3D-друк є універсальним, але люди дивуються, що 3D-принтери друкують лише пластик. У цій статті ми розглянемо, які матеріали можуть використовувати 3D-принтери.

Побутові 3D-принтери в основному використовують пластик, такий як PLA, ABS або PETG, які відомі як термопласти, оскільки вони розм'якшуються і тверднуть залежно від температури. Існує багато інших матеріалів, які можна 3D-друкувати за допомогою різних технологій 3D-друку, таких як SLS або DMLS для металів. Ви навіть можете 3D-друкувати бетон і віск.

У цій статті я поділився ще деякою корисною інформацією про матеріали, які використовуються для 3D-друку, тож продовжуйте читати далі.

Що використовують 3D-принтери для чорнила?

Якщо ви коли-небудь замислювалися над тим, які чорнила використовують 3D-принтери, то ось вам проста відповідь. 3D-принтери використовують три основні типи матеріалів для чорнил, а саме;

• Термопласти (філамент)
• Смола
• Порошки

Для друку цих матеріалів використовуються різні типи 3D-принтерів, і ми розглянемо кожен з цих матеріалів по ходу роботи.

Термопласти (нитки)

Термопласти - це тип полімерів, які стають пластичними або формованими при нагріванні до певної температури і тверднуть при охолодженні.

Що стосується 3D-друку, то нитки або термопласти - це те, що використовують 3D-принтери як "чорнило" або матеріал для створення 3D-об'єктів. Вони застосовуються за технологією, яка називається моделювання плавленим осадженням або 3D-друк FDM.

Це, мабуть, найпростіший вид 3D-друку, оскільки він не вимагає складного процесу, а лише нагрівання нитки.

Найпопулярнішою ниткою, яку використовує більшість людей, є PLA або полімолочна кислота. Наступні кілька найпопулярніших ниток - ABS, PETG, TPU та нейлон.

Ви можете отримати всілякі типи ниток, а також різні гібриди та кольори, тому існує дійсно широкий вибір термопластів, якими ви можете здійснювати 3D-друк.

Прикладом може бути ця нейлонова нитка SainSmart Black ePA-CF з вуглецевим наповнювачем від Amazon.

Деякі нитки важче друкувати, ніж інші, і вони мають дуже різні властивості, які ви можете вибрати відповідно до вашого проекту.

3D-друк термопластичними нитками передбачає механічну подачу матеріалу через трубку за допомогою екструдера, який потім подається в нагрівальну камеру, що називається хотендом.

Нагрівач нагрівається до температури, при якій нитка розм'якшується і може бути екструдована через невеликий отвір у соплі, зазвичай діаметром 0,4 мм.

Ваш 3D-принтер працює за інструкціями, які називаються файлом G-коду, який точно вказує 3D-принтеру, яка температура повинна бути, куди переміщати друкуючу головку, на якому рівні повинні знаходитися вентилятори охолодження і всі інші інструкції, які змушують 3D-принтер виконувати певні дії.

Файли G-Code створюються шляхом обробки STL-файлу, який ви можете легко завантажити з такого веб-сайту, як Thingiverse. Програмне забезпечення для обробки називається слайсером, найпопулярнішим з яких для FDM-друку є Cura.

Ось коротке відео, яке показує процес філаментного 3D-друку від початку до кінця.

Я написав цілу статтю під назвою Ultimate 3D Printing Filament & Materials Guide, яка розповідає про кілька типів ниток і матеріалів для 3D-друку.

Смола

Наступним набором "чорнил", які використовують 3D-принтери, є матеріал під назвою фотополімерна смола, що являє собою термореактивну рідину, яка чутлива до світла і твердне під впливом певної довжини хвиль ультрафіолетового світла (405 нм).

Ці смоли відрізняються від епоксидних смол, які зазвичай використовуються для хобі та подібних проектів.

Смоли для 3D-друку використовуються в технології 3D-друку, яка називається SLA або стереолітографія. Цей метод надає користувачам набагато вищий рівень деталізації та роздільної здатності завдяки тому, як формується кожен шар.

Найпоширеніші смоли для 3D-друку: стандартна смола, швидка смола, ABS-подібна смола, гнучка смола, смола, що миється водою, і міцна смола.

Я написав більш детальну статтю про те, які типи смол існують для 3D-друку? Найкращі бренди та типи, тож не соромтеся переглянути її для отримання більш детальної інформації.

Ось як працюють 3D-принтери SLA:

• Після того, як 3D-принтер зібрано, ви заливаєте смолу в чан для смоли - контейнер, який утримує вашу смолу над РК-екраном.
• Монтажна пластина опускається в чан зі смолою і створює з'єднання з шаром плівки в чані зі смолою
• Файл 3D-друку, який ви створюєте, надішле інструкції для підсвічування певного зображення, яке створить шар
• Цей шар світла затвердіє смолу
• Потім робоча пластина піднімається вгору і створює тиск всмоктування, який відшаровує створений шар від плівки смоляного чана і прилипає до робочої пластини.
• Він продовжуватиме створювати кожен шар, експонуючи світлове зображення, доки не буде створено 3D-об'єкт.

По суті, 3D-друк SLA створюється догори ногами.

SLA 3D-принтери можуть створювати дивовижні деталі завдяки роздільній здатності до 0,01 мм або 10 мікрон, але стандартна роздільна здатність зазвичай становить 0,05 мм або 50 мікрон.

FDM 3D-принтери зазвичай мають стандартну роздільну здатність 0,2 мм, але деякі високоякісні машини можуть досягати 0,05 мм.

Безпека важлива, коли мова йде про смолу, оскільки вона токсична при контакті зі шкірою. Щоб уникнути контакту зі шкірою, слід використовувати нітрилові рукавички під час роботи зі смолою.

Процес 3D-друку смолою є більш тривалим через необхідну постобробку. Вам потрібно змити незатверділу смолу, очистити опори, які потрібні для 3D-друку смоляних моделей, а потім затвердити деталь за допомогою зовнішнього ультрафіолетового світла, щоб затвердіти 3D-друкований об'єкт.

Порошки

Менш поширеною, але зростаючою галуззю 3D-друку є використання порошків як "чорнила".

Порошки, що використовуються в 3D-друку, можуть бути полімерами або навіть металами, подрібненими до дрібних частинок. Якість використовуваного металевого порошку і процес друку визначають результат друку.

Існує кілька типів порошків, які можна використовувати в 3D-друку, наприклад, нейлон, нержавіюча сталь, алюміній, залізо, титан, кобальт, хром та багато інших.

На сайті під назвою Inoxia продається багато видів металевих порошків.

Існують також різні технології, які можна використовувати в 3D-друку порошком, такі як SLS (селективне лазерне спікання), EBM (електронно-променеве плавлення), струменеве впорскування зв'язуючого і BPE (екструзія зв'язаного порошку).

Найпопулярнішим є метод спікання, відомий як селективне лазерне спікання (SLS).

Процес селективного лазерного спікання відбувається наступним чином:

• Резервуар для порошку заповнений термопластичним порошком, як правило, нейлоном (круглі та гладкі частинки)
• Розподілювач порошку (лопатка або ролик) розподіляє порошок, створюючи тонкий і рівномірний шар на будівельній платформі
• Лазер вибірково нагріває окремі ділянки конструкції, щоб розплавити порошок певним чином
• З кожним наступним шаром конструкційна плита опускається вниз, де порошок знову розподіляється для наступного спікання лазером.
• Цей процес повторюється до тих пір, поки ваша частина не буде завершена
• Ваш остаточний відбиток буде вкритий нейлоновою порошковою оболонкою, яку можна зняти за допомогою пензлика
• Потім ви можете скористатися спеціальною системою, яка використовує щось на кшталт потужного повітря, щоб очистити залишки.

Ось коротке відео про те, як виглядає процес SLS.

Процес відбувається шляхом спікання порошку з утворенням твердих частин, які мають більшу пористість, ніж температура плавлення. Це означає, що частинки порошку нагріваються так, що поверхні зварюються разом. Однією з переваг цього методу є те, що він дозволяє поєднувати матеріали з пластмасами для отримання 3D-друку.

Ви можете 3D-друкувати металевими порошками за допомогою таких технологій, як DMLS, SLM та EBM.

Чи можуть 3D-принтери друкувати лише пластик?

Хоча пластик є найпоширенішим матеріалом, що використовується в 3D-друку, 3D-принтери можуть друкувати і з інших матеріалів, окрім пластику.

Інші матеріали, які можна використовувати в 3D-друку, включають в себе:

• Смола
• Порошок (полімери та метали)
• Графіт
• Вуглецеве волокно
• Титан
• Алюміній
• Срібло та золото
• Шоколад
• Стовбурові клітини
• Залізо
• Дерево
• Віск
• Бетон

Для FDM-принтерів лише деякі з цих матеріалів можна нагріти і розм'якшити, а не спалити, щоб їх можна було виштовхнути з гарячої головки. Існує багато технологій 3D-друку, які розширюють можливості матеріалів, які люди можуть створювати.

Основним з них є SLS 3D-принтери, які використовують порошок з технікою лазерного спікання для створення 3D-друку.

Смоляні 3D-принтери також широко використовуються в домашніх і комерційних цілях. Вони використовують процес фотополімеризації для затвердіння рідкої смоли за допомогою ультрафіолетового світла, яка потім проходить постобробку для отримання високоякісного друку.

3D-принтери можуть друкувати не лише пластик, але й інші матеріали, залежно від типу 3D-принтера. Якщо ви хочете надрукувати будь-який з перелічених вище матеріалів, вам слід придбати відповідну технологію 3D-друку.

Чи можуть 3D-принтери друкувати будь-які матеріали?

Матеріали, які можна розм'якшити та екструдувати через сопло, або порошкоподібні метали можна зв'язати разом, щоб сформувати об'єкт. Якщо матеріал можна шарувати або складати один на одного, він може бути надрукований на 3D-принтері, але багато об'єктів не відповідають цим характеристикам. Бетон можна друкувати на 3D-принтері, оскільки він спочатку є м'яким.

3D-друковані будинки виготовляються з бетону, який змішується і видавлюється через дуже велику форсунку, а через деякий час застигає.

З часом 3D-друк представив безліч нових матеріалів, таких як бетон, віск, шоколад і навіть біологічні речовини, такі як стовбурові клітини.

Ось так виглядає надрукований на 3D-принтері будинок.

Чи можете ви 3D-друкувати гроші?

Ні, ви не можете 3D-друкувати гроші через виробничий процес 3D-друку, а також вбудовані маркування на грошах, які роблять їх захищеними від підробок. 3D-принтери в основному створюють пластикові об'єкти, використовуючи такі матеріали, як PLA або ABS, і, безумовно, не можуть 3D-друкувати з паперу. Можна 3D-друкувати металеві монети з підручних матеріалів.

Гроші виготовляються з великою кількістю позначок і вбудованих ниток, які 3D-принтер не зможе точно відтворити. Навіть якщо 3D-принтер може надрукувати те, що виглядає як гроші, відбитки не можна використовувати як гроші, оскільки вони не мають тих унікальних якостей, які притаманні купюрі.

Гроші друкуються на папері, а більшість 3D-друків - на пластику або застиглій смолі. Ці матеріали не можуть функціонувати так, як папір, і з ними не можна поводитися так само, як з грошима.

Дослідження показують, що сучасна валюта більшості країн світу має щонайменше 6 різних технологій. Жоден 3D-принтер не зможе підтримувати більше одного-двох з цих методів, необхідних для точного друку банкноти.

Більшість країн, особливо США, створюють банкноти, які включають в себе новітні високотехнологічні функції захисту від підробки, що ускладнить їх друк на 3D-принтері. Це можливо лише в тому випадку, якщо 3D-принтер має необхідну технологію для друку відповідної банкноти.

3D-принтер може лише спробувати надрукувати копію грошей і не має потрібної технології чи матеріалів для друку грошей.

Багато людей створюють монети з пластику, наприклад, PLA, а потім розпилюють його металевою фарбою.

Інші згадують техніку, за допомогою якої можна створити 3D-форму і використовувати глину з дорогоцінних металів. Ви пресуєте глину у форму, а потім обпалюєте її в металі.

Ось ютубер, який створив монету D&D, що має "Так" і "Ні" на кожному кінці. Він створив простий дизайн в CAD-програмі, потім створив сценарій, в якому 3D-друк монети зупиняється, щоб він міг вставити шайбу всередину, щоб зробити її важчою, а потім закінчити решту монети.

Ось приклад файлу 3D-друкованого біткойна з Thingiverse, який ви можете завантажити і надрукувати самостійно.