Spis treści:
Drukarki 3D to urządzenia oferujące wiele możliwości i działające na rozmaite sposoby. Sprawdź, jak działają drukarki 3D w najpopularniejszych technologiach!
Drukarki 3D – jak działają? Ogólna zasada
Drukarki 3D są w stanie tworzyć fizyczne, trójwymiarowe elementy na podstawie komputerowych modeli. Przedmioty wytwarzane metodą druku przestrzennego powstają w sposób warstwowy, co odróżnia je od detali tworzonych tradycyjnymi sposobami (odlewnictwo, wytłaczanie, szlifowanie, skrawanie itd.).
Przewaga drukowania 3D nad innymi technologiami
Technologia druku przestrzennego umożliwia ograniczenie odpadów powstających podczas procesu produkcyjnego i pozwala na tworzenie wymyślnych kształtów, trudnych do uzyskania za pomocą innych metod. Ułatwia też pracę nad pojedynczymi egzemplarzami (protezy, prototypy, makiety), ponieważ nie jest potrzebne korzystanie z form i szablonów.
Oczywiście druk przestrzenny posiada również pewne ograniczenia, związane przede wszystkim z dostępnymi materiałami czy maksymalną wielkością tworzonych elementów, a także z problemami charakterystycznymi dla konkretnych technologii 3D (na przykład widoczność warstw w druku FDM).
W zależności od wykorzystywanej technologii drukarki 3D mogą wytwarzać elementy z takich materiałów jak tworzywa sztuczne, gips, metal czy ceramika. Gotowe wydruki mogą być poddawane dodatkowej obróbce, określanej jako postprocessing.
Drukarki 3D – jak działają w technologii FDM?
Najpopularniejszymi drukarkami do użytku hobbystycznego i półprofesjonalnego są obecnie urządzenia drukujące w technologii FDM, które cechują się stosunkowo łatwą obsługą oraz przystępną ceną.
Wydruki powstają z termoplastów, czyli materiałów pozwalających na kształtowanie w określonej temperaturze i twardniejących po wystygnięciu. Są one dostarczane do drukarki w formie filamentu, czyli cienkich nici tworzywa nawiniętych na szpulę. W procesie drukowania taka nić jest podgrzewana do temperatury topnienia, a następnie warstwa po warstwie nanoszona specjalną głowicą na obszar roboczy, co pozwala na stopniowe utworzenie trójwymiarowego przedmiotu.
Filamenty mogą być wytwarzane z różnych substancji, takich jak polilaktyd (PLA), ABS, PET, nylon, TPU (tworzywo gumopodobne) i wiele innych. Dzięki dostępności tak wielu materiałów wydruki FDM mogą mieć rozmaite właściwości, na przykład elastyczność, biodegradowalność, dużą odporność mechaniczną czy niewrażliwość na rozmaite substancje chemiczne. Technologia FDM, w zależności od zastosowanego materiału, może być wykorzystywana do tworzenia prototypów, makiet, dekoracji, zabawek czy części użytkowych urządzeń i maszyn.
Jak działają drukarki 3D drukujące z żywicy światłoutwardzalnej?
Kolejną popularną technologią druku przestrzennego jest wytwarzanie trójwymiarowych modeli z żywicy utwardzanej światłem lasera lub specjalnego projektora (technologie SLA, DLP i LCD). Drukarki pracujące w tych technologiach wykorzystuje się zarówno hobbystycznie, jak i przemysłowo.
Obszarem roboczym drukarki jest zbiornik z żywicą, wewnątrz którego za pomocą światła o odpowiednich parametrach kolejno utwardzane są warstwy materiału roboczego. W ten sposób wewnątrz zasobnika żywicy powstaje trójwymiarowy model, który po wytworzeniu wystarczy oczyścić ze zbędnych resztek materiału i dodatkowo utwardzić w procesie całościowego naświetlania.
Technologie wykorzystujące żywicę światłoutwardzalną oferują wiele zalet, między innymi dużą wytrzymałość mechaniczną tworzonych modeli czy bardzo wysoki poziom dokładności. Z tego względu wykorzystuje się je na przykład do tworzenia protez dentystycznych.
Drukarki 3D – jak działa drukowanie SLS?
Druk SLS polega na selektywnym spiekaniu sproszkowanego materiału roboczego (najczęściej opartego na bazie poliamidu, często domieszkowanego) za pomocą lasera. Podczas kolejnych etapów drukowania całość jest dodatkowo spajana poprzez podgrzewanie i stapianie sąsiednich warstw ze sobą. Metoda ta nie wymaga stosowania podpór, ponieważ ich funkcję pełni niewykorzystany podczas pracy proszek.
Zaletą elementów wytwarzanych w technologii SLS jest duża wytrzymałość mechaniczna i dokładne odwzorowanie komputerowego modelu, dzięki czemu powstałe w taki sposób detale mogą być stosowane nie tylko w celach prototypowych i dekoracyjnych, ale również w celach użytkowych. Drukarki SLS są głównie wykorzystywane w przemyśle, ponieważ są drogie i trudne w obsłudze. Można jednak skorzystać z dobrodziejstw tej technologii, zamawiając komercyjnie wydruk u jednej z wielu firm specjalizujących się w takich usługach.
Jak działają drukarki 3D DLMS?
Technologia DLMS przypomina drukowanie metodą SLS, jednak w jej przypadku nie pracuje się na sproszkowanym tworzywie sztucznym, ale na proszkach wykonanych z różnych metali. W ten sposób możliwe jest stworzenie metalowych przedmiotów o kształtach i właściwościach trudnych do uzyskania za pomocą tradycyjnych metod obróbki, takich jak odlewnictwo czy obrabianie mechaniczne. Podobnie jak w przypadku wydruków SLS, urządzenia DLMS są dostępne niemal wyłącznie do celów przemysłowych, jednak prywatni klienci mogą zamówić wydruk komercyjnie.
