM filament na szpuli jest ładowany do drukarki 3D pojedynczo (lub kilka na raz), a następnie podawany do dyszy drukarki w głowicy ekstruzyjnej. Dysza drukarki lub dysze są podgrzewane do wymaganej temperatury, aby zmiękczyć filament, tak aby kolejne warstwy łączyły się, tworząc mocną część.
Gdy drukarka przesuwa głowicę wytłaczającą wzdłuż określonych współrzędnych na płaszczyźnie XY, kontynuuje układanie pierwszej warstwy. Następnie głowica ekstruzyjna jest podnoszona na kolejną wysokość (płaszczyznę Z) i powtarzany jest proces drukowania przekrojów, budując warstwa po warstwie, aż do pełnego uformowania obiektu. W zależności od geometrii obiektu czasami konieczne jest dodanie konstrukcji wsporczych, aby podeprzeć model podczas drukowania, na przykład jeśli model ma strome nawisy. Podpory te są usuwane po wydrukowaniu. Niektóre materiały konstrukcji nośnej można rozpuścić w wodzie lub innym roztworze.
△Drukarki 3D FDM oferują szeroką gamę maszyn dla hobbystów, małych firm i producentów (źródła: Creality, Raise3D, Stratasys)
B. biodruk 3D
△Biodruk 3D jest podobny do tradycyjnego druku 3D, ale surowce są bardzo różne
Biodrukowanie 3D lub biodrukowanie 3D to proces wytwarzania addytywnego, w którym materiały organiczne lub biologiczne, takie jak żywe komórki i składniki odżywcze, są łączone w celu stworzenia naturalnych, trójwymiarowych struktur podobnych do tkanek. Innymi słowy, biodrukowanie to rodzaj druku 3D, który może produkować wszystko, od tkanki kostnej i naczyń krwionośnych po żywą tkankę. Jest używany w różnych badaniach i zastosowaniach medycznych, w tym w inżynierii tkankowej, testowaniu i opracowywaniu leków oraz innowacyjnych terapiach medycyny regeneracyjnej. Rzeczywista definicja biodruku 3D wciąż ewoluuje. Zasadniczo biodruk 3D działa podobnie do druku 3D FDM i należy do rodziny wytłaczania materiałów. (Chociaż ekstruzja nie jest jedyną metodą biodruku)
Biodruk 3D wykorzystuje materiał wyrzucony z igły (biotusz) do tworzenia drukowanych warstw. Materiały te, znane jako biotusze, składają się głównie z żywej materii, takiej jak komórki w materiale nośnikowym, takim jak kolagen, żelatyna, kwas hialuronowy, jedwab, alginian lub nanoceluloza, cząsteczki, które działają jako strukturalny wzrost i składniki odżywcze. Wspornik do podparcia.
C. Architektoniczny druk 3D
△Architektoniczny druk 3D
Architektoniczny druk 3D to szybko rozwijająca się dziedzina wytłaczania materiałów. Technika ta polega na wytłaczaniu materiałów budowlanych, takich jak beton, przez dysze przy użyciu bardzo dużych drukarek 3D (często o wysokości kilkudziesięciu metrów). Maszyny te zwykle występują w postaci systemów portalowych lub ramion robotów. Technologia druku architektonicznego 3D jest obecnie stosowana w domach, obiektach architektonicznych i projektach budowlanych, od studni po ściany. Naukowcy twierdzą, że może znacząco zmienić całą branżę budowlaną, ponieważ zmniejsza zapotrzebowanie na siłę roboczą i zmniejsza ilość odpadów budowlanych.
W Stanach Zjednoczonych i Europie istnieją dziesiątki domów wydrukowanych w 3D, a trwają badania nad opracowaniem technik konstrukcyjnych 3D, które wykorzystają materiały znalezione na Księżycu i Marsie do budowy siedlisk dla przyszłych ekspedycji. Zwrócono również uwagę na drukowanie z lokalną ziemią zamiast betonu jako bardziej zrównoważoną metodę budowy.
