Με τι εκτυπώνει ένας 3D εκτυπωτής;

Εάν προηγουμένως οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές (μηχανές ελεγχόμενες από υπολογιστή που δημιουργούν εξαρτήματα χρησιμοποιώντας μια μέθοδο πρόσθετης χρήσης) που εκτυπώνουν τρισδιάστατα μοντέλα χρησιμοποιούνταν μόνο σε συνθήκες παραγωγής, σήμερα σχεδόν ο καθένας μπορεί να αγοράσει μια συσκευή για προσωπική χρήση. Χρησιμοποιώντας τα, μπορείτε να δημιουργήσετε σχεδόν τα πάντα: από μικρά μπιχλιμπίδια μέχρι όπλα, ακόμη και κτίρια.

Τεχνολογίες τρισδιάστατης εκτύπωσης

Η τεχνολογία πρόσθετης εκτύπωσης αναπτύχθηκε στη δεκαετία του '80 του περασμένου αιώνα. Οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές έγιναν ευρέως διαδεδομένοι στις αρχές του 21ου αιώνα.

Η αρχή λειτουργίας των μηχανών για την εκτύπωση τρισδιάστατων εξαρτημάτων μπορεί να χωριστεί σε 3 στάδια:

• δημιουργία μοντέλου στο πρόγραμμα.
• επεξεργασία του μοντέλου με χρήση λογισμικού·
• σχηματισμός (εκτύπωση) αντικειμένου με στρώση υλικού.

Υπάρχουν πολλές τεχνολογίες πρόσθετης εκτύπωσης, όπως:

1. Συντηγμένη Μέθοδος Εναπόθεσης (FDM). Τα μοντέλα δημιουργούνται με την τοποθέτηση λιωμένων νημάτων από κερί, μέταλλο ή πλαστικό με μια συγκεκριμένη σειρά.
2. Στερεολιθογραφία (SLA). Ως βάση για το αντικείμενο χρησιμοποιείται ένα υγρό πολυμερές, το οποίο σκληραίνει υπό την επίδραση της ακτινοβολίας λέιζερ.
3. Επιλεκτική σύντηξη λέιζερ (SLM).Μια τεχνολογία στην οποία μεταλλικά μέρη εξαρτημάτων και συγκροτημάτων δημιουργούνται από μεταλλικά τσιπ σύμφωνα με μαθηματικά μοντέλα.
4. Ψηφιακή εκτύπωση LED (DLP). Η τεχνολογία περιλαμβάνει τη χρήση υγρού πλαστικού, το οποίο σκληραίνει υπό την επίδραση του υπεριώδους φωτός.

ΑΝΑΦΟΡΑ! Μία από τις τελευταίες εξελίξεις των επιστημόνων είναι οι βιοεκτυπωτές, των οποίων η τεχνολογία εκτύπωσης περιλαμβάνει τη δημιουργία οργάνων και ιστών. Τα αντικείμενα δημιουργούνται συνδέοντας σταγονίδια που περιέχουν ζωντανά κύτταρα, τα οποία στη συνέχεια πρέπει να αρχίσουν να διαιρούνται, να αναπτύσσονται και να τροποποιούνται.

Με τι εκτυπώνει ένας 3D εκτυπωτής;

Ανάλογα με την περιοχή εφαρμογής και τον σκοπό της συσκευής, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορα υλικά για τη δημιουργία τρισδιάστατων μοντέλων.

Πλαστικό ABC

Η επιστημονική ονομασία του πλαστικού είναι ακρυλονιτρίλιο βουταδιένιο στυρόλιο. Είναι ένα από τα καλύτερα αναλώσιμα για ογκομετρική μοντελοποίηση, καθώς έχει πολλές θετικές ιδιότητες - αντοχή στην κρούση, ελαστικότητα και αντοχή στη φθορά. Επιπλέον, το πλαστικό ABC είναι μη τοξικό και άοσμο. Μπορείτε να αγοράσετε το υλικό με τη μορφή καρούλια από λεπτά νήματα.

ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ! Μόνο μονόχρωμα, πυκνά μοντέλα μπορούν να δημιουργηθούν από πλαστικό ABC. Τα προϊόντα θα είναι ανθεκτικά και δεν θα χάσουν την εμφάνιση και την ποιότητά τους εάν φυλάσσονται μακριά από το άμεσο ηλιακό φως.

Ακρυλικό

Σε αντίθεση με το πλαστικό ABC, το ακρυλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτύπωση διαφανών μοντέλων. Το σημείο τήξης του ξεπερνά τους 240 βαθμούς Κελσίου, κάτι που πρέπει να ληφθεί υπόψη, αφού το ακρυλικό σκληραίνει πολύ γρήγορα κατά την ψύξη.

ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ! Οι φυσαλίδες αέρα που σχηματίζονται στο ακρυλικό μπορούν να χαλάσουν την εμφάνιση του τελικού προϊόντος.

Σκυρόδεμα

Για την εκτύπωση σε μηχανήματα πρόσθετων χρησιμοποιούνται νέοι τύποι σκυροδέματος, που είναι σχεδόν πανομοιότυποι με τα δομικά υλικά από πέτρα. Μέχρι σήμερα, έχουν δημιουργηθεί μόνο δείγματα δοκιμής. Τεράστιες συσκευές μπορούν να εκτυπώσουν ένα μικρό σπίτι σε λιγότερο από μια μέρα.

Χαρτί

Τα χάρτινα μοντέλα που εκτυπώνονται σε τρισδιάστατους εκτυπωτές χρησιμοποιούνται συχνότερα για τη δημιουργία πρωτοτύπων έργων υπολογιστών. Τα ίδια τα μοντέλα δεν είναι ανθεκτικά ή ελκυστικά στην εμφάνιση, αλλά δημιουργούνται με ταχύτητα ρεκόρ. Οι συσκευές που χρησιμοποιούν χαρτί ως αναλώσιμο υλικό δημιουργούν μοντέλα κολλώντας το ένα στρώμα πάνω στο άλλο.

ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ! Το χαρτί είναι ένα από τα πιο προσιτά και διαδεδομένα υλικά για μοντελοποίηση στο σπίτι.

Υδρογέλη

Το μαλακό υλικό, βιοσυμβατό με ζωντανούς ιστούς, χρησιμοποιείται στην τρισδιάστατη μοντελοποίηση για τη δημιουργία διαφόρων συσκευών μεταφοράς που μπορούν να μεταφέρουν φάρμακα βαθιά στο ανθρώπινο σώμα.

Έτσι, επιστήμονες από τις ΗΠΑ δημιούργησαν ρομπότ που το ύψος τους δεν ξεπερνούσε το 1 εκ. Στην επιφάνειά τους τοποθετήθηκαν κύτταρα καρδιακού ιστού, τα οποία όταν συστέλλονταν τα έβαζαν σε κίνηση. Προβλέπεται ότι τέτοια ρομπότ στο μέλλον θα μπορούν να συμμετέχουν στη διάγνωση και τη θεραπεία πολλών ασθενειών διαφορετικής σοβαρότητας.

Γύψος

Τα υλικά γύψου στην τρισδιάστατη εκτύπωση είναι τόσο διαδεδομένα όσο το χαρτί, το ακρυλικό ή το πλαστικό. Τα μοντέλα που κατασκευάζονται από αυτά δεν είναι ιδιαίτερα ανθεκτικά, αλλά το προσιτό κόστος καλύπτει πλήρως αυτήν την περίσταση. Τα προϊόντα γύψου χρησιμοποιούνται για το σχεδιασμό έργων παρουσίασης.

Ίνα ξύλου

Οι ίνες ξύλου είναι ένα καινοτόμο υλικό. Η ιδέα της δημιουργίας ανήκει στον διάσημο εφευρέτη Kai Party.Η ίνα, που αποτελείται από συνθετικά και φυσικό ξύλο, έχει ιδιότητες παρόμοιες με το πολυλακτίδιο. Τα προϊόντα που κατασκευάζονται από αυτό είναι παρόμοια με τα πράγματα που κατασκευάζονται από φυσική βελανιδιά ή σημύδα, αλλά σε αντίθεση με αυτά είναι πολύ ισχυρότερα και πιο ανθεκτικά.

ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ! Σήμερα, οι ίνες ξύλου χρησιμοποιούνται μόνο σε εκτυπωτές RepRap.

Πάγος

Φιγούρες από πάγο εξαιρετικής ομορφιάς μπορούν επίσης να δημιουργηθούν σε τρισδιάστατους εκτυπωτές. Από το 2006, χάρη στις εξελίξεις δύο Καναδών επιστημόνων, κατέστη σαφές ότι όχι μόνο το ακρυλικό και το χαρτί μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αναλώσιμα για τρισδιάστατη εκτύπωση. Ένα μείγμα νερού και μεθυλαιθέρα σε θερμοκρασίες κάτω των 22 βαθμών μετατρέπεται σε μικροαντικείμενα, τα οποία, φυσικά, δεν είναι ιδιαίτερα ανθεκτικά και ισχυρά.

Μεταλλική σκόνη

Χάρη στη χρήση μεταλλικής σκόνης, κατέστη δυνατή η δημιουργία προϊόντων που είναι εξαιρετικά ανθεκτικά - εξαρτήματα και ανταλλακτικά για εξοπλισμό και ηλεκτρονικά είδη, ακόμη και κοσμήματα τυπώνονται από ελαφριά πολύτιμα μέταλλα και τα κράματά τους, όπως χαλκός, αλουμίνιο, χρυσός και ασήμι.

ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ! Τα ίδια τα προϊόντα που κατασκευάζονται από τέτοια σκόνη έχουν υψηλή θερμική αγωγιμότητα. Για την εξουδετέρωση του, προστίθενται κεραμικά τσιπς.

Νάιλον

Το νάιλον χρησιμοποιείται συχνά στην τρισδιάστατη μοντελοποίηση, καθώς τα μέρη που δημιουργούνται με τη βοήθειά του είναι μαλακά και ελαστικά.

ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ! Το νάιλον έχει πολλά μειονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένης της τοξικότητας.

Πολυκαπρολακτόνη

Η πολυκαπρολακτόνη θεωρείται ένα από τα πιο δημοφιλή αναλώσιμα για μοντελοποίηση προσθέτων. Λιώνει καλά υπό την επίδραση θερμοκρασιών υπό το μηδέν, σκληραίνει γρήγορα, είναι βιοδιασπώμενο και απολύτως ακίνδυνο.

Πολυανθρακικό (PC)

Το πολυανθρακικό είναι ένα πλαστικό που μπορεί να διατηρήσει τα χαρακτηριστικά και τις ιδιότητές του υπό την επίδραση διαφορετικών θερμοκρασιών. Χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μοντέλων βαρέως τύπου.

Πολυλακτίδιο (PLA)

Το πολυλακτίδιο αναγνωρίζεται ως το ασφαλέστερο και πιο φιλικό προς το περιβάλλον υλικό. Δημιουργείται από ενσίρωση τεύτλων και καλαμποκιού και βιομάζα. Μεταξύ των μειονεκτημάτων του πολυλακτιδίου είναι η ευθραυστότητα και η ικανότητά του να αποσυντίθεται υπό την επίδραση της θερμότητας και του φωτός.

Πολυπροπυλένιο (PP)

Το πολυπροπυλένιο αναγνωρίζεται ως η ελαφρύτερη πλαστική μάζα που είναι γνωστή στον κόσμο. Αντέχει καλά στην τριβή, αλλά λιώνει λιγότερο καλά. Αλλάζει σχήμα στο κρύο και είναι ασταθές στο οξυγόνο.

Πολυφαινυλοσουλφόνη (PPSU)

Μοιάζει με συνηθισμένο γυαλί στην εμφάνιση, η πολυφαινυλσουλφόνη είναι πολλές φορές ισχυρότερη από το πολυπροπυλένιο. Ήρθε στην τρισδιάστατη μοντελοποίηση από τη βιομηχανία αεροσκαφών και αναγνωρίστηκε ως το καλύτερο υλικό για τη δημιουργία προϊόντων με υψηλή αντοχή στη θερμότητα και σκληρότητα.

Πολυαιθυλένιο χαμηλής πυκνότητας (HDPE)

Το πολυαιθυλένιο βρίσκεται στην καθημερινή ζωή σχεδόν σε κάθε βήμα. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή πλαστικών δοχείων για ποτά, μεμβρανών και δοχείων συσκευασίας, σωλήνων PVC κ.λπ. Είναι πρωτοπόρος στην τρισδιάστατη εκτύπωση, καθώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οποιαδήποτε από τις γνωστές τεχνολογίες.

Σοκολάτα

Οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές «τροφοδοτούμενοι από σοκολάτα» θα γίνουν σύντομα ένα απαραίτητο χαρακτηριστικό κάθε ζαχαροπλαστείου. Με τη βοήθειά τους, μπορείτε να δημιουργήσετε φιγούρες από γλυκό υλικό οποιασδήποτε πολυπλοκότητας. Η τεχνολογία για τη δημιουργία τους συνίσταται στη διαδοχική στρώση μιας στρώσης σοκολάτας πάνω στην άλλη, η οποία σκληραίνει γρήγορα στο κρύο.

Άλλα υλικά

Υπάρχει μια τεράστια ποικιλία τρισδιάστατων εκτυπωτών στον κόσμο που χρησιμοποιούν τα πιο απροσδόκητα αναλώσιμα.Αυτές περιλαμβάνουν συσκευές που λειτουργούν με ασβέστη, τρόφιμα, ακόμη και ζωντανή οργανική ύλη. Το αν θα αποκτήσουν ευρεία δημοτικότητα και θα γίνουν σε ζήτηση, μόνο ο χρόνος θα δείξει.