Η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι μια καταπληκτική τεχνολογία που έχει τεράστια σημασία σε πολλές βιομηχανίες, κυρίως λόγω της ικανότητάς της να εκτυπώνει ισχυρά υλικά, σε ανορθόδοξα σχήματα. Ορισμένες τεχνολογίες δεν μπορούν ακόμη να παράγουν ούτε καν κάποια σχήματα που μπορεί να παράγει η τρισδιάστατη εκτύπωση χωρίς προβλήματα.

Τίθεται λοιπόν το ερώτημα, ποια υλικά δεν μπορούν να εκτυπωθούν τρισδιάστατα;

Υλικά όπως το ξύλο, το ύφασμα, το χαρτί και οι πέτρες δεν μπορούν να εκτυπωθούν τρισδιάστατα επειδή θα καούν πριν λιώσουν και εξωθούνται μέσω ενός ακροφυσίου.

Αυτό το άρθρο θα απαντήσει σε ορισμένες συνήθεις ερωτήσεις σχετικά με τις δυνατότητες και τους περιορισμούς της τρισδιάστατης εκτύπωσης, όσον αφορά τα υλικά που μπορείτε και δεν μπορείτε να εκτυπώσετε, καθώς και τα σχήματα.

Ποια υλικά δεν μπορούν να εκτυπωθούν τρισδιάστατα;

Η κύρια απάντηση εδώ είναι ότι δεν μπορείτε να εκτυπώσετε με υλικά που δεν μπορούν να λιώσουν, σε μια ημι-υγρή κατάσταση που μπορεί να εξωθηθεί. Αν δείτε πώς λειτουργούν οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές FDM, λιώνουν θερμοπλαστικά υλικά από ένα καρούλι, με στενές ανοχές ±0,05 και χαμηλότερα.

Τα υλικά που καίγονται παρά λιώνουν σε υψηλές θερμοκρασίες θα δυσκολευτούν να εξωθούνται μέσω ακροφυσίου.

Εφόσον μπορείτε να ικανοποιήσετε την ημι-υγρή κατάσταση και τις ανοχές, θα πρέπει να είστε σε θέση να εκτυπώσετε τρισδιάστατα αυτό το υλικό. Πολλά υλικά δεν ικανοποιούν αυτές τις ιδιότητες.

Από την άλλη πλευρά, μπορούμε επίσης να χρησιμοποιήσουμε σκόνες για μέταλλα σε μια διαδικασία που ονομάζεται εκλεκτική πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ (SLS), η οποία χρησιμοποιεί ένα λέιζερ για να πυροσυσσωματώσει υλικά σε σκόνη και να τα συνδέσει μεταξύ τους για να δημιουργήσει ένα στερεό μοντέλο.

Τα υλικά που δεν μπορούν να εκτυπωθούν τρισδιάστατα είναι:

• Αληθινό ξύλο, αν και μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα υβρίδιο από PLA και ξύλινους κόκκους
• Ύφασμα/Υφάσματα
• Χαρτί
• Βράχος - αν και μπορείτε να λιώσετε ηφαιστειακά υλικά όπως αψάλτη ή ρυόλιθο.

Στην πραγματικότητα δεν θα μπορούσα να σκεφτώ πολλά υλικά που δεν μπορούν να εκτυπωθούν τρισδιάστατα, μπορείτε πραγματικά να κάνετε τα περισσότερα υλικά να λειτουργήσουν με τον ένα ή τον άλλο τρόπο!

Ίσως είναι λίγο πιο εύκολο να κοιτάξετε προς την άλλη πλευρά αυτής της ερώτησης για να αποκτήσετε περισσότερες γνώσεις σχετικά με τα υλικά στον χώρο της τρισδιάστατης εκτύπωσης.

Ποια υλικά μπορούν να εκτυπωθούν τρισδιάστατα;

Εντάξει, γνωρίζετε ποια υλικά δεν μπορούν να εκτυπωθούν τρισδιάστατα, αλλά τι γίνεται με τα υλικά που μπορούν να εκτυπωθούν τρισδιάστατα;

• PLA
• ABS
• Μέταλλα (τιτάνιο, ανοξείδωτος χάλυβας, χρώμιο κοβαλτίου, κράμα νικελίου κ.λπ.)
• Πολυανθρακικό (πολύ ισχυρό νήμα)
• Τρόφιμα
• Σκυρόδεμα (3D εκτυπωμένα σπίτια)
• TPU (εύκαμπτο υλικό)
• Γραφίτης
• Βιοϋλικά (ζωντανά κύτταρα)
• Ακρυλικό
• Ηλεκτρονικά (πλακέτες κυκλωμάτων)
• PETG
• Κεραμικό
• Χρυσός (δυνατόν, αλλά η μέθοδος αυτή θα ήταν αρκετά αναποτελεσματική)
• Ασημένιο
• Νάιλον
• Γυαλί
• PEEK
• Ίνα άνθρακα
• PLA με πλήρωση ξύλου (μπορεί να έχει περίπου 30% σωματίδια ξύλου, 70% PLA)
• PLA με πλήρωση χαλκού ("80% περιεκτικότητα σε χαλκό")
• HIPS και πολλά άλλα

Θα εκπλαγείτε από το πόσο έχει εξελιχθεί η τρισδιάστατη εκτύπωση τα τελευταία χρόνια, με όλα τα είδη πανεπιστημίων και μηχανικών να δημιουργούν νέες μεθόδους για την τρισδιάστατη εκτύπωση διαφόρων τύπων αντικειμένων.

Ακόμη και τα ηλεκτρονικά μπορούν να εκτυπωθούν τρισδιάστατα, κάτι που οι περισσότεροι άνθρωποι δεν θα πίστευαν ποτέ ότι είναι εφικτό.

Ναι, υπάρχουν επίσης διαθέσιμοι βιο-3D εκτυπωτές που χρησιμοποιούνται για την εκτύπωση ζωντανών κυττάρων. Η τιμή τους κυμαίνεται από 10.000 έως 200.000 δολάρια και ουσιαστικά χρησιμοποιούν την προσθετική κατασκευή κυττάρων και βιοσυμβατού υλικού για να δημιουργήσουν μια ζωντανή δομή που μπορεί να μιμηθεί τα φυσικά ζωντανά συστήματα.

Πράγματα όπως ο χρυσός και ο άργυρος μπορούν να γίνουν τρισδιάστατα αντικείμενα με τη βοήθεια της τρισδιάστατης εκτύπωσης, αλλά όχι πραγματικά τρισδιάστατα εκτυπωμένα. Γίνονται μέσω μιας διαδικασίας εκτύπωσης μοντέλων από κερί, χύτευσης, τήξης του χρυσού ή του αργύρου και στη συνέχεια χύτευσης αυτού του λιωμένου χρυσού ή αργύρου στο εκμαγείο.

Ακολουθεί ένα ωραίο βίντεο που δείχνει πώς μπορεί να δημιουργηθεί ένα ασημένιο δαχτυλίδι τίγρης, από τον σχεδιασμό μέχρι το τελικό δαχτυλίδι.

Η διαδικασία είναι πραγματικά εξειδικευμένη και απαιτεί κατάλληλα εργαλεία και εξοπλισμό για να λειτουργήσει, αλλά το καλύτερο πράγμα σε αυτήν είναι το πόσο λεπτομερές είναι το μοντέλο και πώς δημιουργείται με τη σημαντική βοήθεια της τρισδιάστατης εκτύπωσης.

Η προσαρμογή με την τρισδιάστατη εκτύπωση είναι το καλύτερο μέρος της τεχνολογίας, καθώς μπορείτε να προσαρμόσετε τα δικά σας αντικείμενα με ευκολία.

Ποια σχήματα δεν μπορούν να εκτυπωθούν τρισδιάστατα;

Πρακτικά μιλώντας, θα δυσκολευτείτε να βρείτε ποια σχήματα δεν μπορούν να εκτυπωθούν τρισδιάστατα, επειδή υπάρχουν πολλές τεχνικές τρισδιάστατης εκτύπωσης που μπορούν να ξεπεράσουν τους περιορισμούς.

Νομίζω ότι θα βρείτε αρκετά εκπληκτικά πολύπλοκα σχήματα και μοντέλα κοιτάζοντας την ετικέτα Mathematical Tag στο Thingiverse.

Τι θα λέγατε για τους κόμπους παζλ, που δημιούργησε ο SteedMaker στο Thingiverse.

Ή ο κόμπος Trefoil, που δημιουργήθηκε από τον shockwave3d στο Thingiverse.

Σχήματα που η FDM δυσκολεύεται να εκτυπώσει, μπορούν συνήθως να γίνουν με εκτύπωση SLA (σκλήρυνση ρητίνης με ακτίνες λέιζερ) και το αντίστροφο.

Οι κανονικοί τρισδιάστατοι εκτυπωτές μπορεί να αντιμετωπίσουν προβλήματα στην εκτύπωση:

• Σχήματα που έχουν μικρή επαφή με το κρεβάτι, όπως σφαίρες
• Μοντέλα που έχουν πολύ λεπτές, φτερωτές άκρες
• Τρισδιάστατες εκτυπώσεις με μεγάλες προεξοχές ή εκτύπωση στον αέρα
• Πολύ μεγάλα αντικείμενα
• Σχήματα με λεπτά τοιχώματα

Πολλά από αυτά τα προβλήματα μπορούν να ξεπεραστούν με τη χρήση διαφόρων μεθόδων υποβοηθούμενης εκτύπωσης, όπως η χρήση δομών στήριξης για προεξοχές, η αλλαγή του προσανατολισμού ώστε τα λεπτά μέρη να μην αποτελούν τη βάση της εκτύπωσης, η χρήση σχεδών και πλαισίων ως στερεό θεμέλιο, ακόμη και ο διαχωρισμός των μοντέλων σε κομμάτια.

Σχήματα με μικρή επαφή με το κρεβάτι

Αυτά τα σχήματα που θα έχουν μικρή βάση και μικρή επαφή με το κρεβάτι δεν μπορούν να εκτυπωθούν απευθείας με τρισδιάστατη εκτύπωση, όπως εκτυπώνονται άλλα σχήματα. Ο λόγος είναι απλά ότι το αντικείμενο θα ξεκολλήσει από το κρεβάτι πριν ακόμη ολοκληρωθεί η εκτύπωση.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο δεν μπορείτε να δημιουργήσετε εύκολα ένα αντικείμενο σφαίρας, καθώς η επαφή με την επιφάνεια είναι πολύ μικρή και το σώμα είναι πολύ μεγάλο ώστε να απομακρυνθεί κατά τη διαδικασία.

Ωστόσο, μπορείτε να κάνετε τέτοια εκτύπωση χρησιμοποιώντας μια σχεδία. Η σχεδία είναι ένα πλέγμα από νήματα που τοποθετούνται στην πλατφόρμα κατασκευής, πάνω στην οποία εκτυπώνεται το πρώτο στρώμα του μοντέλου.

Λεπτές, φτερωτές άκρες

Η τρισδιάστατη εκτύπωση πολύ λεπτών χαρακτηριστικών όπως ένα φτερό ή μια άκρη μαχαιριού είναι σχεδόν αδύνατη με την τρισδιάστατη εκτύπωση λόγω του προσανατολισμού, της ακρίβειας XYZ και της γενικής μεθόδου εξώθησης.

Αυτό θα μπορούσε να γίνει μόνο σε εξαιρετικά ακριβή μηχανήματα μερικών μικρομέτρων, και ακόμη και τότε δεν θα είναι σε θέση να πετύχει πραγματικά τόσο λεπτές άκρες όσο θα θέλατε. Η τεχνολογία πρέπει πρώτα να αυξήσει την ανάλυση της περνώντας την επιθυμητή λεπτότητα που θέλετε να εκτυπώσετε.

Εκτυπώσεις με μεγάλες προεξοχές ή εκτύπωση στον αέρα

Αντικείμενα που έχουν μεγάλα προεξέχοντα μέρη είναι δύσκολο να εκτυπωθούν, και μερικές φορές είναι αδύνατο να εκτυπωθούν.

Το πρόβλημα είναι απλό: αν τα σχήματα που εκτυπώνονται κρέμονται πολύ μακριά από το προηγούμενο στρώμα και το μέγεθός τους είναι μεγάλο, θα αποκολληθούν πριν το στρώμα μπορέσει να σχηματιστεί σωστά στη θέση του.

Οι περισσότεροι άνθρωποι θα πίστευαν ότι δεν μπορείτε να εκτυπώσετε πάνω στο τίποτα, επειδή πρέπει να υπάρχει κάποιου είδους θεμέλιο, αλλά όταν πραγματικά επιλέγετε τον τρισδιάστατο εκτυπωτή σας μαζί με τις ρυθμίσεις, ένα φαινόμενο που ονομάζεται γεφύρωση μπορεί πραγματικά να σας φανεί χρήσιμο εδώ.

Το Cura έχει κάποια βοήθεια για να βελτιώσουμε τις προεξοχές μας με την επιλογή 'Ενεργοποίηση ρυθμίσεων γέφυρας'.

Η γεφύρωση μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά με τις σωστές ρυθμίσεις, μαζί με ένα Petsfang Duct, όπως μπορείτε να δείτε στο παρακάτω βίντεο.

Κατάφερε να εκτυπώσει με σχετική επιτυχία μια προεξοχή μήκους 300 χιλιοστών, κάτι που είναι πολύ εντυπωσιακό! Άλλαξε την ταχύτητα εκτύπωσης σε 100mm/s και 70mm/s για την πλήρωση, αλλά μόνο επειδή η εκτύπωση θα έπαιρνε πολύ χρόνο, οπότε ακόμα καλύτερα αποτελέσματα είναι πολύ πιθανά.

Ευτυχώς, μπορούμε επίσης να κατασκευάσουμε πύργους στήριξης κάτω από αυτές τις μεγάλες προεξοχές, για να τις συγκρατήσουμε και να τους επιτρέψουμε να διατηρήσουν το σχήμα τους.

Πολύ μεγάλες τρισδιάστατες εκτυπώσεις

Οι περισσότεροι τρισδιάστατοι εκτυπωτές FDM κυμαίνονται από περίπου 100 x 100 x 100mm έως 400 x 400 x 400mm, οπότε η εύρεση ενός τρισδιάστατου εκτυπωτή που μπορεί να εκτυπώσει μεγάλα αντικείμενα με μία κίνηση θα είναι δύσκολη.

Ο μεγαλύτερος τρισδιάστατος εκτυπωτής FDM που μπόρεσα να βρω είναι ο Modix Big-180X, ο οποίος έχει τεράστιο όγκο κατασκευής 1800 x 600 x 600 χιλιοστά και ζυγίζει 160 κιλά!

Αυτό δεν είναι ένα μηχάνημα στο οποίο μπορείτε να περιμένετε να έχετε πρόσβαση, οπότε εν τω μεταξύ, πρέπει να μείνουμε στα μικρότερα μηχανήματά μας.

Δεν είναι όλα άσχημα, διότι έχουμε τη δυνατότητα να χωρίζουμε τα μοντέλα σε μικρότερα μέρη, να τα εκτυπώνουμε ξεχωριστά και να τα συνδυάζουμε μαζί με μια συγκολλητική ουσία όπως η σούπερ κόλλα ή η εποξική.