3Д штампач 3Д штампан: дизајн-до-ток рада, материјали и накнадна- обрада
Револуција адитивне производње је променила начин на који концептуализујемо, дизајнирамо и производимо физичке објекте. 3Технологија Д штампања, некада ограничена на индустријске објекте за израду прототипова, постала је доступна хобистима, едукаторима, предузетницима и професионалцима из различитих области. Разумевање комплетног тока посла-од почетног концепта дизајна преко избора материјала до накнадне{3}}технике обраде-је од суштинског значаја за свакога ко жели да искористи пун потенцијал ове трансформативне технологије.
Ток посла од дизајна{0}}за{1}}штампање
Пут од дигиталног концепта до физичког објекта прати систематски ток посла који захтева пажљиву пажњу у свакој фази. Успех у 3Д штампању не зависи само од квалитета вашег штампача, већ и од тога колико добро припремате и управљате својим дизајнерским датотекама.
Концептуализација и ЦАД дизајн
Сваки 3Д штампани објекат почиње као дигитални модел. Рачунарски-софтвер за потпомогнуто пројектовање (ЦАД) служи као примарни алат за креирање ових модела. Популарне опције укључују Фусион 360, СолидВоркс, Тинкерцад за почетнике и Блендер за органско моделирање. Избор софтвера зависи од ваших специфичних потреба-механички делови захтевају параметарске ЦАД алате, док уметничке скулптуре имају користи од апликација{7}}фокусираних на вајање.
Када дизајнирате за 3Д штампање, одређени принципи морају водити ваш рад. Дебљина зида је значајно важна; превише танак и ваш отисак може покварити или дати ломљиве резултате, превише дебео и губите материјал и време. Већина ФДМ штампача захтева минималну дебљину зида од 1-2 мм за структурални интегритет. Препусти представљају још један изазов-углови који прелазе 45 степени обично захтевају потпорне структуре, које додају сложеност и посао накнадне обраде.
Размишљања о дизајну такође укључују узимање у обзир слојевите-по-природе адитивне производње. За разлику од традиционалних субтрактивних метода, 3Д штампање гради објекте одоздо према горе, што значи да оријентација вашег модела током штампања утиче на снагу, квалитет површине и изводљивост. Делови који су напрегнути дуж линија слојева су слабији од оних који су напрегнути окомито на слојеве, што оријентацију чини критичном структурном одлуком.
Припрема датотеке и резање
Када је ваш ЦАД модел завршен, мора се извести као СТЛ (Стандард Триангле Лангуаге) или ОБЈ датотека. Ови формати представљају вашу 3Д геометрију као мрежу троуглова, коју софтвер за сечење може да протумачи. Пре сечења, проверите да ли у вашој датотеци постоје грешке-не-ивице које нису вишеструке, обрнуте нормале и рупе у мрежи ће изазвати грешке у штампању.
Софтвер за сечење служи као мост између вашег 3Д модела и штампача. Програми као што су Цура, ПрусаСлицер и Симплифи3Д преводе ваш чврсти модел у низ путања алата-специфичних упутстава која говоре штампачу где да депонује материјал, колико брзо да се креће и на којој температури да ради. Ова датотека Г-кода садржи хиљаде појединачних команди које се извршавају узастопно током штампања.
Фаза резања нуди опсежно прилагођавање. Висина слоја одређује резолуцију-мањи слојеви (0,1-0,2 мм) производе глатке површине, али експоненцијално повећавају време штампања, док већи слојеви (0,3 мм+) штампају брже са видљивијим корацима. Обрасци испуне и густина утичу на снагу и употребу материјала; испуна од 20% гироида пружа одличан однос снаге-и тежине за већину примена. Брзина штампања, температура, подешавања увлачења и параметри хлађења захтевају прилагођавање на основу ваших специфичних захтева за материјалом и моделом.
Потпорне структуре заслужују посебну пажњу током резања. Ове привремене скеле задржавају превисоке карактеристике током штампања, али се након тога морају уклонити. Стратешко постављање подршке минимизира материјални отпад и напоре након{2}}обраде. Носачи дрвећа, новија иновација, користе структуре гранања које додирују модел у мањем броју тачака, остављајући чистије површине и користећи мање материјала од традиционалних линеарних носача.
Припрема и извођење штампе
Пре почетка штампања, неопходна је правилна припрема штампача. Нивелисање лежишта обезбеђује да млазница одржава конзистентно растојање од грађевне површине преко целе површине за штампање. Чак и мањи проблеми са нивелисањем узрокују проблеме са лепљењем, савијање или потпуни неуспех штампања. Модерни штампачи често укључују аутоматско нивелисање кревета, али ручна верификација остаје добра пракса.
Технике лепљења кревета разликују се у зависности од материјала. ПЛА обично добро пријања на сликарску траку, стакло или ПЕИ листове. АБС захтева више температуре слоја и има користи од површина као што су Каптон трака или АБС суспензија. ПЕТГ се агресивно лепи на већину површина-понекад превише добро-захтевајући средства за одвајање као што је лепак како би се спречило оштећење плоча током уклањања.
Фактори животне средине значајно утичу на успех штампања. Температурна стабилност је важна; промаја изазива неравномерно хлађење што доводи до савијања и одвајања слојева. АБС посебно захтева затворене коморе за штампање које одржавају температуру околине од 40-50 степени. Влажност утиче на квалитет филамента – многи материјали су хигроскопни, упијају влагу из ваздуха што изазива стварање мехурића, нанизања и слабу адхезију слоја током штампања. Правилно складиштење филамента у затвореним контејнерима са средствима за сушење чува квалитет материјала.
Материјали за 3Д штампање
Избор материјала дубоко утиче и на процес штампања и на карактеристике финалног дела. Свака породица материјала нуди различите предности и изазове.
Термопластика
ПЛА (полимлечна киселина)доминира потрошачким 3Д штампањем због своје лакоће коришћења и биљног{1}} порекла. Штампа на релативно ниским температурама (190-220 степени), производи минимално савијање и не захтева загрејан кревет-иако један помаже. ПЛА биоразградивост је привлачна еколошки свесним корисницима, али ова иста особина га чини неприкладним за примену на отвореном или окружења са високим температурама. Делови почињу да омекшавају око 60 степени, ограничавајући функционалне примене. Међутим, ПЛА одлична репродукција детаља и широк избор боја чине га савршеним за прототипове, украсне предмете и образовне моделе.
АБС (акрилонитрил бутадиен стирен)нуди супериорне механичке особине и температурну отпорност у поређењу са ПЛА. Иста пластика која се користи у ЛЕГО коцкама и аутомобилским компонентама, АБС издржава температуре до 100 степени и пружа добру отпорност на ударце. Међутим, АБС захтева пажљивије штампање-високе температуре (230-250 степени), загрејане слојеве (80-110 степени), а затворене коморе спречавају савијање изазвано диференцијалним хлађењем. АБС такође емитује испарења стирена током штампања, што захтева добру вентилацију. Заглађивање паре ацетона може да трансформише грубе АБС отиске у сјајне делове професионалног изгледа.
ПЕТГ (полиетилен терефталат гликол)премошћује јаз између лакоће ПЛА и снаге АБС-а. Овај{1}}материјал безбедан за храну (иста пластика у боцама за воду) штампа се скоро једнако лако као ПЛА док нуди бољу температурну отпорност, издржљивост и хемијску отпорност. Мала флексибилност ПЕТГ-а спречава крхко оштећење, што га чини одличним за функционалне делове. Његове транспарентне варијанте омогућавају оптичке апликације. Главни недостатак је агресивно приањање{5}}делова који се могу везати тако снажно да оштећују грађевинске површине, а низање између штампаних елемената захтева пажљиво подешавање увлачења.
ТПУ и ТПЕ (термопластични полиуретан/еластомер)увести флексибилност у 3Д штампање. Ови материјали налик-гуми омогућавају заптивке, навлаке за телефоне, флексибилне шарке и носиве уређаје. Штампање флексибилних филамената захтева посебна разматрања-екструдери са директним погоном раде боље од Бовденових подешавања, мале брзине штампања спречавају извијање филамента, а минимално увлачење избегава заглављивање. Оцене тврдоће по Шору указују на флексибилност; 85А се осећа као ђон патике, док 60А подсећа на гумене траке.
Инжењеринг и специјални материјали
најлон (полиамид)нуди изузетну снагу, флексибилност и отпорност на хабање. Професионалне апликације фаворизују најлон за функционалне делове, зупчанике и механичке компоненте. Међутим, хигроскопна природа најлона је екстремно-филамент који брзо упија влагу, што захтева складиштење у сувим кутијама и често сушење пре штампања. Високе температуре штампе (240-260 степени) и јака тенденција савијања захтевају затворене коморе и пажљиву стратегију пријањања.
поликарбонат (ПЦ)представља врхунац-корисничког 3Д штампања. Са температурном отпорношћу до 150 степени, одличном отпорношћу на удар и оптичком јасноћом, ПЦ одговара захтевним апликацијама. За штампање су потребне високе температуре (270-310 степени), потпуно металне утичнице и пажљиво контролисана окружења. Екстремно приањање на кревет и савијање рачунара чине га изазовним, али корисним за искусне кориснике.
Композитни филаментимешати базне полимере са адитивима-честицама угљеничних влакана, дрвета, метала или камена. Композити од угљеничних влакана пружају изузетну крутост и чврстоћу-од-односа тежине за ваздухопловство и аутомобилску примену, иако абразивна влакна захтевају млазнице од каљеног челика. Филаменти{5}}пуњени дрветом стварају органску естетику савршену за уметничке пројекте, са бојом која варира у зависности од температуре штампе да би симулирала зрно дрвета. Метални-филаменти дају тежину и металик изглед, иако право метално 3Д штампање захтева специјализовани слој праха- или системе за екструзију метала изван потрошачке опреме.
Технике пост{0}}обраде
Део који излази из вашег штампача ретко представља готов производ. Стратешка накнадна-обрада подиже отиске од очигледних 3Д-штампаних прототипова до префињених, професионалних комада.
Подршка за уклањање и чишћење
Први корак{0}}обраде подразумева уклањање структура подршке и брисање свих низова или мрља. Игле{2}}клешта, резачи и хоби ножеви служе као примарни алати. Пажљиво уклоните носаче да бисте избегли оштећење стварних делова-ослонци би требало да се одвоје чисто на тачкама интерфејса ако су подешавања резача исправна. Тврдоглави носачи могу захтевати натапање отисака у води (за ПВА носаче) или растварачима на бази лимонена{6}}.
Након уклањања ослонца, површинске несавршености остају-сведоци где су причвршћени носачи, низ између карактеристика и карактеристичне линије слоја које дефинишу ФДМ штампање. Обим даље накнадне{2}}обраде зависи од ваших естетских и функционалних захтева.
Брушење и заглађивање површине
Брушење прогресивно од крупније до ситније зрна уклања линије слоја и ствара глатке површине. Почните са брусним папиром гранулације 100-200 за значајно уклањање материјала, напредујући кроз 400, 800, 1000 и потенцијално 2000+ за глатку завршну обраду стакла-. Мокро брушење са већом гранулацијом спречава зачепљење и даје врхунске резултате. Овај процес је радно интензиван, али драматично трансформише отиске.
Хемијско заглађивање нуди брже алтернативе за одређене материјале. АБС одлично реагује на изглађивање паре ацетона-суспендовање делова изнад кипућег ацетона у запечаћеној комори топи спољни слој, само-изравнавајући се до сјајне завршнице. Ова техника захтева пажљиву контролу; преко-експозиција топи фине детаље док под-експозиција оставља неравну површину. ПЛА се може изравнати помоћу специјализованих производа као што су ПолиСмоотх и Полимакер-ов систем за изравнавање паре, иако мање ефикасно од АБС-а.
Алтернативне методе заглађивања обухватају наношење прајмера за попуњавање-спреја-на прајмере дизајниране да попуне линије слојева пре фарбања. Неколико танких слојева, од којих је сваки глатко брушен, стварају површину која потпуно прикрива штампано порекло. Премази од епоксидне смоле пружају водоотпорне, ултра{4}}глатке завршне обраде, али дају значајну тежину.
Сликање и дорада
Правилна припрема површине чини разлику између осликаних отисака аматерског и професионалног{0}}изгледа. Прајмер има двоструке сврхе-побољшавајући пријањање боје и обезбеђујући уједначену основну боју. Прајмери за аутомобиле одлично функционишу за 3Д отиске, доступни су у спреј лименкама или формулацијама за ваздушни кист.
Акрилне боје одговарају већини примена на-водени-бази, слабог-мириса и доступне су у безброј боја. Танки вишеслојни слојеви дају боље резултате од појединачних дебелих наношења, које прикривају детаље и упадају у пукотине. Четкање на суво истиче подигнуте детаље, прање додаје дубину удубљењима, а правилно истицање и сенчење стварају визуелни интерес.
Прозирни премази штите обојене завршне слојеве и прилагођавају коначни изглед. Мат, сатен и сјајни прозирни премази стварају различиту естетику. Вишеструки танки слојеви спречавају трчање и постижу равномерну покривеност. За примену на отвореном или -примену високог хабања, прозирни премази за аутомобиле- обезбеђују врхунску издржљивост.
Напредне технике завршне обраде
Металик завршне обраде подижу отиске на још један ниво. Услуге металног покривања могу да галванизирају АБС отиске стварним никлом, бакром или хромом, стварајући заиста металне површине које се не разликују од ливеног метала. „Уради сам“ опције укључују металик боје у спреју и металне премазе који се могу полирати који вежбањем постижу убедљиве резултате.
Бојење најлонских или ПЕТГ делова у природним{0}}бојама бојама за тканине ствара живописне боје које продиру у материјал уместо да седе на површини. Ова техника даје завршне слојеве који су постојани у боји,-отпорни на хабање које је немогуће са бојом.
Спајање више штампаних делова у веће склопове захтева одговарајуће лепкове. Цијаноакрилат (супер лепак) веже већину пластике брзо, иако ломљиве везе могу да пропадну под стресом. Двокомпонентни епоксиди- обезбеђују јаче и флексибилније везе. Заваривање пластике помоћу лемилице или врућег ваздуха заједно топи основни материјал за бешавне, чврсте спојеве између делова истог материјала.
Закључак
Овладавање 3Д штампањем захтева разумевање целог тока посла од зачећа до завршне обраде. Свака фаза представља могућности за оптимизацију и креативност. Избор дизајна утиче на могућност штампања и снагу. Избор материјала одређује могућности и ограничења. Параметри сечења балансирају квалитет, брзину и поузданост. Накнадна{6}}обрада претвара грубе отиске у углачане производе.
Како технологија напредује, 3Д штампање постаје истовремено способније и приступачније. Штампачи са-више материјала, веће брзине штампања, јачи материјали и паметнији софтвер непрестано проширују могућности. Међутим, основни принципи остају константни-пажљив дизајн, одговарајући избор материјала, одговарајући параметри штампања и вешта завршна обрада одвајају изузетне резултате од осредњих.
Било да производите функционалне механичке делове, уметничке скулптуре, образовне моделе или брзе прототипове, успех у 3Д штампању долази из третирања као холистичког процеса. Свака одлука пролази кроз следеће фазе. Добро-дизајниран део се штампа лако и захтева минималну накнадну-обраду. Правилан избор материјала за примену обезбеђује да готов производ ради како је предвиђено. Стрпљив, вешт завршни рад подиже сваки отисак на професионални квалитет.
Демократизација производње путем 3Д штампања омогућава појединцима да креирају физичке објекте за које су претходно били потребни индустријски објекти. Разумевање и савладавање техника-за-штампање, својства материјала и накнадне{4}}технике обраде откључава овај потенцијал, претварајући дигиталну машту у опипљиву стварност.