Hoe werk 3D-drukwerk presies? - 3D-tegnologieë - 2022
3D-drukwerk is 'n baie veelsydige produksiemetode en vinnige prototipering. Die afgelope paar dekades het dit in baie bedrywe regoor die wêreld opslae gemaak.
3D-drukwerk is deel van 'n familie van vervaardigingstegnologie wat additiewe vervaardiging genoem word. Dit beskryf die skep van 'n voorwerp deur laag vir laag materiaal by die voorwerp te voeg. Deur die geskiedenis heen het additiewe vervaardiging verskillende name gehad, insluitend stereolitografie, 3D-laagwerk en 3D-drukwerk, maar 3D-drukwerk is die bekendste.
So, hoe werk 3D-drukkers?
VERWANTE: BEGIN JOU EIE 3D DRUKBESIGHEID: 11 INTERESSANTE GEVALLE VAN MAATSKAPPYE WAT 3D-AFDRUK gebruik
Hoe werk 'n 3D-drukker?
Die proses van 3D-druk begin deur 'n grafiese model te maak van die voorwerp wat gedruk moet word. Dit word gewoonlik ontwerp met behulp van CAD-sagtewarepakkette, en dit kan die mees arbeidsintensiewe deel van die proses wees. Programme wat hiervoor gebruik word, sluit in TinkerCAD, Fusion360 en Sketchup.
Vir komplekse produkte word hierdie modelle dikwels uitgebreid getoets in simulasie vir moontlike defekte in die finale produk. As die voorwerp wat gedruk moet word, suiwer dekoratief is, is dit natuurlik minder belangrik.
Een van die belangrikste voordele van 3D-drukwerk is dat dit die prototipering van byna alles moontlik maak. Die enigste ware beperking is u verbeelding.
In werklikheid is daar enkele voorwerpe wat eenvoudig te ingewikkeld is om in tradisionele vervaardigings- of prototiperingsprosesse soos CNC-frees of -vorming te skep. Dit is ook baie goedkoper as baie ander tradisionele vervaardigingsmetodes.
Na die ontwerp is die volgende fase besig om die model digitaal te sny om dit te laat druk. Dit is 'n belangrike stap, aangesien 'n 3D-drukker 'n 3D-model nie op dieselfde manier as u of ek kan konseptualiseer nie. Die snyproses breek die model in baie lae op. Die ontwerp vir elke laag word dan na die drukkop gestuur om in volgorde af te druk, of neer te lê.
Die snyproses word gewoonlik voltooi met behulp van 'n spesiale snijprogram soos CraftWare of Astroprint. Die sagte sagteware sal ook die "vulling" van die model hanteer deur 'n traliestruktuur in 'n soliede model te skep vir ekstra stabiliteit indien nodig.
Dit is ook 'n gebied waar 3D-drukkers uitblink. Hulle kan baie sterk materiale met baie lae digthede druk deur die strategiese toevoeging van sakke lug in die finale produk.
Die snyer-sagteware sal ook ondersteuningskolomme byvoeg, waar nodig. Dit is nodig omdat plastiek nie in die lug kan neerlê nie, en die kolomme die drukker help om die gapings te oorbrug. Hierdie kolomme word dan later verwyder indien nodig.
Nadat die snyprogram sy towery bewerk het, word die data na die drukker gestuur vir die finale fase.
Van hier af neem die 3D-drukker self oor. Dit sal begin om die model uit te druk volgens die spesifieke instruksies van die snijprogram volgens verskillende metodes, afhangende van die tipe drukker wat gebruik word. Direkte 3D-drukwerk gebruik byvoorbeeld tegnologie soortgelyk aan inkjet-tegnologie, waarin spuitpunte heen en weer beweeg, en op en af, wat 'n dik was of plastiekpolymere afgee, wat stol om elke nuwe deursnit van die 3D-voorwerp te vorm. Multi-jet modellering gebruik tientalle stralers wat gelyktydig werk, vir vinniger modellering.
In die bindmiddel-3D-drukwerk pas die inkstraalspuitpunte 'n fyn droë poeier en 'n vloeibare gom, of bindmiddel, bymekaar om elke gedrukte laag te vorm. Bindmiddeldrukkers maak twee passies om elke laag te vorm. Die eerste pas deponeer 'n dun laag poeier, en die tweede pas gebruik die spuitpunte om die bindmiddel aan te bring.
In fotopolymerisasie word druppels van vloeibare plastiek blootgestel aan 'n laserstraal van ultraviolet lig, wat die vloeistof in 'n vaste stof omskakel.
Sintering is nog 'n 3D-druktegnologie wat die smelt en smelt van deeltjies behels om elke opeenvolgende laag te druk. Die verwante selektiewe lasersintring is afhanklik van 'n laser om 'n vlamvertragende plastiekpoeier te smelt, wat dan stol om die gedrukte laag te vorm. Sintering kan ook gebruik word om metaalvoorwerpe te bou.
Die proses van 3D kan ure of selfs dae duur, afhangende van die grootte en kompleksiteit van die projek.
"Daar is 'n paar vinniger tegnologieë wat in die bedryf spat, soos die Carbon M1, wat lasers gebruik wat in 'n vloeistofbed geskiet word en die druk daaruit haal, wat die proses aansienlik versnel. Maar hierdie soort drukkers is baie keer meer ingewikkeld, baie duurder, en werk tot dusver net met plastiek. ' - howtogeek.com.
Dit maak nie saak watter tipe 3D-drukker gebruik word nie, die algemene drukproses is gewoonlik dieselfde.
Stap 1: Maak 'n 3D-model met behulp van CAD-sagteware.
Stap 2: Die CAD-tekening word omgeskakel na die standaard-formaat (STL). Die meeste 3D-drukkers gebruik STL-lêers, benewens ander lêertipes soos ZPR en ObjDF.
Stap 3: Die STL-lêer word oorgedra na die rekenaar wat die 3D-drukker beheer. Daar gee die gebruiker die grootte en oriëntasie vir drukwerk aan.
Stap 4: Die 3D-drukker self is ingestel. Elke masjien het sy eie vereistes vir die opstel, soos die hervul van die polimere, bindmiddels en ander verbruiksgoedere wat die drukker sal gebruik.
Stap 5: Begin die masjien en wag totdat die bouwerk voltooi is. Die masjien moet gedurende hierdie tyd gereeld nagegaan word om seker te maak dat daar geen foute is nie.
Stap 6: Die gedrukte voorwerp word van die masjien verwyder.
Stap 7: Die laaste stap is naverwerking. Baie 3D-drukkers benodig 'n soort naverwerking, soos om die oorblywende poeier af te borsel of die gedrukte voorwerp te was om wateroplosbare drade te verwyder. Die nuwe voorwerp moet moontlik ook genees word.
Wat kan 'n 3D-drukker maak?
Soos ons reeds gesien het, is 3D-drukkers ongelooflik veelsydig. Hulle kan in teorie amper alles skep waaraan u kan dink.
Maar dit word beperk deur die soorte materiaal wat hulle vir 'ink' kan gebruik en deur hul grootte. Vir baie groot voorwerpe, byvoorbeeld 'n huis, moet u individuele stukke druk - of 'n baie groot 3D-drukker gebruik.
3D-drukkers kan in plastiek, beton, metaal en selfs dierselle druk. Maar die meeste drukkers is ontwerp om slegs een soort materiaal te gebruik.
Enkele interessante voorbeelde van 3D-gedrukte voorwerpe sluit in, maar is nie beperk nie tot: -
Prostetiese ledemate en ander liggaamsdele
Huise en ander geboue
Mediese modelle en toestelle
3D-drukwerk het duidelik toepassings in baie bedrywe.
Wat is 'n paar soorte 3D-druksagteware?
Verskillende CAD-sagteware gebruik 'n verskeidenheid lêerformate, maar sommige van die mees algemene is:
STL - Standaard tessellasie taal, of STL is 'n 3D-weergawe-formaat wat gewoonlik net een kleur kan hanteer. Dit is gewoonlik die lêerformaat wat die meeste desktop 3D-drukkers gebruik.
VRML - Virtual Reality Modelling Language, VRML-lêer is 'n nuwer lêerformaat. Dit word gewoonlik gebruik vir drukkers met meer as een extruder en kan die skepping van meerkleurmodelle hanteer.
AMF - Additive Manufacturing lêerformaat, dit is 'n .xml gebaseerde oop standaard vir 3D-drukwerk. Dit kan ook verskeie kleure ondersteun.
GCode - GCode is 'n ander lêerformaat wat gedetailleerde instruksies kan bevat vir die 3D-drukker wat gevolg moet word om elke sny neer te lê.
Ander formate - Ander vervaardigers van 3D-drukkers het ook hul eie lêerformate.
Wat is die voordele van 3D-drukwerk?
Soos hierbo aangedui, kan 3D-drukwerk verskillende voordele inhou bo tradisionele vervaardigingsprosesse soos spuitgietwerk of CNC-frees.
3D-drukwerk is 'n additiewe proses, eerder as aftrekking soos CNC-frees. 3D-drukwerk bou dinge laag-vir-laag op, terwyl die materiaal geleidelik uit 'n soliede blok verwyder word om 'n produk te skep. Dit beteken dat 3D-drukwerk in sommige gevalle meer hulpbroneffektief kan wees as CNC.
Nog 'n voorbeeld van tradisionele vervaardigingsprosesse, spuitgiet, is ideaal vir die vervaardiging van baie voorwerpe in groot volumes. Alhoewel dit gebruik kan word vir die skep van prototipes, is die gietvorm die beste geskik vir grootskaalse massaproduksie van goedgekeurde produkontwerp. 3D-drukwerk is egter beter geskik vir kleinskaalse, beperkte produksies of prototipering.
Afhangend van die gebruik, is daar ander voordele van 3D-druk bo ander produksieprosesse. Dit sluit in, maar is nie beperk nie tot:
Vinniger produksie - Terwyl dit soms stadig is, kan 3D-druk vinniger wees as sommige konvensionele prosesse soos spuitgietvorming en aftrekking van produksie.
Maklik toeganklik - 3D-drukwerk bestaan ​​al 'n paar dekades en het ontplof sedert ongeveer 2010. Daar is nou 'n wye verskeidenheid drukkers en sagtewarepakkette beskikbaar (baie is open source), wat dit vir byna almal maklik maak om te leer hoe om dit te doen.
Produkte van beter gehalte - 3D-drukwerk lewer 'n konstante kwaliteit van die produk. Solank die model akkuraat en geskik vir doeleindes is, en dieselfde tipe drukker gebruik word, sal die finale produk gewoonlik altyd van dieselfde gehalte wees.
Ideaal vir ontwerp- en produktoetse - 3D-drukwerk is een van die beste instrumente vir die ontwerp en toetsing van produkte. Dit bied geleenthede om modelle te ontwerp en te toets om so verfyn te word.
Koste-effektief - 3D-drukwerk, soos ons gesien het, kan 'n koste-effektiewe produksiemiddel wees. Sodra die model geskep is, word die proses gewoonlik outomaties, en die afval van grondstowwe is meestal beperk.
Produkontwerpe is amper oneindig - Die moontlikhede van 3D-drukwerk is byna onbeperk. Solank dit in CAD ontwerp kan word en die drukker groot genoeg is om dit te druk, is die lug die limiet.
3D-drukkers kan met verskillende materiale druk - Sommige 3D-drukkers kan eintlik meng of tussen materiale wissel. In tradisionele drukwerk kan dit moeilik en duur wees.