Materiały do ​​drukarki 3D: przegląd, charakterystyka i zastosowanie

Rynek druku 3D aktywnie się rozwija. Dzisiaj możesz uzyskać model objętościowy o niemal dowolnej złożoności. W tym samym czasie rozszerzana jest lista materiałów, z których można wyrzeźbić produkt. Różnią się gęstością, kosztem, wytrzymałością i innymi cechami. Informacje o materiałach do drukarki 3D zostaną omówione w tym artykule.

Jak przebiega proces drukowania 3D?

Zasadniczo istnieje wiele sposobów na wdrożenie modelu 3D. Jednak prawie wszystkie z nich sprowadzają się do jednego - układania materiału na drukarce 3D warstwa po warstwie i jej późniejszego krzepnięcia. Główne sposoby są następujące:

• Wytłaczanie Najczęściej używana metoda. Głowica dozująca wlewa materiał na specjalną platformę chłodzącą, która utwardza, wiąże i modeluje model. Dzięki takiemu podejściu możliwe jest tworzenie części o różnych kolorach.
• Fotopolimeryzacja. Opiera się ona na technice oświetlania specjalnego fotopolimeru za pomocą wzoru lasera, który ostatecznie zamienia się w prawdziwy model.
• Tworzenie warstwy na wyrównanej warstwie proszku. Metoda ta topi specjalną sproszkowaną kompozycję, skleja ją lub spieka.
• Podawanie drutu. Za pomocą elektronicznej ekspozycji dostarczany materiał drukarski do drukarki 3D jest topiony i ma pożądany kształt.
• Laminowanie. Podstawą jest duża liczba warstw materiału, które nakładają się na siebie. Następnie w tej strukturze laser wycina niezbędne kontury i rowki.

Aplikacja do drukowania 3D

Technologia wciąż się rozwija, z każdym dniem staje się coraz doskonalsza. Dziś drukowanie ZD może być wykorzystywane w następujących zadaniach:

• Twórz próbki lub układy produktów. Na przykład, aby ocenić skomplikowaną część przed jej produkcją przemysłową, inżynierowie mogą wydrukować prototyp na drukarce 3D i zbadać go.
• Produkcja na małą skalę różnych części.
• Drukowanie fragmentów szkieletu ludzkiego służy do protetyki i implantacji.
• Tworzenie komponentów broni.
• Budowa.
• Produkcja żywności.

Podstawowe materiały do ​​drukarki 3D

Istnieje wiele kompozycji do tworzenia modeli, w zależności od kierunku zastosowania części. Warto rozważyć bardziej szczegółowo każdy typ osobno.

Tworzywo ABS

Prawdopodobnie najpopularniejszy materiał eksploatacyjny do drukarki 3D. Występuje również pod nazwą "akrylonitryl-butadien-styren" lub ABS.

Ma dobre właściwości mechaniczne. Często używane do tworzenia złożonych konstrukcji nośnych.

Niski koszt i dostępność wpłynęły na jego szerokie zastosowanie zarówno w warunkach życia, jak i na skalę przemysłową.

Pomimo faktu, że tworzywo sztuczne ABC jako gotowy produkt jest całkowicie przyjazne dla środowiska, podczas podgrzewania w procesie produkcyjnym mogą wystąpić emisje akrylonitrylu. Jednak ze względu na niską prędkość drukarki ilość szkodliwych substancji jest niewielka, a dla bezpiecznej produkcji wystarczy zapewnić dobrą wentylację pomieszczenia.

Plastik ABS nie powinien być używany do produkcji naczyń, ponieważ reaguje z etanolem.

Z charakterystyk technicznych tworzyw ABS należy podkreślić wysoką temperaturę zeszklenia, która wynosi 105 stopni. Ograniczenia siły dla zginania i łamania wynoszą odpowiednio 41 i 21 MPa. W rzeczywistości, oczywiście, wielu producentów miesza tworzywo sztuczne z różnymi kompozycjami. A to oznacza, że ​​w praktyce niektóre właściwości będą inne.

Plusy i minusy z tworzywa ABS

Używając tego materiału eksploatacyjnego do drukarki 3D, możesz tworzyć modele kolorów, ponieważ plastik ma bogatą gamę. Tworzywo ABS absolutnie nie boi się wilgoci, różnych kwasów i olejów. Jego odporność na ciepło osiąga 115 stopni w zależności od konkretnego producenta.

Odporność na uderzenia i elastyczność Plastik ABS w drukarce 3D pozwala tworzyć niezawodne części i modele. Doskonale rozpuszcza się również w acetonie, co umożliwia zastosowanie obróbki końcowej gotowej części w pary w celu nadania gładkości i wykończenia produktu.

Poważną wadą plastiku ABS dla drukarki 3D jest jej niezdolność do wytrzymania długotrwałej ekspozycji na zwykłe światło słoneczne. A jego wzajemne relacje z różnymi elementami zawartymi w żywności i produktach ograniczają jego zastosowanie, ponieważ możliwe jest uwalnianie toksycznych materiałów.

Plastik PLA

Ten rodzaj materiału do drukowania na drukarce 3D składa się z polilaktydu. Jest to substancja biodegradowalna i zawiera kwas mlekowy. Ten materiał jest wykonany z kukurydzy lub trzciny cukrowej.

Naturalność tworzyw sztucznych PLA nie ogranicza ich zastosowania w żadnej dziedzinie.

PLA topi się w temperaturach powyżej 170 stopni. Jednak w przypadku zmiękczania wystarczy 50. Wartości wytrzymałości na rozciąganie i zginania wynoszą odpowiednio 57,8 i 55,3 MPa. Rozmiar, w którym można utworzyć część, wynosi 0,3 mm, co pozwala nadać modelowi wysoką precyzję wykonania.

Plastik PLA praktycznie nie ma poważnych negatywnych stron. Czy to zwiększona kruchość i kruchość. Pozytywny wygląd w następujący sposób:

• nietoksyczność, może być stosowany w przemyśle spożywczym i przemyśle;
• ma szeroką gamę kolorów, która pozwala realizować najbardziej ambitne pomysły kreatywne;
• nie ma potrzeby używania podgrzewanej platformy podczas tworzenia modelu;
• gładka powierzchnia gotowego produktu;
• wysoka szczegółowość i jakość drukowanych produktów.

PET z tworzyw sztucznych

Przedstawiciel ten wyróżnia się na tle przeglądu materiałów do drukarki 3D. Po pierwsze, zwykłe plastikowe butelki są wykonane z politereftalanu etylenu lub PET. Po drugie, jego powszechna dostępność sprawiła, że ​​materiał ten stał się jednym z najpopularniejszych. Istnieją nawet specjalne zakłady przetwórcze do użytku domowego i do produkcji nici PET.

Wytrzymałość i elastyczność właściwości tworzywa PET są podobne do ABS. Jednocześnie doskonale układają się w warstwy, zapewniając modelowi wysoki stopień wytrzymałości.

Średnia temperatura druku tego rodzaju materiału wynosi około 212-224 stopni.

Nylon

Doskonały materiał do drukowania na częściach drukarki 3D do stosowania w złożonych mechanizmach. Ma dobry współczynnik poślizgu i trwałość. Jednak jego właściwości sugerują wyższy poziom technologiczny sprzętu do tworzenia modeli.

Temperatura topnienia od różnych producentów może wynosić od 178 do 218 stopni. W przypadku wytłaczania wartość ta wynosi od 235 do 260 stopni.

Zastosowanie nylonu jest podobne do plastiku ABS - potrzebuje podgrzewanej platformy. Jednocześnie proces nakładania warstw przebiega gładko, umożliwiając tworzenie szczegółowych modeli.

Plusy i minusy nylonu

Ten materiał ma wysoką odporność na zużycie i elastyczność. Ma zdolność do opierania się dużej liczbie różnych rozpuszczalników. Łatwo poddaje się mechanicznej obróbce końcowej po doprowadzeniu modelu do ostatecznego wyniku.

Wadą nylonu jest podkreślenie wysokiej higroskopijności, czyli zdolności do wchłaniania wilgoci. Dlatego zaleca się nieco wysuszyć materiał przed modelowaniem. Pomoże to uniknąć problemów z produkcją. Podczas pirolizy mogą wydzielać się toksyczne opary.

Beton

Może to zabrzmieć dziwnie, takie drukarki już istnieją. To prawda, że ​​zastosowano specjalny skład mieszanki cementowej.

Za pomocą drukarki 3D można tworzyć pełne domy i konstrukcje. Jednocześnie "tworzenie" ściany o wysokości 6 metrów może zająć tylko kilka godzin.

Niestety, technologia w Rosji jest nadal w stanie embrionalnym, ale aktywnie rozwija się na zachodzie.

Metal

Jako materiał budowlany do tworzenia elementów metalowych stosuje się specjalny proszek.

W tego rodzaju produkcji stosowane są drogie przemysłowe drukarki 3D. Zwykle można je podzielić na 3 kategorie:

1. Pierwsza grupa obejmuje modele, które są strukturalnie podobne do tradycyjnych drukarek z tworzyw sztucznych. Charakteryzują się one miękkimi metalami - ołowiem, cyną itp.
2. Te ostatnie wykorzystują proszek metalowy ze specjalnym klejem. Po produkcji model musi zostać spalony, aby uzyskać pełną wytrzymałość.
3. Są to przemysłowe drukarki 3D, w których proszek jest spalany za pomocą lasera.

W rzeczywistości tylko ten ostatni jest "prawdziwym" sposobem drukowania wyrobów metalowych.

Stopy podstawowe

Wśród materiałów znajduje się duży zestaw stopów i poszczególnych elementów. Warto je trochę zrozumieć:

• tytan jest bardzo trwałym materiałem aktywnie wykorzystywanym w medycynie ze względu na jego biokompatybilność, ma niską wagę i dobrą odporność na rdzę;
• stal nierdzewna - różne stopy stali są znane ze swojej trwałości i przystępności;
• Aluminium i pochodne - lekki stop o niskiej gęstości, doskonale nadaje się do różnych rodzajów obróbki.

Plusy i minusy proszku metalowego

Jak to jest typowe dla metali, ich proszek po przekształceniu w formę będzie miał wysoką wytrzymałość. W tym samym czasie szczegóły obiektu są dostępne na przyzwoitym poziomie, do 0,025 mm. Odporność na wysokie temperatury pozwala na stosowanie modeli w różnych gałęziach przemysłu. Po awarii lub braku produktu można go stopić.

Jeśli chodzi o minusy, jest tylko jeden, ale dość znaczny. Technologia druku 3D metalu jest bardzo złożona. Dlatego sprzęt jest zwykle drogi.

Ponadto zorganizowanie takiej produkcji w środowisku domowym będzie trudne.

Wniosek

W artykule omówiono, jakie materiały wykorzystują drukarki 3D, ich cechy i właściwości, a także zakres. Ponieważ technologia jest stosunkowo nowa, ma wiele subtelności i niuansów. Są one rozwiązywane i rozwiązywane niemal metodą "włóczni", aż do ustawień drukarki 3D. Jednak zainteresowanie wielu obszarów szybkim i wysokiej jakości drukowaniem gotowych produktów jest tam, co oznacza, że ​​technologia będzie się rozwijać i udoskonalać.