A 3D nyomtatás egy csodálatos technológia, amely számos iparágban hatalmas jelentőséggel bír, főként azért, mert képes erős anyagokat nyomtatni, szokatlan formákban. Egyes technológiák még mindig nem tudnak olyan formákat előállítani, amelyeket a 3D nyomtatás problémamentesen tud.

Felmerül tehát a kérdés, hogy milyen anyagokat nem lehet 3D nyomtatni?

Az olyan anyagokat, mint a fa, a szövet, a papír és a kövek, nem lehet 3D nyomtatással előállítani, mert elégnének, mielőtt megolvadnának és a fúvókán keresztül extrudálódnának.

Ez a cikk a 3D nyomtatás képességeivel és korlátaival kapcsolatos néhány gyakori kérdésre ad választ, a nyomtatható és nem nyomtatható anyagok, valamint a formák tekintetében.

Milyen anyagokat nem lehet 3D nyomtatni?

A fő válasz itt az, hogy nem lehet olyan anyagokkal nyomtatni, amelyeket nem lehet megolvasztani, félfolyékony állapotba, amely extrudálható.Ha megnézzük, hogyan működnek az FDM 3D nyomtatók, akkor hőre lágyuló anyagokat olvasztanak meg egy orsóról, ±0,05 és annál kisebb tűréshatárokkal.

Az olyan anyagokat, amelyek magas hőmérsékleten inkább égnek, mint olvadnak, nehéz lesz fúvókán keresztül extrudálni.

Amíg a félig folyékony állapot és a tűréshatárok teljesülnek, addig képesnek kell lennie az adott anyag 3D nyomtatására. Sok anyag nem felel meg ezeknek a tulajdonságoknak.

Másrészt a fémek esetében is használhatunk porokat a szelektív lézersinterezésnek (SLS) nevezett eljárás során, amely lézerrel szinterezi a porított anyagot, és szilárd modell létrehozásához összekapcsolja azt.

A következő anyagok nem nyomtathatók 3D-ben:

• Valódi fa, bár a PLA és a fa szemcsék hibridjét is létrehozhatjuk.
• Szövet/szövet
• Papír
• Kőzet - bár megolvaszthatunk vulkanikus anyagokat, például abszaltot vagy riolitot.

Igazából nem sok olyan anyagot tudtam kitalálni, amit nem lehet 3D nyomtatással előállítani, a legtöbb anyagot így vagy úgy, de működőképessé lehet tenni!

Talán egy kicsit könnyebb lenne a kérdés másik oldalát is megvizsgálni, hogy több ismeretet szerezzünk a 3D nyomtatási térben használt anyagokról.

Milyen anyagokat lehet 3D nyomtatni?

Oké, tehát tudod, hogy mely anyagokat nem lehet 3D nyomtatni, de mi a helyzet azokkal az anyagokkal, amelyeket lehet 3D nyomtatni?

• PLA
• ABS
• Fémek (titán, rozsdamentes acél, kobaltkróm, nikkelötvözet stb.)
• Polikarbonát (nagyon erős szál)
• Élelmiszer
• Beton (3D nyomtatott házak)
• TPU (rugalmas anyag)
• Grafit
• Bioanyagok (élő sejtek)
• Akril
• Elektronika (áramköri lapok)
• PETG
• Kerámia
• Arany (lehetséges, de ez a módszer meglehetősen gazdaságtalan lenne)
• Ezüst
• Nylon
• Üveg
• PEEK
• Szénszálas
• Fával töltött PLA (kb. 30% fa részecskék, 70% PLA)
• Rézzel töltött PLA ("80%-os réztartalom")
• HIPS és még sok más

Meglepődne, hogy a 3D nyomtatás milyen sokat fejlődött az elmúlt években: mindenféle egyetemek és mérnökök új módszereket dolgoztak ki a különböző típusú tárgyak 3D nyomtatására.

Még az elektronikát is lehet 3D nyomtatni, amit a legtöbben soha nem gondoltak volna, hogy lehetséges.

Igen, léteznek valódi bio-3D nyomtatók is, amelyeket az emberek élő sejtek nyomtatására használnak. 10 000 és 200 000 dollár közötti áron kaphatók, és alapvetően a sejtek és biokompatibilis anyagok additív gyártását használják élő struktúrák rétegzésére, amelyek utánozhatják a természetes élő rendszereket.

Az olyan dolgok, mint az arany és az ezüst, 3D-s nyomtatás segítségével 3D-s tárgyakká alakíthatók, de valójában nem 3D-s nyomtatással készülnek. Az elkészítéshez viaszmodelleket kell nyomtatni, öntvényt készíteni, megolvasztani az aranyat vagy ezüstöt, majd ezt az olvadt aranyat vagy ezüstöt beleönteni az öntvénybe.

Az alábbiakban egy klassz videó mutatja be, hogyan lehet egy ezüst tigrisgyűrűt készíteni, a tervezéstől a végső gyűrűig.

A folyamat valóban speciális, és megfelelő eszközöket és berendezéseket igényel, de a legjobb benne az, hogy milyen részletes modell jön ki, és hogy a 3D nyomtatás jelentős segítségével jön létre.

A 3D nyomtatással történő testreszabás a legjobb része a technológiának, hiszen könnyedén személyre szabhatja saját tárgyait.

Milyen formákat nem lehet 3D nyomtatni?

Gyakorlatilag nehéz lesz megtalálni, hogy milyen formákat nem lehet 3D nyomtatni, mert számos olyan 3D nyomtatási technika létezik, amely képes legyőzni a korlátozásokat.

Szerintem számos elképesztően összetett formát és modellt találsz, ha megnézed a Thingiverse matematikai címkéjét.

Mit szólnál a Puzzle Knots-hoz, amelyet SteedMaker készített a Thingiverse-en.

Vagy a Trefoil Knot, amelyet shockwave3d készített a Thingiverse-en.

Az olyan formák, amelyek nyomtatásával az FDM-nek gondjai vannak, általában SLA nyomtatással (a gyanta lézersugarakkal történő kikeményítése) is elvégezhetők, és fordítva.

A normál 3D nyomtatóknak gondot okozhat a nyomtatás:

• Olyan formák, amelyek kevéssé érintkeznek az alappal, mint például a gömbök.
• Nagyon finom, tollszerű élekkel rendelkező modellek
• 3D nyomtatás nagy túlnyúlásokkal vagy a levegőben történő nyomtatással
• Nagyon nagy tárgyak
• Vékony falú alakzatok

E problémák nagy része leküzdhető különböző segédnyomtatási módszerekkel, például a túlnyúlásokhoz tartószerkezetek használatával, a tájolás megváltoztatásával, hogy a vékony részek ne képezzék a nyomtatás alapját, tutajok és peremek használatával szilárd alapként, sőt a modellek darabokra osztásával is.

Alakzatok kevés érintkezéssel az ágyhoz

Azokat az alakzatokat, amelyeknek kicsi lesz az alapjuk és kevéssé érintkeznek az ágyazattal, nem lehet közvetlenül 3D nyomtatni, mint más alakzatokat 3D nyomtatással. Ennek oka egyszerűen az, hogy a tárgy még a nyomtatás befejezése előtt le fog pattanni az ágyról.

Ezért nem lehet könnyen gömb alakú objektumot létrehozni, mivel a felülettel való érintkezés túl kicsi, a test pedig túl nagy ahhoz, hogy a folyamat során eltávolítsa magát.

A raft egy szálakból álló háló, amelyet az építőplatformra helyezünk, és amelyre a modell első rétegét nyomtatjuk.

Finom, tollszerű élek

A 3D nyomtatással szinte lehetetlen nagyon vékony funkciókat, például egy tollat vagy egy kés élét 3D nyomtatással nyomtatni a tájolás, az XYZ pontosság és az extrudálás általános módszere miatt.

Ez csak rendkívül precíz, néhány mikronos gépeken lenne lehetséges, és még akkor sem lesz képes igazán olyan vékony éleket létrehozni, mint amilyet Ön szeretne. A technológiának először meg kell növelnie a felbontását, amely a kívánt vékonyságot meghaladta, amit nyomtatni szeretne.

Nagy túlnyúlásokkal vagy a levegő közepén nyomtatással rendelkező nyomatok

Az olyan tárgyakat, amelyeknek nagyméretű, túlnyúló részei vannak, nagy kihívást jelentenek a nyomtatás során, és néha lehetetlen is.

Ez a probléma egyszerű: ha a nyomtatandó alakzatok túl messze lógnak az előző rétegtől, és a méretük nagy, akkor letörnek, mielőtt a réteg megfelelően a helyére tudna formálódni.

A legtöbb ember azt gondolná, hogy nem lehet a semmire nyomtatni, mert valamilyen alapra van szükség, de ha a 3D nyomtatót a beállításokkal együtt tényleg betárcsázza, akkor a hídképzés nevű jelenség nagyon jól jöhet.

A Cura némi segítséget nyújt a túlnyúlásaink javításához a 'Híd beállítások engedélyezése' opcióval.

A megfelelő beállításokkal, valamint egy Petsfang Duct-tel jelentősen javítható a hídképesség, ahogy az alábbi videón is látható.

Sikerült viszonylag sikeresen 3D nyomtatnia egy 300 mm hosszú túlnyúlványt, ami nagyon lenyűgöző! A nyomtatási sebességet 100 mm/s-ra és 70 mm/s-ra változtatta a kitöltésnél, de csak azért, mert a nyomtatás sokáig tartana, így még jobb eredmények is nagyon lehetségesek.

Szerencsére ezek alá a nagy túlnyúlások alá is tudunk támasztótornyokat gyártani, hogy megtartsák őket, és lehetővé tegyék, hogy megtartsák a formájukat.

Nagyon nagy 3D nyomtatások

A legtöbb FDM 3D nyomtató 100 x 100 x 100 mm és 400 x 400 x 400 mm között mozog, így nehéz lesz olyan 3D nyomtatót találni, amely képes nagyméretű tárgyakat nyomtatni egy menetben.

A legnagyobb FDM 3D nyomtató, amit találtam, a Modix Big-180X, amelynek hatalmas építési térfogata 1800 x 600 x 600mm, súlya 160kg!

Ez nem egy olyan gép, amelyhez várhatóan hozzáférhetünk, így addig is maradnunk kell a kisebb gépeinknél.

Nem minden rossz, mert lehetőségünk van arra, hogy a modelleket kisebb részekre osszuk, ezeket külön-külön kinyomtassuk, majd utána ragasztóanyaggal, például szuperragasztóval vagy epoxival összeillesszük őket.