3D tisk je všestranný, ale lidé se ptají, zda 3D tiskárny tisknou pouze plast. V tomto článku se podíváme na to, jaké materiály mohou 3D tiskárny používat.

Spotřebitelské 3D tiskárny používají hlavně plasty, jako je PLA, ABS nebo PETG, které jsou známé jako termoplasty, protože měknou a tvrdnou v závislosti na teplotě. Existuje mnoho dalších materiálů, které můžete 3D tisknout pomocí různých technologií 3D tisku, jako je SLS nebo DMLS pro kovy. 3D tisknout můžete dokonce i beton a vosk.

Do tohoto článku jsem vložil další užitečné informace o materiálech, které se používají při 3D tisku, takže čtěte dál.

Jaký inkoust používají 3D tiskárny?

Pokud vás někdy zajímalo, co 3D tiskárny používají za inkoust, zde je na to jednoduchá odpověď. 3D tiskárny používají tři základní typy materiálů pro inkoust, kterými jsou;

• Termoplasty (vlákna)
• Pryskyřice
• Prášky

Tyto materiály využívají k tisku různé typy 3D tiskáren a my se na každý z těchto materiálů podíváme.

Termoplasty (vlákna)

Termoplasty jsou typem polymeru, který se po zahřátí na určitou teplotu stává poddajným nebo tvarovatelným a po ochlazení tvrdne.

Pokud jde o 3D tisk, vlákna neboli termoplasty jsou tím, co 3D tiskárny používají jako "inkoust" nebo materiál pro vytváření 3D objektů. Používá se technologie zvaná Fused Deposition Modeling neboli 3D tisk FDM.

Je to pravděpodobně nejjednodušší typ 3D tisku, protože nevyžaduje složitý proces, ale spíše jen zahřívání vlákna.

Nejoblíbenějším vláknem, které většina lidí používá, je PLA neboli kyselina polymléčná. Dalšími nejoblíbenějšími vlákny jsou ABS, PETG, TPU a nylon.

Můžete si pořídit nejrůznější typy vláken i různé hybridy a barvy, takže existuje opravdu široká škála termoplastů, ze kterých můžete 3D tisknout.

Příkladem může být toto SainSmart Black ePA-CF Carbon Fiber Filled Nylon Filament od Amazonu.

Některá vlákna se tisknou hůře než jiná a mají velmi odlišné vlastnosti, které si můžete vybrat podle svého projektu.

Při 3D tisku pomocí termoplastických vláken se materiál mechanicky přivádí do trubice pomocí extrudéru, který se následně přivádí do ohřívací komory zvané hotend.

Horký konec se zahřeje na teplotu, při které vlákno změkne a může být vytlačeno malým otvorem v trysce, obvykle o průměru 0,4 mm.

Vaše 3D tiskárna pracuje na základě instrukcí, které se nazývají soubor G-Code, který 3D tiskárně přesně říká, jakou má mít teplotu, kam má posunout tiskovou hlavu, jakou úroveň mají mít chladicí ventilátory a všechny další instrukce, které 3D tiskárnu nutí k činnosti.

Soubory G-Code se vytvářejí zpracováním souboru STL, který si můžete snadno stáhnout z webových stránek, jako je Thingiverse. Software pro zpracování se nazývá slicer, nejoblíbenější pro tisk FDM je Cura.

Zde je krátké video, které ukazuje proces 3D tisku s vlákny od začátku do konce.

Vlastně jsem napsal celý příspěvek s názvem Ultimate 3D Printing Filament & Materials Guide, který vás provede několika typy filamentů a materiálů pro 3D tisk.

Pryskyřice

Další sadou "inkoustů", které 3D tiskárny používají, je materiál zvaný fotopolymerní pryskyřice, což je termosetová kapalina, která je citlivá na světlo a tuhne, když je vystavena určitým vlnovým délkám UV světla (405 nm).

Tyto pryskyřice se liší od epoxidových pryskyřic, které se obvykle používají pro hobby řemesla a podobné projekty.

Pryskyřice pro 3D tisk se používají v technologii 3D tisku zvané SLA neboli stereolitografie. Tato metoda poskytuje uživatelům mnohem vyšší úroveň detailů a rozlišení díky způsobu, jakým se tvoří jednotlivé vrstvy.

Mezi běžné pryskyřice pro 3D tisk patří standardní pryskyřice, rychlá pryskyřice, pryskyřice podobná ABS, pružná pryskyřice, vodou omyvatelná pryskyřice a odolná pryskyřice.

Napsal jsem podrobnější příspěvek na téma Jaké jsou typy pryskyřic pro 3D tisk? Nejlepší značky a typy, takže si jej můžete přečíst a dozvědět se více.

Zde je popsán postup, jak 3D tiskárny SLA fungují:

• Jakmile je 3D tiskárna sestavena, nalijete pryskyřici do nádoby na pryskyřici, která se nachází nad obrazovkou LCD.
• Sestavovací deska se spustí do nádoby s pryskyřicí a vytvoří spojení s vrstvou fólie v nádobě s pryskyřicí.
• Soubor pro 3D tisk, který vytváříte, odešle pokyny k rozsvícení konkrétního obrázku, který vytvoří vrstvu.
• Tato vrstva světla vytvrdí pryskyřici.
• Následně se konstrukční deska zvedne a vytvoří sací tlak, který odloupne vytvořenou vrstvu z fólie pryskyřičné vany a přilne k konstrukční desce.
• Každou vrstvu bude dále vytvářet vystavením světelného obrazu, dokud nebude vytvořen 3D objekt.

3D výtisky SLA se v podstatě vytvářejí vzhůru nohama.

3D tiskárny SLA mohou vytvářet úžasné detaily díky tomu, že mají rozlišení až 0,01 mm nebo 10 mikronů, ale standardní rozlišení je obvykle 0,05 mm nebo 50 mikronů.

3D tiskárny FDM mají obvykle standardní rozlišení 0,2 mm, ale některé vysoce kvalitní stroje mohou dosáhnout rozlišení 0,05 mm.

Při práci s pryskyřicí je důležitá bezpečnost, protože při styku s pokožkou je pryskyřice toxická. Při manipulaci s pryskyřicí byste měli používat nitrilové rukavice, abyste zabránili kontaktu s pokožkou.

3D tisk z pryskyřice má delší proces kvůli nutnému následnému zpracování. Je třeba smýt nevytvrzenou pryskyřici, vyčistit podpěry, které jsou nutné pro 3D tisk modelů z pryskyřice, a poté vytvrdit díl externím UV světlem, aby 3D vytištěný objekt ztvrdl.

Prášky

Méně běžným, ale stále se rozvíjejícím odvětvím 3D tisku je používání prášků jako "inkoustu".

Prášky používané při 3D tisku mohou být polymery nebo dokonce kovy, které jsou redukovány na jemné částice. Kvalita použitého kovového prášku a proces tisku určují výsledek tisku.

Existuje několik typů prášků, které lze použít při 3D tisku, například nylon, nerezová ocel, hliník, železo, titan, kobalt-chrom a mnoho dalších.

Na webových stránkách s názvem Inoxia se prodává mnoho druhů kovových prášků.

Existují také různé techniky, které lze použít při 3D tisku s práškem, jako je SLS (Selective Laser Sintering), EBM (Electron Beam Melting), Binder Jetting & amp; BPE (Bound Powder Extrusion).

Nejoblíbenější je technika spékání známá jako selektivní laserové spékání (SLS).

Proces selektivního laserového spékání probíhá následovně:

• Zásobník na prášek je naplněn termoplastickým práškem, obvykle nylonem (kulaté a hladké částice).
• Rozmetadlo prášku (lopatka nebo váleček) rozprostře prášek tak, aby se na stavební plošině vytvořila tenká a rovnoměrná vrstva.
• Laser selektivně zahřívá části konstrukční plochy, aby se prášek definovaným způsobem roztavil.
• S každou vrstvou se konstrukční deska posune dolů, kde se prášek znovu rozprostře a laser ho znovu slinuje.
• Tento postup se opakuje, dokud není vaše část dokončena.
• Váš finální výtisk bude obalený nylonovým práškem, který lze odstranit štětečkem.
• Zbytek pak můžete vyčistit pomocí speciálního systému, který využívá například vysoce výkonný vzduch.

Zde je krátké video o tom, jak vypadá proces SLS.

Proces probíhá tak, že se prášek spéká a vytváří pevné části, které jsou poréznější než bod tání. To znamená, že se částice prášku zahřívají tak, že se jejich povrchy svařují. Jednou z výhod tohoto procesu je, že lze kombinovat materiály s plasty a vytvářet 3D výtisky.

Pomocí technologií, jako je DMLS, SLM & amp; EBM, můžete tisknout 3D pomocí kovových prášků.

Mohou 3D tiskárny tisknout pouze plast?

Ačkoli je plast nejběžnějším materiálem používaným při 3D tisku, 3D tiskárny mohou tisknout i z jiných materiálů než z plastu.

Mezi další materiály, které lze použít při 3D tisku, patří:

• Pryskyřice
• Prášek (polymery & kovy)
• Grafit
• Uhlíková vlákna
• Titan
• Hliník
• Stříbro a zlato
• Čokoláda
• Kmenové buňky
• Iron
• Dřevo
• Vosk
• Beton

U tiskáren FDM lze pouze některé z těchto materiálů zahřívat a změkčovat, nikoliv vypalovat, takže je lze vytlačit z hotendu. Existuje mnoho technologií 3D tisku, které rozšiřují možnosti materiálů, které mohou lidé vytvářet.

Hlavním z nich jsou 3D tiskárny SLS, které k výrobě 3D výtisků využívají prášek s technikou laserového spékání.

Pryskyřicové 3D tiskárny se běžně používají i pro domácí a komerční účely. Jedná se o použití procesu fotopolymerizace, při kterém dochází k tuhnutí tekuté pryskyřice pomocí UV světla, která pak prochází následným zpracováním pro dosažení vysoké kvality.

3D tiskárny mohou tisknout nejen plast, ale i další materiály v závislosti na typu dané 3D tiskárny. Pokud chcete tisknout některý z dalších výše uvedených materiálů, měli byste si k tisku pořídit příslušnou technologii 3D tisku.

Mohou 3D tiskárny tisknout z jakéhokoli materiálu?

Materiály, které lze změkčit a protlačit tryskou, nebo práškové kovy lze spojit dohromady a vytvořit objekt. Pokud lze materiál vrstvit nebo skládat na sebe, lze jej vytisknout 3D tiskem, ale mnoho objektů těmto vlastnostem nevyhovuje. Beton lze vytisknout 3D tiskem, protože začíná měkký.

3D tištěné domy jsou vyrobeny z betonu, který se smíchá a vytlačí přes velmi velkou trysku a po určité době ztvrdne.

3D tisk postupem času přinesl spoustu nových materiálů, jako je beton, vosk, čokoláda, a dokonce i biologické látky, jako jsou kmenové buňky.

Takto vypadá dům vytištěný na 3D tiskárně.

Lze 3D tisknout peníze?

Ne, peníze nelze 3D tisknout kvůli výrobnímu procesu 3D tisku a také kvůli zabudovaným značkám na penězích, díky nimž jsou peníze chráněny proti padělání. 3D tiskárny vytvářejí především plastové předměty z materiálů, jako je PLA nebo ABS, a rozhodně nelze 3D tisknout pomocí papíru. Je možné 3D tisknout rekvizity kovových mincí.

Peníze jsou vyrobeny s mnoha značkami a vloženými vlákny, které 3D tiskárna nemusí být schopna přesně reprodukovat. I když 3D tiskárna dokáže vyrobit něco, co vypadá jako peníze, výtisky nelze použít jako peníze, protože nemají jedinečné vlastnosti, které tvoří bankovku.

Peníze jsou vytištěny na papíře a většina 3D výtisků je vytištěna z plastu nebo ztuhlé pryskyřice. Tyto materiály nemohou fungovat stejně jako papír a nelze s nimi zacházet stejně jako s penězi.

Výzkumy ukazují, že moderní měna většiny zemí světa má v sobě zabudováno nejméně 6 různých technologií. Žádná 3D tiskárna nebude schopna podporovat více než jednu nebo dvě z těchto metod, které jsou nutné k přesnému vytištění bankovky.

Většina zemí, zejména USA, vytváří bankovky, které obsahují nejnovější špičkové technologické prvky proti padělání, které ztíží jejich tisk na 3D tiskárně. To je možné pouze v případě, že 3D tiskárna disponuje potřebnou technologií pro tisk příslušné bankovky.

3D tiskárna se může pokusit vytisknout pouze vzhledovou podobu peněz a nemá správnou technologii ani materiály pro tisk peněz.

Mnoho lidí vytváří mince z plastového materiálu, jako je PLA, a následně je stříká metalickou barvou.

Jiní se zmiňují o technice, při níž lze vytvořit 3D formu a použít hlínu z drahých kovů. Hlína by se vytlačila do formy a pak vypálila do kovu.

Zde je YouTuber, který vytvořil minci D&D, která má na každém konci nápis "Yes" & "No". Vytvořil jednoduchý návrh v softwaru CAD a poté vytvořil skript, ve kterém se 3D tištěná mince zastaví, aby mohl dovnitř vložit podložku, která ji ztěžuje, a poté dokončí zbytek mince.

Zde je příklad 3D tištěného souboru Bitcoin z Thingiverse, který si můžete stáhnout a vytisknout sami.