Z czego drukuje drukarka 3D?

O ile wcześniej drukarki 3D (sterowane komputerowo maszyny tworzące części metodą addytywną) drukujące modele trójwymiarowe wykorzystywane były wyłącznie w warunkach produkcyjnych, dziś niemal każdy może zakupić urządzenie na własny użytek. Za ich pomocą możesz stworzyć niemal wszystko: od małych bibelotów po broń, a nawet budynki.

Technologie druku 3D

Technologia druku addytywnego została opracowana w latach 80-tych ubiegłego wieku. Drukarki 3D stały się powszechne na początku XXI wieku.

Zasadę działania maszyn do drukowania części trójwymiarowych można podzielić na 3 etapy:

• utworzenie modelu w programie;
• obróbka modelu za pomocą oprogramowania;
• formowanie (drukowanie) przedmiotu poprzez nakładanie warstw materiału.

Istnieje kilka technologii druku addytywnego, m.in.:

1. Metoda osadzania topionego (FDM). Modele powstają poprzez ułożenie w określonej kolejności stopionych nitek wosku, metalu lub plastiku.
2. Stereolitografia (SLA). Podstawą obiektu jest ciekły polimer, który twardnieje pod wpływem promieniowania laserowego.
3. Selektywna fuzja laserowa (SLM).Technologia, w której metalowe części podzespołów i zespołów powstają z metalowych wiórów według modeli matematycznych.
4. Cyfrowy druk LED (DLP). Technologia polega na wykorzystaniu płynnego plastiku, który twardnieje pod wpływem światła ultrafioletowego.

ODNIESIENIE! Jednym z najnowszych osiągnięć naukowców są biodrukarki, których technologia drukowania polega na tworzeniu narządów i tkanek. Obiekty powstają poprzez połączenie kropelek zawierających żywe komórki, które następnie muszą zacząć się dzielić, rosnąć i modyfikować.

Z czego drukuje drukarka 3D?

W zależności od obszaru zastosowania i przeznaczenia urządzenia, do tworzenia modeli trójwymiarowych można wykorzystać różne materiały.

Plastik ABC

Naukowa nazwa tworzywa sztucznego to akrylonitryl-butadien-styren. Jest to jeden z najlepszych materiałów eksploatacyjnych do modelowania wolumetrycznego, ponieważ ma wiele pozytywnych właściwości - odporność na uderzenia, elastyczność i odporność na zużycie. Ponadto tworzywo ABC jest nietoksyczne i bezwonne. Materiał można kupić w postaci szpulek z cienkimi nitkami.

WAŻNY! Z plastiku ABC można tworzyć tylko jednokolorowe, gęste modele. Produkty będą trwałe i nie stracą swojego wyglądu i jakości, jeśli będą przechowywane z dala od bezpośredniego światła słonecznego.

Akryl

W przeciwieństwie do plastiku ABC, akrylu można używać do drukowania modeli przezroczystych. Jego temperatura topnienia przekracza 240 stopni Celsjusza, co należy wziąć pod uwagę, ponieważ akryl bardzo szybko twardnieje podczas chłodzenia.

WAŻNY! Tworzące się w akrylu pęcherzyki powietrza mogą zepsuć wygląd gotowego produktu.

Beton

Do druku na maszynach przyrostowych wykorzystuje się nowe rodzaje betonu, które są niemal identyczne z kamiennymi materiałami budowlanymi. Do chwili obecnej powstały jedynie próbki testowe. Ogromne urządzenia mogą wydrukować mały dom w niecały dzień.

Papier

Modele papierowe drukowane na drukarkach 3D najczęściej wykorzystywane są do tworzenia prototypów projektów komputerowych. Same modele nie są trwałe i atrakcyjne wizualnie, ale powstają w rekordowym tempie. Urządzenia wykorzystujące papier jako materiał eksploatacyjny tworzą modele poprzez naklejanie jednej warstwy na drugą.

WAŻNY! Papier jest jednym z najbardziej dostępnych i powszechnych materiałów do modelowania w domu.

Hydrożel

Miękki materiał, biokompatybilny z żywymi tkankami, wykorzystywany jest w modelowaniu 3D do tworzenia różnych urządzeń transportowych, które mogą dostarczać leki w głąb organizmu człowieka.

W ten sposób naukowcy z USA stworzyli roboty, których wysokość nie przekraczała 1 cm, na ich powierzchni umieszczano komórki tkanki serca, które po skurczeniu wprawiały je w ruch. Planuje się, że w przyszłości takie roboty będą mogły uczestniczyć w diagnostyce i leczeniu wielu chorób o różnym nasileniu.

Gips

Materiały gipsowe w druku 3D są tak samo rozpowszechnione jak papier, akryl czy plastik. Wykonane z nich modele nie są szczególnie trwałe, ale przystępny koszt całkowicie pokrywa tę okoliczność. Wyroby gipsowe służą do projektowania projektów prezentacyjnych.

Włókno drzewne

Włókno drzewne to innowacyjny materiał. Pomysł stworzenia należy do słynnego wynalazcy Kai Party.Włókno składające się z materiałów syntetycznych i naturalnego drewna ma właściwości podobne do polilaktydu. Wyroby z niego wykonane przypominają rzeczy wykonane z naturalnego dębu czy brzozy, jednak w odróżnieniu od nich są znacznie mocniejsze i trwalsze.

WAŻNY! Obecnie włókno drzewne stosowane jest wyłącznie w drukarkach RepRap.

lód

Na drukarkach 3D można tworzyć lodowe figury o niezwykłej urodzie. Od 2006 roku, dzięki rozwojowi dwóch kanadyjskich naukowców, stało się jasne, że nie tylko akryl i papier można wykorzystać jako materiały eksploatacyjne do druku 3D. Mieszanka wody i eteru metylowego w temperaturach poniżej 22 stopni zamienia się w drobne przedmioty, które oczywiście nie są szczególnie trwałe i mocne.

Proszek metalu

Dzięki zastosowaniu proszku metalicznego możliwe stało się tworzenie produktów charakteryzujących się dużą trwałością – części i części zamienne do sprzętu i elektroniki, a nawet biżuterii drukowane są z lekkich metali szlachetnych i ich stopów, takich jak miedź, aluminium, złoto i srebro.

WAŻNY! Produkty wykonane z takiego proszku same mają wysoką przewodność cieplną. Aby go zneutralizować, dodaje się do niego wióry ceramiczne.

Nylon

Nylon jest często stosowany w modelowaniu trójwymiarowym, ponieważ utworzone za jego pomocą części są miękkie i elastyczne.

WAŻNY! Nylon ma wiele wad, w tym toksyczność.

Polikaprolakton

Polikaprolakton uważany jest za jeden z najpopularniejszych materiałów eksploatacyjnych do modelowania addytywnego. Dobrze topi się pod wpływem ujemnych temperatur, szybko twardnieje, ulega biodegradacji i jest całkowicie nieszkodliwy.

Poliwęglan (PC)

Poliwęglan to tworzywo sztuczne, które może zachować swoje właściwości i właściwości pod wpływem różnych temperatur. Służy do tworzenia modeli o dużej wytrzymałości.

Polilaktyd (PLA)

Polilaktyd uznawany jest za najbezpieczniejszy i najbardziej przyjazny dla środowiska materiał. Powstaje z kiszonki z buraków i kukurydzy oraz biomasy. Do wad polilaktydu należy jego kruchość i zdolność do rozkładu pod wpływem ciepła i światła.

Polipropylen (PP)

Polipropylen uznawany jest za najlżejszą masę plastyczną znaną na świecie. Jest odporny na ścieranie, ale gorzej się topi. Zmienia kształt pod wpływem zimna i jest niestabilny na tlen.

Polifenylosulfon (PPSU)

Przypominający wyglądem zwykłe szkło, polifenylosulfon jest wielokrotnie mocniejszy od polipropylenu. Do modelowania 3D zawitał z przemysłu lotniczego i został uznany za najlepszy materiał do tworzenia produktów o wysokiej odporności cieplnej i twardości.

Polietylen o małej gęstości (HDPE)

Polietylen spotykamy w życiu codziennym niemal na każdym kroku. Służy do produkcji pojemników plastikowych na napoje, folii i pojemników opakowaniowych, rur PCV itp. Jest liderem w druku 3D, ponieważ można go zastosować w dowolnej znanej technologii.

Czekolada

Drukarki 3D „napędzane czekoladą” już niedługo staną się obowiązkowym wyposażeniem każdej cukierni. Za ich pomocą możesz tworzyć figury ze słodkiego materiału o dowolnej złożoności. Technologia ich tworzenia polega na sekwencyjnym układaniu jednej warstwy czekolady na drugiej, która szybko twardnieje na zimno.

Inne materiały

Na świecie istnieje ogromny wybór drukarek 3D, które korzystają z najbardziej nieoczekiwanych materiałów eksploatacyjnych.Należą do nich urządzenia zasilane wapnem, żywnością, a nawet żywą materią organiczną. Czas pokaże, czy zyskają powszechną popularność i staną się popytem.