Kaj je 3D tiskalnik

Eden najbolj obetavnih trendov v sodobnem svetu je ustvarjanje tridimenzionalnih predmetov s 3D tiskanjem. Tehnologija tiskanja vam omogoča ustvarjanje precej zapletenih in podrobnih izdelkov. Danes je uporaba 3D tiskalnika možna ne samo na proizvodnih mestih, ampak tudi doma; dovolj je nakup 3D tiskalnika.

Kaj je 3D tiskalnik?

Tridimenzionalni tiskalnik je naprava, ki lahko ustvarja predmete na podlagi ustvarjenih digitalnih 3D modelov. Izdelke dobimo s poplastnim nanašanjem materiala. Za osnovo se uporabljajo termoplastične in fotopolimerne smole, vendar z razvojem tehnologije narašča število materialov, ki se uporabljajo kot surovine.

Postopek izdelave je videti takole:

1. Poteka proces izdelave 3D modela, t.j. vizualna podoba bodočega izdelka se razvije ob ohranjanju vseh proporcev. Model je izdelan s posebno programsko opremo.
2. Ko ustvarite model, morate obdelati datoteko. Obdelava je sestavljena iz pretvorbe datoteke v digitalno kodo, ki celoten model razdeli na številne vzporedne plasti. Na ta način se generirajo ukazi za 3D napravo, ki distribuira material za ustvarjanje predmeta.
3. Končna faza je 3D tisk izdelka, t.j. proces ustvarjanja izdelka s poplastnim nanašanjem materiala.Postopek poteka s pomočjo tiskalne glave (ekstruderja), ki se premika vzdolž osi 0Y in 0X, t.j. material se podaja samo po vodoravni ravnini v skladu s programsko kodo sloja. Za nanos naslednje plasti se ekstruder premika vzdolž navpičnega vodila (vzdolž osi 0Z) na razdalji, ki je enaka velikosti plasti. Po tem se začne nanašati naslednji vodoravni sloj.

Referenca: Postopek tiskanja se lahko razlikuje glede na tehnologijo izdelave, vendar je splošni proces ustvarjanja izdelkov sestavljen iz nanašanja materiala po plasteh.

Vrste 3D tiskalnikov

Naprave delimo glede na edinstvenost postopka tiskanja, tj. na uporabljeno tehnologijo. Najpogostejši metodi tiskanja sta FDM (Fused Deposition Modeling) in SLA (laserska stereolitografija).

Tehnologija usmerjenega modeliranja je ena prvih metod tiskanja, ki se je pojavila. Termoplast se uporablja kot material za izdelavo predmetov v obliki navitih pletilnih igel ali niti na kolut. Način tiskanja je naslednji:

1. Tuljava ali filament je nameščen v ekstruderju. Pod vplivom grelne naprave se material začne topiti in teče skozi kanal na delovno površino.
2. Ekstruder se premika po določenih koordinatah v skladu z digitalno kodo. Izdelava poteka v plasteh glede na vodoravno ravnino.
3. Pri izdelavi kompleksnih izdelkov se uporabljata dva materiala: glavni in pomožni. Izdelek je izdelan iz osnovnega materiala. Pomožni material je namenjen za ustvarjanje začasnih opornikov, kot tudi za zapolnitev votlega prostora izdelka. KerTiskalnik ni sposoben natisniti predmeta v zraku brez razloga.

Referenca: Pomožni material se naknadno odstrani s posebnim topilom ali pa se zlahka odlomi.

Izdelki, izdelani s tehnologijo FDM, imajo dobro mehansko in kemično trdnost. Takšne lastnosti so dosežene z uporabo termoplastov industrijskega razreda. Ta tehnologija je tudi lahka in primerna za uporabo doma.

SLA tehnologije ali stereolitografija tiskajo izdelke s tekočimi fotopolimernimi smolami, ki se strdijo pod vplivom vira energije v obliki laserja. S to metodo imajo izdelki visoko natančnost (do 15 mikronov). Predmeti so natisnjeni na naslednji način:

1. Delovna površina se spusti v posodo s fotopolimerno tekočino do globine ene plasti;
2. Vir energije (laser) izreže obliko predmeta glede na podane koordinate objekta;
3. Pojavi se proces polimerizacije, zaradi česar pride do strjevanja na stičnih mestih;
4. Postopek se ponavlja za vsako plast, dokler ni izdelan predmet;
5. Po izdelavi se model potopi v posodo s posebno raztopino za čiščenje pomožnih elementov;
6. Končna faza je ultravijolično obsevanje, da se pospeši proces nastajanja produkta.

Stereolitografija je ena najsodobnejših tehnologij, ki pa zahteva drage materiale. Obstajajo tudi manj znane vrste tiska:

SlS (selektivno lasersko sintranje) princip izdelave predmeta je dovajanje tanke plasti materiala v obliki prahu v delovno območje, ki se pod delovanjem laserja sintra.Glavna prednost te metode je odsotnost potrebe po uporabi pomožnih elementov, vendar zahteva dodatno toplotno obdelavo. Ni namenjen za uporabo v domačih razmerah.

EBM (taljenje z elektronskim žarkom). Tehnologija je podobna selektivnemu laserskemu sintranju, vendar izdelek nastaja v vakuumu in ne zahteva dodatne toplotne obdelave.

Tridimenzionalno tiskanje vključuje 3D pero. Načelo njegovega delovanja je podobno tehnologiji FDM, vendar ima bolj miniaturni videz in se uporablja za ustvarjanje risb s tridimenzionalnim učinkom.

Kaj lahko naredi 3D tiskalnik?

Danes se 3D tiskanje uporablja skoraj na vseh področjih življenja. Obstajajo primeri ustvarjanja kulinaričnih jedi s 3D tiskanjem. Deli katere koli kompleksnosti so ustvarjeni za kompleksnejše strukture v vseh panogah. Toda najbolj relevantno in potrebno področje je še vedno medicina.

Več podjetij razvija organske simulante, ki lahko praktično nadomestijo naravne tkanine. 3D tisk lahko pomaga tudi na področju zamenjave sklepov. Najpogostejša uporaba tridimenzionalne proizvodnje je v zobozdravstvu. Tiskalnike poleg protetike uporabljajo za izdelavo modelov organov. Zmogljivosti 3D tiskanja se povečujejo in postajajo vsak dan bolj dostopne.

3D tiskalniki ne pomagajo samo ljudem, ampak tudi živalim. Eden od znanih primerov je ustvarjanje oklepa za želvo, ki je bila poškodovana v gozdnem požaru. Tako je nova lupina živali rešila življenje in takih primerov je veliko. Drug edinstven primer je protetična noga za slona. Edinstvenost primera je v tem, da protetike za slone praktično ne izdelujejo zaradi velike teže živali.

Sodobna tehnologija tiskanja vam omogoča ustvarjanje celo celotne zgradbe. Gradnja majhne hiše (37 kvadratnih metrov) je raziskovalcem vzela le 24 ur in je bila polovica stroškov konvencionalne metode.