3D drukāšana ir pārsteidzoša tehnoloģija, kurai ir milzīga nozīme daudzās nozarēs, galvenokārt pateicoties tās spējai drukāt spēcīgus materiālus neordināru formu veidā. Dažas tehnoloģijas joprojām nespēj bez problēmām izgatavot pat dažas formas, ko 3D drukāšana spēj.

Tāpēc rodas jautājums, kādus materiālus nevar 3D drukāt?

Tādus materiālus kā koks, audums, papīrs un akmeņi nav iespējams 3D drukāt, jo tie sadegtu, pirms tos varētu izkausēt un izspiest caur sprauslu.

Šajā rakstā tiks sniegtas atbildes uz dažiem biežāk uzdotajiem jautājumiem par 3D drukāšanas iespējām un ierobežojumiem attiecībā uz materiāliem, kurus var un nevar drukāt, kā arī formām.

Kādus materiālus nevar 3D drukāt?

Galvenā atbilde ir tāda, ka nevar drukāt ar materiāliem, kurus nevar izkausēt pusšķidrā stāvoklī, ko var ekstrudēt. Ja paskatās, kā darbojas FDM 3D printeri, tie kausē termoplastiskus materiālus no spoles ar stingrām pielaidēm ±0,05 un mazāk.

Materiālus, kas augstā temperatūrā sadeg, nevis kūst, būs grūti ekstrudēt caur sprauslu.

Ja vien jūs varat nodrošināt pusšķidra materiāla stāvokli un pielaides, jums vajadzētu būt iespējai šo materiālu 3D drukāt. Daudzi materiāli neatbilst šīm īpašībām.

No otras puses, mēs varam izmantot arī metālu pulverus procesā, ko sauc par selektīvo lāzera saķepināšanu (SLS), kurā, izmantojot lāzeru, pulverveida materiāls tiek saķepināts un savienots kopā, lai izveidotu cietu modeli.

Materiāli, kurus nevar 3D drukāt, ir šādi:

• Īsts koks, lai gan mēs varam izveidot PLA un koksnes graudu hibrīdu.
• Audums/šķiedras
• Papīrs
• ieži - lai gan jūs varētu izkausēt vulkānisku materiālu, piemēram, absaltu vai riolītu.

Patiesībā es nevarēju izdomāt daudz materiālu, kurus nevarētu 3D drukāt, jūs patiešām varat izmantot lielāko daļu materiālu tādā vai citādā veidā!

Lai iegūtu vairāk zināšanu par materiāliem 3D drukāšanas jomā, varētu būt nedaudz vieglāk pievērsties otrai šī jautājuma pusei.

Kādus materiālus var 3D drukāt?

Labi, jūs jau zināt, kurus materiālus nevar 3D drukāt, bet kā ir ar materiāliem, kurus var 3D drukāt?

• PLA
• ABS
• Metāli (titāns, nerūsējošais tērauds, kobaltshroms, niķeļa sakausējums u. c.)
• Polikarbonāts (ļoti izturīgs pavediens)
• Pārtika
• Betons (3D drukātās mājas)
• TPU (elastīgs materiāls)
• Grafīts
• Biomateriāli (dzīvas šūnas)
• Akrila
• Elektronika (shēmas plates)
• PETG
• Keramika
• Zelts (iespējams, bet šī metode būtu diezgan neefektīva)
• Sudraba
• Neilons
• Stikls
• PEEK
• Oglekļa šķiedra
• Koksnes pildījums PLA (var būt aptuveni 30 % koksnes daļiņu, 70 % PLA).
• PLA ar vara pildījumu ("80 % vara saturs")
• HIPS un daudzi citi

Jūs būsiet pārsteigti, cik tālu pēdējos gados ir attīstījusies 3D drukāšana, jo visdažādākās universitātes un inženieri izstrādā jaunas metodes dažādu objektu 3D drukāšanai.

Pat elektroniku var 3D drukāt, un lielākā daļa cilvēku nekad nebūtu iedomājušies, ka tas ir iespējams.

Jā, ir pieejami arī īsti bio-3D printeri, kurus cilvēki izmanto, lai izdrukātu dzīvas šūnas. To cena var būt no 10 000 līdz 200 000 ASV dolāru, un būtībā tie izmanto šūnu un bioloģiski saderīga materiāla aditīvo ražošanu, lai izveidotu dzīvu struktūru, kas var imitēt dabiskas dzīvas sistēmas.

Tādas lietas kā zeltu un sudrabu var izveidot 3D objektos, izmantojot 3D drukāšanu, bet ne 3D drukāšanu. Tās tiek veidotas, drukājot vaska modeļus, lejot, kausējot zeltu vai sudrabu, pēc tam izkausēto zeltu vai sudrabu ielejot lietajā objektā.

Zemāk ir foršs video, kurā parādīts, kā var izveidot sudraba tīģera gredzenu, sākot no dizaina līdz galīgajam gredzenam.

Šis process ir patiešām specializēts un prasa atbilstošus instrumentus un aprīkojumu, lai tas darbotos, bet labākais, ko tas sniedz, ir tas, cik detalizēts modelis iznāk un kā tas tiek radīts ar 3D drukāšanas palīdzību.

Pielāgošana ar 3D drukāšanu ir vislabākā šīs tehnoloģijas daļa, jo ar tās palīdzību var viegli personalizēt savus priekšmetus.

Kādas formas nevar 3D drukāt?

Praktiski jums būs grūti atrast, kādas formas nav iespējams 3D drukāšanai, jo ir daudz 3D drukāšanas paņēmienu, ar kuriem var pārvarēt ierobežojumus.

Es domāju, ka jūs atradīsiet vairākas pārsteidzoši sarežģītas formas un modeļus, apskatot matemātisko birku Thingiverse.

Kā ir ar SteedMaker Thingiverse izveidotajiem Puzzle Knots.

Vai arī Trefoil Knot, ko Thingiverse vietnē izveidojis shockwave3d.

Formas, kuras FDM ir grūti drukāt, parasti var drukāt, izmantojot SLA drukāšanu (sveķu cietināšana ar lāzera stariem), un otrādi.

Parastiem 3D printeriem var rasties problēmas ar drukāšanu:

• Formas, kas maz saskaras ar gultni, piemēram, lodes.
• Modeļi, kuriem ir ļoti smalkas, spalvām līdzīgas malas.
• 3D izdrukas ar lielām pārkarēm vai drukāšana gaisā.
• Ļoti lieli objekti
• Formas ar plānām sieniņām

Daudzas no šīm nepatikšanām var pārvarēt, izmantojot dažādas drukas palīgmetodes, piemēram, izmantojot atbalsta konstrukcijas pārkares, mainot orientāciju tā, lai plānās detaļas nebūtu drukas pamats, izmantojot plostus un apmales kā stingru pamatu un pat sadalot modeļus pa daļām.

Formas ar nelielu kontaktu ar gultu

Tās formas, kurām būs maza pamatne un neliels kontakts ar pamatni, nevar tieši 3D drukāt, kā tiek drukātas citas formas. Iemesls ir tāds, ka objekts atdalīsies no pamatnes vēl pirms drukāšanas pabeigšanas.

Tāpēc nav iespējams viegli izveidot sfērisku objektu, jo kontakts ar virsmu ir pārāk mazs, un ķermenis ir pārāk liels, lai procesa laikā pats sevi noņemtu.

Tomēr šādu drukāšanu var veikt, izmantojot plostu. Plosts ir pavedienu tīkls, kas novietots uz veidošanas platformas, uz kuras tiek drukāts modeļa pirmais slānis.

Smalkas, spalvām līdzīgas malas

3D drukāšana ar ļoti plānām funkcijām, piemēram, spalvu vai naža malu, ir gandrīz neiespējama 3D drukāšanas dēļ orientācijas, XYZ precizitātes un vispārējās ekstrūzijas metodes dēļ.

To varētu izdarīt tikai ar īpaši precīzām iekārtām, kuru precizitāte ir tikai daži mikroni, un pat tad ar tām nevarēs iegūt tik plānas malas, kā jūs varētu vēlēties. Tehnoloģijai vispirms ir jāpalielina izšķirtspēja, lai sasniegtu vajadzīgo plānumu, ko vēlaties drukāt.

Izdrukas ar lieliem pārkares laukumiem vai drukāšana gaisā

Objektus, kuriem ir lielas pārkares, ir grūti drukāt, un dažkārt tas nav iespējams.

Problēma ir vienkārša: ja drukājamās formas ir pārāk tālu no iepriekšējā slāņa un to izmērs ir liels, tās atdalās, pirms slānis var pienācīgi izveidoties.

Lielākā daļa cilvēku domātu, ka nevar drukāt uz nekā, jo ir jābūt kaut kādam pamatam, taču, kad 3D printeris ir patiešām pielāgots iestatījumiem, šeit var noderēt fenomens, ko sauc par tiltu savienošanu.

Cura ir pieejama palīdzība, lai uzlabotu mūsu pārkares, izmantojot opciju "Ieslēgt tilta iestatījumus".

Kā redzat zemāk redzamajā videoklipā, savienošanu var ievērojami uzlabot, izmantojot pareizos iestatījumus un Petsfang vadu.

Viņam izdevās salīdzinoši veiksmīgi 3D drukāt 300 mm garu pārkares konstrukciju, kas ir ļoti iespaidīgi! Viņš mainīja drukas ātrumu uz 100 mm/s un 70 mm/s infill, bet tikai tāpēc, ka druka aizņemtu daudz laika, tāpēc ir ļoti iespējams sasniegt vēl labākus rezultātus.

Par laimi, mēs varam izgatavot arī atbalsta torņus zem šīm lielajām pārkarēm, lai tās noturētu un ļautu saglabāt formu.

Ļoti lielas 3D izdrukas

Lielākā daļa FDM 3D printeru ir ar izmēriem no aptuveni 100 x 100 x 100 mm līdz 400 x 400 x 400 mm, tāpēc atrast 3D printeri, ar kuru vienā piegājienā var izdrukāt lielus objektus, būs grūti.

Lielākais FDM 3D printeris, ko man izdevās atrast, ir Modix Big-180X, kura būvējamais tilpums ir 1800 x 600 x 600 mm, un tas sver 160 kg!

Tā nav mašīna, kurai jūs varētu cerēt piekļūt, tāpēc pagaidām mums ir jāpaliek pie mūsu mazajām mašīnām.

Ne viss ir slikti, jo mums ir iespēja sadalīt modeļus mazākās daļās, izdrukāt tās atsevišķi un pēc tam savienot kopā, izmantojot tādu līmvielu kā superlīme vai epoksīdsveķu.