Jak działają drukarki 3d?

Drukarki 3D to maszyny, dzięki którym każdy może być innowatorem. Niezalenie od technologii samego druku, tworzenie trójwymiarowych i funkcjonalnych przedmiotów jest w zasięgu ręki – drukarkę 3D można zakupić z zamiarem używania jej w domowym zaciszu. Jak właściwie działają drukarki 3D i czym jest filament do drukarek 3d? Odpowiadamy na to pytanie w naszym artykule.

Drukowanie 3D – co to jest?

Jeszcze do niedawna termin ‘drukowanie’ zarezerwowany był dla nanoszenia kolorów na płaskie powierzchnie – głownie papierowe. Dziś możemy mówić o ‘drukowaniu’ jako o tworzeniu fizycznego obiektu. To wszystko dzięki odpowiedniej maszynie wyposażonej w stosowny filament do drukarek 3D.

Samo drukowanie 3D to technologia zwana ‘addytywną’ lub ‘przyrostową’, która polega na nakładaniu warstwa po warstwie materiału, który następnie jest utwardzony. W ten sposób można tworzyć różne przedmioty, a nawet żywe tkanki. Właściwości tworzonych obiektów zależą w dużej mierze od wspomnianego czynnika, jakim jest filament do drukarek 3d – opowiemy o nim w dalszej części artykułu.

Drukowanie 3D – co jest potrzebne do procesu?

Drukowanie 3D to proces, który składa się z 3 podstawowych etapów:

• Modelowanie
• Drukowanie
• Wykończenie

Modelowanie – faza wstępna, podczas której tworzony jest trójwymiarowy model obiektu, który powstanie poprzez drukowanie. Do modelowania wykorzystuje się zazwyczaj specjalistyczne oprogramowanie – takie jak CAD. Możliwe jest także wykorzystanie modelu pobranego z Internetu lub użycie skanera 3D – chociaż w przypadku modelu z Internetu wprowadzanie korekt jest trudniejsze. Jest jeszcze jeden sposób, wymagający umiejętności i dodatkowego sprzętu – zrobienie zdjęć obiektu i użycie programu do fotogrametrii.

Drukowanie – etap właściwego tworzenia przedmiotu. Przed rozpoczęciem drukowania warto sprawdzić, czy model trójwymiarowy jest pozbawiony błędów (a jeżeli są – dokonać modyfikacji). Kolejnym krokiem jest dobór odpowiednich parametrów – m. in. temperatury drukowania (zależnej od materiału w filamencie do drukarki 3D) oraz wysokości nakładanych na siebie warstw. Na ustawienia ma także wpływ metoda drukowania (FDM, SLA lub SLM). Następnie należy uruchomić oprogramowanie, które podzieli model obiektu na warstwy i można przystąpić do druku.

Wykończenie – ostatni etap, w którym drukowany obiekt zostaje wzmocniony i/lub oszlifowany (w zależności od materiału). Drukowanie 3D pozwala na stworzenie trójwymiarowego przedmiotu, jednakże bezpośrednio po zakończeniu nakładania warstw, ma on porowatą strukturę -dlatego należy go wygładzić. W metodzie FDM do druku używa się polimeru, a obróbka końcowa polega na zastosowaniu procesów chemicznych z wykorzystaniem parowania acetonu lub innego rozpuszczalnika. Jeżeli drukowany przedmiot jest metalowy, wykończenie polega na mechanicznej obróbce – szlifowaniu.

Filament do drukarki 3D – niezbędny materiał do drukowania w metodzie FDM

Filament do drukarki 3D to materiał termoplastyczny, używany w najpopularniejszej metodzie drukowania, czyli w FDM (Fused Deposition Modeling). Termin ‘filament’ pochodzi z jezyka łacińskiego – od słowa ‘filum’ oznaczającego nić. Nazwa doskonale oddaje istotę materiału – filamenty mają postać ‘drutu’ nawiniętego na szpulę, którą umieszcza się w drukarce 3D. Filamenty wykonane są różnych tworzyw – m. in. ABS, PET, PLA, lub HIPS. Każdy z nich ma inne właściwości fizyczne i chemiczne – stąd tak duże spektrum możliwości, jakie daje drukarka 3D. Filament do drukarki 3D najlepiej zakupić od razu z samą drukarką.

Może Cię zainteresować: Jak działa drukarka laserowa?

Filament do drukarki 3D – jaki wybrać?

Wybór rodzaju filamentu do drukarki 3D należy uzależnić od tego, jakie obiekty mają być drukowane. Poniżej krótkie streszczenie tworzyw oraz ich właściwości:

• ABS i PTEG – polimery o wysokiej wytrzymałości mechanicznej, są materiałami uniwersalnymi. Świetnie nadają się do drukowania elementów strukturalnych.
• PLA – uniwersalny polimer o nieco mniejszej wytrzymałości mechanicznej od ABS. Jego zaletą jest biodegradowalność.
• TPU – elastomer, który odmienił oblicze drukowania 3D. Idealnie nadaje się do drukowania elastycznych i wytrzymałych elementów, takich jak uszczelki, odbojnice, zderzaki, czy wibroizolatory. Ważna uwaga – TPU jest wymagającym tworzywem, które nie nadaje się do drukarek z ekstruderem typu Bowden.
• HIPS – bardzo przydatny ze względu na swoją właściwość, jaką jest rozpuszczalność. Dzięki niej może być wykorzystywany jako materiał do tworzenia podpór przy drukowaniu obiektów, których geometria znacznie utrudnia (lub wręcz uniemożliwia) usuwanie podpór ręcznie.

Istotną kwestią przy zakupie odpowiedniego filamentu do drukarki 3D jest wiedza dotycząca budowy drukarki oraz pożądanych cech drukowanych obiektów. Najlepiej zdać się na porady ekspertów – w przeciwnym razie można nabyć materiały, które nie spełnią kryteriów i uniemożliwią prawidłowe wytworzenie przedmiotów.

Zastosowanie drukarek 3D

Drukarki 3D mają bardzo szeroki wachlarz zastosowań – dzięki różnorodności tworzyw używanych w procesie druku i praktycznie nieograniczonych możliwościach w zakresie modelowania obiektów. Istotną kwestią jest także relatywnie niski koszt wytwarzania skomplikowanych elementów, które do tej pory trzeba było produkować masowo, aby wytwarzanie było opłacalne. Jakie branże obecnie używają drukarek 3D?

• Lotnictwo – na przykład dysze paliwowo-chromowo-kobaltowe (lżejsze o 25%, pięciokrotnie mocniejsze oraz pozbawione spawów)
• Budownictwo – prefabrykaty ścian, a także podłogi, drzwi oraz… spersonalizowane meble.
• Obuwnictwo – obecnie niektóre modele obuwia mają podeszwy drukowane w 3D.
• Okulistyka – nie dziwi fakt, że oprócz oprawek można drukować także soczewki.
• Motoryzacja – części zamienne (często trudne do zdobycia, jeśli są do zabytkowych modeli), narzędzia oraz elementy karoserii.
• Medycyna – wszelkiego rodzaju implanty – na przykład protezy stawu biodrowego lub kolanowego; innowacyjnym rozwiązaniem są tzw. bio-druki, czyli żywe tkanki lub całe narządy.
• Jubilerstwo – drukowanie zarówno form odlewniczych, jak i samej biżuterii.

Drukowanie 3D – jakie są korzyści?

Drukowanie w 3D ma wiele zalet, z czego najważniejszymi są:

• Możliwość drukowania skomplikowanych geometrycznie obiektów – taniej niż za pomocą odlewnictwa
• Szerokie spektrum materiałów (w tym filamentów do drukarek 3D), włącznie z kompozytami zawierającymi metale, drewno, lub beton.
• Niemal nieograniczony wachlarz opcji personalizacji drukowanych przedmiotów – wystarczy stworzyć odpowiedni model trójwymiarowy oraz dobrać materiały i parametry wydruku
Drukarki 3D to innowacyjne maszyny, dzięki którym każdy może zmienić świat na lepsze, powołując swój pomysł do życia.