3D tlač je všestranná, ale ľudia sa pýtajú, či 3D tlačiarne tlačia len plast. V tomto článku sa pozrieme na to, aké materiály môžu 3D tlačiarne používať.

Spotrebiteľské 3D tlačiarne používajú najmä plasty ako PLA, ABS alebo PETG, ktoré sú známe ako termoplasty, pretože mäknú a tvrdnú v závislosti od teploty. Existuje mnoho ďalších materiálov, ktoré môžete 3D tlačiť pomocou rôznych technológií 3D tlače, napríklad SLS alebo DMLS pre kovy. 3D tlačiť môžete dokonca aj betón a vosk.

V tomto článku som uviedol niekoľko ďalších užitočných informácií o materiáloch, ktoré sa používajú pri 3D tlači, takže čítajte ďalej.

Čo sa používa v 3D tlačiarňach ako atrament?

Ak ste sa niekedy zaujímali o to, čo používajú 3D tlačiarne za atrament, tu je na to jednoduchá odpoveď. 3D tlačiarne používajú tri základné typy materiálov na atrament, ktorými sú;

• Termoplasty (vlákna)
• Živica
• Prášky

Tieto materiály využívajú na tlač rôzne typy 3D tlačiarní a my sa na každý z týchto materiálov pozrieme.

Termoplasty (vlákna)

Termoplasty sú typom polyméru, ktorý sa po zahriatí na určitú teplotu stáva poddajným alebo tvarovateľným a po ochladení tvrdne.

Pokiaľ ide o 3D tlač, vlákna alebo termoplasty sú to, čo 3D tlačiarne používajú ako "atrament" alebo materiál na vytváranie 3D objektov. Používajú sa pomocou technológie nazývanej Fused Deposition Modeling alebo 3D tlač FDM.

Je to pravdepodobne najjednoduchší typ 3D tlače, pretože si nevyžaduje zložitý proces, skôr len zahrievanie vlákna.

Najobľúbenejším vláknom, ktoré používa väčšina ľudí, je PLA alebo kyselina polymliečna. Ďalšími najobľúbenejšími vláknami sú ABS, PETG, TPU a nylon.

Môžete si zaobstarať najrôznejšie typy vlákien, ako aj rôzne hybridy a farby, takže existuje naozaj široká škála termoplastov, s ktorými môžete 3D tlačiť.

Príkladom môže byť toto vlákno SainSmart Black ePA-CF Carbon Fiber Filled Nylon Filament od spoločnosti Amazon.

Niektoré vlákna sa tlačia ťažšie ako iné a majú veľmi odlišné vlastnosti, ktoré si môžete vybrať podľa svojho projektu.

Pri 3D tlači s termoplastickými vláknami sa materiál mechanicky privádza cez rúrku pomocou extrudéra, ktorý sa potom privádza do ohrievacej komory nazývanej hotend.

Horák sa zahreje na teplotu, pri ktorej vlákno zmäkne a môže sa vytláčať cez malý otvor v dýze, zvyčajne s priemerom 0,4 mm.

Vaša 3D tlačiareň funguje na základe pokynov nazývaných súbor G-Code, ktorý 3D tlačiarni presne určuje, aká má byť teplota, kam má posunúť tlačovú hlavu, aká má byť úroveň chladiacich ventilátorov a všetky ostatné pokyny, ktoré 3D tlačiareň vykonáva.

Súbory G-Code sa vytvárajú spracovaním súboru STL, ktorý si môžete jednoducho stiahnuť z webovej stránky, ako je Thingiverse. Softvér na spracovanie sa nazýva slicer, pričom najobľúbenejší softvér na tlač FDM je Cura.

Tu je krátke video, ktoré ukazuje proces 3D tlače z filamentu od začiatku až do konca.

Vlastne som napísal celý príspevok s názvom Ultimate 3D Printing Filament & Materials Guide, ktorý vás prevedie niekoľkými typmi filamentov a materiálov pre 3D tlač.

Živica

Ďalšou sadou "atramentu", ktorý používajú 3D tlačiarne, je materiál nazývaný fotopolymérna živica, čo je termosetová kvapalina, ktorá je citlivá na svetlo a tuhne, keď je vystavená určitým vlnovým dĺžkam UV svetla (405 nm).

Tieto živice sa líšia od epoxidových živíc, ktoré sa zvyčajne používajú na hobby remeslá a podobné projekty.

Živice na 3D tlač sa používajú v technológii 3D tlače nazývanej SLA alebo stereolitografia. Táto metóda poskytuje používateľom oveľa vyššiu úroveň detailov a rozlíšenia vďaka tomu, ako sa vytvára každá vrstva.

Bežné živice pre 3D tlač sú štandardná živica, rýchla živica, živica podobná ABS, pružná živica, vodou umývateľná živica a tvrdá živica.

Napísal som podrobnejší príspevok o tom, aké typy živíc existujú na 3D tlač? Najlepšie značky a typy, takže si ho môžete pozrieť a dozviete sa viac.

Tu je postup, ako fungujú 3D tlačiarne SLA:

• Po zostavení 3D tlačiarne nalejete živicu do nádoby na živicu - nádoby, v ktorej sa živica nachádza nad obrazovkou LCD.
• Stavebná doska sa spustí do nádoby so živicou a vytvorí spojenie s vrstvou fólie v nádobe so živicou.
• Vytváraný súbor 3D tlače odošle pokyny na rozsvietenie konkrétneho obrázka, ktorý vytvorí vrstvu
• Táto vrstva svetla vytvrdí živicu
• Následne sa stavebná doska zdvihne a vytvorí sa sací tlak, ktorý odlepí vytvorenú vrstvu z fólie živicovej kade a prilepí sa na stavebnú dosku.
• Bude pokračovať vo vytváraní každej vrstvy exponovaním svetelného obrazu, kým sa nevytvorí 3D objekt.

3D výtlačky SLA sa v podstate vytvárajú hore nohami.

3D tlačiarne SLA dokážu vytvoriť úžasné detaily vďaka tomu, že majú rozlíšenie až 0,01 mm alebo 10 mikrónov, ale štandardné rozlíšenie je zvyčajne 0,05 mm alebo 50 mikrónov.

3D tlačiarne FDM majú zvyčajne štandardné rozlíšenie 0,2 mm, ale niektoré vysokokvalitné stroje môžu dosiahnuť 0,05 mm.

Pri práci so živicou je dôležitá bezpečnosť, pretože pri kontakte s pokožkou je živica toxická. Pri práci so živicou by ste mali používať nitrilové rukavice, aby ste zabránili kontaktu s pokožkou.

3D tlač zo živice je dlhšia kvôli nutnému následnému spracovaniu. Musíte zmyť nevytvrdenú živicu, vyčistiť podpery, ktoré sú potrebné na 3D tlač modelov zo živice, a potom vytvrdiť diel pomocou externého UV svetla, aby sa 3D vytlačený objekt vytvrdil.

Prášky

Menej rozšíreným, ale rastúcim odvetvím 3D tlače je používanie práškov ako "atramentu".

Prášky používané pri 3D tlači môžu byť polyméry alebo dokonca kovy, ktoré sú redukované na jemné častice. Kvality použitého kovového prášku a proces tlače určujú výsledok tlače.

Existuje niekoľko typov práškov, ktoré možno použiť pri 3D tlači, ako napríklad nylon, nehrdzavejúca oceľ, hliník, železo, titán, kobalt-chróm a mnoho ďalších.

Na webovej stránke s názvom Inoxia sa predáva mnoho druhov kovových práškov.

Pri 3D tlači s práškom možno použiť aj rôzne techniky, ako napríklad SLS (selektívne laserové spekanie), EBM (tavenie elektrónovým lúčom), Binder Jetting & amp; BPE (viazané vytláčanie prášku).

Najobľúbenejšia je technika spekania známa ako selektívne laserové spekanie (SLS).

Proces spekania selektívnym laserom sa vykonáva takto:

• Zásobník na prášok je naplnený termoplastickým práškom, zvyčajne nylonom (okrúhle a hladké častice).
• Rozmetadlo prášku (lopatka alebo valček) rozotrie prášok tak, aby sa na stavebnej platforme vytvorila tenká a rovnomerná vrstva.
• Laser selektívne zahrieva časti stavebnej plochy, aby sa prášok roztavil definovaným spôsobom.
• Stavebná doska sa s každou vrstvou posúva nadol, kde sa prášok opäť rozprestrie na ďalšie spekanie laserom.
• Tento postup sa opakuje, kým nie je vaša časť dokončená.
• Váš konečný výtlačok bude obalený nylonovým práškom, ktorý sa dá odstrániť štetcom.
• Na vyčistenie zvyšku môžete použiť špeciálny systém, ktorý využíva niečo ako vysokovýkonný vzduch.

Tu je krátke video o tom, ako vyzerá proces SLS.

Tento proces sa vykonáva spekaním prášku, čím sa vytvoria pevné časti, ktoré sú pórovitejšie ako bod topenia. To znamená, že častice prášku sa zahrejú tak, že sa povrchy zvaria. Jednou z výhod tohto procesu je, že sa môžu kombinovať materiály s plastmi na výrobu 3D výtlačkov.

3D tlač s kovovými práškami môžete vykonávať pomocou technológií ako DMLS, SLM a EBM.

Môžu 3D tlačiarne tlačiť len plast?

Hoci sa pri 3D tlači najčastejšie používa plast, 3D tlačiarne môžu tlačiť aj z iných materiálov ako z plastu.

Medzi ďalšie materiály, ktoré možno použiť pri 3D tlači, patria:

• Živica
• Prášok (polyméry & kovy)
• Grafit
• Uhlíkové vlákno
• Titán
• Hliník
• Striebro a zlato
• Čokoláda
• Kmeňové bunky
• Iron
• Drevo
• Vosk
• Betón

V prípade tlačiarní FDM sa len niektoré z týchto materiálov dajú zahriať a zmäkčiť, a nie spáliť, takže sa dajú vytlačiť z hotend-u. Existuje mnoho technológií 3D tlače, ktoré rozširujú možnosti materiálov, ktoré môžu ľudia vytvoriť.

Hlavnou z nich sú 3D tlačiarne SLS, ktoré na výrobu 3D výtlačkov využívajú prášok s technikou laserového spekania.

Živicové 3D tlačiarne sa bežne používajú aj na domáce a komerčné účely. Ide o použitie procesu fotopolymerizácie na stuhnutie tekutej živice pomocou UV svetla, ktorá potom prechádza následným spracovaním na dosiahnutie vysokej kvality.

3D tlačiarne môžu tlačiť nielen plast, ale aj iné materiály v závislosti od typu danej 3D tlačiarne. Ak chcete tlačiť niektorý z ďalších uvedených materiálov, mali by ste si zaobstarať príslušnú technológiu 3D tlače na tlač.

Môžu 3D tlačiarne tlačiť akýkoľvek materiál?

Materiály, ktoré možno zmäkčiť a vytlačiť cez dýzu, alebo práškové kovy možno spojiť do jedného celku a vytvoriť objekt. Pokiaľ možno materiál vrstviť alebo ukladať na seba, možno ho vytlačiť 3D tlačou, ale mnohé objekty týmto vlastnostiam nevyhovujú. Betón možno vytlačiť 3D tlačou, pretože začína mäkký.

3D tlačené domy sa vyrábajú z betónu, ktorý sa zmieša a vytlačí cez veľmi veľkú trysku a po určitom čase stvrdne.

3D tlač časom priniesla množstvo nových materiálov, ako je betón, vosk, čokoláda, a dokonca aj biologické látky, napríklad kmeňové bunky.

Takto vyzerá dom vytlačený na 3D tlačiarni.

Môžete 3D tlačiť peniaze?

Nie, peniaze nie je možné vytlačiť 3D tlačou vzhľadom na výrobný proces 3D tlače, ako aj na zabudované značky na peniazoch, ktoré ich robia nefalšovanými. 3D tlačiarne vytvárajú hlavne plastové predmety s použitím materiálov, ako je PLA alebo ABS, a rozhodne nie je možné 3D tlačiť pomocou papiera. Je možné 3D tlačiť rekvizity kovových mincí.

Peniaze sa vyrábajú s množstvom značiek a vložených vlákien, ktoré 3D tlačiareň nemusí byť schopná presne reprodukovať. Aj keď 3D tlačiareň dokáže vyrobiť niečo, čo vyzerá ako peniaze, výtlačky sa nemôžu používať ako peniaze, pretože nemajú jedinečné vlastnosti, ktoré tvoria bankovku.

Peniaze sú vytlačené na papieri a väčšina 3D výtlačkov je vytlačená z plastu alebo stuhnutej živice. Tieto materiály nemôžu fungovať tak, ako by fungoval papier, a nedá sa s nimi zaobchádzať tak, ako by sa dalo zaobchádzať s peniazmi.

Z výskumu vyplýva, že moderné meny väčšiny krajín sveta majú v sebe zabudovaných najmenej 6 rôznych technológií. Žiadna 3D tlačiareň nebude schopná podporovať viac ako jednu alebo dve z týchto metód, ktoré sú potrebné na presnú tlač bankovky.

Väčšina krajín, najmä USA, vytvára bankovky, ktoré obsahujú najnovšie špičkové technologické prvky proti falšovaniu, ktoré sťažia ich tlač na 3D tlačiarni. To je možné len vtedy, ak 3D tlačiareň disponuje potrebnou technológiou na tlač príslušnej bankovky.

3D tlačiareň sa môže pokúsiť vytlačiť len podobu peňazí a nemá správnu technológiu ani materiály na tlač peňazí.

Mnohí ľudia vytvárajú mince z plastového materiálu, ako je PLA, a potom ich nastriekajú metalickou farbou.

Iní spomínajú techniku, pri ktorej môžete vytvoriť 3D formu a použiť hliny z drahých kovov. Hlinu by ste stlačili do formy a potom ju vypálili do kovu.

Tu je YouTuber, ktorý vytvoril mincu D&D, ktorá má na každom konci nápis "Yes" & "No". Vytvoril jednoduchý dizajn v softvéri CAD a potom vytvoril skript, v ktorom sa 3D vytlačená minca zastaví, aby mohol dovnútra vložiť podložku, ktorá ju urobí ťažšou, a potom dokončí zvyšok mince.

Tu je príklad 3D tlačeného súboru Bitcoin z Thingiverse, ktorý si môžete stiahnuť a vytlačiť sami.