เครื่องพิมพ์ 3D ทำงานอย่างไร - อธิบายอย่างชัดเจน
เครื่องพิมพ์ 3 มิติเริ่มมีราคาถูกลงและน่าสนใจยิ่งขึ้นสำหรับผู้ใช้ส่วนตัว เราอธิบายวิธีการทำงานของเครื่องพิมพ์ 3D และวิธีการพิมพ์ที่แตกต่างกัน
ฟังก์ชั่นพื้นฐานของเครื่องพิมพ์ 3D
ปัจจุบันมีเทคนิคการพิมพ์ 3 มิติที่แตกต่างกันสามวิธี พวกเขาแตกต่างกันในวัสดุเริ่มต้นที่ใช้และเทคนิคการสร้างแบบจำลอง หลักการพื้นฐานเดียวกันเสมอ:
- เทมเพลตสำหรับการพิมพ์ 3 มิติไม่ใช่ไฟล์ข้อความเหมือนกับเครื่องพิมพ์ทั่วไป แต่เป็นเทมเพลต 3 มิติเนื่องจากสามารถออกแบบด้วยซอฟต์แวร์ CAD ได้
- ประเภทไฟล์ที่ใช้กันมากที่สุดคือ STL (ภาษารูปสามเหลี่ยมมาตรฐาน), VRML (ภาษาจำลองความเป็นจริงเสมือน) และ X3D (Extensible 3D)
- เครื่องพิมพ์ 3 มิตินั้น "ป้อน" ด้วยแม่แบบเหล่านี้ ตัวแบบถูกสร้างขึ้นจากวัสดุที่ละลายได้ผงหรือของเหลวบางอย่าง
- เครื่องพิมพ์สามมิติทั่วไปทั้งสามประเภทใช้เลเยอร์บาง ๆ ที่ชุบแข็งแยกกัน
เครื่องพิมพ์ 3D: stereolithography ทำงานอย่างไร
Stereolithography (SLA) ได้รับการพัฒนาขึ้นในปี 1980 และเป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่เก่าแก่ที่สุด
- อีพอกซีเรซินเหลวซึ่งอยู่ในอ่างทำหน้าที่เป็นวัสดุเริ่มต้น
- มีแพลตฟอร์มยกในสระว่ายน้ำที่สามารถเลื่อนขึ้นและลงได้ แบบจำลอง 3 มิติถูกสร้างขึ้นบนสิ่งนี้
- ที่จุดเริ่มต้นของการพิมพ์ลิฟท์อยู่ด้านล่างพื้นผิวของเรซิน - ประมาณ 0.05 ถึง 0.25 มม.
- เลเซอร์ที่ติดอยู่เหนือกระดูกเชิงกรานทำให้ชั้นแรกของโมเดลแข็งขึ้น
- ตอนนี้ลิฟต์ขยับลงเล็กน้อย เลเยอร์นี้มีความหนา 0.05 ถึง 0.25 มม. ขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องพิมพ์และลักษณะลวดลายที่เป็นลวดลาย อีพอกซีเรซินจะทำงานร่วมกันในชั้นแรกที่แข็งแล้ว
- ตอนนี้เลเยอร์ถัดไปของวัตถุจะแข็งตัวและเข้ากับเลเยอร์พื้นฐานชั้นแรกได้อย่างลงตัว
- แบบจำลอง 3 มิติถูกสร้างขึ้นตามแต่ละชั้นจากล่างขึ้นบน
- ข้อดีของกระบวนการ SLA คือพื้นผิวที่เรียบของแบบจำลอง อย่างไรก็ตามของเหลวนั้นไม่ได้มีชิ้นส่วนยื่นออกมาตราบเท่าที่ยังไม่แข็งตัวเต็มที่ ด้วยเหตุผลนี้อาจต้องใช้โครงสร้างการสนับสนุน
เครื่องพิมพ์ 3D ทำงานอย่างไร: เลเซอร์เผาผนึก
Selective Laser Sintering (SLS) หรือ Selective Laser Melting (SLM) ใช้ผงเป็นวัตถุดิบ ส่วนใหญ่ใช้โพลีอะไมด์ 12 อย่างไรก็ตามการปั้นทรายที่เคลือบด้วยพลาสติกและโลหะหรือผงเซรามิกก็อาจเป็นวัสดุเริ่มต้นได้เช่นกัน
- การเผาด้วยเลเซอร์ไม่เพียงใช้อ่างเดียว แต่มีอ่างสองอ่างที่อยู่ติดกัน
- ผงเป็นวัตถุดิบในอ่าง (ซ้ายในภาพ)
- ลูกล้อหยิบผงและหมุนไปตามลิฟต์ในสระว่ายน้ำใกล้เคียงซึ่งอยู่ด้านบนสุดในตอนต้น
- เลเซอร์ละลายหรือ sinters ผง (ในกรณีของเซรามิก) เพื่อให้มันผูกและแข็ง ชั้นแรกของวัตถุถูกสร้างขึ้น
- ลิฟต์ในอ่างผงขยับขึ้นเล็กน้อยหนึ่งที่ในอ่างวัตถุลดลงเล็กน้อย
- ลูกกลิ้งจะใช้ชั้นของผงต่อไปกับชั้นแรกของวัตถุที่แข็งและเลเซอร์เริ่มแข็งขึ้นอีกครั้ง
- ดังนั้นตัวแบบจึงถูกสร้างขึ้นเป็นชั้น ๆ โดยชั้นจากล่างขึ้นบน
- ข้อดีของกระบวนการคือการเลือกใช้วัสดุที่หลากหลาย นอกจากนี้ไม่จำเป็นต้องมีการรองรับเนื่องจากผงจะชุบแข็งทันทีและรับน้ำหนัก
- ตรงกันข้ามกับ stereolithography วัตถุนั้นมีพื้นผิวขรุขระในระหว่างการเผาผนึกด้วยเลเซอร์ เครื่องพิมพ์มีราคาแพงมากและมีการพัฒนามากขึ้นสำหรับอุตสาหกรรม
Fused Deposition Modeling (FDM): เครื่องพิมพ์ 3 มิติสำหรับผู้ใช้ส่วนตัว
แบบจำลองการสะสมทับถม (FDM) เป็นวิธีการที่แพร่หลายที่สุด
- วัสดุที่ใช้เป็นของเหลวหรือขึ้นรูปภายใต้ความร้อน - ตัวอย่างเช่นวัสดุเทอร์โมพลาสติกเช่น PVA, PET และไนลอน แต่ยังมีช็อคโกแลตและขี้ผึ้ง
- วัสดุถูกทำให้ร้อนในหัวฉีดและเหลว จากนั้นมันจะถูกนำไปใช้กับเลเยอร์ในบางจุด - คล้ายกับการพิมพ์แบบคลาสสิก - แล้วระบายความร้อนเพื่อให้แข็ง
- เช่นเดียวกับกระบวนการอื่น ๆ สิ่งนี้จะสร้างหนึ่งเลเยอร์หลังจากที่อื่น
- ข้อเสียอีกประการหนึ่งคือโมเดลไม่แข็งตัวทันที ด้วยเหตุผลนี้อาจต้องมีการวางแผนโครงสร้างการสนับสนุน
- แต่เครื่องพิมพ์และวัสดุมีราคาค่อนข้างต่ำดังนั้นจึงเหมาะสำหรับผู้ใช้ส่วนตัว