3D imprimarea, o tehnologie de fabricație aditivă dezvoltată începând cu anii 1980, a fost utilizată inițial pentru prototipare rapidă și este acum utilizată pe scară largă în inginerie, medical și alte domenii. Este cunoscut pentru rentabilitatea ridicată, designul flexibil și selecția diversă a materialelor, care pot produce forme complexe cu o utilizare mai mică a materialului. Cu progresul tehnologic, 3D imprimarea a devenit mai populară și mai economică, iar dimensiunea pieței este de așteptat să atingă 46.80 miliarde USD până în 2026. De la tehnologia stereolitografică la tehnologia de modelare a depunerilor topite, până la lansarea open-source 3D imprimante, 3D tehnologia de imprimare continuă să inoveze, iar domeniul de aplicare și precizia acesteia continuă să se îmbunătățească, ceea ce indică faptul că va afecta profund modul nostru de viață și de muncă. În acest articol, vom prezenta ce este 3D imprimare, principalele componente ale 3D imprimante, materiale de tipar utilizate în mod obișnuit, tipuri de 3D tehnologie de imprimare, 3D domeniile de aplicații de imprimare și avantajele și provocările 3D tipărire, la care consumatorii să se refere atunci când cumpără 3D imprimante.
Principiul de lucru al 3D tipărire
3D tehnologia de imprimare construiește obiecte tridimensionale prin stivuirea materialelor strat cu strat. Principiul de lucru începe cu un model digital, care este de obicei creat de software-ul de proiectare asistată de computer (CAD). Modelul este împărțit în straturi subțiri de către 3D software de imprimare, fiecare reprezentând o secțiune transversală a obiectului. The 3D imprimanta citește informațiile acestor straturi și începe procesul de imprimare.
- Pregatirea materialului: Imprimanta selectează materialul potrivit în funcție de model, cum ar fi sârmă de plastic, pulbere sau rășină lichidă.
- Mișcarea capului de imprimare: Capul de imprimare se deplasează de-a lungul unui traseu predeterminat, plasând cu precizie materialul pe platforma de imprimare.
- Întărirea materialului: Materialul este încălzit în capul de imprimare sau întărit cu laser pentru a forma un strat solid.
- Strat peste strat: După ce fiecare strat este imprimat, platforma de imprimare scade sau capul de imprimare se ridică, lăsând spațiu pentru imprimarea următorului strat.
- Finalizați imprimarea: Repetați pașii de mai sus până când toate straturile sunt imprimate, formând un obiect tridimensional complet.
- Fabricarea aditivilor
3D tipărirea este o formă de fabricație aditivă (AM), care construiește obiecte tridimensionale prin adăugarea de materiale strat cu strat, spre deosebire de fabricarea tradițională subtractivă (cum ar fi tăierea și frezarea). Fabricarea aditivă permite fabricarea directă a pieselor cu forme complexe din modele digitale fără a fi nevoie de unelte sau matrițe complexe.
Componentele principale ale a 3D Imprimanta
|
Componente cheie
|
Funcţie
|
|---|---|
|
extrudor
|
1. Responsabil pentru încălzirea și extrudarea materialelor (cum ar fi sârmă de plastic) pentru a construi obiecte strat cu strat.
2. În imprimantele de modelare prin depunere prin fuzionare (FDM), capul de imprimare include de obicei un element de încălzire și o duză de extrudare.
|
|
Construiți platforma
|
1. Baza pe care este construit obiectul în timpul tipăririi.
2. Unele imprimante folosesc o platformă încălzită pentru a preveni deformarea materialului în timpul imprimării.
|
|
Sistem de control al mișcării
|
1. Include motoare pas cu pas și drivere care controlează mișcarea precisă a capului de imprimare și a platformei de imprimare.
2. Asigurați-vă că capul de imprimare se mișcă cu precizie pe traseul predeterminat pentru a obține o stivuire precisă.
|
|
Inrameaza-le
|
1. Structura care susține imprimanta este de obicei realizată din metal sau plastic.
2. Trebuie să fie suficient de puternic pentru a menține stabilitatea în timpul imprimării.
|
|
Element de încălzire
|
În tehnologiile de imprimare care necesită materiale încălzite, cum ar fi FDM, se folosește un element de încălzire pentru a topi materialul.
|
|
Senzori
|
Folosit pentru a monitoriza diferiți parametri în timpul procesului de imprimare, cum ar fi temperatura, poziția etc.
|
|
Unitatea de comandă
|
1. Include placa principală și sursa de alimentare pentru a controla toate operațiunile imprimantei.
2. Primiți instrucțiuni de la computer și controlați mișcarea capului de imprimare și a platformei.
|
|
Software
|
Software pentru proiectare 3D modele, procesare de tăiere (conversia modelelor în date de nivel pe care imprimantele le pot înțelege) și controlul operațiunilor imprimantei.
|
|
Sistem de aprovizionare cu materiale
|
Furnizați materiale pentru capul de imprimare, cum ar fi sârmă de plastic pe bobină sau pulbere în recipient.
|
|
Sistem de răcire
|
În unele cazuri, este necesar un sistem de răcire pentru a ajuta materialele să se întărească rapid.
|
|
User Interface
|
Permite utilizatorilor să interacționeze cu imprimanta, să seteze parametri, să pornească și să monitorizeze lucrările de imprimare.
|
Aceste componente lucrează împreună pentru a activa 3D imprimante pentru a construi obiecte tridimensionale strat cu strat pe baza modelelor digitale. Diferite tipuri de 3D imprimantele (cum ar fi FDM, SLA, SLS etc.) pot avea diferite componente și configurații pentru a se adapta la tehnologiile lor specifice de imprimare.
Comun 3D Materiale poligrafice
Vă rugăm să rețineți că temperatura specifică de imprimare și temperatura stratului fierbinte pot varia în funcție de marca materialului și de modelul imprimantei, așa că ar trebui să consultați tabelul cu date specifice materialelor sau să testați pentru a determina cea mai bună setare înainte de imprimare.
|
Tip de material
|
Avantaje
|
Dezavantaje
|
Temperatura duzei
|
Temperatura patului fierbinte
|
|---|---|---|---|---|
|
PLA (acid polilactic)
(Cele mai frecvent utilizate consumabile în FDM 3D imprimante, potrivit pentru utilizare pentru începători )
|
|
|
200 ° C până la 220 ° C
|
50 ° C până la 60 ° C
|
|
PLA dur
|
|
|
Aproximativ 210 ° C
|
20 ° C-60 ° C
|
|
PLA+
|
|
|
210 ° C-230 ° C
|
20 ° C-60 ° C
|
|
PLA din lemn
|
|
|
210 ° C-230 ° C
|
20 ° C-60 ° C
|
|
PLA metalic
|
|
|
210 ° C-230 ° C
|
20 ° C-60 ° C
|
|
PETG (polietilen tereftalat glicol)
|
|
|
220 ° C până la 250 ° C
|
50 ° C până la 80 ° C
|
|
ABS (Acrilonitril butadienă stiren)
|
|
|
210 ° C până la 250 ° C
|
80 ° C până la 110 ° C
|
|
TPU
|
|
|
210 ° C până la 230 ° C
|
30 ° C până la 60 ° C
|
|
Nailon (PA)
|
|
|
240 ° C până la 270 ° C
|
50 ° C până la 70 ° C
|
|
Fibra de carbon
|
|
|
190 ° C-220 ° C
|
0-60 ° C
|
|
CA
|
|
|
240 ° C-260 ° C
|
90 ° C-110 ° C
|
|
PVA (alcool polivinilic)
|
|
|
180 ° C până la 220 ° C
|
45 ° C până la 60 ° C
|
Tipuri de 3D Tehnologii de imprimare
3D tehnologia de imprimare este împărțită în principal în următoarele 7 tipuri, fiecare tehnologie având domeniile de aplicare și avantajele sale specifice.
|
Tip
|
Avantaje
|
Dezavantaje
|
Scenarii de aplicare
|
|---|---|---|---|
|
Stereolitografia, SLA
|
|
|
|
|
Modelare prin depunere fuzionată, FDM
|
|
|
|
|
Sinterizare selectivă cu laser, SLS
|
|
|
|
|
Multi Jet Fusion, MJF
|
|
|
|
|
Binder Jetting, BJ
|
|
|
|
|
Depunere de energie direcționată, DED
|
|
|
|
3D Domenii de aplicație de imprimare
- Industria producatoare: folosit la fabricarea de scule, matrite, piese etc.
- Industria medicală: imprimarea de proteze personalizate, implanturi dentare, țesuturi biologice etc.
- Industrie de contructie: imprimarea componentelor clădirii sau a structurilor întregi ale clădirii.
- Educație: Ca instrument de predare pentru a ajuta elevii să înțeleagă spațiul și designul tridimensional.
- Artă și Design: Crearea de lucrări de artă complexe și prototipuri de design.
- Produse pentru consumatori: imprimați bunuri de consum personalizate, cum ar fi bijuterii, jucării etc.
3D Avantaje și provocări ale tipăririi
|
Avantaj
|
Challenge
|
|---|---|
|
Flexibilitatea designului: poate imprima aproape orice formă și structură.
|
Limitări ale materialelor: calitatea imprimării și performanța anumitor materiale sunt încă limitate.
|
|
Producție personalizată: potrivită pentru producția de loturi mici sau dintr-o singură bucată.
|
Viteza de imprimare: viteza de imprimare este mai mică decât metodele tradiționale de fabricație.
|
|
Cost-eficiență: reduceți risipa de materiale și reduceți costurile.
|
Post-procesare: obiectul imprimat poate necesita pași suplimentari de post-procesare.
|
|
Prototiparea rapidă: accelerați ciclul de dezvoltare a produsului.
|
Concluzie
Viitorul lui 3D tehnologia de imprimare va deveni mai răspândită, mai eficientă și mai economică.
Desktop 3D imprimantele pot oferi performanță la nivel profesional și preț la nivel de consumator și ușurință în utilizare, erodând treptat industria de producție tradițională. Desktop 3D tehnologia de imprimare îmbunătățește performanța materialului, eficiența producției și experiența utilizatorului și este de așteptat să continue să se dezvolte în viitor. Desktop și industrial 3D imprimantele sunt mai degrabă complementare decât înlocuitoare, iar companiile sunt mai înclinate să achiziționeze mai multe desktopuri la prețuri mai mici 3D imprimante pentru a crește capacitatea de producție și a facilita controlul costurilor. Afluxul de desktop 3D imprimante extinde de fapt piața pentru toți participanții, indicând una dintre cele mai perturbatoare tendințe din 3D industria tipografică.
Cu progresele tehnologice, desktop 3D imprimarea va deveni o opțiune viabilă într-o gamă în extindere de aplicații, în special în ceea ce privește rentabilitatea producției de piese de lot și potențialul de automatizare a pieselor de înaltă calitate, care va extinde semnificativ industria. Desktop 3D tehnologia de imprimare va juca un rol din ce în ce mai important în viitorul domeniu de producție datorită flexibilității, rentabilității și tehnologiei în continuă îmbunătățire.
