3D-tiskanje je vsestransko, vendar se ljudje sprašujejo, ali 3D-tiskalniki tiskajo samo plastiko. V tem članku bomo preverili, kakšne materiale lahko uporabljajo 3D-tiskalniki.

Potrošniški tiskalniki 3D večinoma uporabljajo plastiko, kot so PLA, ABS ali PETG, ki so znane kot termoplastika, saj se mehčajo in utrjujejo glede na temperaturo. Obstajajo še številni drugi materiali, ki jih lahko 3D-tiskate z različnimi tehnologijami 3D-tiska, kot sta SLS ali DMLS za kovine. 3D-tiskate lahko celo beton in vosek.

V tem članku je še nekaj koristnih informacij o materialih, ki se uporabljajo pri 3D tiskanju, zato jih preberite še naprej.

Kaj 3D tiskalniki uporabljajo za črnilo?

Če ste se kdaj spraševali, kaj 3D tiskalniki uporabljajo za črnilo, je tu preprost odgovor. 3D tiskalniki uporabljajo tri osnovne vrste materialov za črnilo, in sicer;

• Termoplastika (filament)
• Smola
• Praški

Ti materiali za tiskanje uporabljajo različne vrste 3D tiskalnikov, mi pa si bomo v nadaljevanju ogledali vsakega od teh materialov.

Termoplastika (filament)

Termoplasti so vrsta polimerov, ki postanejo upogljivi ali oblikovljivi, ko se segrejejo na določeno temperaturo, in se strdijo, ko se ohladijo.

Pri 3D-tiskanju so filamenti ali termoplastika tisto, kar 3D-tiskalniki uporabljajo za "črnilo" ali material za ustvarjanje 3D-objektov. Uporablja se s tehnologijo, imenovano Fused Deposition Modeling ali FDM 3D-tiskanje.

To je verjetno najpreprostejša vrsta 3D tiskanja, saj ne zahteva zapletenega postopka, temveč le segrevanje filamenta.

Najbolj priljubljeni filament, ki ga uporablja večina ljudi, je PLA ali polimlečna kislina. Naslednji najbolj priljubljeni filamenti so ABS, PETG, TPU in najlon.

Na voljo so vse vrste filamentov, različni hibridi in barve, tako da je na voljo res širok izbor termoplastov, s katerimi lahko 3D-tiskate.

Primer je ta SainSmart Black ePA-CF Carbon Fiber Filled Nylon Filament iz podjetja Amazon.

Nekatere filamente je težje natisniti kot druge in imajo zelo različne lastnosti, ki jih lahko izberete glede na svoj projekt.

Pri 3D tiskanju s termoplastičnimi filamenti se material mehansko dovede skozi cev z ekstruderjem, ki se nato poda v grelno komoro, imenovano vroče ogrodje.

Vroče ogrodje se segreje na temperaturo, pri kateri se filament zmehča in ga je mogoče iztiskati skozi majhno luknjo v šobi, običajno premera 0,4 mm.

Tiskalnik 3D deluje na podlagi navodil, imenovanih datoteka G-Code, ki tiskalniku 3D natančno določa, kakšna naj bo temperatura, kam naj premakne tiskalno glavo, na kateri ravni naj bodo hladilni ventilatorji in vsa druga navodila, ki omogočajo delovanje tiskalnika 3D.

Datoteke G-Code se ustvarijo z obdelavo datoteke STL, ki jo lahko preprosto prenesete s spletnega mesta, kot je Thingiverse. Programska oprema za obdelavo se imenuje rezalnik, najbolj priljubljen za tiskanje FDM pa je Cura.

Tukaj je kratek videoposnetek, ki prikazuje postopek 3D tiskanja s filamenti od začetka do konca.

Pravzaprav sem napisal celotno objavo z naslovom Ultimate 3D Printing Filament & Materials Guide, ki vas seznani z več vrstami filamentov in materialov za 3D tiskanje.

Smola

Naslednja vrsta "črnila", ki ga uporabljajo 3D tiskalniki, je material, imenovan fotopolimerna smola, ki je termosetna tekočina, občutljiva na svetlobo in se strdi, ko je izpostavljena določeni valovni dolžini UV svetlobe (405 nm).

Te smole se razlikujejo od epoksidnih smol, ki se običajno uporabljajo za hobi obrti in podobne projekte.

Smole za 3D tiskanje se uporabljajo v tehnologiji 3D tiskanja, imenovani SLA ali stereolitografija. Ta metoda uporabnikom omogoča veliko večjo raven podrobnosti in ločljivosti zaradi načina oblikovanja vsake plasti.

Običajne smole za 3D tiskanje so standardna smola, hitra smola, smola, podobna ABS, prožna smola, smola, ki jo je mogoče prati z vodo, in trpežna smola.

Napisal sem bolj poglobljeno objavo o tem, katere vrste smol so na voljo za 3D tiskanje? Najboljše blagovne znamke in vrste, zato si jo oglejte za več podrobnosti.

Tu je opisan postopek delovanja 3D tiskalnikov SLA:

• Ko je tiskalnik 3D sestavljen, v posodo za smolo vlijete smolo, ki je shranjena nad zaslonom LCD.
• Gradbena plošča se spusti v posodo s smolo in se poveže s plastjo folije v posodi s smolo.
• Datoteka za 3D tiskanje, ki jo ustvarjate, bo poslala navodila za osvetlitev določene slike, ki bo ustvarila sloj.
• Ta plast svetlobe bo strdila smolo.
• Gradbena plošča se nato dvigne in ustvari sesalni pritisk, ki odlepi ustvarjeno plast s folije posode s smolo in se prilepi na gradbeno ploščo.
• Vsako plast bo še naprej ustvarjala z izpostavljanjem svetlobne slike, dokler ne bo ustvarjen 3D predmet.

3D izpisi SLA so v bistvu ustvarjeni obrnjeni navzdol.

3D tiskalniki SLA lahko ustvarijo neverjetne podrobnosti, saj imajo ločljivost do 0,01 mm ali 10 mikronov, vendar je standardna ločljivost običajno 0,05 mm ali 50 mikronov.

Standardna ločljivost 3D tiskalnikov FDM je običajno 0,2 mm, nekateri visokokakovostni stroji pa lahko dosežejo ločljivost 0,05 mm.

Varnost je pri uporabi smole zelo pomembna, saj je v stiku s kožo strupena. Pri ravnanju s smolo morate uporabljati nitrilne rokavice, da preprečite stik s kožo.

3D tiskanje s smolo je zaradi potrebne naknadne obdelave dolgotrajnejše. Izprati morate nevtrjeno smolo, očistiti nosilce, ki so potrebni za 3D tiskanje modelov iz smole, nato pa del strditi z zunanjo UV-svetlobo, da se 3D-tiskani predmet strdi.

Praški

Manj pogosta, a vse bolj razširjena panoga na področju 3D tiskanja je uporaba praškov kot "črnila".

Praški, ki se uporabljajo pri 3D tiskanju, so lahko polimeri ali celo kovine, ki se zmanjšajo na drobne delce. Od lastnosti uporabljenega kovinskega prahu in postopka tiskanja je odvisen rezultat tiskanja.

Pri 3D-tiskanju se lahko uporablja več vrst prahov, kot so najlon, nerjavno jeklo, aluminij, železo, titan, kobaltni krom in številni drugi.

Na spletnem mestu Inoxia je na voljo več vrst kovinskih praškov.

Obstajajo tudi različne tehnike, ki se lahko uporabljajo pri 3D tiskanju s prahom, kot so SLS (selektivno lasersko sintranje), EBM (taljenje z elektronskim žarkom), brizganje veziva in BPE (ekstrudiranje vezanega prahu).

Najbolj priljubljena je tehnika sintranja, znana kot selektivno lasersko sintranje (SLS).

Postopek selektivnega laserskega sintranja poteka na naslednji način:

• Rezervoar za prah je napolnjen s termoplastičnim prahom, običajno najlonom (okrogli in gladki delci).
• Razpršilnik prahu (rezilo ali valjček) razporedi prah, da na gradbeni plošči nastane tanka in enakomerna plast.
• Laser selektivno segreva dele gradbenega območja, da se prah stopi na določen način.
• Gradbena plošča se z vsako plastjo premakne navzdol, kjer se prašek ponovno razporedi za ponovno sintranje z laserjem.
• Ta postopek se ponavlja, dokler ni vaš del dokončan.
• Vaš končni odtis bo ovit v najlonsko prašno prevleko, ki jo lahko odstranite s čopičem.
• Nato lahko s posebnim sistemom z visokozmogljivim zrakom očistite preostale dele.

Tukaj je kratek videoposnetek o tem, kako je videti postopek SLS.

Postopek poteka tako, da se prašek sintra, da se oblikujejo trdni deli, ki so bolj porozni od točke taljenja. To pomeni, da se delci prahu segrevajo, tako da se površine varijo skupaj. Ena od prednosti tega postopka je, da se lahko kombinirajo materiali s plastiko za izdelavo 3D odtisov.

3D-tiskanje s kovinskimi praški lahko izvajate s tehnologijami, kot so DMLS, SLM in EBM.

Ali lahko 3D tiskalniki tiskajo samo plastiko?

Čeprav je plastika najpogostejši material, ki se uporablja pri 3D tiskanju, lahko 3D tiskalniki natisnejo tudi materiale, ki niso plastika.

Drugi materiali, ki se lahko uporabljajo pri 3D tiskanju, so:

• Smola
• Prah (polimeri in amperi; kovine)
• Grafit
• Ogljikova vlakna
• Titan
• Aluminij
• Srebro in zlato
• Čokolada
• Matične celice
• Iron
• Les
• Vosek
• Beton

Pri tiskalnikih FDM je mogoče le nekatere od teh materialov segreti in zmehčati, ne pa zažgati, tako da jih je mogoče potisniti iz vroče enote. Obstajajo številne tehnologije 3D-tiskanja, ki širijo možnosti materialov, ki jih lahko ljudje ustvarijo.

Glavni so 3D tiskalniki SLS, ki za izdelavo 3D odtisov uporabljajo prah in tehniko laserskega sintranja.

Za domače in komercialne namene se pogosto uporabljajo tudi 3D tiskalniki s smolo. Pri tem se uporablja postopek fotopolimerizacije za strjevanje tekoče smole z UV-svetlobo, ki gre nato skozi naknadno obdelavo za visokokakovostno obdelavo.

3D tiskalniki ne morejo tiskati le plastike, temveč tudi druge materiale, odvisno od vrste zadevnega 3D tiskalnika. Če želite tiskati katerega od drugih zgoraj naštetih materialov, morate za tiskanje pridobiti ustrezno tehnologijo 3D tiskanja.

Ali lahko 3D tiskalniki natisnejo katerikoli material?

Materiale, ki jih je mogoče zmehčati in iztisniti skozi šobo, ali kovine v prahu je mogoče povezati v predmet. Če je material mogoče nalagati ali zlagati drug na drugega, ga je mogoče natisniti 3D, vendar številni predmeti ne ustrezajo tem značilnostim. Beton je mogoče natisniti 3D, saj je na začetku mehak.

3D tiskane hiše so narejene iz betona, ki se zmeša in iztisne skozi zelo veliko šobo ter se po določenem času strdi.

Sčasoma je 3D tiskanje prineslo veliko novih materialov, kot so beton, vosek, čokolada in celo biološke snovi, kot so matične celice.

Kako je videti 3D natisnjena hiša.

Ali lahko 3D tiskate denar?

Ne, denarja ne morete natisniti v 3D zaradi proizvodnega postopka 3D tiskanja in vgrajenih oznak na denarju, ki preprečujejo ponarejanje. 3D tiskalniki večinoma ustvarjajo plastične predmete iz materialov, kot sta PLA ali ABS, in zagotovo ne morejo 3D tiskati iz papirja. Možno je 3D tiskati kovinske kovance za rekvizite.

Denar je narejen z veliko oznakami in vdelanimi nitmi, ki jih 3D tiskalnik morda ne bo mogel natančno reproducirati. Tudi če 3D tiskalnik lahko izdela nekaj, kar je videti kot denar, odtisov ni mogoče uporabiti kot denar, saj nimajo edinstvenih lastnosti, ki sestavljajo bankovec.

Denar je natisnjen na papirju, večina 3D-odtisov pa je natisnjenih iz plastike ali strjene smole. Ti materiali ne morejo delovati tako kot papir in z njimi ni mogoče ravnati tako, kot bi ravnali z denarjem.

Raziskave kažejo, da imajo sodobne valute večine držav na svetu vgrajenih vsaj 6 različnih tehnologij. Noben 3D-tiskalnik ne bo mogel podpirati več kot ene ali dveh od teh metod, ki so potrebne za natančen tisk bankovca.

Večina držav, zlasti ZDA, izdeluje bankovce, ki vsebujejo najnovejše vrhunske tehnološke funkcije proti ponarejanju, zaradi česar jih bo 3D-tiskalnik težko natisnil. To je mogoče le, če ima 3D-tiskalnik potrebno tehnologijo za tiskanje zadevnega bankovca.

3D-tiskalnik lahko poskuša natisniti le podobo denarja, nima pa prave tehnologije ali materialov za tiskanje denarja.

Veliko ljudi izdeluje kovance iz plastičnega materiala, kot je PLA, in jih nato pobarva s kovinsko barvo.

Drugi omenjajo tehniko, pri kateri lahko ustvarite 3D kalup in uporabite glino iz plemenitih kovin. Glino bi stisnili v obliko in jo nato žgali v kovino.

YouTuber je ustvaril kovanec D&D, ki ima na vsakem koncu napis "Yes" & "No". V programski opremi CAD je izdelal preprosto zasnovo, nato pa ustvaril scenarij, v katerem se 3D tiskani kovanec ustavi, da lahko vanj vstavi podložko in ga naredi težjega, nato pa dokonča preostali del kovanca.

Tukaj je primer 3D natisnjene datoteke Bitcoin iz Thingiverse, ki jo lahko prenesete in natisnete sami.