מדפסת תלת-ממדית: איך הטובים ביותר לחוטים ומה הם - פשוט הסבירו

הדפסת תלת מימד הופכת פופולרית יותר ויותר. מאמר זה מסביר כיצד עובדת מדפסת תלת ממדית, אילו חוטים אתה משתמש בהדפסת דגמים מרשימים וכמה טיפים מעשיים.

איך מדפסת תלת ממדית עובדת?

מדפסות תלת מימד הן כמו חול ליד הים. בהתאם לכך, קיימות טכניקות שונות לאופן בו המדפסת יוצרת דגם. אולם, למעשה, כל המדפסות ניתנות להקצאה לאחת מארבע טכניקות שונות.

• מצד אחד יש סטריאוליטוגרפיה ("SL" או "SLA"). במדפסת יש אמבטיה בה יש פוטופולימר נוזלי. פוטופולימרים הם פלסטיק המתקשה כאשר הם נחשפים לאור. המדפסות בדרך כלל עובדות עם שרף אקרילי, אפוקסי או ויניל אסטר. השרף נרפא באמצעות לייזר. יש רמה באגן הפוטופולימרים, שנעה מעט לאחר התקשות מפלס אחד (עמוק יותר לשירותים). לאחר שהדגם התקשה במלואו, הפלסטיק הוא בעל חוזק גבוה ועמידות כימית. היתרון בתהליך זה הוא ברמת הדיוק שלו: המדפסת יכולה גם להדפיס מבנים בגודל מיקרומטר. לרוע המזל, כיום מדפסות הסטריאוליטוגרפיה עדיין יקרות מאוד.
• ידוע גם על סינר לייזר סלקטיבי ("SLS"). כדי להבין איך זה עובד, דמיין צינור בו נבנית הרמה מחדש. הרמה נמצאת בראש בהתחלה. ראשית כל, רולר משמש להפצת פלסטיק, חול יציקה מצופה פלסטיק, אבקת מתכת או קרמיקה על הרמה. לאחר מכן, לייזר נוהג מעל הרמה ומחמם נקודות מסוימות באבקה כך שישתלבו ונוצר הרמה הראשונה של האובייקט. הרמה יורדת אז מעט והתהליך מתחיל שוב. כך שניתן לבנות אובייקט חתיכה אחר חתיכה. מה שמעשי כאן הוא ששאר החומר יכול לשמש כחומר תומך ובניגוד לסטריאוליטוגרפיה - אין להדפיס מבני תמיכה.
• בהדפסת תלת מימד קלאסית, דוגמנות בתצהיר התמזגו ("FDM"), פלסטיק נוזלי מוחל על משטח בשכבות באמצעות מכבש, המתקשה מיד. ואז המשטח זז מעט כלפי מטה (או המכבש למעלה) והשכבה הבאה מודפסת. המדפסות יחסית זולות וניתן להרכיב בעצמך עם קצת ידע. עם זאת, יש להדפיס חומר תמיכה עבור חפצים עם "חיפוי יתר", כלומר חפצים רחבים משמעותית בחלקם העליון מאשר בתחתית. בנוסף, דיוק ההדפסה יחסית לא מדויק בהשוואה לסטריאוליטוגרפיה. עם זאת, עבור חובבים ומעוניינים, זהו בדיוק הנוהל הנכון.

אילו נימים יש?

בעזרת דוגמנות לתצהיר התמזגו, אתה מדפיס בעזרת נימים מה שנקרא. אלה גלילים שעליהם נעטפים חומרים תרמופלסטיים בצורה תיל. עם זאת, ישנם כמה הבדלים בהתאם לסוג.

• פולילאקטידים ("PLA") משמשים לרוב במדפסות. הפלסטיק מתקבל לרוב ממקורות מתחדשים, כמו עמילן תירס. עם זאת, זה לא מתכלה. הפלסטיק בטוח במזון ודוחה מים בגלל קבוצת המתיל שלו. זה גם מעכב בעירה ועמיד בפני קרינת UV במשך זמן רב. היתרון הגדול ביותר, לעומת זאת, נובע מההדפסה: אין ריח לא נעים.
• קופולימר אקרילוניטריל-בוטדיאן-סטירן ("ABS") משמש גם לעתים קרובות מאוד. פלסטיק זה הוא אחד הפלסטיקה הנפוצה ביותר בעולם. הוא עמיד במיוחד בפני שמנים, שמנים וטמפרטורות גבוהות. בניגוד ל- PLA, ABS קשה משמעותית. עם זאת, אסור לשאוף את ריח הפלסטיק הזה בעת ההדפסה. אחריות היא בעיה מרכזית בעת ההדפסה. בעוד ש- PLA דבק היטב בצלחת זכוכית מחוממת, סוגים מסוימים של ABS דבקים בצורה גרועה מאוד למרות מיטת החימום החמה מאוד וסרט הדבק דו צדדי. עם זאת, ניתן ליצור דגמים נחמדים מאוד עם ABS. לאחר ההדפסה הדגמים בדרך כלל בצבע מאט. עם זאת, אם תניחו את הדגם תחת כיפת זכוכית המכילה מטלית לחה באצטון, הדגם יהפוך חלק למדי לאחר זמן מה: ABS מסיס באצטון, מתיל אתיל קטון או דיכלורומתאן.
• אלכוהול פוליוויניל ("PVAL" או "PVOH"), המיוצר על ידי הידרוליזה של פוליוויניל אצטט, הוא מאוד פרקטי לדגמים עם תליית יתר. הדבר המיוחד בפלסטיק הזה הוא שהוא מסיס במים. לדוגמה, במדפסת תלת מימד עם שני extruders, אתה יכול להדפיס דגם עם PLA, אבל את מבנה התמיכה עם PVAL. עם זאת, פלסטיק זה אינו מתאים כנימה להדפסת הדגם בפועל, מכיוון שהמים נספגים מהאוויר והדגמים לא יחזיקו מעמד זמן רב.
• קלקר בעל השפעה גבוהה ("HIPS") משמש בעיקר כחומר תומך ל- ABS. לפלסטיק זה עמידות גבוהה וקשיחות בפני השפעה, אך ניתן להמיסו על ידי לימונן, שניתן למצוא בשמן לימון, למשל.
• הדפסה עם תרכובות PLA היא בלעדית במיוחד. מדובר בתערובת של PLA וחלקיקים מחומרים אחרים. כך שתוכלו להדפיס גם עם עץ או נחושת, למשל.
• פוליקרבונטים ("PC") משמשים לעיתים נדירות בהדפסה. היתרון כאן הוא טמפרטורת ההתכה הגבוהה מאוד של 270 עד 300 מעלות צלזיוס. פלסטיק זה גם בעל עמידות גבוהה בפני עמידות בפני חום ועמידות בפני חום.
• אם ברצונך להדפיס הילוכים או ברגים שצריכים לסבול כוחות חזקים ואסור להם להישבר, מומלץ אמין חומצה אדיפית פולי-hexamethylene, המכונה גם "ניילון" או "PA".
• לרוב ניתן למצוא באינטרנט חוטים "אלסטיים" או "פלקס", המורכבים בדרך כלל מחומרים שונים. היתרון הגדול ביותר כאן הוא הגמישות. זה מאפשר לך להדפיס דגמים גמישים וגומי. ככלל, האלסטומרים התרמופלסטיים על בסיס urethane ("TPU") משמשים כמרכיב העיקרי.
• ניתן גם להדפיס כוסות וצלחות. בשביל זה אתה צריך פלסטיק בטוח למזון. בנוסף ל- PLA, יש גם פוליפרופילן ("PP"), שהוא גם גמיש מעט. שילוב בטוח למזון בין PLA ו- ABS הוא PETG, שהוא גם קל להדפסה ועמיד מאוד בפני מזג אוויר.

איך עובד תהליך הדפסה?

ראשית אתה יוצר מודל תלת ממדי עם תוכנית CAD ושומר אותו כקובץ STL.

• לאחר מכן נטען קובץ STL לתוכנית פרוסה, כמו Cura או Slic3r.
• בתוכנית החיתוך, יש לך אפשרות להגדיר את המאפיינים של הדגם, כמו צפיפות המילוי או שימוש במבני תמיכה.
• לאחר מכן התוכנית ממירה את מודל התלת מימד לקוד G. זה מכיל את כל המיקומים שהמכבש אמור לעבור אחד אחרי השני. בינתיים, נימה מוחצנת, ויוצרת מודל האפטי.

בטיפ המעשי הבא, נספק לכם היכרות עם תוכנית ה- CAD "Solid Edge", איתה תוכלו ליצור דגמי תלת מימד פרקטיים רבים.