3D-печать: основы и принцип работы
3D-печать звучит для многих как научная фантастика, но миллионы настольных 3D-принтеров уже используются в домашних мастерских, офисах и школах. Эта статья предлагает введение в мир 3D-печати.
Quelle: Собственное отображение
Основы 3D-печати
3D-печать — метод, при котором объект строится слой за слоем, а не выфрезеровывается из блока. Также говорят о Аддитивное производство. . Для 3D-печати необходима цифровая 3D-модель, 3D-принтер и материал, чаще всего пластиковый филамент или жидкая смола. Принтер виртуально разбивает цифровую модель на тонкие слои и строит её физически слоем за слоем.
Наиболее распространённая технология: FDM (печатание филаментом)
Для новичков это FDM (Fused Deposition Modeling) это наиболее актуальная технология. Принтеры FDM — самые широко используемые 3D-принтеры в мире, потому что они дешевы и сравнительно просты в эксплуатации.
Так работает FDM:
- Катушка филамента (например, PLA) устанавливается.
- Филамент нагревается в сопле до состояния мягкости.
- Сопло перемещается над печатной платформой и наносит первый слой.
- Платформа печати опускается (или головка печати поднимается), и наносится следующий слой.
- В конце получается прочный 3D-объект.
Принтер FDM можно рассматривать как точный, автоматизированный термоклеевой пистолет.
Quelle: 3d-drucker-test.eu
Сборка FDM-3D-принтера: ниже — основные компоненты Ultimaker 2.
Другие методы печати в кратком изложении
- SLA / DLP / MSLA (Resin-Druck): Здесь жидкая смола затвердевает под воздействием света. Преимущества — очень мелкие детали, идеальны для миниатюр и фигур. Недостатки — обращение с смолой, послепайка с алкоголем и УФ-светом, а также запах. (Formlabs)
- SLS / MJF (Pulverdruck): Порошок (пластик или металл) соединяется лазером или нагревом. Эти процессы больше относятся к промышленному и профессиональному сегментам. (Sinterit 3D Drucker und Zubehör)
Для типичного домашнего старта FDM остаётся предпочтительным выбором.
Какие материалы существуют?
На старте особенно важны два материала:
- PLA: Биобазированный пластик, часто из крахмала кукурузы. Его очень легко печатать, и он идеален для фигур, декораций, держателей и прототипов.
- PETG: Чуть более прочный и термостойкий, чем PLA. Хорошо подходит для деталей, которые должны выдерживать нагрузки, например наружные крепления.
Доступны и другие материалы, такие как ABS или TPU (гибкий), но с PLA большинство начальных проектов можно реализовать. (weerg.com)
Старт в 3D-печати
Чтобы начать 3D-печать, нужны некоторые базовые вещи:
1. Начальный 3D-принтер (FDM)
Типичные характеристики моделей для начинающих:
- Область печати примерно 220 × 220 × 250 мм.
- Открытая конструкция или полузакрытый корпус.
- Автоматическая или полуавтоматическая калибровка стола. Поддержка PLA, часто также PETG. (3DJake Schweiz)
2. Филамент (PLA)
Одной катушки PLA-филамента хватает для многих маленьких проектов. Позже можно попробовать разные цвета и материалы.
3. Slicer-программное обеспечение
Slicer — это программа, которая переводит 3D-модель в слои и команды печати (G-код). Известные примеры — Cura, PrusaSlicer и Bambu Studio.
4. 3D-модели
Существуют платформы с бесплатными 3D-моделями (например, держатели для ручек, запасные части, фигуры). Модели можно скачать в формате STL и печатать напрямую.
Типичный рабочий процесс — от модели к готовой детали
Процесс от цифровой модели к физическому объекту включает несколько шагов:
- Получить или создать модель: Файл обычно имеет формат .stl или .3mf.
- Загрузить в slicer: Выбрать принтер и материал (например, PLA), установить разрешение/качество.
- Слайсинг и сохранение G-кода: Слайсер рассчитывает слои и генерирует G-код.
- Загрузить в принтер: Это делается через SD-карту, USB-накопитель или сеть, в зависимости от устройства.
- Начать печать: Стол и сопло нагреваются, подается филамент, начинается печать.
- Постобработка: При необходимости удалить опорные структуры, при необходимости отшлифовать, покрасить или собрать.
Quelle: darc.de
Процесс 3D-печати: от идеи до готового изделия.
Границы и применения
Хотя 3D-печать предлагает множество возможностей, есть и ограничения, которые следует учитывать.
Где границы?
3D-печать — не волшебство и имеет свои особенности:
- Длительность: Более крупные печати могут занимать 6–12 часов или дольше.
- Поверхность: У FDM-принтеров часто видны слои, особенно у круглых форм. (Formlabs)
- Механика и обслуживание: Сопла могут засоряться, платформа печати должна быть выровнена, ремни натянуты.
- Конструкция: Для очень специфических деталей рано или поздно потребуется нарисовать их самостоятельно в CAD.
Для чего можно использовать 3D-печать?
Возможности применения 3D-печати разнообразны:
- Держатель для телефона или контроллера
- Органайзер для стола или мастерской
- Запасные части (клипсы, держатели, кнопки)
- Миниатюры и фигуры
- Корпуса для электронных проектов
- Учебные модели (например, молекулы, анатомия, архитектура)
Многие компании используют 3D-печать также для прототипирования и частично даже для серийного производства. (Wikipedia)
Quelle: добавлено пользователем
Сборка FDM-3D-принтера: ниже — основные компоненты Ultimaker 2.
Итоги для новичков
Если вам нравится мастерить и возиться, любите решать технические задачи и создавать собственные вещи, 3D-печать — увлекательная возможность. Это требует определённого порога освоения, но благодаря доступному оборудованию для начинающих и большому сообществу вход сегодня проще, чем когда-либо.