Kattava opas 3D-tulostustekniikkaan

3D-tulostus mullistaa elämämme, aivan kuten autot muuttivat liikennettä ja internet muutti tiedon levittämistä. Oletko valmis hyväksymään tämän muutoksen ja ymmärtämään 3D-tulostustekniikan nyt?

Mitä 3D-tulostus on?

Ensin ymmärretään, mitä 3D-tulostus on.

Voit verrata 3D-tulostusta kakun leipomiseen. Sekoita kaikki ainekset keskenään ja kerrosta ne leivinpaperille. Kun materiaali jähmettyy, saat kakun. Samoin 3D-tulostus muodostaa kiinteän objektin lisäämällä materiaalia kerros kerrallaan.

3D-tulostus, joka tunnetaan myös lisäaineena valmistuksena, käyttää digitaalisia mallitiedostoja ja tulostinta pinoamaan kerroksia erikoismateriaaleista, kuten muovista tai jauhemetallista, rakentaen monimutkaisia muotoja suoraan. 3D-tulostuksessa käytettävien materiaalien valikoima on laaja, muovista, keramiikasta, metalleista ja jopa biologisista kudoksista.

Millaisia 3D-tulostustekniikoita on olemassa?

Millaisia 3D-tulostustekniikoita on olemassa?

3D-tulostusteknologioita on useita, jotka voidaan luokitella käytetyn materiaalin ja siihen liittyvän prosessin mukaan. Näitä ovat puristuspohjainen, hartsipohjainen, jauhepohjainen ja suihkutus3D-tulostus seuraavasti:

1. Ekstruusiopohjainen 3D-tulostus

Näissä menetelmissä käytetään materiaalia (yleensä termoplastista filamenttia), joka kuumennetaan ja puristetaan suuttimen läpi. Materiaali kovettuu jäähdytyksen yhteydessä muodostaen 3D-objektin. Tyypillisin näistä on Fused Deposition Modeling (FDM) -tulostus.

● Fused Deposition Modeling (FDM): Tämä on yksi yleisimmistä 3D-tulostustekniikoista. Se pursottaa termoplastisen filamentin, lämmittää sen sulamispisteeseen ja pursottaa sen kerros kerrokselta kolmiulotteisen kohteen luomiseksi. 3D-tulostettujen talojen suositut online-videot hyödyntävät FDM-tekniikkaa. Tätä tekniikkaa käytetään laajalti prototyyppien valmistukseen, osien tuotantoon ja kulutustavaroiden tuotantoon. LEGO esimerkiksi käyttää FDM:ää uusien tiilien prototyyppien luomiseen.

Tällä hetkellä FDM 3D-tulostustekniikka on melko kypsä, ja vastaavien FDM-tulostimien tarkkuus ja tulostusnopeus paranevat jatkuvasti. HPRT F210 High Precision FDM 3D -tulostin on tästä erinomainen esimerkki.

Tässä 3D-tulostimessa on täysin metallinen runko, ja siinä on V-muotoiset rullat, jotka takaavat tasaisen ja vakaan liikkeen, hiljaisen melun ja kulumiskestävyyden, mikä takaa pitkän käyttöiän. Sen lämmityslevy käyttää korkealaatuista ristikkolasialustaa, jolla on vahva tarttuvuus, mikä estää painettua mallia vääntymästä ja mahdollistaa nopean manuaalisen mallin poistamisen.

F210 3D-tulostimessa on älykäs suojausjärjestelmä, joka tukee virrankatkaisun jatkamista ja poistaa huolet odottamattomista sähkökatkoksista tulostusprosessin aikana, säästää aikaa, materiaaleja ja mielenrauhaa. Siinä on myös käyttöliittymänäyttö, jossa on käyttäjäystävällinen interaktiivinen muotoilu, joka tekee käyttöasetuksista yksinkertaisia ja tulostamisen edistyminen selkeää yhdellä silmäyksellä, jolloin aloittelijat pääsevät nopeasti alkuun.

HPRT F210 3D-tulostin on yhteensopiva useiden filamenttien, kuten PLA-, TEPG- ja TPU-filamenttien kanssa. Tämä tulostin tarjoaa korkean tulostustarkkuuden, jopa ±0,2 mm, ja se tarjoaa poikkeuksellisen laadun erittäin edulliseen hintaan. Harrastuksen 3d-tulostimena se on täydellinen henkilökohtaisten käsitöiden luomiseen. Voit ladata verkossa lukuisia 3D-tulostinmalleja ilmaiseksi. Noudata käyttöoppaan ohjeita ja tuo malli tietokoneellesi, ja F210 3D-tulostin voi tulostaa mielikuvituksesi työn.

2. Resin 3D Printing

Näissä painotekniikoissa käytetään materiaalina pääasiassa valoherkkää hartsia. Kun valoherkkä hartsi altistuu tietyntyyppiselle valolle (yleensä ultraviolettivalolle), se kovettuu. Tällä tavoin hartsi voidaan pinota ja kiinteyttää kerros kerrokselta kiinteiden esineiden valmistamiseksi. Yleisiä tyyppejä ovat stereolitografia (SLA) ja nestekidenäyttö (LCD) 3D tulostustekniikat.

● Stereolitografia (SLA): SLA on vanhin 3D-tulostustekniikka. Se käyttää pääasiassa nestemäisen valoherkän hartsin ominaisuutta kiinteytymään nopeasti ultraviolettilaisersäteen säteilyttämisessä. Tietokoneen ohjauksessa lasersäde skannaa nesteen pinnan, jolloin hartsin skannattu alue kiinteytyy ja muodostaa ohuen hartsikerroksen. Toistamalla tämä prosessi, koko tuote muodostuu.

SLA-tekniikkaa käytetään pääasiassa erilaisten muottien ja mallien valmistukseen. Sitä voidaan käyttää myös tarkkuusvaluun lisäämällä raaka-aineisiin muita komponentteja. Tulostuksen jälkeen työkappale tarvitsee jälkikäsittelyä, kuten vahvaa valonsäteilyä, galvanointia, maalausta tai väritystä lopullisen tuotteen saamiseksi. SLA-painotuotteilla on suuri tarkkuus ja hyvät pintakäsittelyvaikutukset, joten ne sopivat erinomaisesti hienojen mallien, kuten hammasmallien ja korujen valmistukseen.

● Nestekidenäyttö (LCD) 3D-tulostus: Tämä on kehittyvä 3D-tulostustekniikka. Se käyttää nestekidepaneelia valonlähteenä. Säätämällä nestekidepaneelin pikselikytkimiä UV-valonlähteen valo projisoidaan valoherkälle hartsille esiasetetussa muodossa, jolloin se kiinteytyy ja muodostaa mallin. LCD 3D-tulostustekniikka on suosittu korkean tehokkuuden ja alhaisten kustannusten vuoksi ja sitä käytetään laajalti hammaslääketieteen, korujen ja lelujen valmistuksen aloilla.

3. Powder 3D Printing

Näissä menetelmissä käytetään jauhettuja materiaaleja, jotka on valikoivasti sulatettu tai liimattu yhteen. Tärkeimpiä tulostustekniikoita ovat tällä hetkellä selektiivinen lasersintraus (SLS), selektiivinen lasersulatus (SLM) ja jauhepohjafuusio (3DP).

● Selektiivinen lasersintraus (SLS): SLS käyttää laseria jauhetun materiaalin sintraukseen ja yhdistää sen muodostamaan kiinteän rakenteen. Sitä käytetään usein nailonin kanssa ja se voi tuottaa osia, joilla on korkea lujuus ja monimutkaiset geometriset muodot. SLS-järjestelmää käytetään yleisesti ilmailu- ja autoteollisuudessa toiminnallisten osien valmistukseen. Esimerkiksi BMW käyttää SLS 3D -tulostustekniikkaa autojen osien tuottamiseen.

● Selektiivinen lasersulatus (SLM): Tätä 3D-tulostustekniikkaa käytetään pääasiassa metallijauhemateriaaleissa. Sen toimintaperiaate on käyttää suurienergistä lasersätettä jauhepetin skannaukseen sulattamalla metallijauhekerros kerrokselta CAD-mallin poikkileikkaustietojen mukaisesti muodostaen kiinteän kolmiulotteisen kohteen. Tämä menetelmä voi valmistaa osia, joilla on monimutkaiset geometriset muodot ja sisäiset rakenteet, jotka soveltuvat useille teollisuudenaloille, kuten ilmailu-, auto-, lääketiede- ja valmistusteollisuudelle.

Verrattuna muihin 3D-tulostusjauhetekniikoihin SLM voi luoda osia, joilla on suurempi tiheys ja erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, joten se on erittäin hyödyllinen sovelluksiin, jotka vaativat suurta lujuutta ja kestävyyttä. SLM-tulostusprosessissa käytettävien korkean energian laserien vuoksi laitteiden kustannukset, toiminnalliset vaikeudet ja turvallisuusongelmat ovat kuitenkin suhteellisen merkittäviä.

● Powder Bed Fusion (3DP): 3DP on 3D-tulostustekniikka, jossa käytetään jauhepohjaa ja sideainetta. Se ruiskuttaa sideainetta jauhepetiin ja sitoo jauhehiukkaset yhteen kiinteäksi kerrokseksi. Sitten lisätään uusi kerros jauhetta, ja tämä prosessi toistetaan, kunnes tulostus on valmis. 3DP-tekniikkaa käytetään laajalti arkkitehtuurissa, taiteessa ja biolääketieteessä, koska se pystyy tulostamaan osia monimutkaisilla sisäisillä rakenteilla.

Tällä hetkellä alumiiniseoksen sideaineen suihkutuksen 3D-tulostuksessa on tapahtunut läpimurto. Tulevaisuudessa tätä teknologiaa odotetaan käytettävän sähköautojen, sähkölentokoneiden jne. osien 3D-tulostukseen.

4. Jetting 3D Printing

Nämä menetelmät toteuttavat tulostuksen pääasiassa suihkuttamalla kiinteitä materiaalipisaroita tulostuspäästä. Tärkeimmät teknologiat ovat PolyJet 3D -tulostus, ColorJet Printing (CJP), MultiJet Printing (MJP) ja Multi Jet Fusion (MJF).

● PolyJet 3D-tulostus: PolyJet-tekniikka on samanlainen kuin mustesuihkutulostimet, jotka ruiskuttavat nestemäisiä fotopolymeerejä rakennusalustalle, jotka sitten välittömästi kovetetaan ultraviolettivalolla, hitaasti kerääntyen kerros kerrokselta, kunnes täydellinen 3D-malli on rakennettu. Tätä menetelmää käytetään usein luomaan yksityiskohtaisia prototyyppejä, muotteja ja jopa monivärisiä malleja. Tällä hetkellä jotkut kenkäyritykset käyttävät PolyJet 3D-tulostusta yksityiskohtaisten ja realististen kenkien prototyyppien luomiseen.

● ColorJet Printing (CJP) ja MultiJet Printing (MJP): CJP ja MJP ovat kaksi 3D-tulostusmenetelmää, joissa käytetään suihkutustekniikkaa. CJP käyttää jauhepohjaa ja värillistä sideainetta, mikä mahdollistaa täysväristen osien tulostamisen. MJP voi suihkuttaa useita materiaaleja samanaikaisesti luoden komposiittiosia, joilla on erilaiset fysikaaliset ominaisuudet. Molemmat teknologiat ovat suosittuja korkean tarkkuutensa ja hyvän pintalaadun vuoksi, ja niitä käytetään laajalti prototyyppien valmistuksessa, koulutuksessa ja taiteellisessa luomisessa.

● Multi Jet Fusion (MJF): HP:n kehittämä MJF käyttää hienorakeista jauhetta ja yhdistää sen sideaineen kanssa. Sitten käytetään yksityiskohtaista ainetta, joka yhdistettynä lämmön kanssa kiinteyttää osan. MJF tunnetaan nopeudestaan ja kyvystään tuottaa monimutkaisia geometrisia osia, ja sitä käytetään usein auto- ja kulutustavarateollisuudessa. BMW käyttää MJF:tä esimerkiksi autojen osien tuottamiseen.

3D-tulostustekniikan kehityspotentiaali on loputon. 3D-tulostus avaa uusia mahdollisuuksia lääketieteessä, arkkitehtuurissa, koulutuksessa tai taiteessa ja muotoilussa. Tässä prosessissa HPRT:n kaltaiset 3D-tulostinvalmistajat innovoivat jatkuvasti ja ovat sitoutuneet kehittämään tehokkaampia ja tarkempia 3D-tulostustuotteita eri alojen tarpeisiin. Meillä on kaikki syyt uskoa, että 3D-tulostuksen tulevaisuus on vielä laajempi.