Bagaimana cara kerja printer 3d?

Beberapa dekade yang lalu, mungkin tampak luar biasa untuk mencetak hampir semua teks, gambar, atau foto di rumah dalam hitungan menit, dan sekarang hampir semua orang dapat menggunakan printer. Selain mencetak gambar, perwujudan objek tiga dimensi sesuai dengan model komputer mereka telah menjadi kenyataan saat ini. Periferal yang mengaktifkan ini disebut printer 3d. Dengan bantuan mereka, Anda dapat membuat bagian dan objek dengan bentuk paling beragam yang digunakan dalam teknologi, pemodelan kompleks spasial, kehidupan sehari-hari. Jadi, apa saja kemungkinan pencetakan volume dan bagaimana cara kerja printer 3d??

Konten artikel

• Prinsip pencetakan tiga dimensi
• Teknologi untuk menumbuhkan objek tiga dimensi
• Pencetakan ekstrusi
• Metode Pencetakan Bubuk
• Pencetakan Photopolymerization
• Laminasi
• Aplikasi pencetakan 3D

Prinsip pencetakan tiga dimensi

Telah diketahui dengan baik bagaimana benda-benda volumetrik diperoleh dengan menuang atau mengolah benda kerja, yang bentuknya paling dekat dengan hasil akhir. Prinsip terakhir, yang diformulasikan oleh Michelangelo sebagai memotong segala sesuatu yang berlebihan dari sebuah batu, digunakan untuk membuat patung. Metode pembentukan gambar dalam pencetakan tiga dimensi disebut aditif (dari bahasa Inggris add - "add"), dan pada dasarnya berbeda dari yang disebutkan di atas. Di sini, pembentukan lapis demi lapis objek dilakukan dengan secara bertahap menerapkan bagian-bagian material, yaitu, tubuh yang diciptakan ditumbuhkan langkah demi langkah hingga memperoleh konfigurasi yang diperlukan. Skema ini, yang secara sangat sederhana menjelaskan prinsip pencetakan tiga dimensi, ditunjukkan dalam gambar..

Dengan memposisikan print head dalam sistem dua-koordinat X dan Y, materi diterapkan sesuai dengan konfigurasi lapisan yang ditentukan. Saat memindahkan platform yang bekerja selangkah di sepanjang sumbu Z, level berikutnya dari objek mulai tumbuh.

Langkah pertama dalam mempersiapkan pencetakan adalah membuat model komputer dari komponen yang akan datang. Ini dapat dilakukan dengan dua cara: menggunakan editor grafis tiga dimensi atau sistem CAD (3D Studio Max, SolidWorks, AutoCAD, dan lainnya) atau dengan memindai objek yang ingin Anda salin secara 3d. Kemudian, menggunakan perangkat lunak printer, model ini dibagi menjadi beberapa lapisan dan serangkaian perintah dihasilkan yang menentukan urutan penerapan bahan saat mencetak.

Peralatan yang menerapkan metode aditif untuk menciptakan benda, dengan analogi dengan perangkat periferal dua dimensi, ditandai dengan resolusi sepanjang tiga sumbu di ruang angkasa. Parameter ini menentukan ketinggian lapisan dan keakuratan posisi elemen pencetakan. Karakteristik teknis penting lainnya dari printer 3d adalah area cetak, yang ukurannya menentukan ukuran maksimum yang mungkin dari tubuh dewasa.

Sebagai bahan untuk objek tiga dimensi dalam pembuatan aditif, berbagai jenis plastik, paduan logam, campuran mineral, kertas, photopolymer dapat digunakan. Beberapa printer 3d memungkinkan Anda bekerja dengan beberapa bahan yang berbeda sifat atau warnanya. Ada juga metode untuk menghasilkan objek yang ditandai oleh berbagai warna dengan mencampur pewarna dengan polimer transparan selama pencetakan.

Teknologi untuk menumbuhkan objek tiga dimensi

Ada banyak metode pencetakan tiga dimensi, perbedaan utama mereka satu sama lain adalah dalam prinsip pembentukan lapisan dan hubungan mereka satu sama lain, serta bahan yang digunakan dalam pekerjaan. Pertimbangkan teknologi dasar pembuatan aditif.

Pencetakan ekstrusi

Metode ini juga disebut deposisi lapis demi lapis dari material, yang digunakan sebagai termoplastik. Perangkat yang bekerja sesuai dengan teknologi ini juga disebut printer FDM, mereka adalah yang paling umum saat ini. Diagram yang menjelaskan prinsip pencetakan ekstrusi ditunjukkan pada gambar..

Node utama dari printer FDM adalah print head-extruder. Kartrid untuk alat semacam itu adalah polimer termoplastik dalam bentuk luka ulir pada gelendong. Dalam alat pengekstrusi, dengan memutar elemen rol, bahan yang bekerja dimasukkan ke dalam zona pemanasan, di mana ia dilebur dan diperas melalui nosel, membentuk sebuah fragmen elementer dari objek. Setelah mencetak seluruh jalur saat ini, platform bergerak ke bawah dan aplikasi lapisan baru dimulai.

Ada beberapa printer yang memungkinkan untuk memasukkan dua jenis filamen ke dalam print head, yang memungkinkan Anda menumbuhkan objek multi-warna atau membuat yang disebut dukungan cetak. Yang terakhir diperlukan untuk membangun bagian-bagian dari objek yang tidak bersentuhan dengan lapisan atau alas yang mendasarinya. Jika zat yang larut dalam air digunakan sebagai bahan pendukung, mereka dapat dengan mudah dihilangkan tanpa membuat bahan dasar diproses. Tampilan objek yang dicetak dengan dukungan yang larut sebelum dan setelah dihapus ditampilkan di foto..

Dukungan juga dapat dibuat dari termoplastik utama, kemudian setelah mencetak model mereka pecah dan permukaan dibawa ke keadaan halus dengan permesinan. Contoh bagian yang dibuat dengan cara ini ditunjukkan pada gambar..

Metode Pencetakan Bubuk

Teknologi kelompok ini dipersatukan oleh gagasan untuk menciptakan struktur integral dari bahan bubuk. Salah satu varietas adalah pencetakan inkjet, berdasarkan aplikasi lapis demi lapis dari komponen yang memiliki konsistensi bubuk, masing-masing fragmen yang kemudian diimpregnasi dengan komposisi perekat. Bahan-bahan di sini bisa sangat beragam: kertas, kayu, campuran mineral, logam, plastik. Satu-satunya syarat adalah kemungkinan penggilingan mereka menjadi bubuk.

Metode lain - laser sintering dan alloying - sangat mirip dan terutama digunakan untuk menumbuhkan bagian logam. Yang terakhir memungkinkan Anda untuk mendapatkan benda paling padat dan tahan lama, struktur yang tidak mengandung pori-pori. Proses langkah-demi-langkah dari pencetakan 3D bubuk laser ditunjukkan dalam ilustrasi..

Pencetakan Photopolymerization

Nama ini menggabungkan dua metode untuk membuat objek tiga dimensi dari zat cair kelas khusus - photopolymers yang mengeras ketika terkena radiasi ultraviolet - stereolithografi laser dan proyeksi LED digital.

Skema pencetakan tubuh volumetrik menggunakan teknologi laser stereolithografi ditunjukkan dalam ilustrasi. Area kerja direndam dalam resin photopolymer cair pada tingkat satu lapisan. Sinar laser menggambar penampang objek di masa depan sesuai dengan model tiga dimensi, area iradiasi material yang mengeras. Kemudian alas diturunkan ke dalam bak dengan resin cair dengan ukuran lapisan berikutnya, dan konstruksinya dilakukan mirip dengan yang sebelumnya. Proses ini diulangi sampai seluruh objek tumbuh. Setelah itu, sisa bahan dicuci dari produk..

Jenis kedua pencetakan photopolymerization dilaksanakan sesuai dengan prinsip yang sama, hanya proyektor LED yang digunakan sebagai sumber cahaya.

Laminasi

Teknologi ini terdiri dalam pembuatan objek tiga dimensi dari lembaran kertas, film plastik, foil. Diagram proses pencetakan disajikan dalam gambar. Bahan dengan lapisan perekat diterapkan untuk itu diumpankan ke platform kerja atau lapisan bagian bawah, sementara roller dipanaskan melewatinya, permukaan melekat. Kontur lapisan kemudian dipotong oleh sinar laser yang diproyeksikan, yang juga membagi sisa-sisa bahan lembaran menjadi fragmen kecil untuk memudahkan pengangkatannya..

Aplikasi pencetakan 3D

Printer 3D digunakan untuk pembuatan prototipe dan produksi suku cadang yang cepat, komponen baru, tata letak dalam produksi industri, perancangan kompleks subjek-spasial, arsitektur, industri otomotif, industri mode, industri makanan, obat-obatan dan banyak area lainnya.

Karena pencetakan tiga dimensi memberikan peluang praktis yang tidak ada habisnya untuk memperoleh struktur volumetrik dari segala kompleksitas, metode ini disukai tidak hanya oleh para insinyur, tetapi juga oleh desainer yang membuat pakaian dan sepatu, perhiasan, barang-barang rumah tangga kecil, furnitur, mainan menggunakan printer 3D..

Teknologi pembuatan aditif juga digunakan dalam pembuatan perangkat medis, misalnya implan untuk prostetik gigi dicetak pada printer stereolithographic. Selain itu, pada printer 3D, fragmen buatan dari kerangka manusia, tulang, tengkorak dan tulang rawan diperoleh. Arah yang menjanjikan adalah penggunaan berbagai jenis sel tubuh manusia sebagai bahan, yang memungkinkan untuk mencetak jaringan dan organ untuk transplantasi..

Saat ini, printer 3D tidak banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, karena perangkat ini masih cukup mahal, dan sangat mungkin dilakukan tanpa item yang dibuat. Tapi siapa tahu, mungkin dalam waktu dekat untuk mencetak cangkir yang pecah di rumah, mainan favorit anak yang rusak, cincin penulis sebagai hadiah untuk seorang gadis atau makanan penutup cokelat untuk liburan akan seperti mencuci pakaian atau mencuci piring tanpa merendam tangan..