Как работи един 3Д принтер?

Как работи един 3Д принтер
  • 928 преглеждания

Вярваш или не, 3Д принтирането е технология, с която човечеството разполага още от 80-те години. С напредването на времето то стана все по-достъпно за обикновения човек, като сега всеки може да закупи машина и консумативи и да принтира в дома си.

Заедно със самата технология за принтиране, програмите за 3D моделиране също станаха по-достъпни и дори децата могат да създават 3D модели, които да превърнат във физически играчки.

Но как се случва всичко това и на какъв принцип действат 3Д принтерите? На този въпрос отговаряме в днешната статия, като ще минем през самите устройства, нужните им консумативи, програми за 3Д моделиране и какви 3Д принтер изделия могат да се правят. 

Как работи 3Д принтерът?

За да разберем как работи един 3Д принтер, трябва да уточним за какъв вид принтиране става въпрос. Технологиите са много:

  • отлагане на разтопен материал;
  • стереолитография;
  • цифрова светлинна обработка;
  • селективно лазерно синтероване;
  • многоструен синтез и други.

В тази статия ще се концентрираме върху първите три, които са най-популярни за домашна употреба.

Отлагане на разтопен материал

Fused Deposition Modeling (FDM) е най-лесният и евтин тип 3Д принтиране, а може би и най-познатият. Звучи сложно, но всъщност не е - представи си пистолет за топъл силикон. При него имаш нужда от пръчка твърд силикон, която вкарваш в устройството. То награвя силикона и го прави течен, след което го изпуска през отвор.

3Д принтирането с отлагане на материал работи на абсолютно същия принцип, но вместо силикон се използва филамент. Филамент е термопластична нишка, която се продава на ролка. Можеш да си го представиш като много дебел конец от пластмаса. Има всякакви цветове, а някои хора дори си правят собствени филаменти от пластмасови бутилки!

Силните страни на 3D принтирането с отлагане са най-вече в това, че е бюджетно и лесно за правене. Машините могат да се закупят онлайн на цени от 300-400 лева, консумативите също са на достъпни цени. Самото принтиране не изисква усилия, нужно е само да се вкара 3Д моделa и да се натисне Старт.

Недостатъците на този тип 3Д принтиране са основно в качеството на готовия продукт. Често е нужна допълнителна обработка на фигурата с пила и шкурка, за да се загладят остатъчните ръбчета по пластмасата (виж снимката по-долу). Този тип принтери не са напълно подходящи и за дребни детайли, тъй като много често размерът на дюзата е твърде голям.

3д принтер за деца

Стереолитография

Отново не е толкова сложно, колкото звучи: стерео (от гръцки - плътен) и литография (от гръцки - писане/рисуване върху камък), т.е. плътно рисуване. Ако някога си виждал как се прави маникюр с гел лак, вече знаеш как работят стереолитографските (SLA) 3D принтери.

Машината разполага с казанче, в което се налива термореактивна смола (специална течност, която реагира на специална светлина). Другата основна част е лазер, който пуска UV лъч, следващ формата на зададената за принтиране фигура. Когато лъчът стигне до течността, тя се превръща в твърд материал.

Най-често този тип принтери създават фигурките от горе надолу, за да може всеки нов слой да излиза от смолата, а не да остава потопен в нея.

SLA принтерите обикновено създават финален продукт с гладка повърхност, който се нуждае от минимална допълнителна обработка. Подходящи са за създаване на фигурки с детайли и могат да работят с множество различни типове смола - твърда, гъвкава, прозрачна и др.

От друга страна, тези 3Д принтери и печатането с тях излиза малко по-скъпо от 3Д принтирането с отлагане. Често работят с по-малки размери на печат и са зависими от атмосферни условия като влажност и високи температури. Важно е да отбележим, че в зависимост от използваната смола, процесът на SLA печатане може да доведе и до още един проблем - изключително задушлива миризма.  

Цифрова светлинна обработка

DLP (Digital Light Processing) принтирането е основано на същия принцип като стереолитографията - смола и UV светлина. Разликата е в самото образуване на фигурата за принтиране.

При DLP 3Д принтерите, светлината излиза от проектор и втвърдява цели слоеве на фигурката, вместо точка по точка както SLA принерите. Това им позволява да имат същите силни страни, заедно с още по-бърза скорост на работа.

3д

Как се правят 3D модели за принтиране?

За процеса по 3Д принтиране са нужни три основни неща - принтер, консумативи и модел. Вече поговорихме за първите две, следва да разберем откъде се взимат тези фигурки за печатане.

Нека си представим, че искаме да си създадем собствено блокче лего. Най-добре ще е да започнем с лист хартия, където на скицираме идеята си - квадратно ли е блокчето, колко шпилки ще има и т.н. След като сме направили визуализация трябва да я превърнем в 3Д модел.

Това се прави със специално предназначени за целта програми, част от които дори са безплатни! Най-подходяща за деца и начинаещи е онлайн платформата Tinkercad. Тя разполага с множество готови форми, както и различни инструменти, с които да манипулираш тези форми докато идеята ти стане реалност.

В нашия случай ще използваме готова форма на правоъгълна призма, към която ще добавим няколко плоски цилиндрични обекта. След това запазваме проекта си във формат .STL - най-често срещаният при 3Д модели за принтиране.

Звучи все едно вече сме готови за печат, но ни остава още една стъпка - да вкараме 3Д модела си в slicing програма. Този тип софтуер изпълнява няколко функции, чрез които подготвя модела за принтиране:

  • Анализира модела, неговите параметри и геометрия;
  • “Нарязва” или разделя модела на хоризонтални слоеве, за да може 3Д принтера да изгради фигурката;
  • Създава опори за висящи елементи на фигурата;
  • Дава контрол върху различни параметри като дебелина на слоеве, количество пълнеж, дебелина на опори, както и информация за нужното време за изработка;
  • Генерира нужния формат за 3Д принтери - G-code.

Това е цялостния процес по създаване на фигурка с 3D принтер. Можеш да се докоснеш до него на живо с 1-месечния курс на Advance Academy “3D моделиране и принтиране с Пес Патрул”. Повече информация ще намериш в сайта ни.

Какво може да се прави с 3Д принтер?

Краткият отговор на въпроса какво може да се прави с 3D принтер… какво ли не! В зависимост от вида и размерите му можеш да създаваш всичко - от дребни фигурки и играчки до части за машини и иновативни продукти.

3Д принтерите са както интересни, така и особено полезни за децата и тяхното STEM развитие. Моделирането развива тяхната креативност и въображение, давайки им свобода да създават всяка своя идея. Междувременно придобиват пространствени и математически знания, от които имат нужда при работата в 3Д среда.

Работата с 3Д принтер също носи своите образователни позитиви. Децата могат нагледно да се запознаят с машината и нейното функциониране. Елементите, които принтират, могат допълнително да бъдат използвани за обучителни цели - изграждане на механизми, свързване на сглобки и пр.