A 3D nyomtatás sokoldalú, de sokan elgondolkodnak azon, hogy a 3D nyomtatók csak műanyagot nyomtatnak-e. Ez a cikk azt vizsgálja meg, hogy milyen anyagokat használhatnak a 3D nyomtatók.

A fogyasztói 3D nyomtatók elsősorban műanyagot használnak, mint például PLA, ABS vagy PETG, amelyeket hőre lágyuló műanyagoknak neveznek, mivel a hőmérséklettől függően lágyulnak és keményednek meg. Számos más anyagot is 3D nyomtathat különböző 3D nyomtatási technológiákkal, mint például SLS vagy DMLS a fémek esetében. Még betont és viaszt is 3D nyomtathat.

Van még néhány hasznos információ, amit ebben a cikkben a 3D nyomtatásban használt anyagokról írtam, ezért olvasson tovább.

Mit használnak a 3D nyomtatók tintaként?

Ha valaha is elgondolkodott azon, hogy a 3D nyomtatók milyen tintát használnak, itt az egyszerű válasz erre. 3D nyomtatók három alapvető anyagtípust használnak tintának, amelyek a következők;

• Hőre lágyuló műanyagok (szálak)
• Gyanta
• Porok

Ezek az anyagok különböző típusú 3D nyomtatókat használnak a nyomtatáshoz, és a folytatásban megnézzük az egyes anyagokat.

Hőre lágyuló műanyagok (szál)

A hőre lágyuló műanyagok olyan típusú polimerek, amelyek egy adott hőmérsékletre melegítve hajlékonyak vagy alakíthatóak, majd lehűtéskor megkeményednek.

Amikor a 3D nyomtatásról van szó, a 3D nyomtatók a szálakat vagy hőre lágyuló műanyagokat használják "tintaként" vagy anyagként a 3D tárgyak létrehozásához. Ezt a Fused Deposition Modeling vagy FDM 3D nyomtatás nevű technológiával használják.

Valószínűleg ez a 3D nyomtatás legegyszerűbb típusa, mivel nem igényel bonyolult folyamatot, inkább csak a szálak felmelegítését.

A legnépszerűbb szál, amelyet a legtöbben használnak, a PLA vagy polimájsav, a következő néhány legnépszerűbb szál pedig az ABS, PETG, TPU és Nylon.

Mindenféle szálfajtát, valamint különböző hibrideket és színeket kaphat, így a hőre lágyuló műanyagok széles skálája áll rendelkezésre a 3D nyomtatáshoz.

Ilyen például ez a SainSmart Black ePA-CF szénszállal töltött nejlonszál az Amazonról.

Egyes szálak nehezebben nyomtathatók, mint mások, és nagyon eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyeket a projektjének megfelelően választhat.

A hőre lágyuló szálakkal történő 3D nyomtatás során az anyagot mechanikusan, egy extruderrel egy csövön keresztül juttatják be, amely aztán egy fűtőkamrába, az úgynevezett hotendbe kerül.

A forróvéget olyan hőmérsékletre melegítik, amelyen a szál megpuhul, és a fúvókán lévő kis, általában 0,4 mm átmérőjű lyukon keresztül extrudálható.

A 3D nyomtató a G-kód fájlnak nevezett utasítások alapján működik, amelyek pontosan megmondják a 3D nyomtatónak, hogy milyen hőmérsékleten kell lennie, hová kell mozgatnia a nyomtatófejet, milyen szinten kell lennie a hűtőventilátoroknak, és minden egyéb utasítást, amely a 3D nyomtatót működésre készteti.

A G-kód fájlokat egy STL fájl feldolgozásával hozzák létre, amelyet könnyen letölthet egy olyan weboldalról, mint a Thingiverse. A feldolgozó szoftvert szeletelőnek nevezik, az FDM nyomtatáshoz a legnépszerűbb a Cura.

Íme egy rövid videó, amely a 3D-s szálas 3D nyomtatás folyamatát mutatja be az elejétől a végéig.

Valójában írtam egy teljes bejegyzést, az úgynevezett Végső 3D nyomtatási szál & amp; Anyagok útmutatója, amely számos típusú szálon és 3D nyomtatási anyagon keresztül vezet.

Gyanta

A következő "tinta", amelyet a 3D nyomtatók használnak, egy fotopolimer gyanta nevű anyag, amely egy hőre keményedő folyadék, amely fényérzékeny, és bizonyos UV-fény hullámhosszúságú (405 nm) fény hatására megszilárdul.

Ezek a gyanták különböznek az epoxigyantáktól, amelyeket általában hobbikézműves és hasonló projektekhez használnak.

A 3D nyomtatási gyantákat az SLA vagy sztereolitográfia nevű 3D nyomtatási technológiában használják. Ez a módszer az egyes rétegek kialakításának módja miatt sokkal nagyobb részletességet és felbontást biztosít a felhasználók számára.

A leggyakoribb 3D nyomtatási gyanták a következők: Standard gyanta, Rapid gyanta, ABS-szerű gyanta, rugalmas gyanta, vízzel mosható gyanta és kemény gyanta.

Írtam egy részletesebb bejegyzést a Milyen típusú gyanták vannak a 3D nyomtatáshoz? Legjobb márkák és típusok, így nyugodtan nézze meg, hogy további részletekért.

Az SLA 3D nyomtatók működésének folyamata a következő:

• Miután a 3D nyomtatót összeszerelte, öntse a gyantát a gyantatartályba - egy tartályba, amely az LCD-képernyő fölött tartja a gyantát.
• Az építőlemez leereszkedik a gyantakádba, és kapcsolatot hoz létre a gyantakádban lévő fóliaréteggel.
• A 3D nyomtatási fájl, amelyet létrehoz, utasításokat küld egy adott kép megvilágítására, amely létrehozza a réteget.
• Ez a fényréteg megkeményíti a gyantát.
• Az építőlemez ezután felemelkedik, és szívónyomást hoz létre, amely lehámozza a létrehozott réteget a gyantatartály fóliájáról, és rátapad az építőlemezre.
• Minden egyes réteg létrehozását egy fénykép exponálásával folytatja, amíg a 3D objektum létre nem jön.

Az SLA 3D nyomatok lényegében fejjel lefelé készülnek.

Az SLA 3D-nyomtatók elképesztő részleteket tudnak létrehozni, mivel akár 0,01 mm vagy 10 mikron felbontásra is képesek, de a szabványos felbontás általában 0,05 mm vagy 50 mikron.

Az FDM 3D nyomtatók szabványos felbontása általában 0,2 mm, de néhány kiváló minőségű gép elérheti a 0,05 mm-t is.

A gyantával kapcsolatban fontos a biztonság, mert a gyanta mérgező, ha bőrrel érintkezik. A gyanta kezelésénél nitrilkesztyűt kell használnia, hogy elkerülje a bőrrel való érintkezést.

A gyanta 3D nyomtatás hosszabb folyamatot igényel a szükséges utómunka miatt. Le kell mosni a kikeményítetlen gyantát, meg kell tisztítani a gyanta modellek 3D nyomtatásához szükséges tartókat, majd külső UV-fénnyel kell kikeményíteni az alkatrészt, hogy a 3D nyomtatott tárgy megkeményedjen.

Porok

A 3D nyomtatásban kevésbé elterjedt, de egyre növekvő iparág a porok "tintaként" történő használata.

A 3D nyomtatásban használt porok lehetnek polimerek vagy akár fémek, amelyeket finom részecskékké redukálnak. A felhasznált fémpor minősége és a nyomtatási folyamat határozza meg a nyomtatás eredményét.

Többféle por létezik, amelyek felhasználhatók a 3D nyomtatásban, például nejlon, rozsdamentes acél, alumínium, vas, titán, kobaltkróm és még sok más.

Az Inoxia nevű weboldal sokféle fémport árul.

Vannak különböző technikák is, amelyek a porral történő 3D nyomtatásban használhatók, mint például az SLS (szelektív lézersinterezés), EBM (elektronsugaras olvasztás), Binder Jetting & BPE (kötött por extrudálás).

A legnépszerűbb a szelektív lézersinterezés (SLS) néven ismert szinterelési technika.

A szelektív lézersinterezés folyamata a következők szerint történik:

• A púdertartály termoplasztikus porral van töltve, amely jellemzően nejlon (kerek és sima részecskék).
• A porszóró (penge vagy henger) szétteríti a port, hogy vékony és egyenletes réteget hozzon létre az építési platformon.
• A lézer szelektíven felmelegíti az építési terület egyes részeit a por meghatározott módon történő megolvasztása érdekében.
• Az építőlemez minden egyes réteggel lefelé mozog, ahol a por ismét szétterül a lézerrel történő újabb szinterezéshez.
• Ez a folyamat addig ismétlődik, amíg a részed el nem készül
• A végleges nyomatot nejlonporos héjba burkoljuk, amely ecsettel eltávolítható.
• Ezután egy speciális rendszert használhat, amely például nagy teljesítményű levegővel tisztítja meg a maradékot.

Íme egy gyors videó arról, hogyan néz ki az SLS folyamat.

Az eljárás úgy történik, hogy a por szinterezésével szilárd, az olvadáspontnál porózusabb részeket képeznek. Ez azt jelenti, hogy a porszemcséket úgy hevítik, hogy a felületek összeforrnak. Ennek egyik előnye, hogy műanyagokkal kombinált anyagokat lehet 3D-nyomatok készítésére használni.

Fémporokkal 3D nyomtathat olyan technológiák segítségével, mint a DMLS, SLM és EBM.

A 3D nyomtatók csak műanyagot nyomtathatnak?

Bár a 3D nyomtatásban leggyakrabban műanyagot használnak, a 3D nyomtatók a műanyagon kívül más anyagokat is képesek nyomtatni.

A 3D nyomtatásban felhasználható egyéb anyagok közé tartoznak:

• Gyanta
• Por (polimerek és samponok; fémek)
• Grafit
• Szénszálas
• Titánium
• Alumínium
• Ezüst és arany
• Csokoládé
• Őssejtek
• Vas
• Fa
• Viasz
• Beton

Az FDM-nyomtatók esetében csak néhány ilyen anyagot lehet melegíteni és lágyítani, nem pedig égetni, hogy ki lehessen tolni a hotendből. Számos olyan 3D-nyomtatási technológia létezik, amely kibővíti az emberek által létrehozható anyagok képességeit.

A legfontosabbak az SLS 3D nyomtatók, amelyek lézerszinterezési technikával por felhasználásával készítenek 3D nyomatokat.

A gyanta 3D nyomtatókat szintén gyakran használják otthoni és kereskedelmi célokra. Ennek során a fotopolimerizációs eljárást alkalmazzák a folyékony gyanta UV-fénnyel történő megszilárdítására, amely aztán utófeldolgozáson megy keresztül a kiváló minőségű kivitelezés érdekében.

A 3D nyomtatók nem csak műanyagot, hanem más anyagokat is nyomtathatnak az adott 3D nyomtató típusától függően. Ha a fent felsorolt egyéb anyagok bármelyikét szeretné nyomtatni, akkor a nyomtatáshoz be kell szereznie a megfelelő 3D nyomtatási technológiát.

Bármilyen anyagot nyomtathatnak a 3D nyomtatók?

A lágyítható és fúvókán keresztül extrudálható anyagok, vagy porított fémek összekapcsolhatók, hogy egy tárgyat alkossanak. Amíg az anyag rétegezhető vagy egymásra rakható, addig 3D nyomtatható, de sok tárgy nem felel meg ezeknek a jellemzőknek. A beton 3D nyomtatható, mivel lágynak indul.

A 3D nyomtatott házak betonból készülnek, amelyet összekevernek és egy nagyon nagy fúvókán keresztül extrudálnak, majd egy idő után megkeményedik.

Idővel a 3D nyomtatás rengeteg új anyagot hozott forgalomba, például betont, viaszt, csokoládét, sőt még olyan biológiai anyagokat is, mint az őssejtek.

Így néz ki egy 3D nyomtatott ház.

Lehet 3D-ben pénzt nyomtatni?

Nem, nem lehet 3D nyomtatni pénzt a 3D nyomtatás gyártási folyamata miatt, valamint a pénzre beágyazott jelölések miatt, amelyek hamisításgátlóvá teszik azt. 3D nyomtatók elsősorban műanyag tárgyakat készítenek olyan anyagokból, mint a PLA vagy az ABS, és biztosan nem lehet 3D nyomtatni papírból. Lehetséges 3D nyomtatni kellékes fémérméket.

A pénz rengeteg jelöléssel és beágyazott szálakkal készül, amelyeket egy 3D nyomtató nem biztos, hogy képes pontosan reprodukálni. Még ha egy 3D nyomtató képes is pénznek látszó tárgyakat előállítani, a nyomatok nem használhatók pénzként, mivel nem rendelkeznek azokkal az egyedi tulajdonságokkal, amelyek egy bankjegyet alkotnak.

A pénzt papírra nyomtatják, a legtöbb 3D nyomtatás pedig műanyagból vagy megszilárdult gyantából készül. Ezek az anyagok nem működnek úgy, mint a papír, és nem lehet őket úgy kezelni, mint a pénzt.

A kutatások azt mutatják, hogy a világ legtöbb országának modern pénznemébe legalább 6 különböző technológiát építettek be. Egyetlen 3D nyomtató sem lesz képes egynél vagy kettőnél többet támogatni ezek közül a módszerek közül, amelyek a bankjegy pontos nyomtatásához szükségesek.

A legtöbb ország, különösen az Egyesült Államok, olyan bankjegyeket készít, amelyek a legújabb csúcstechnológiás hamisításgátló funkciókat tartalmazzák, ami megnehezíti a 3D nyomtató számára a nyomtatást. Ez csak akkor lehetséges, ha a 3D nyomtató rendelkezik az érintett bankjegy nyomtatásához szükséges technológiával.

A 3D nyomtató csak a pénz hasonmását tudja kinyomtatni, és nem rendelkezik a pénznyomtatáshoz szükséges technológiával vagy anyagokkal.

Sokan készítenek kellékérméket műanyagból, például PLA-ból, majd fémfestékkel lefújják.

Mások említenek egy olyan technikát, ahol 3D-s formát készíthetsz, és nemesfém agyagot használhatsz. Az agyagot formába nyomnád, majd fémbe égetnéd.

Itt van egy YouTuber, aki létrehozott egy D&D érmét, amelynek mindkét végén "Igen" & "Nem" van. Készített egy egyszerű tervet egy CAD szoftverben, majd létrehozott egy forgatókönyvet, ahol a 3D nyomtatott érme szünetet tart, így be tudott helyezni egy alátétet belülre, hogy nehezebbé tegye, majd befejezi az érme többi részét.

Itt egy példa egy 3D nyomtatott Bitcoin fájlra a Thingiverse-ről, amelyet letölthet és 3D nyomtathat.