3D-печать универсальна, но людей интересует, печатают ли 3D-принтеры только пластиком. В этой статье мы рассмотрим, какие материалы могут использовать 3D-принтеры.

В бытовых 3D-принтерах в основном используется пластик, такой как PLA, ABS или PETG, которые известны как термопласты, поскольку они размягчаются и затвердевают в зависимости от температуры. Существует множество других материалов, которые можно 3D-печатать с помощью различных технологий 3D-печати, таких как SLS или DMLS для металлов. Можно даже 3D-печатать бетон и воск.

В этой статье я привел еще несколько полезных сведений о материалах, которые используются в 3D-печати, поэтому продолжайте читать дальше.

Что используется для чернил в 3D-принтерах?

Если вы когда-нибудь задавались вопросом о том, что 3D-принтеры используют для чернил, вот простой ответ на него. 3D-принтеры используют три основных типа материалов для чернил, а именно;

• Термопласты (нить)
• Смола
• Порошки

Для печати этими материалами используются различные типы 3D-принтеров, и мы рассмотрим каждый из этих материалов по ходу дела.

Термопласты (нити)

Термопласты - это тип полимеров, которые становятся податливыми или поддаются формовке при нагревании до определенной температуры и затвердевают при охлаждении.

Когда речь идет о 3D-печати, филаменты или термопластики - это то, что 3D-принтеры используют в качестве "чернил" или материала для создания 3D-объектов. Они используются в технологии, называемой Fused Deposition Modeling или FDM 3D-печать.

Это, пожалуй, самый простой вид 3D-печати, поскольку он не требует сложного процесса, а только нагревания нити.

Самым популярным материалом, который использует большинство людей, является PLA или полимолочная кислота. Следующими по популярности являются ABS, PETG, TPU и нейлон.

Вы можете приобрести всевозможные типы нитей, а также различные гибриды и цвета, поэтому существует широкий спектр термопластиков, с помощью которых можно осуществлять 3D-печать.

В качестве примера можно привести нейлоновую нить SainSmart Black ePA-CF с наполнителем из углеродного волокна от Amazon.

Некоторые филаменты труднее печатать, чем другие, и обладают совершенно разными свойствами, которые вы можете выбрать в зависимости от вашего проекта.

3D-печать термопластичными нитями предполагает механическую подачу материала через трубку с помощью экструдера, который затем поступает в нагревательную камеру, называемую хотендом.

Горячая головка нагревается до температуры, при которой нить размягчается и может быть выдавлена через небольшое отверстие в сопле, обычно 0,4 мм в диаметре.

Ваш 3D-принтер работает на основе инструкций, называемых файлом G-Code, который точно указывает 3D-принтеру, при какой температуре он должен работать, куда перемещать печатающую головку, на каком уровне должны находиться вентиляторы охлаждения и все остальные инструкции, которые заставляют 3D-принтер выполнять определенные действия.

Файлы G-Code создаются путем обработки файла STL, который можно легко загрузить с сайта Thingiverse. Программное обеспечение для обработки называется слайсером, наиболее популярным для FDM-печати является Cura.

Вот короткое видео, в котором показан процесс 3D-печати с помощью нити от начала до конца.

Я написал целый пост под названием "Ultimate 3D Printing Filament & Materials Guide", в котором рассказывается о нескольких типах филаментов и материалов для 3D-печати.

Смола

Следующий набор "чернил", которые используют 3D-принтеры, - это материал под названием фотополимерная смола, которая представляет собой термореактивную жидкость, чувствительную к свету и застывающую при воздействии определенных длин волн ультрафиолетового света (405 нм).

Эти смолы отличаются от эпоксидных смол, которые обычно используются для хобби-ремесел и подобных проектов.

Смолы для 3D-печати используются в технологии 3D-печати под названием SLA или стереолитография. Этот метод обеспечивает пользователям гораздо более высокий уровень детализации и разрешения благодаря тому, как формируется каждый слой.

Распространенными смолами для 3D-печати являются стандартная смола, быстрая смола, ABS-подобная смола, гибкая смола, водостойкая смола и прочная смола.

Я написал более подробную статью о том, какие типы смол существуют для 3D-печати? Лучшие бренды и типы, поэтому не стесняйтесь ознакомиться с ней для получения более подробной информации.

Вот процесс работы SLA 3D-принтеров:

• После сборки 3D-принтера вы заливаете смолу в чан для смолы - емкость, в которой смола хранится над ЖК-экраном.
• Плита опускается в чан со смолой и создает соединение со слоем пленки в чане со смолой
• Создаваемый файл для 3D-печати будет содержать инструкции по освещению определенного изображения, которое создаст слой
• Этот слой света затвердеет смолу.
• Затем формная пластина поднимается вверх и создает давление всасывания, которое отслаивает созданный слой от пленки ванны со смолой и прилипает к формной пластине.
• Он будет продолжать создавать каждый слой, воздействуя на светлое изображение, пока не будет создан 3D-объект.

По сути, 3D-отпечатки SLA создаются в перевернутом виде.

3D-принтеры SLA могут создавать удивительные детали благодаря возможности иметь разрешение до 0,01 мм или 10 микрон, но стандартное разрешение обычно составляет 0,05 мм или 50 микрон.

3D-принтеры FDM обычно имеют стандартное разрешение 0,2 мм, но некоторые высококлассные машины могут достигать 0,05 мм.

Безопасность важна при работе со смолой, поскольку она обладает токсичностью при контакте с кожей. При работе со смолой следует использовать нитриловые перчатки, чтобы избежать контакта с кожей.

3D-печать смолой действительно имеет более длительный процесс из-за необходимой последующей обработки. Вам нужно смыть неотвержденную смолу, очистить опоры, которые необходимы для 3D-печати моделей из смолы, затем отвердить деталь с помощью внешнего УФ-излучения, чтобы 3D-печатный объект затвердел.

Порошки

Менее распространенной, но растущей отраслью 3D-печати является использование порошков в качестве "чернил".

Порошки, используемые в 3D-печати, могут быть полимерами или даже металлами, которые измельчаются до мелких частиц. Качество используемого металлического порошка и процесс печати определяют результат печати.

Существует несколько типов порошков, которые могут быть использованы в 3D-печати, например, нейлон, нержавеющая сталь, алюминий, железо, титан, кобальт-хром и многие другие.

На сайте под названием Inoxia продается множество видов металлических порошков.

Существуют также различные технологии, которые могут быть использованы в 3D-печати с помощью порошка, такие как SLS (селективное лазерное спекание), EBM (электронно-лучевое плавление), Binder Jetting & BPE (экструзия связанного порошка).

Наиболее популярным является метод спекания, известный как селективное лазерное спекание (SLS).

Процесс селективного лазерного спекания осуществляется следующим образом:

• Резервуар для порошка заполняется термопластичным порошком, как правило, нейлоном (круглые и гладкие частицы)
• Распределитель порошка (лопатка или валик) распределяет порошок для создания тонкого и равномерного слоя на рабочей платформе.
• Лазер выборочно нагревает части области построения, чтобы расплавить порошок определенным образом
• Строительная плита перемещается вниз с каждым слоем, где порошок снова распределяется для очередного спекания лазером.
• Этот процесс повторяется до тех пор, пока ваша часть не будет завершена
• Ваш окончательный отпечаток будет заключен в оболочку из нейлоновой пудры, которую можно удалить кистью
• Затем вы можете использовать специальную систему, которая использует что-то вроде мощного воздуха для очистки остатков

Вот краткое видео о том, как выглядит процесс SLS.

Процесс осуществляется путем спекания порошка для формирования твердых частей, пористость которых превышает температуру плавления. Это означает, что частицы порошка нагреваются так, что поверхности свариваются. Одним из преимуществ этого процесса является возможность сочетания материалов с пластмассами для создания 3D-отпечатков.

3D-печать металлическими порошками можно осуществлять с помощью таких технологий, как DMLS, SLM & EBM.

Могут ли 3D-принтеры печатать только пластик?

Хотя пластик является наиболее распространенным материалом, используемым в 3D-печати, 3D-принтеры могут печатать и другими материалами, кроме пластика.

Другие материалы, которые могут быть использованы в 3D-печати, включают:

• Смола
• Порошок (полимеры & металлы)
• Графит
• углеродное волокно
• Титан
• Алюминий
• Серебро и золото
• Шоколад
• Стволовые клетки
• Железо
• Дерево
• Воск
• Бетон

Для FDM-принтеров только некоторые из этих материалов могут быть нагреты и размягчены, а не сожжены, чтобы их можно было выталкивать из хотенда. Существует множество технологий 3D-печати, которые расширяют материальные возможности того, что люди могут создавать.

Главным из них являются 3D-принтеры SLS, в которых для изготовления 3D-отпечатков используется порошок, полученный методом лазерного спекания.

Смоляные 3D-принтеры также широко используются для домашних и коммерческих целей. При этом используется процесс фотополимеризации для застывания жидкой смолы под воздействием ультрафиолетового света, которая затем проходит пост-обработку для получения высококачественной отделки.

3D-принтеры могут печатать не только пластиком, но и другими материалами в зависимости от типа 3D-принтера. Если вы хотите печатать любым другим из перечисленных выше материалов, вам следует приобрести соответствующую технологию 3D-печати.

Могут ли 3D-принтеры печатать любые материалы?

Материалы, которые можно размягчить и выдавить через сопло, или порошкообразные металлы можно связать вместе, чтобы сформировать объект. Если материал может быть слоистым или уложенным друг на друга, он может быть напечатан 3D-печатью, но многие объекты не соответствуют этим характеристикам. Бетон может быть напечатан 3D-печатью, поскольку он начинается с мягкого материала.

3D-печатные дома изготавливаются из бетона, который смешивается и выдавливается через очень большое сопло, а через некоторое время затвердевает.

Со временем в 3D-печати появилось множество новых материалов, таких как бетон, воск, шоколад и даже биологическая материя, например, стволовые клетки.

Вот как выглядит 3D-печатный дом.

Можно ли напечатать деньги в 3D?

Нет, вы не можете 3D-печатать деньги из-за производственного процесса 3D-печати, а также из-за встроенных меток на деньгах, которые делают их защищенными от подделок. 3D-принтеры в основном создают пластиковые объекты, используя такие материалы, как PLA или ABS, и определенно не могут 3D-печатать бумагу. Возможно 3D-печатать бутафорские металлические монеты.

Даже если 3D-принтер сможет изготовить то, что похоже на деньги, отпечатки не могут быть использованы в качестве денег, поскольку они не обладают уникальными качествами, присущими купюре.

Деньги печатаются на бумаге, а большинство 3D-печатей печатается на пластике или затвердевшей смоле. Эти материалы не могут функционировать так же, как бумага, и с ними нельзя обращаться так же, как с деньгами.

Исследования показывают, что в современную валюту большинства стран мира встроено не менее 6 различных технологий. Ни один 3D-принтер не сможет поддерживать более одного или двух из этих методов, необходимых для точной печати купюры.

Большинство стран, особенно США, создают банкноты, включающие новейшие высокотехнологичные средства защиты от подделок, что затруднит их печать на 3D-принтере. Это возможно только в том случае, если 3D-принтер обладает необходимой технологией для печати соответствующей банкноты.

3D-принтер может только попытаться напечатать подобие денег и не имеет нужной технологии или материалов для печати денег.

Многие люди создают бутафорские монеты, используя пластик типа PLA, а затем окрашивают его металлической краской.

Другие упоминают технику, при которой можно создать 3D-форму и использовать глину из драгоценных металлов. Вы прессуете глину в форму, а затем обжигаете ее в металле.

Вот YouTuber, который создал монету D&D с надписями "Да" и "Нет" на каждом конце. Он сделал простой дизайн в CAD-программе, затем создал сценарий, в котором 3D-печатная монета приостанавливается, чтобы он мог вставить внутрь шайбу, чтобы сделать ее тяжелее, а затем доделать остальную часть монеты.

Вот пример файла 3D-печати биткойна из Thingiverse, который вы можете скачать и напечатать самостоятельно.