3D spausdinimas yra nuostabi technologija, turinti didžiulę reikšmę daugelyje pramonės šakų, visų pirma dėl gebėjimo spausdinti tvirtas medžiagas netradicinėmis formomis. Kai kurios technologijos vis dar nesugeba be problemų pagaminti net kai kurių formų, kurias galima pagaminti 3D spausdinimu.

Kyla klausimas, kokių medžiagų negalima spausdinti 3D spausdintuvu?

Tokių medžiagų, kaip mediena, audinys, popierius ir akmenys, negalima spausdinti 3D spausdintuvu, nes jos sudegtų anksčiau, nei būtų išlydytos ir išspaustos pro purkštuką.

Šiame straipsnyje atsakysime į dažniausiai užduodamus klausimus apie 3D spausdinimo galimybes ir apribojimus, susijusius su medžiagomis, kurias galima ir kurių negalima spausdinti, taip pat su formomis.

Kokių medžiagų negalima spausdinti 3D spausdintuvu?

Pagrindinis atsakymas yra tas, kad negalima spausdinti iš medžiagų, kurių negalima išlydyti iki pusiau skystos būsenos, kurią galima išspausti. Jei pažvelgtumėte, kaip veikia FDM 3D spausdintuvai, jie iš ritės išlydo termoplastines medžiagas, kurių leistinos paklaidos yra ±0,05 ir mažesnės.

Medžiagas, kurios aukštoje temperatūroje ne lydosi, o dega, sunku išspausti per antgalį.

Jei tik galite patenkinti pusiau skystos būsenos reikalavimus ir tolerancijas, turėtumėte turėti galimybę spausdinti šią medžiagą 3D spausdintuvu. Daugelis medžiagų šių savybių neatitinka.

Kita vertus, metalų miltelius taip pat galime naudoti selektyvaus lazerinio sukepinimo (angl. Selective Laser Sintering, SLS) procese, kai lazeriu sukepinama miltelių pavidalo medžiaga ir sujungiama, kad būtų sukurtas kietas modelis.

Medžiagos, kurių negalima spausdinti 3D spausdintuvu, yra šios:

• Tikra mediena, nors galime sukurti PLA ir medžio grūdų hibridą
• Audiniai / audiniai
• Popierius
• Uoliena - nors galite išlydyti vulkaninę medžiagą, pavyzdžiui, absaltą ar riolitą.

Tiesą sakant, negalėjau sugalvoti daug medžiagų, kurių negalima spausdinti 3D spausdintuvu, nes daugumą medžiagų tikrai galima vienaip ar kitaip pritaikyti.

Norint gauti daugiau žinių apie medžiagas 3D spausdinimo srityje, gali būti šiek tiek lengviau pažvelgti į kitą šio klausimo pusę.

Kokias medžiagas galima spausdinti 3D spausdintuvu?

Gerai, taigi žinote, kokių medžiagų negalima spausdinti 3D spausdintuvu, o kaip dėl medžiagų, kurias galima spausdinti 3D spausdintuvu?

• PLA
• ABS
• Metalai (titanas, nerūdijantis plienas, kobalto chromas, nikelio lydinys ir kt.)
• Polikarbonatas (labai stiprus pluoštas)
• Maistas
• Betonas (3D atspausdinti namai)
• TPU (lanksti medžiaga)
• Grafitas
• Biomedžiagos (gyvos ląstelės)
• Akrilas
• Elektronika (spausdintinės plokštės)
• PETG
• Keramika
• Auksas (galima, bet šis metodas būtų gana neefektyvus)
• Sidabrinis
• Nailonas
• Stiklas
• PEEK
• Anglies pluoštas
• PLA su medienos užpildu (gali būti apie 30 % medienos dalelių, 70 % PLA)
• PLA su vario užpildu ("80 % vario")
• HIPS ir dar daugiau

Nustebsite, kaip toli pastaraisiais metais pažengė 3D spausdinimas - įvairūs universitetai ir inžinieriai kuria naujus įvairių tipų objektų 3D spausdinimo būdus.

3D spausdintuvu galima atspausdinti net elektronikos prietaisus - dauguma žmonių niekada nebūtų pagalvoję, kad tai įmanoma.

Taip, taip pat yra tikri bio-3D spausdintuvai, kuriuos žmonės naudoja gyvoms ląstelėms spausdinti. Jie gali kainuoti nuo 10 000 iki 200 000 JAV dolerių ir iš esmės naudoja pridėtinę ląstelių ir biologiškai suderinamų medžiagų gamybą, kad sukurtų gyvą struktūrą, kuri gali imituoti natūralias gyvas sistemas.

Tokie daiktai kaip auksas ir sidabras gali būti paverčiami 3D objektais 3D spausdinimo pagalba, tačiau iš tikrųjų jie nėra 3D spausdinami. Jie gaminami spausdinant vaškinius modelius, liejant, išlydant auksą ar sidabrą, tada išlydytą auksą ar sidabrą supilant į liejinį.

Žemiau pateikiame šaunų vaizdo įrašą, kuriame parodyta, kaip galima sukurti sidabrinį tigro žiedą, pradedant dizainu ir baigiant galutiniu žiedu.

Šis procesas yra tikrai specializuotas, jam reikia tinkamų įrankių ir įrangos, tačiau geriausias dalykas yra tai, koks detalus pasirodo modelis ir kaip jis sukuriamas pasitelkus 3D spausdinimą.

3D spausdinimo pritaikymas yra geriausia šios technologijos dalis, nes galite lengvai pritaikyti savo daiktus.

Kokių formų negalima spausdinti 3D spausdintuvu?

Praktiškai jums bus sunku rasti, kokių formų negalima spausdinti 3D spausdintuvu, nes yra daug 3D spausdinimo būdų, kuriais galima įveikti apribojimus.

Manau, kad Thingiverse esančioje Mathematical Tag svetainėje rasite keletą nuostabiai sudėtingų formų ir modelių.

Kaip dėl "Thingiverse" svetainėje "SteedMaker" sukurtų dėlionės mazgų.

Arba "Thingiverse" tinklalapyje Shockwave3d sukurtas "Trefoil Knot".

Formas, kurias sunku spausdinti FDM būdu, paprastai galima atspausdinti SLA spausdintuvu (kietinant dervą lazerio spinduliais) ir atvirkščiai.

Įprasti 3D spausdintuvai gali turėti spausdinimo problemų:

• Formos, kurios mažai liečiasi su lova, pvz., rutuliai.
• Modeliai, kurių kraštai labai ploni, panašūs į plunksnų kraštus
• 3D spausdintuvai su didelėmis iškyšomis arba spausdinimas ore
• Labai dideli objektai
• Formos su plonomis sienelėmis

Daugelį šių bėdų galima įveikti taikant įvairius pagalbinius spausdinimo metodus, pavyzdžiui, naudojant atramines konstrukcijas iškyšoms, keičiant orientaciją taip, kad plonos dalys nebūtų spausdinimo pagrindas, naudojant plaustus ir briaunas kaip tvirtą pagrindą ir netgi dalijant modelius dalimis.

Formos, kurios mažai liečiasi su lova

Tų formų, kurios turės mažą pagrindą ir mažai liečiasi su lova, negalima spausdinti tiesiogiai 3D spausdintuvu, kaip spausdinama kitomis formomis. Priežastis yra ta, kad objektas iššoktų iš lovos dar nebaigus spausdinti.

Todėl negalite lengvai sukurti sferinio objekto, nes kontaktas su paviršiumi yra per mažas, o kūnas yra per didelis, kad proceso metu pats pasišalintų.

Tačiau tokį spausdinimą galite atlikti naudodami plaustą. Plaustas - tai gijų tinklelis, dedamas ant konstravimo platformos, ant kurios spausdinamas pirmasis modelio sluoksnis.

Ploni, plunksną primenantys kraštai

3D spausdinimu beveik neįmanoma atspausdinti labai plonų elementų, pavyzdžiui, plunksnos ar peilio briaunos, dėl orientacijos, XYZ tikslumo ir bendro ekstruzijos metodo.

Tai būtų galima padaryti tik itin tiksliomis kelių mikronų tikslumo mašinomis, ir net tada jos tikrai negalės išgauti tokių plonų kraštų, kokių galbūt norėtumėte. Technologija pirmiausia turi padidinti savo skiriamąją gebą, kad būtų pasiektas norimas spausdinti plonumas.

Spausdintuvai su dideliais iškyšomis arba spausdinimas ore

Objektus su didelėmis išsikišusiomis dalimis spausdinti sudėtinga, o kartais neįmanoma.

Ši problema paprasta: jei spausdinamos figūros pernelyg nutolsta nuo ankstesnio sluoksnio ir jų dydis yra didelis, jos nutrūksta dar nespėjus tinkamai suformuoti sluoksnio.

Dauguma žmonių manytų, kad negalima spausdinti ant nieko, nes turi būti kažkoks pagrindas, tačiau kai iš tikrųjų parenkate savo 3D spausdintuvą kartu su nustatymais, čia tikrai gali praversti vadinamasis tilto reiškinys.

"Cura" turi tam tikrą pagalbą, kad pagerintų mūsų iškyšas, naudodama parinktį "Įjungti tilto nustatymus".

Kaip matote toliau pateiktame vaizdo įraše, naudojant tinkamus nustatymus ir "Petsfang" kanalą galima gerokai pagerinti tiltų sujungimą.

Jam pavyko gana sėkmingai 3D spausdintuvu atspausdinti 300 mm ilgio iškyšą, o tai labai įspūdinga! Jis pakeitė spausdinimo greitį į 100 mm/s ir 70 mm/s užpildymo greitį, bet tik todėl, kad spausdinimas užtruktų ilgai, todėl labai įmanoma pasiekti dar geresnių rezultatų.

Laimei, po šiomis didelėmis iškyšomis taip pat galime pagaminti atraminius bokštus, kurie jas prilaiko ir leidžia išlaikyti formą.

Labai dideli 3D atspaudai

Dauguma FDM 3D spausdintuvų yra maždaug nuo 100 x 100 x 100 mm iki 400 x 400 x 400 x 400 mm dydžio, todėl rasti 3D spausdintuvą, kuris vienu kartu galėtų spausdinti didelius objektus, bus sunku.

Didžiausias FDM 3D spausdintuvas, kurį galėjau rasti, yra "Modix Big-180X", kurio tūris yra 1800 x 600 x 600 mm, o svoris - 160 kg!

Tai nėra mašina, kurią galite tikėtis gauti, todėl kol kas turime naudotis mažesnėmis mašinomis.

Ne viskas yra blogai, nes turime galimybę padalyti modelius į mažesnes dalis, atspausdinti jas atskirai, o po to sujungti su klijais, pavyzdžiui, superglue arba epoksidine medžiaga.