ТЛ;ДР

Proces ekstruzije pri 3D štampiranju pretvara digitalni 3D model u gotov fizički deo tako što topi termoplastični materijal, obično filament, i nanosi ga sloj po sloj kroz zagrejani mlaznik. Ova metoda aditivne proizvodnje, takođe poznata kao modelovanje taloženjem topljivog materijala (FDM), uključuje pripremu digitalne datoteke, podešavanje štampača, sam proces automatskog štampanja i na kraju završnu obradu radi dorade dela.

Razumevanje procesa ekstruzije materijala

Ekstruzija materijala je osnovna tehnologija u svetu 3D štampe, poznata po svojoj dostupnosti i univerzalnosti. U suštini, ovaj proces funkcioniše slično kao robotska lepljiva pištolj. Čvrsti termoplastični materijal, obično u obliku dugačkog filamenta namotanog na kolut, uvlači se u zagrejano glavče štampača. Tamo se topi do polu-tečnog stanja i potiskuje – odnosno ekstrudira – kroz fini mlaznik. Računar kontroliše kretanje ovog mlaznika, crtajući oblik svakog sloja objekta na platformi za izradu.

Када се заврши један слој, платформа за израду се мало спусти, а штампачка глава започиње са наношењем следећег слоја на врх претходног. Сваки топљени слој се спаја са оном испод док се хлади и чврсти. Ово наношење слој по слој траје све док се цео објекат не изгради одоздо нагоре. Ова метода је званично једна од седам главних категорија додатне производње и широко је позната под заштићеним називом Fused Deposition Modeling (FDM), коју је први комерцијализовао Стратасис.

Иако се овај процес најчешће повезује са пластикама као што су PLA и ABS за брзо израду прототипова и коришћење за хоби, специјализоване форме екструзије материјала се користе и за друге материјале, укључујући метале. У захтевним областима као што је аутомобилска индустрија, користи се други производни процес под називом екструзија алуминијума за израду јаких, лаких делова. Компаније као што су Шаои Метал Технологија специјализовани су за ову област и нуде комплексне услуге, од израде прототипова до потпуне производње, у оквиру строгих система квалитета као што је IATF 16949.

Кључни компоненти система за екструзију 3D штампања

Да би се успешно претворио дигитални фајл у физички објекат, 3D штампач који користи екструзију зависи од неколико кључних компоненти које усклађено раде. Разумевање њихове улоге је од суштинског значаја за разумевање рада целог система. Ови делови контролишу све, од довода материјала, топљења, до прецизног постављања материјала.

Срж система је екструдер , који је задужен за довод филамента у штампач. Састоји се од 'хладног дела' са мотором и зупчаником који хвата филамент и гуре га напред, и 'врућег дела' у коме се дешава топљење. врући део сам по себи садржи грејни блок и термистор за одржавање прецизне температуре, чиме се осигурава конзистентно топљење филамента за непрекидан ток кроз млазницу. Квалитет врућег дела је од кључног значаја да би се спречиле зачепљења и постигли висококвалитетни отисци.

Следеће је улаз , мали врх кроз који се топљени пластик наноси. Пречник млазнице је кључни параметар, јер одређује резолуцију штампе. Мања млазница може производити финије детаље, док већа може штампати брже, али са мање детаља. филамент је сам материјал. Термопластична материја се испоручује намотана на калем и постоји у разним типовима, као што су PLA (лак за штампање), ABS (издржљив и отпоран на топлоту) и PETG (компромис између чврстоће и лакоће коришћења). Коначно, платформа за израду је равна површина на којој се објекат штампа. На многим машинама, ова платформа је загрејана како би се побољшала прилељивост првог слоја и спречило изобличење дела током хлађења.

Радни процес: од дигиталног дизајна до физичког објекта

Пут од 3D модела на екрану до материјалног готовог дела прати јасан и систематичан радни процес. Овај процес надомешта разлику између дигиталног дизајна и физичке стварности кроз неколико разграниčених фаза.

1. припрема 3D модела и исецкање: Процес почиње са 3D дигиталним моделом, који се може направити коришћењем CAD софтвера или преузети са онлајн репозиторијума. Овај модел, уобичајено у STL формату фајла, затим се увози у специјализовани програм познат као 'сечиво' (slicer). Софтвер за сечење претвара 3D модел у стотине или хиљаде танких, хоризонталних слојева и генерише фајл са упутствима за машину, познат као G-code. Овај код одређује сваки потез штампача, од путање млазнице до брзине екструзије и температуре.
2. Подешавање штампача и учитавање материјала: Пре него што започне штампање, штампач мора бити припремљен. Ово подразумева уметање калема филамента у екструдер, проверу да је платформа за израду чиста и поравната, као и загревање млазнице и платформе до одговарајућих температура за конкретни коришћени материјал. Исправно подешавање је кључно за успешну штампу, јер проблеми као што је непоравната површина могу довести до неуспеха првог слоја и тако уништити целокупну штампу.
3. Тренутни процес штампања: Када се У-код учита и штампач припреми, започиње штампање. Штампач пажљиво прати упутства, крећући главу за екструзију дуж X и Y осе како би нанео растопљену филаментну нит. Пошто се заврши сваки слој, глава за штампуње се помера нагоре или платформа за израду се спушта наниже дуж Z осе да би се направио простор за следећи слој. Овај адитивни процес се понавља слој по слој све док објекат потпуно не добије форму. Ова фаза је у великој мери аутоматизована и може трајати од неколико минута до више сати, у зависности од величине и комплексности објекта.
4. Хлађење и уклањање делова: Пошто се нанесе последњи слој, грејачи штампача се искључују и објекат мора да се охлади. Важно је омогућити постепено хлађење дела и платформе за израду како би се спречило изобличење или пуцање услед термичког напона. Када се охлади на собну температуру, готов део се може пажљиво уклонити са платформе за израду, често помоћу шпатуле или скрепера.

Последична обрада: Рафинирање готовог дела

Уобичајено погрешно схватање о 3Д штампању је да је део потпуно завршен у тренутку када се свали са конструкције. У ствари, већина штампа захтева неку врсту пост-процесинга да би се претворила из сировог предмета у полирани, функционални део. Ова последња фаза је од кључне важности за постизање жељеног изгледа, чврстоће и прецизности димензија. У питању су кораци који могу да се крећу од једноставног чишћења до сложенијих техника завршног чишћења.

Најосновнији корак после обраде је уклањање подршке - Да ли је то истина? За пројекте са сложенијим висинема или мостовима, штампач гради привремене конструкције за подршку како би се спречила падање растопљене пластике током штампања. Ове опоре морају бити пажљиво одсечене или одсечене од главног дела. За штампаре који користе другачији, растворљив у води материјал за носаче, овај процес може бити тако једноставан као и растворење у води. Међутим, за стандардне опоре направљене од истог материјала као и део, уклањање може оставити мале мане које захтевају додатну пажњу.

Како би се побољшао квалитет површине и уклонили видљиви трагови слојева карактеристични за FDM штампање, брусње и равнање су чести технике. Коришћење наждук са грубим зрном, а затим прелазак на финије зрно, може створити равну и јединствену површину. За одређене пластике као што је ABS, постоји поступак познат као изравнивање испарењем, који подразумева излагање дела пару растварача, чиме се благо истопи спољашњи слој и добије сјајан изглед као код делова направљених убризгавањем. Друге технике завршне обраде укључују бојење, наношење епоксидног премаза ради повећања чврстоће и запечаћивања дела, или чак заваривање више штампаних делова заједно ради израде већих конструкција.

Често постављана питања

1. Шта је процес екструзије у 3D штампању?

Процес екструзије у 3D штампању подразумева протезање чврстог материјала, углавном пластиčне филаментне нити, кроз загрејани млазник како би се истопио. Овај течни материјал затим се наноси контролисаном путањом, слој по слој, на платформу за штампање. Сваки слој се спаја са претходним док се хлади, постепено градећи тродимензионални објекат на основу дигиталног модела.

2. Постављање Шта да радим када 3Д штампа буде готова?

Када је 3Д штампа завршена, први корак је да се допусти да се део и грађевина штампача охладе на собној температури како би се спречило искривање. Када се објекат олади, може се пажљиво уклонити са платформе. Након уклањања, често су потребни кораци пост-обраде, као што је уклањање било каквих подршних структура, шлифовање површине како би се изгладила линија слојева или сликање у естетске сврхе.

3. Постављање Да ли се 3Д штампање сматра екструзијом?

Није све 3Д штампање екструзија, али екструзија материјала је једна од најчешћих врста технологије 3Д штампања. Термин 3Д штампање, или аддитивна производња, обухвата неколико различитих процеса. Екструзија материјала, позната као Фудзид Депосион Моделинг (ФДМ), је специфична категорија у 3Д штампању у којој се материјал екструдира кроз млазницу како би се изградио део.