TRUMPAI

3D spausdinimo ekstruzijos procesas skaitmeninį 3D modelį paverčia baigtiniu fizinės detalės objektu, lydant termoplastinę medžiagą, dažniausiai siūlą, ir sluoksniu po sluoksnio ją nusodinant per įkaitintą antgalį. Šis pridėtinės gamybos metodas, taip pat žinomas kaip suliejimo sluoksnio modeliavimas (FDM), apima skaitmeninio failo paruošimą, spausdinimo įrenginio konfigūravimą, automatinį spausdinimo procesą bei galutinį apdorojimą, siekiant patobulinti detalę.

Medžiagos ekstruzijos proceso supratimas

Medžiagų ekstruzija yra pagrindinė technologija 3D spausdinimo srityje, vertinama dėl savo prieinamumo ir universalumo. Pagrindiniu lygmeniu šis procesas veikia panašiai kaip robotizuotas karšto klijavimo pistoletas. Kietą termoplastiką, dažniausiai ilgu siūlu, suvyniotu į ritę, paduodama į šildomą spausdintuvo galvutę. Ten ji ištirpsta iki pusiau skystos būsenos ir išstumiama per finą antgalį. Kompiuteris valdo šio antgalio judesį, braižydamas kiekvieno sluoksnio formą ant statybos platformos.

Baigus vieną sluoksnį, statybos platforma šiek tiek nuleidžiama, o spausdintuvo galvutė pradeda nešti kitą sluoksnį ant ankstesnio. Kiekvienas lydymosi būsenos sluoksnis, atvėsus ir sukietėjus, sujungiamas su žemiau esančiu. Šis sluoksnis po sluoksnio nešimas tęsiamas, kol visas objektas bus sukurtas nuo apačios į viršų. Šis metodas oficialiai yra viena iš septynių pagrindinių pridėtinės gamybos kategorijų ir plačiai žinomas prekiškai pavadintu terminu Fused Deposition Modeling (FDM), kurį pirmą kartą komerciškai įdiegė „Stratasys“.

Nors šis procesas dažniausiai siejamas su plastikais, tokiais kaip PLA ir ABS, naudojamais greitajam prototipavimui ir mėgėjų tikslams, specializuotos medžiagų ekstruzijos formos taip pat taikomos ir kitiems medžiagoms, įskaitant metalus. Reikalaujančiose srityse, tokiuose kaip automobilių pramonė, naudojamas kitas gamybos procesas – aliuminio ekstruzija, siekiant sukurti stiprius, lengvus komponentus. Tokios įmonės kaip Shaoyi Metal Technology specializuojamės šioje srityje, siūlydami išsamią paslaugų įrangą – nuo prototipavimo iki visapusiškos gamybos pagal griežtas kokybės sistemas, pvz., IATF 16949.

3D spausdinimo ekstruzijos sistemos pagrindiniai komponentai

Norint sėkmingai paversti skaitmeninį failą fiziniais objektais, ekstruzinė 3D spausdinimo sistema priklauso nuo kelių svarbių komponentų, veikiančių darnoje. Jų vaidmenų supratimas yra esminis, kad būtų galima suprasti, kaip veikia visa sistema. Šie komponentai valdo viską – nuo medžiagos padavimo iki jos lydymo ir tikslaus padėjimo.

Sistemos širdis yra ekstruderis , kuris atsakingas už siūlo padavimą į spausdintuvą. Jis susideda iš „šaltojo galo“ su varikliu ir mechanizmu, kuris sugriebia siūlą ir stumia jį pirmyn, bei „karštojo galo“, kuriame vyksta lydymas. hotend pati savyje turi šildymo bloką ir termistorių, kad palaikytų tikslią temperatūrą, užtikrinant consistentinį siūlo lydimąsi sklandžiam ištekėjimui per antgalį. Karštojo galvutės kokybė yra lemtinga spausdinimo kliūčių prevencijai ir aukštos kokybės atspaudams pasiekti.

Kitas yra puslapis , mažas antgalis, pro kurį yra paduodamas lydymosi būsenoje plastikas. Antgalio skersmuo yra kritinis parametras, nes jis nulemia spausdinimo raišką. Mažesnis antgalis gali sukurti smulkesnius detališkus elementus, o didesnis leidžia spausdinti greičiau, tačiau su mažesniu tikslumu. Šis filamentas yra pats žaliavos tipas. Tai termoplastikas, tiekiamas ritėje, ir yra įvairių rūšių, tokių kaip PLA (lengvai spausdinamas), ABS (ilgaamžis ir šilumai atsparus) bei PETG (derinys iš stiprumo ir lengvo naudojimo). Galiausiai, statybos platforma yra plokščias paviršius, kuriame spausdinamas objektas. Daugelyje įrenginių ši platforma yra šildoma, kad pagerintų pirmo sluoksnio prilipimą ir užkirstų kelią detalės išlinkimui auštant.

Darbo eiga: nuo skaitmeninio dizaino iki fizinio objekto

Kelią nuo 3D modelio ekrane iki konkrečios gaminamos detalės sudaro aiškus ir sistemingas darbo procesas. Šis procesas jungia skaitmeninį projektavimą su fizine tikrove per keletą skirtingų etapų.

1. 3D modelio paruošimas ir pjovimas: Procesas prasideda su 3D skaitmeniniu modeliu, kuris gali būti sukurtas naudojant CAD programinę įrangą arba atsisiunčiamas iš internetinės saugyklos. Šis modelis, paprastai būna STL failo formatu, tada importuojamas į specializuotą programą, vadinamą „slicer“ (pjovimo programa). Ši programinė įranga paverčia 3D modelį į šimtus ar tūkstančius plonų horizontalių sluoksnių ir sukuria failą su įrenginio instrukcijomis, vadinamą G-kodu. Šis kodas nurodo kiekvieną spausdintuvo judesį, nuo sraigto kelią iki ekstruzijos greičio ir temperatūros.
2. Spausdintuvo paruošimas ir medžiagos įkėlimas: Prieš pradedant spausdinti, reikia paruošti spausdintuvą. Tai apima filamento ritės įdėjimą į ekstruderį, darbinio stalo išvalymą ir išlyginimą bei sprogiklio ir darbinio stalo pašildymą iki tinkamų temperatūrų, atsižvelgiant į naudojamą medžiagą. Teisingas paruošimas yra būtinas sėkmingam spausdinimui, nes problemos, pvz., neišlygintas stalas, gali sukelti pirmo sluoksnio gedimą ir sugadinti visą spausdinimą.
3. Gyvasis spausdinimo procesas: Įkėlus G-kodą ir paruošus spausdintuvą, prasideda spausdinimas. Spausdintuvas tiksliai vykdo instrukcijas, judindamas ekstruzijos galvutę X ir Y ašyse, kad išspaustų lydytą filameną. Baigus kiekvieną sluoksnį, spausdinimo galvutė pakyla aukštyn arba darbinis stalas nuleidžiamas žemyn Z ašimi, kad būtų padaryta vietos kitam sluoksniui. Šis adityvinis procesas kartojamas sluoksnis po sluoksnio, kol objektas bus visiškai suformuotas. Šis etapas daugiausiai yra automatizuotas ir gali trukti nuo kelių minučių iki daugelio valandų, priklausomai nuo objekto dydžio ir sudėtingumo.
4. Aušinimas ir detalės nuėmimas: Uždėjus paskutinį sluoksnį, spausdintuvo šildytuvai išsijungia, o objektas turi atvėsti. Svarbu leisti daliai ir statybos platformai palaipsniui atvėsti, kad būtų išvengta deformacijų ar įtrūkimų dėl terminio poveikio. Kai detalė atvėsta iki kambario temperatūros, galima atsargiai nuimti ją nuo statybos platformos, dažnai pasinaudojant mentele ar skrubšteliu.

Apdorojimas po spausdinimo: gaminio tobulinimas

Dažna klaidinga nuomonė apie 3D spausdinimą yra ta, kad detalė yra visiškai baigta vos nusileidus nuo spausdinimo plokštės. Tikrovėje dauguma spausdintų detalių reikalauja tam tikro apdorojimo po spausdinimo, kad būtų galima paversti žalią objektą glotnia, funkcinia dalimi. Šis paskutinis etapas yra svarbus norint pasiekti pageidaujamą išvaizdą, stiprumą ir matmenų tikslumą. Atliekami veiksmai gali kisti nuo paprasto valymo iki sudėtingesnių apdailos technikų.

Paprasčiausias apdorojimo po spausdinimo žingsnis yra paramos pašalinimas . Projektuose su sudėtingomis iškyšomis ar tilteliais spausdintuvas sukuria laikinus atramos elementus, kad būtų išvengta lydžios plastikos varvėjimo spausdinimo metu. Šie atramos elementai turi būti atsargiai atlaužti ar nupjauti nuo pagrindinės detalės. Spausdintuvams, naudojantiems kitokį, vandenyje tirpų medžiagą atramoms, šis procesas gali būti tokio paprasto, kaip jų ištirpinimas vandenyje. Tačiau standartinėms atramoms, pagamintoms iš tos pačios medžiagos kaip ir detalė, šalinimas gali palikti mažus defektus, kuriuos reikia papildomai tvarkyti.

Kad būtų pagerintas paviršiaus apdorojimas ir pašalintos matomos sluoksnių linijos, būdingos FDM spausdinimui, šliūtinimas ir išbalinimas yra dažnai naudojamos technikos. Pradedant šiurkščiu ir pereinant prie smulkesnio abrazyvo, galima sukurti lygią, vientisą paviršių. Kai kuriems plastikams, tokiems kaip ABS, taikomas garų glodinimo procesas, kurio metu detalė veikiama tirpiklio garais, kad šiek tiek būtų ištirpintas išorinis sluoksnis ir būtų pasiektas blizgus, liejimo formose gauto produkto išvaizda. Kitos papildomos apdailos technikos apima dažymą, epoksidinio dengimo sluoksnio dėvimą, kad padidėtų stiprumas ir būtų užsandarinta detalė, ar net kelių atspausdintų dalių suvirinimą kartu, kad būtų sukurta didesnė konstrukcija.

Dažniausiai užduodami klausimai

1. Kas yra ekstruzijos procesas 3D spausdinime?

Ekstruzijos procesas 3D spausdinime apima kietos medžiagos, dažniausiai plastikinio siūlo, pravedimą per įkaitintą sriegį, kad būtų jis ištirpintas. Ši tiršta medžiaga tada kontroliuojamu būdu nuleidžiama sluoksniškai ant spausdinimo platformos. Kiekvienas sluoksnis, atvėsus, sulenda su apačioje esančiu sluoksniu, palaipsniui sudarydamas trimatį objektą, paremtą skaitmeniniu modeliu.

2. Ką daryti, kai 3D spausdinimas baigtas?

Baigus 3D spausdinimą, pirmas žingsnis – leisti detalei ir spausdintuvo darbiniam stovui atvėsti iki kambario temperatūros, kad būtų išvengta deformacijos. Atvėsus objektą galima atsargiai nuimti nuo platformos. Nuėmus dažnai reikalingi papildomi apdorojimo etapai, tokie kaip pašalinti atramas, sutepti paviršių, kad būtų sušvelnintos sluoksnių linijos, arba nudažyti dėl estetinių priežasčių.

3. Ar 3D spausdinimas laikomas ekstruzija?

Ne visi 3D spausdinimo būdai yra ekstruzija, tačiau medžiagos ekstruzija yra viena iš labiausiai paplitusių 3D spausdinimo technologijų. Terminas 3D spausdinimas, arba pridėtinė gamyba, apima keletą skirtingų procesų. Medžiagos ekstruzija, geriausiai žinoma kaip lydytos siūlo formavimas (FDM), yra konkreti 3D spausdinimo kategorija, kurioje medžiaga išspaudžiama per antgalį, kad būtų sukurta detalė.