เครื่องพิมพ์ 3D: การทำงานของเส้นใยที่ดีที่สุดและสิ่งที่พวกเขาเป็น - เพียงอธิบาย

การพิมพ์ 3 มิติกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ บทความนี้จะอธิบายวิธีการทำงานของเครื่องพิมพ์ 3 มิติซึ่งคุณใช้เส้นใยในการพิมพ์แบบจำลองที่น่าประทับใจและเคล็ดลับที่ใช้งานได้จริง

เครื่องพิมพ์ 3D ทำงานอย่างไร

เครื่องพิมพ์ 3 มิติเหมือนทรายริมทะเล ดังนั้นจึงมีเทคนิคต่าง ๆ สำหรับวิธีที่เครื่องพิมพ์สร้างแบบจำลอง โดยทั่วไปแล้วเครื่องพิมพ์ทั้งหมดสามารถกำหนดให้หนึ่งในสี่เทคนิคที่แตกต่างกัน

• ในอีกด้านหนึ่งมี stereolithography ("SL" หรือ "SLA") เครื่องพิมพ์มีอ่างอาบน้ำซึ่งมีตัวอัดแสงเหลว ตัวสะท้อนแสงเป็นพลาสติกที่แข็งตัวเมื่อสัมผัสกับแสง เครื่องพิมพ์มักจะทำงานร่วมกับอะคริลิคอีพอกซีหรือเรซินไวนิลเอสเตอร์ เรซินหายโดยใช้เลเซอร์ มีที่ราบสูงในอ่างโฟโตพอลิเมอร์ซึ่งเคลื่อนลงเล็กน้อยหลังจากชุบแข็งระดับหนึ่ง (ลึกเข้าไปในห้องน้ำ) หลังจากตัวแบบแข็งขึ้นพลาสติกมีความแข็งแรงสูงและทนต่อสารเคมี ข้อดีของกระบวนการนี้คือความถูกต้อง: เครื่องพิมพ์สามารถพิมพ์โครงสร้างที่มีขนาดไมโครมิเตอร์ได้ น่าเสียดายที่ปัจจุบันเครื่องพิมพ์ภาพพิมพ์ยังมีราคาแพงมาก
• การเลือกเลเซอร์เผา ("SLS") ก็เป็นที่รู้จักกัน เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการทำงานลองจินตนาการถึงท่อที่สร้างที่ราบสูงอีกครั้ง ที่ราบสูงอยู่ที่จุดเริ่มต้น ประการแรกลูกกลิ้งถูกใช้เพื่อแจกจ่ายพลาสติกทรายปั้นพลาสติกเคลือบผงโลหะหรือเซรามิกบนที่ราบสูง จากนั้นเลเซอร์จะขับผ่านที่ราบสูงและจุดร้อนบางจุดในผงเพื่อให้มันรวมกันและสร้างระดับแรกของวัตถุ ที่ราบสูงจากนั้นลงมาเล็กน้อยและกระบวนการเริ่มต้นอีกครั้ง ดังนั้นวัตถุสามารถถูกสร้างขึ้นทีละชิ้น สิ่งที่สามารถนำไปใช้ได้จริงก็คือวัสดุส่วนที่เหลือสามารถทำหน้าที่เป็นวัสดุสนับสนุนและต่างจาก stereolithography ซึ่งไม่จำเป็นต้องพิมพ์โครงสร้างสนับสนุน
• ในการพิมพ์ 3 มิติแบบคลาสสิกการสร้างแบบจำลองการหลอมรวม ("FDM") พลาสติกเหลวจะถูกนำไปใช้กับพื้นผิวในชั้นโดยใช้เครื่องอัดรีดซึ่งแข็งทันที จากนั้นพื้นผิวเลื่อนลงเล็กน้อย (หรือเครื่องอัดรีดขึ้น) และพิมพ์เลเยอร์ถัดไป เครื่องพิมพ์มีราคาไม่แพงนักและสามารถประกอบตัวเองด้วยความรู้ อย่างไรก็ตามต้องมีการพิมพ์เอกสารสนับสนุนสำหรับวัตถุที่มี "overhang" เช่นวัตถุที่กว้างกว่าด้านบนอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ความแม่นยำในการพิมพ์นั้นค่อนข้างไม่แม่นยำเมื่อเทียบกับ stereolithography สำหรับผู้ที่ชอบงานอดิเรกและผู้ที่สนใจนี่เป็นขั้นตอนที่ถูกต้อง

มีเส้นใยอะไรบ้าง?

ด้วยการสร้างแบบจำลองการหลอมรวมคุณพิมพ์ด้วยเส้นใยที่เรียกว่า เหล่านี้เป็นม้วนที่วัสดุเทอร์โมพลาสติกได้รับบาดเจ็บในรูปแบบลวด อย่างไรก็ตามมีความแตกต่างบางอย่างขึ้นอยู่กับประเภท

• Polylactides ("PLA") มักใช้ในเครื่องพิมพ์ พลาสติกส่วนใหญ่ได้มาจากแหล่งกำเนิดใหม่เช่นแป้งข้าวโพด อย่างไรก็ตามมันไม่สามารถย่อยสลายได้ พลาสติกเป็นอาหารที่ปลอดภัยและกันน้ำได้เนื่องจากกลุ่มเมธิล อีกทั้งยังเป็นสารหน่วงไฟและทนต่อรังสี UV เป็นเวลานาน อย่างไรก็ตามข้อดีที่ใหญ่ที่สุดมาจากการพิมพ์: ไม่มีกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์
• Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer ("ABS") ก็ใช้บ่อยเช่นกัน พลาสติกนี้เป็นหนึ่งในพลาสติกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในโลก ทนต่อน้ำมันจารบีและอุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ ในทางตรงกันข้ามกับ PLA นั้น ABS นั้นยากกว่ามาก อย่างไรก็ตามคุณไม่ควรสูดดมกลิ่นของพลาสติกนี้เมื่อพิมพ์ ความรับผิดเป็นปัญหาสำคัญเมื่อพิมพ์ ในขณะที่ PLA ยึดติดกับแผ่นกระจกอุ่น ๆ แต่ ABS บางประเภทยังคงติดอยู่ได้ไม่ดีแม้จะมีเตียงร้อนที่ร้อนมากและเทปกาวสองหน้า อย่างไรก็ตามรุ่นที่ดีมากสามารถสร้างด้วย ABS หลังจากการพิมพ์แบบจำลองมักจะมีสีด้าน อย่างไรก็ตามหากคุณวางแบบจำลองไว้ในโดมแก้วที่มีผ้าชุบอะซิโตนรูปแบบจะค่อนข้างราบรื่นหลังจากเวลาผ่านไป: ABS สามารถละลายได้ในอะซิโตนเมธิลเอทิลคีโตนหรือไดคลอโรมีเทน
• โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ ("PVAL" หรือ "PVOH") ซึ่งผลิตโดยการไฮโดรไลซิสของโพลีไวนิลอะซิเตทนั้นมีประโยชน์มากสำหรับแบบจำลองที่มีระยะยื่นออกมา สิ่งพิเศษเกี่ยวกับพลาสติกนี้คือมันสามารถละลายน้ำได้ ตัวอย่างเช่นในเครื่องพิมพ์ 3D ที่มีเครื่องอัดรีดสองเครื่องคุณสามารถพิมพ์แบบจำลองด้วย PLA แต่เป็นโครงสร้างการสนับสนุนด้วย PVAL อย่างไรก็ตามพลาสติกชนิดนี้ไม่เหมาะสำหรับใยสำหรับการพิมพ์แบบจำลองจริงเนื่องจากน้ำจะถูกดูดซึมจากอากาศและรุ่นจะไม่นาน
• High Impact Polystyrene ("HIPS") ส่วนใหญ่ใช้เป็นวัสดุสนับสนุนสำหรับ ABS พลาสติกชนิดนี้มีความต้านทานแรงกระแทกและความแข็งสูง แต่สามารถละลายได้ด้วยลิโมนีนซึ่งสามารถพบได้ในน้ำมันมะนาวเป็นต้น
• การพิมพ์ด้วยสารประกอบ PLA นั้นพิเศษอย่างยิ่ง นี่คือส่วนผสมของ PLA และอนุภาคจากสารอื่น ๆ คุณสามารถพิมพ์ด้วยไม้หรือทองแดงได้เช่นกัน
• โพลีคาร์บอเนต ("PC") ไม่ค่อยถูกใช้ในการพิมพ์ ข้อได้เปรียบของที่นี่คืออุณหภูมิหลอมละลายสูงถึง 270 ° C ถึง 300 ° C พลาสติกนี้ยังมีความต้านทานแรงกระแทกสูงและทนความร้อน
• หากคุณต้องการพิมพ์เฟืองหรือสกรูที่ต้องทนต่อแรงที่รุนแรงและต้องไม่แตกสลายแนะนำให้ใช้กรดโพลีเฮกซามีทิลีน adipic acid หรือที่รู้จักกันในชื่อ "ไนล่อน" หรือ "PA"
• "ยืดหยุ่น" หรือ "ยืดหยุ่น" ซึ่งมักจะประกอบด้วยวัสดุต่าง ๆ มักจะพบได้บนอินเทอร์เน็ต ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดที่นี่คือความยืดหยุ่น สิ่งนี้ช่วยให้คุณพิมพ์แบบจำลองที่ยืดหยุ่นและเป็นยางได้ ตามกฎแล้วเทอร์โมพลาสติกอิลาสโตเมอร์ที่ใช้ยูรีเทน ("TPU") จะถูกใช้เป็นส่วนประกอบหลัก
• คุณยังสามารถพิมพ์ถ้วยและจาน สำหรับสิ่งนี้คุณต้องใช้พลาสติกที่ปลอดภัยต่ออาหาร นอกจาก PLA แล้วยังมีโพรพิลีน ("PP") ซึ่งมีความยืดหยุ่นเล็กน้อย การรวมกันที่ปลอดภัยสำหรับอาหารของ PLA และ ABS คือ PETG ซึ่งง่ายต่อการพิมพ์และทนทานต่อสภาพอากาศ

กระบวนการพิมพ์ทำงานอย่างไร

ขั้นแรกให้คุณสร้างแบบจำลอง 3 มิติด้วยโปรแกรม CAD และบันทึกเป็นไฟล์ STL

• ไฟล์ STL นี้จะถูกโหลดลงในโปรแกรมแบ่งส่วนข้อมูลเช่น Cura หรือ Slic3r
• ในโปรแกรมการแบ่งส่วนคุณมีตัวเลือกในการตั้งค่าคุณสมบัติของแบบจำลองเช่นความหนาแน่นของการเติมหรือการใช้โครงสร้างการสนับสนุน
• จากนั้นโปรแกรมจะแปลงโมเดล 3 มิติเป็นรหัส G สิ่งนี้มีตำแหน่งทั้งหมดที่เครื่องอัดรีดควรเลื่อนไปตำแหน่งหนึ่งหลังจากตำแหน่งอื่น ๆ ในระหว่างนี้เส้นใยจะถูกรีดออกมาเพื่อสร้างแบบจำลองสัมผัส

ในคำแนะนำที่เป็นประโยชน์ต่อไปเราจะแนะนำคุณสู่โปรแกรม CAD "Solid Edge" ซึ่งคุณสามารถสร้างแบบจำลอง 3 มิติที่ใช้งานได้จริงจำนวนมาก