POVZETEK

Postopek iztiskanja pri 3D tiskanju pretvori digitalni 3D model v končni fizični del tako, da stopi termoplastični material, ponavadi nit, in ga nanese po plasteh skozi segreti šob. Ta metoda dodajalne proizvodnje, znana tudi kot modeliranje z vbrizganim nanosom (FDM), vključuje pripravo digitalne datoteke, nastavitev tiskalnika, samodejni proces tiskanja ter na koncu obdelavo po tiskanju za izpopolnitev dela.

Razumevanje postopka iztiskanja materiala

Materialna ekstruzija je temeljna tehnologija na področju 3D tiskanja, ki je znana po svoji dostopnosti in vsestranskosti. Po osnovi ta postopek deluje podobno kot robotska lepilna pištola. Trdno termoplastično materialno snov, ki je običajno v obliki dolgega filamentea, navitega na boben, vstopimo v segret glavni tiskalnik. Tam se stopi v poltekoče stanje in iztisne skozi drobno šobo. Računalnik nadzoruje gibanje te šobe in s tem risi obliko vsake plasti predmeta na gradbeno platformo.

Ko je ena plast dokončana, se gradbeno postolje nekoliko spusti in tiskalna glava začne nanesti naslednjo plast na vrhu prejšnje. Vsaka talina se med ohlajanjem in strjevanjem zlije s plastjo pod njo. Ta postopek nanosu plasti po plasti se nadaljuje, dokler se celoten objekt ne zgradi od spodaj navzgor. Ta metoda uradno spada v eno od sedmih glavnih kategorij dodatne proizvodnje in je široko znana pod zaščitenim imenom Fused Deposition Modeling (FDM), ki jo je prva komercializirala podjetje Stratasys.

Čeprav je ta postopek najpogosteje povezan s plastičnimi masami, kot so PLA in ABS, za hitro izdelavo prototipov in uporabo za hobije, se specializirane oblike ekstrudiranja materialov uporabljajo tudi za druge materiale, vključno s kovinami. V zahtevnih panogah, kot je avtomobilska industrija, se uporablja drugačen proizvodni proces, imenovan ekstruzija aluminija, za izdelavo trdnih, lahkih komponent. Podjetja, kot so Shaoyi Metal Technology specializiramo se na tem področju in ponujamo obsežne storitve, od izdelave prototipov do celostne proizvodnje v okviru strogih kakovostnih sistemov, kot je IATF 16949.

Osnovni sestavni deli sistema za ekstrudiranje 3D tiskalnika

Da se digitalna datoteka uspešno pretvori v fizični predmet, mora 3D tiskalnik z ekstrudiranjem delovati s pomočjo več ključnih komponent, ki tesno sodelujejo. Razumevanje njihovih vlog je ključnega pomena za razumevanje delovanja celotnega sistema. Ti deli nadzorujejo vse, od dovajanja materiala prek njegovega taljenja do natančnega postavljanja.

Srce sistema je ekstruder , ki je odgovoren za dovajanje filamenta v tiskalnik. Sestavljen je iz 'hladnega konca' z motorjem in zobnikom, ki prijame filament in ga potisne naprej, ter 'vročega konca', kjer poteka taljenje. hotend vsebuje segrevalni blok in termistor za ohranjanje natančne temperature, kar zagotavlja enakomerno taljenje filamenta za gladko pretakanje skozi šobo. Kakovost vroče glave je ključna za preprečevanje zamašitev in doseganje tiskov visoke kakovosti.

Naslednji je ventil , majhni izliv, skozi katerega se nanese raztaljena plastika. Premer šobe je kritičen parameter, saj določa ločljivost tiska. Manjša šoba lahko proizvede drobnejše podrobnosti, medtem ko večja omogoča hitrejši tisk, vendar z manj podrobnostmi. filament je surovina sama. Gre za termoplastiko, ki se dobavlja na bobnihu in je razpoložljiva v različnih vrstah, kot so PLA (lahko za tiskanje), ABS (trpežen in odporen na toploto) ter PETG (ravnotežje med trdnostjo in enostavnostjo uporabe). Končno, gradbeno platformo je ravna površina, na kateri se tiska predmet. Pri mnogih napravah je ta platforma segreta, da se izboljša oprijem prve plasti in prepreči upenjanje dela ob hlajenju.

Delovni proces: od digitalnega dizajna do fizičnega predmeta

Pot od 3D modela na zaslonu do dejanske končane komponente sledi jasni in sistematični delovni poti. Ta proces premosti vrzel med digitalnim načrtovanjem in fizično resničnostjo skozi več različnih faz.

1. priprava 3D modela in rezanje: Postopek se začne s 3D digitalnim modelom, ki ga lahko ustvarimo s pomočjo programske opreme CAD ali prenesemo iz spletnega repozitorija. Ta model, običajno v datoteki STL, se nato uvozi v specializiran program, imenovan »rezalnik«. Program rezalnika pretvori 3D model v stotine ali tisoče tankih vodoravnih plasteh in ustvari datoteko z navodili za stroj, znano kot G-koda. Ta koda določa vsako gibanje tiskalnika, od poti šobe do hitrosti ekstrudiranja in temperature.
2. Namestitev tiskalnika in nalaganje materiala: Preden se začne tiskanje, je treba tiskalnik pripraviti. To vključuje vstavljanje navoja filamenta v ekstruder, čiščenje in niveliranje gradbenega podstavka ter predogrevanje šobe in gradbenega ležišča na ustrezne temperature za določeni uporabljeni material. Pravilna nastavitev je ključna za uspešno tiskanje, saj težave, kot je nenivelirano ležišče, lahko povzročijo napako v prvi plasti in tako pokvarijo celotno tiskanino.
3. Trenutni proces tiskanja: Ko je G-koda naložena in je tiskalnik pripravljen, se začne tiskanje. Tiskalnik natančno sledi navodilom, premika glavo za ekstrudiranje vzdolž osi X in Y ter nanese raztaljen filament. Po dokončanju vsake plasti se glava premakne navzgor ali pa se gradbeno ležišče premakne navzdol vzdolž osi Z, da se omogoči prostor za naslednjo plast. Ta aditivni postopek se ponavlja plast za plastjo, dokler objekt ni popolnoma oblikovan. Ta faza je pretežno avtomatizirana in lahko traja od nekaj minut do več ur, odvisno od velikosti in zapletenosti objekta.
4. Hlajenje in odstranjevanje delov: Ko se nanese zadnji sloj, se grelci tiskalnika izklopijo in objekt mora ohladiti. Pomembno je, da se delu in gradbeni platformi dovoli postopoma ohladiti, da se prepreči upogibanje ali razpoke zaradi toplotnih napetosti. Ko se ohladi na sobno temperaturo, se končani del lahko previdno odstrani s plošče, pogosto z uporabo lopatice ali skreberja.

Nadaljnja obdelava: dokončevanje končanega dela

Pogosta napačna predstava o 3D tiskanju je, da je del popolnoma dokončan takoj, ko zapusti gradbeno ploščo. V resničnosti večina tiskov zahteva neko obliko nadaljnje obdelave, da se iz surovega predmeta naredi poliran, funkcionalen del. Ta končna faza je ključna za doseganje želenega videza, trdnosti in dimenzionalne natančnosti. Postopki vključujejo vse od enostavnega čiščenja do bolj zapletenih tehnik dokončanja.

Najosnovnejši korak nadaljnje obdelave je odstranjevanje nosilcev . Pri zasnovah s kompleksnimi previsi ali mostovi tiskalnik zgradi začasne nosilne strukture, da prepreči spuščanje raztaljene plastične mase med tiskanjem. Te podpore je treba skrbno odstraniti ali odrezati s glavnega dela. Pri tiskalnikih, ki za podpore uporabljajo drugačen, v vodi topen material, se ta postopek lahko poenostavi do mere raztapljanja v vodi. Vendar pa lahko odstranjevanje standardnih podpor, izdelanih iz istega materiala kot del, pusti majhne napake, ki zahtevajo dodatno pozornost.

Za izboljšanje površinskega izgleda in odstranitev vidnih sledi plast, značilnih za FDM tiskanje, brušenje in gladjenje so pogoste tehnike. Če začnemo s širobom z grobim zrnom in preidemo na drobnejše, lahko ustvarimo gladko, enakomerno površino. Pri določenih plastikah, kot je ABS, se lahko uporabi postopek glajenja z uparjanjem, pri katerem se del izpostavi hlapom topila, da se rahlo stopi zunanji sloj in tako doseže leskasta, podobna videzu litja pod tlakom. Druge dodatne zaključne tehnike vključujejo barvanje, nanášanje epoksidnega premaza za povečanje trdnosti in tesnjenje dela ali celo varjenje več natisnjenih delov skupaj za izdelavo večjih sestavov.

Pogosta vprašanja

1. Kaj je proces ekstrudiranja pri 3D tiskanju?

Proces ekstrudiranja pri 3D tiskanju vključuje vlečenje trdnega materiala, ponavadi plastičnega filamente, skozi segreti šobiček, da se stopi. Tale raztaljeni material se nato nanese po nadzorovani poti, plasti po plasti, na gradbeno platformo. Vsaka plast se ob ohlajanju spoji z podlago, postopoma pa se oblikuje tridimenzionalni objekt na podlagi digitalnega modela.

2. Kaj storiti, ko je 3D tisk končan?

Ko je 3D tisk končan, je prvi korak, da dovolite, da se tako del kot tiskalni podstavek ohladita na sobno temperaturo, da se prepreči upognjenje. Ko se ohladi, lahko predmet previdno odstranite s platforme. Po odstranitvi so pogosto potrebni postopki nadaljnjega obdelovanja, kot so odstranjevanje nosilnih struktur, brušenje površine za izravnavo sledi plasti ali barvanje iz estetskih razlogov.

ali velja 3D tisk za ekstrudiranje?

Ni vse 3D tiskanje ekstrudiranje, vendar je ekstrudiranje materiala ena najpogostejših vrst tehnologije 3D tiskanja. Izraz 3D tiskanje ali aditivna proizvodnja zajema več različnih procesov. Ekstrudiranje materiala, najbolj znano kot modeliranje z vbrizganim odlaganjem (FDM), je določena kategorija znotraj 3D tiskanja, pri kateri se material iztisne skozi šobo za izdelavo dela.