Kuinka 3D-tulostin toimii? - Selitetty selvästi
3D-tulostimet ovat tulossa halvemmaksi ja kiinnostavammaksi yksityisille käyttäjille. Selitämme, kuinka 3D-tulostin toimii ja mitä erilaisia tulostustapoja on saatavana.
3D-tulostimien perustoiminnot
Tällä hetkellä on kolme erilaista 3D-tulostustekniikkaa. Ne eroavat käytetystä lähtöaineesta ja mallinnustekniikasta. Perusperiaate on aina sama:
- 3D-tulostuksen malli ei ole tekstitiedosto kuten tavallisissa tulostimissa, vaan 3D-malli, koska se voidaan suunnitella CAD-ohjelmistolla.
- Yleisimmät tiedostotyypit ovat STL (Standard Triangulation Language), VRML (Virtual Reality Modeling Language) ja X3D (Extensible 3D).
- 3D-tulostimeen "syötetään" nämä mallit. Malli on sitten rakennettu sulattavista materiaaleista, jauheesta tai tietystä nesteestä.
- Kaikki kolme yleistä 3D-tulostintyyppiä käyttävät ohuita kerroksia, jotka on karkaistu erikseen.
3D-tulostin: miten stereolitografia toimii?
Stereolitografia (SLA) kehitettiin jo 1980-luvulla, ja se on vanhin 3D-tulostustekniikka.
- Nestemäinen epoksihartsi, joka sijaitsee altaassa, toimii lähtöaineena.
- Altaassa on nostolava, jota voidaan siirtää ylös ja alas. 3D-malli luodaan tälle.
- Tulostamisen alussa nostin on juuri hartsin pinnan alla - noin 0, 05 - 0, 25 mm.
- Laser, joka on kiinnitetty lantion yläpuolelle, kovettaa mallin ensimmäisen kerroksen.
- Nyt hissi liikkuu vähän alaspäin. Tulostintyypistä ja mallin filigraanisesta luonteesta riippuen kerrosten paksuus on 0, 05 - 0, 25 mm. Epoksihartsi kulkee yhdessä ensimmäisen, jo kovetetun kerroksen yli.
- Nyt kohteen seuraava kerros on kovetettu ja sopii saumattomasti ensimmäiseen, alla olevaan kerrokseen.
- 3D-malli rakennetaan kerros kerrokselta alhaalta ylöspäin.
- SLA-prosessin etuna on mallin sileä pinta. Neste ei kuitenkaan kanta ylittäviä osia, kunhan ne eivät ole täysin kovettuneita. Tästä syystä joudutaan käyttämään tukirakenteita.
Kuinka 3D-tulostin toimii ?: Laser sintraus
Selektiivisessä lasisintrauksessa (SLS) tai Selektiivisessä lasisulatuksessa (SLM) käytetään jauhetta raaka-aineena. Polyamidi 12 -jauhetta käytetään enimmäkseen. Lähtömateriaalina ovat kuitenkin myös muovin ja metallin tai keraamisen jauheen avulla päällystetty hiekkamuovaus.
- Laser sintrauksessa ei käytetä vain yhtä allasta, vaan kahta vierekkäin sijaitsevaa allasta, joissa molemmissa on nostolava.
- Jauhe on altaan raaka-aine (vasemmalla kuvassa).
- Rulla noutaa jauheen ja vierittää sen alun yläosassa olevan viereisen uima-altaan hissin yli.
- Laser sulattaa tai sintraa jauheen (keramiikan tapauksessa) siten, että se sitoo ja kovettuu. Objektin ensimmäinen kerros luodaan.
- Jauhealtaassa oleva nosto liikkuu hiukan ylöspäin, esinealtaan taso laskee hiukan.
- Rulla levittää seuraavan jauhekerroksen esineen ensimmäiseen, kovetettuun kerrokseen ja laser alkaa kovettua uudelleen.
- Joten malli on rakennettu kerros kerrokselta alhaalta ylös.
- Prosessin etuna on monipuolinen materiaalivalinta. Lisäksi tukia ei tarvitse järjestää, koska jauhe kovettuu heti ja kantava.
- Toisin kuin stereolitografia, esineillä on karkea pinta lasersintrauksen aikana. Tulostimet ovat myös erittäin kalliita, ja siksi ne ovat kehittyneempiä teollisuudelle.
Fused Deposit Modeling (FDM): 3D-tulostimet yksityisille käyttäjille
Sulautetun saostumisen mallintaminen (FDM) on yleisimmin käytetty menetelmä.
- Käytetään materiaaleja, jotka muuttuvat nestemäisiksi tai muovattaviksi lämmön vaikutuksesta - esimerkiksi kestomuovimateriaaleja, kuten PVA, PET ja nylon, mutta myös suklaata ja vahaa.
- Materiaali kuumennetaan suuttimessa ja nesteytetään. Sitten se levitetään kerrokseen tietyissä kohdissa - hyvin samanlainen kuin klassinen painatus - ja jäähdytetään sitten niin, että se kovettuu.
- Kuten muutkin prosessit, tämä luo yhden kerroksen toisensa jälkeen.
- Toinen haitta on, että malli ei kovettu kokonaan heti. Tästä syystä tukirakenteet on ehkä suunniteltava vuonna 2006.
- Tulostimet ja materiaalit ovat kuitenkin suhteellisen halpoja, joten ne soveltuvat myös yksityiskäyttäjille.