Druk 3D to niesamowita technologia, która ma ogromne znaczenie w wielu branżach, głównie ze względu na możliwość drukowania mocnych materiałów, w niekonwencjonalnych kształtach. Niektóre technologie wciąż nie są w stanie nawet wyprodukować niektórych kształtów, które druk 3D może bez problemu.

Nasuwa się więc pytanie, jakich materiałów nie da się wydrukować w 3D?

Materiały takie jak drewno, tkanina, papier i skały nie mogą być drukowane 3D, ponieważ spaliłyby się, zanim mogłyby zostać stopione i wytłoczone przez dyszę.

W tym artykule przejdziemy do odpowiedzi na kilka powszechnych pytań dotyczących możliwości i ograniczeń druku 3D, w zakresie materiałów, które można i nie można drukować, jak również kształtów.

Jakie materiały nie mogą być drukowane 3D?

Główną odpowiedzią jest tutaj to, że nie można drukować z materiałów, które nie mogą być stopione, do stanu półpłynnego, który może być wytłaczany. Jeśli spojrzysz na to, jak działają drukarki 3D FDM, topią one materiały termoplastyczne ze szpuli, z ciasnymi tolerancjami ±0,05 i niższymi.

Materiały, które w wysokich temperaturach raczej się palą niż topią, będą miały trudności z wytłaczaniem przez dyszę.

Tak długo jak możesz spełnić stan półpłynny i tolerancje, powinieneś być w stanie drukować 3D ten materiał. Wiele materiałów nie spełnia tych właściwości.

Z drugiej strony, możemy również używać proszków metali w procesie zwanym selektywnym spiekaniem laserowym (SLS), który wykorzystuje laser do spiekania sproszkowanego materiału i wiązania go ze sobą w celu stworzenia modelu bryłowego.

Materiały, które nie mogą być drukowane 3D to:

• Prawdziwe drewno, choć możemy stworzyć hybrydę PLA i słojów drewna
• Tkanina/tkaniny
• Papier
• Skała - chociaż możesz stopić materiał wulkaniczny, taki jak absalt czy ryolit

Właściwie nie mogłem wymyślić wielu materiałów, których nie da się wydrukować w 3D, naprawdę można sprawić, że większość materiałów będzie działać w taki czy inny sposób!

Być może nieco łatwiej będzie spojrzeć w kierunku drugiej strony tego pytania, aby uzyskać więcej wiedzy na temat materiałów w obrębie przestrzeni druku 3D.

Jakie materiały mogą być drukowane 3D?

Ok, więc wiesz, które materiały nie mogą być drukowane 3D, ale co z materiałami, które mogą być drukowane 3D?

• PLA
• ABS
• Metale (tytan, stal nierdzewna, chrom kobaltowy, stop niklu itp.)
• Poliwęglan (bardzo mocne włókno)
• Żywność
• Beton (domy drukowane w 3D)
• TPU (materiał elastyczny)
• Grafit
• Bio-materiały (żywe komórki)
• Akryl
• Elektronika (płytki drukowane)
• PETG
• Ceramiczna
• Złoto (możliwe, ale ta metoda byłaby dość nieefektywna)
• Srebrny
• Nylon
• Szkło
• PEEK
• Włókno węglowe
• Wood-fill PLA (może mieć około 30% cząstek drewna, 70% PLA)
• PLA wypełniony miedzią ("80% zawartości miedzi")
• HIPS i wiele innych

Zdziwiłbyś się, jak bardzo rozwinął się druk 3D w ostatnich latach, a wszelkiego rodzaju uniwersytety i inżynierowie tworzą nowe metody drukowania 3D różnego rodzaju obiektów.

Nawet elektronika może być drukowana 3D, co jest czymś, co większość ludzi nigdy nie pomyślałaby, że będzie możliwe.

Tak, istnieją również rzeczywiste drukarki bio-3D, które ludzie używają do drukowania żywych komórek. Mogą być wycenione w dowolnym miejscu od $10,000-$200,000 i zasadniczo używają produkcji addytywnej komórek i biokompatybilnego materiału do warstwowania żywej struktury, która może naśladować naturalne systemy żywe.

Rzeczy takie jak złoto i srebro mogą być wykonane w obiekty 3D za pomocą druku 3D, ale nie są faktycznie drukowane 3D. Jest to wykonane w procesie drukowania modeli woskowych, odlewania, topienia złota lub srebra, a następnie wlewanie tego stopionego złota lub srebra do odlewu.

Poniżej fajny filmik, który pokazuje jak można stworzyć srebrny pierścionek z tygrysem, przechodząc od projektu do finalnego pierścionka.

Proces ten jest naprawdę specjalistyczny i wymaga odpowiednich narzędzi i sprzętu do jego realizacji, ale najlepsze jest to, jak szczegółowy okazuje się model i jak powstaje przy wydatnej pomocy druku 3D.

Personalizacja z drukiem 3D jest najlepszą częścią tej technologii, będąc w stanie spersonalizować własne przedmioty z łatwością.

Jakich kształtów nie można drukować 3D?

Praktycznie rzecz biorąc, trudno będzie Ci znaleźć kształty, których nie da się wydrukować w 3D, ponieważ istnieje wiele technik druku 3D, które mogą pokonać ograniczenia.

Myślę, że znajdziesz kilka niesamowicie złożonych kształtów i modeli, patrząc na Mathematical Tag na Thingiverse.

Co powiecie na Puzzle Knots, stworzone przez SteedMaker na Thingiverse.

Albo Trefoil Knot, stworzony przez shockwave3d na Thingiverse.

Kształty, z którymi FDM ma problemy, można zazwyczaj wykonać za pomocą druku SLA (utwardzanie żywicy promieniami lasera) i odwrotnie.

Zwykłe drukarki 3D mogą mieć problemy z drukowaniem:

• Kształty, które mają niewielki kontakt z łóżkiem, jak np. kule
• Modele, które mają bardzo delikatne, pierzaste krawędzie
• Druki 3D z dużymi zwisami lub drukowanie w powietrzu
• Bardzo duże obiekty
• Kształty o cienkich ścianach

Wiele z tych kłopotów można pokonać stosując różne metody wspomagania druku, takie jak stosowanie konstrukcji wsporczych dla zwisów, zmiana orientacji, aby cienkie części nie stanowiły fundamentu wydruku, stosowanie tratw i obrzeży jako solidnego fundamentu, a nawet dzielenie modeli na części.

Kształty z niewielkim kontaktem z łóżkiem

Te kształty, które będą miały małą podstawę i niewielki kontakt z łóżkiem nie mogą być drukowane 3D bezpośrednio tak jak inne kształty są drukowane 3D. Powodem jest po prostu to, że obiekt odskoczy od łóżka jeszcze przed zakończeniem druku.

Dlatego nie można łatwo stworzyć obiektu sferycznego, ponieważ kontakt z powierzchnią jest zbyt mały, a bryła zbyt duża, że usunie się w trakcie procesu.

Można jednak wykonać takie drukowanie za pomocą tratwy. Tratwa to siatka filamentów, które umieszcza się na platformie konstrukcyjnej, na której drukuje się pierwszą warstwę modelu

Delikatne, przypominające pióra krawędzie

Drukowanie 3D bardzo cienkich elementów, takich jak pióro, lub krawędź noża jest prawie niemożliwe z drukiem 3D ze względu na orientację, dokładność XYZ i ogólną metodę wytłaczania.

Można to zrobić tylko na niezwykle precyzyjnych maszynach o grubości kilku mikronów, a nawet wtedy nie będzie w stanie naprawdę uzyskać krawędzi tak cienkich, jak można by chcieć. Technologia musi najpierw zwiększyć swoją rozdzielczość przeszedł pożądaną cienkość chcesz drukować.

Wydruki z dużym wysięgiem lub drukowanie w powietrzu

Obiekty, które mają duże wystające części są wyzwaniem do drukowania, a czasami jest to niemożliwe.

Problem ten jest prosty: jeśli drukowane kształty wiszą zbyt daleko od poprzedniej warstwy, a ich rozmiar jest duży, oderwą się, zanim warstwa będzie mogła prawidłowo uformować się w miejscu.

Większość ludzi pomyślałaby, że nie da się drukować na niczym, bo musi być jakiś fundament, ale kiedy naprawdę wybierze się swoją drukarkę 3D wraz z ustawieniami, zjawisko zwane mostkowaniem może się tu naprawdę przydać.

Cura ma pewną pomoc w poprawieniu naszych zwisów dzięki opcji "Enable Bridge Settings".

Mostkowanie można znacznie poprawić przy odpowiednich ustawieniach, wraz z kanałem Petsfang, co widać na poniższym filmie.

Udało mu się stosunkowo skutecznie wydrukować 3D nawis o długości 300mm. co jest bardzo imponujące! Zmienił prędkość druku na 100mm/s i 70mm/s dla infill, ale tylko dlatego, że druk trwałby długo, więc jeszcze lepsze wyniki są bardzo możliwe.

Na szczęście pod tymi dużymi zwisami możemy wykonać również wieże podporowe, które je podtrzymują i pozwalają zachować kształt.

Bardzo duże wydruki 3D

Większość drukarek 3D drukujących w technologii FDM mieści się w przedziale od około 100 x 100 x 100 mm do 400 x 400 x 400 mm, więc znalezienie drukarki 3D, która będzie w stanie drukować duże obiekty za jednym zamachem będzie trudne.

Największą drukarką FDM 3D jaką udało mi się znaleźć jest Modix Big-180X, która ma ogromną objętość konstrukcyjną 1800 x 600 x 600 mm i waży 160 kg!

Nie jest to maszyna, do której można spodziewać się dostępu, więc w międzyczasie musimy trzymać się naszych mniejszych maszyn.

Nie wszystko jest złe, bo mamy możliwość podzielenia modeli na mniejsze części, wydrukowania tych osobno, a następnie połączenia ich po za pomocą substancji klejącej jak superglue czy epoksyd.