Kako radi 3D printer: osnovna tehnologija 3D tiska

24. 10. 2022

Iako je tehnologija 3D printanja s nama već više od 30 godina, tek u današnje vrijeme polako, ali sigurno počinje dolaziti u prvi plan interesa, ne samo geekova, već i običnih smrtnika. Lavovski udio u tome pridonosi stalnom padu cijena printera, kao i njihovoj izuzetno širokoj upotrebljivosti, gdje zahvaljujući njima može nastati gotovo sve što Vam padne na pamet. Zahvaljujući tome, moguće je riješiti mnoge škakljive kućne i poslovne probleme, i to na relativno jeftin način, jer osim nabavne cijene , rad 3D printera je vrlo jeftina stvar. Ako Vas privlači ova tehnologija, u narednim redovima ćemo ukratko objasniti kako 3D printer zapravo radi i po čemu se pojedini modeli međusobno razlikuju.

Sadržaj:

  • Kako funkcionira 3D tisak
  • Tehnologija 3D printanja
  • Gdje se uzimaju modeli za 3D printanje?
  • Koji odabrati?
  • Kako funkcionira 3D tisak

    Kao što naziv printera govori, radi se o uređajima koji mogu tiskati ​​trodimenzionalne objekte prema posebnim nacrtima izrađenim u specijaliziranim računalnim programima. Predlošci za tiskane predmete mogu se izraditi samostalno ili, na primjer, preuzeti s Interneta, o čemu ćemo raspravljati kasnije u ovom članku. Što se tiče procesa printanja, može se vrlo jednostavno reći da se stvaranje 3D objekta odvija nanošenjem više slojeva materijala jedan na drugi, koji nakon stvrdnjavanja zadržavaju željeni oblik i koji nude svojstva tipična za korišteni materijal, koji je ili filament ili smola. Na tržištu ćete pronaći cijeli niz filamenata i smola pomoću kojih se mogu izraditi predmeti različitih svojstava, od različitih boja, preko brzine vezivanja do npr. fleksibilnosti ili obrnuto, tvrdoće. Kada bismo rekapitulirali proces 3D printanja na najjednostavniji mogući način, opisali bismo ga kao "strojna obrada iznutra prema van", budući da se materijal ne odstranjuje za potrebe izrade danog proizvoda, već se slojevito nanosi.

    Savjet: 3D tisak nipošto nije samo zabava za "uradi sam" ili računalne štrebere. Suvremeni svijet sve više dokazuje da u ovoj tehnologiji vidi ekstremnu budućnost, a u nekim područjima čak ima potencijal da je iz temelja promijeni. Uostalom, u medijima se relativno često može vidjeti spominjanje, primjerice, 3D printanja kuća, koje bi zbog svoje brzine i niske cijene u budućnosti moglo izazvati potpunu revoluciju u građevinskoj industriji. U trenutku izbijanja pandemije COVID-19 svi su u Češkoj na 3D printerima tiskali zaštitne štitnike za medicinske ustanove, što se u svojoj biti također može smatrati malom revolucijom – uostalom, do tada su mnogi 3D printere doživljavali kao samo hobi. Gdje se 3D printeri koriste u današnjem svijetu možete saznati u našem starijem članku Industrija, astronautika i medicina: čemu služi 3D printanje?

    Tehnologija 3D printanja

    Iako se od rođenja 3D printanja prije više od 30 godina u svijetu pojavio veliki broj različitih tehnoloških postupaka, budući da je u početku svaki izumitelj zbog svoje jedinstvenosti čuvao svoju tajnu, s vremenom su se tehnologije 3D printanja iskristalizirale, na barem sa stajališta javne uporabe, na samo dvije vrste, koje su i cjenovno pristupačne i uporabljive čak iu domaćim, u najboljem slučaju malo naprednijim uvjetima. Posljednjih godina proizvođači 3D printera najviše ciljaju na obične korisnike kojima je to najzanimljiviji i daleko najširi segment koji mogu doseći. Dakle, predstavimo par osnovnih tehnologija 3D tiska.

    FDM/FFF

    Daleko najraširenija tehnologija 3D tiska je tzv. FDM (Fused Depositon Modeling), ali otkako je Stratasys registrirao zaštitni znak za ovu oznaku, oznaka FFF (Fused Filament Fabrication) se koristi (ne samo) u komercijalne svrhe. No, u oba slučaja radi se o jednom te istom principu rada 3D printera, a ako je riječ o stolnim 3D printerima, velika većina njih koristi ovu tehnologiju za modeliranje.

    FDM/FFF tehnologija tiska radi na principu topljenja materijala koji se u printer najčešće dovodi u obliku plastične niti, tzv. filamenta. To se stavlja na kalem u spremniku 3D printera, iz kojeg printer postupno odmotava materijal i takoreći ga "usisava" u printnu glavu, gdje se topi. Printna glava 3D printera zatim slaže sloj za slojem u fizički 3D model koji preuzima s računala, memorijske kartice, aplikacije itd. U principu, ova tehnologija 3D tiska vrlo je slična tehnologiji tiska inkjet printera. Baš kao što printna glava ubrizgava vrlo malu količinu tinte na papir, printna glava 3D printera stavlja rastaljeni materijal na podlogu sloj po sloj, stvarajući fizički model.

    FDM/FFF 3D tehnologija tiska najjeftinija je tehnologija 3D tiska, što je i glavni razlog njene velike raširenosti. FDM/FFF stolni 3D printer za kućnu upotrebu možete kupiti bez ikakvih problema za manje od 3 075 kuna. Relativno velika pozitiva je i činjenica da velika većina filamenata, odnosno njihovo topljenje, ne proizvodi nikakav ili samo minimalan miris, zbog čega nije problem koristiti printer u neprozračenoj prostoriji tijekom njegove normalne uporabe – tj., naravno, ako Vam ne smeta buka koju emitira.

    Nedostatak ove tehnologije je dugo vrijeme tiska, velika varijacija u kvaliteti tiska, koja ovisi o modelu printera i korištenom materijalu, te razna ograničenja dizajna (npr. rastaljeni materijal mora prvo očvrsnuti, za složenije modele potrebno je dakle računati na tisak nosača i slično). Osim toga, s vremena na vrijeme mogu se pojaviti pogreške tijekom tiska, kada se, primjerice, zbog netočnih postavki printera, pojedini slojevi netočno nasloje, što potpuno uništi konačni otisak. Mnogi sati truda uskoro mogu biti uzaludni.

    Savjet: Više nije slučaj da na tržištu postoji samo jedna vrsta filamenta od kojeg se tiska apsolutno sve. Zahvaljujući stalnom tehnološkom napretku, koji naravno utječe i na 3D printere, trenutno možete birati između doslovno ekstremnog broja različitih vrsta filamenata, koji se međusobno razlikuju ni po čemu osim po svojstvima. Možete pronaći kako iznimno tvrde i savitljive komade, tako i filamente niskog tališta pogodne za djecu i slično. Ukratko i dobro, na Vama je koju ćete vrstu filamenta odabrati ili koja je prikladna za Vaše projekte. U našem starijem članku raspravljali smo o tome kako odabrati prave filamente za Vaš 3D printer. Zatim smo u članku 3D olovka: upute za početnike temeljito analizirali pojedine vrste filamenata, iako se ovdje ne fokusiramo samo na klasične filamente za printere već i na dopune za olovke.

    istock-629461782.jpg

    SLA

    Drugi i, kao rezultat toga, posljednji tip 3D printanja koji je trenutno široko rasprostranjen je SLA. Iza ove kratice krije se stereo litografija koja označava stvrdnjavanje polimerne smole u određeni oblik pomoću LED dioda ili UV zraka. Glavna domena ove tehnologije 3D tiska je njezina iznimna točnost, koja znatno premašuje rezoluciju tiska FDM/FFF printera. Međutim, ovdje se za točnost mora platiti relativno visoka cijena. Prvi je nedvojbeno cijena, koja je potpuno neusporediva s FDM/FFF za modele koji već po maksimalnim veličinama tiska vrijede – u negativnom smislu, naravno. Drugi ozbiljan problem je što se tijekom stvrdnjavanja smole zrakama oslobađaju otrovni plinovi koje je potrebno izbaciti jer bi u protivnom printer bio u opasnosti od trovanja. Upravo iz tog razloga SLA printeri su i dimenzionalno zahtjevni, a s jedne strane imaju zatvorenu tiskovnu površinu koja je povezana (barem kod većih modela, gdje postoji realna opasnost od trovanja) na usis. Bez ikakvog pretjerivanja, u slučaju kupnje jačeg SLA printera, potrebno je voditi računa o konstrukcijskim izmjenama prostorije u kojoj će se printer nalaziti.

    Demonstracija 3D tiska tehnologijom stereo litografije na Carbon 3D printeru

    Savjet: Ne morate stvarati 3D objekte samo pomoću 3D printera. U te svrhe mogu poslužiti i posebne 3D olovke koje u biti rade vrlo slično FDM/FFF printerima, ali njima upravljate isključivo ručno. Za Vas smo pripremili više informacija o njima u ovom članku.

    Gdje se uzimaju modeli za 3D printanje?

    Digitalni modeli za 3D tisak konstruiraju se u programima za 3D modeliranje kao što su AutoCAD, Blender i sl. U jednom dahu, međutim, mora se dodati da učenje u ovim programima nije posve jednostavna stvar - tim više ako ste samouk i za svoje usavršavanje koristit ćete se, primjerice, "samo" videima na internetu i slično.

    Upravo iz tog razloga, vrlo je vjerojatno da ćete se, barem u ranim fazama svoje karijere u 3D printanju, prvenstveno oslanjati na unaprijed izrađene 3D modele koje su na raspolaganju od proizvođača 3D printera i iskusnih korisnika na Internetu. Sadrže mnoge baze podataka gotovih 3D modela, koji su često dostupni pod besplatnim licencama i, barem za nekomercijalnu upotrebu, mogu se besplatno preuzeti i koristiti. No, imajte na umu da se obično radi o jednostavnijim predmetima za čiju izradu nije trebalo previše vremena njihovim kreatorima. Veći projekti (primjerice, razni likovi iz videoigara ili objekti koji zauzimaju prostor) obično se moraju kupiti. Njihova cijena počinje od jedinica i obično završava na desetke dolara ili eura.

    istock-675189884-nahled2.jpg

    3D modeli se modeliraju u računalnim programima za 3D modeliranje. Preferirani format većine stolnih 3D printera je STL.

    Provjerene baze podataka s kvalitetnim 3D modelima za preuzimanje:

    Posljednja opcija za tisak 3D modela je skeniranje fizičkog objekta 3D skenerom. Riječ je o uređajima koji mogu skenirati oblik i površinu trodimenzionalnog objekta i pretvoriti ga u digitalni oblik. U ovom slučaju, međutim, treba uzeti u obzir da točnost ovih skenova nije 100 %, zbog čega dobiveni tisak ne može biti jednak tisku na digitalnom – programiranom – predlošku. Ali ako želite kopirati jednostavnije 3D objekte, to bi trebalo biti moguće 3D skeniranjem. Trenutno se za njihovu izradu mogu koristiti razne mobilne aplikacije. Zamislite samo da telefoni idealno imaju laserske senzore tipa LiDAR.

    Koji odabrati?

    Ako Vam ni nakon čitanja prethodnih redaka nije jasno koji je 3D printer najbolji za Vas, odgovorite na nekoliko osnovnih pitanja. Prvi je koliko ste novca izdvojili za 3D printer. Drugo pitanje koje si morate postaviti je koliko velike 3D objekte zapravo želite printati, a treće pitanje koliko precizan mora biti tisak. Općenito, može se reći da ako tražite jeftin printer s vrlo dobrom prenosivošću i podrškom za relativno velike tiske, FDM/FFF model je apsolutno idealan za Vas, jer u potpunosti ispunjava Vaše zahtjeve. Ako Vam nije problem veća investicija u printer, manje dimenzije, ali prije svega želite savršeno točni tisak, pogledajte SLA modele. Samim time i njih je moguće dobiti za relativno razumne (iako značajno veće od FDM/FFF) iznose, zahvaljujući kojima ćete ih barem "dotaknuti" i biti iskusniji pri budućem odabiru. Za početnike, međutim, FDM/FFF printer ima više smisla, pa ga preporučujemo.

    Slični članci

    uvod 2 minute čitanja

    Priručnik za 3D skenere: koje su njihove prednosti i nedostaci?

    Tehnologija o kojoj smo prije samo nekoliko godina mogli čitati samo u SF knjigama danas je postala uobičajeni dio u našim životima. Tako 3D skeniranje ima nezamjenjivo mjesto u arheologiji i medicini, ali i u razvoju videoigara ili mapiranja terena. Čak i svoj pametni telefon možemo koristiti kao 3D skener. Više informacije o tome pronaći ćete u ovome članku.

    Cijeli članak »