El dispositiu i principi de funcionament de la impressora 3D, els principals mètodes i tipus d'impressió 3D

Actualment, s’utilitza cada vegada més la tecnologia d’impressió 3D per crear elements decoratius, peces i aparells de màquines i diverses unitats funcionals. I les novetats més rellevants permeten imprimir edificis sencers i fins i tot òrgans i pròtesis per a humans. Al mateix temps, al mercat podeu trobar impressores a partir de diversos centenars de dòlars, d’ús domèstic i desenes de milers de dòlars, d’ús industrial. En aquest article, tractarem informació bàsica sobre els tipus i el disseny d’una impressora 3D.

Espècie

El concepte d'impressió 3D no és tan clar. Es divideix en molts tipus, que difereixen pel principi de formar un objecte imprimible i els materials utilitzats per a això. Com són?

Impressió FDM (Modelat per deposició fusionada) - Aquesta és la forma més habitual d’obtenir objectes volumètrics a la vida quotidiana, respectivament, i l’opció més barata per a la impressió volumètrica. En aquest cas, la impressora 3D imprimeix la peça amb plàstic fos. Els plàstics més utilitzats són el PLA i l’ABS. El gruix d'una capa d'impressió és de mitjana entre 50-100 micres (en la majoria dels models). En què consisteix aquesta impressora, considerarem més endavant.

Impressió SLA (estereolitografia làser) - sona com a "litografia estèreo". La instal·lació per a aquest tipus d’impressió 3D consisteix en un làser (es tracta d’un cos de fixació que es desplaça al llarg de les varetes amb l’ajut de motors) de la base sobre la qual s’imprimeixen la part i les banyeres amb fotopolímers líquids. El principi de funcionament és l’ús de paraules fotopolímeres com a material.

El làser es basa en resina de cada capa de l'objecte futur. Després de cada capa, la plataforma de treball es submergeix en un bany amb un fotopolímer a una profunditat igual al gruix de la següent capa. La interacció del feix làser i el fotopolímer s’endureix als llocs on el raig làser xoca contra la seva superfície.

Aquest mètode permet obtenir resultats precisos i el gruix de la capa pot arribar fins als 15 micres. Això permet l’ús d’estereolititografia amb finalitats mèdiques (odontologia) i joies. La tecnologia SLA no requereix la impressió d’elements de suport i, després de la impressió, el producte es troba immers en un bany amb solucions per netejar el model. L’última etapa és la irradiació ultraviolada per a la fixació completa dels fotopolímers. El principal desavantatge és l’elevat cost de les impressores i els subministraments, cosa que fa que sigui inadequat l’ús a casa.

Tecnologia SLS: sinterització selectiva amb làser. Una capa de pols s’alimenta a la superfície de treball, depenent de la tasca: pot ser de metall, plàstic, fins i tot ceràmica i vidre, després de la qual cosa l’àrea de la capa de la futura part es processa amb un làser, després es baixa la plataforma i es repeteix el procés. Recorda SLA, pel principi d’acció. Al final del procés, cal un tractament tèrmic de l’element. També no és apte per a ús domèstic i és car.

Fusió d’electrons o tecnologia EBM. Es diferencia de la tecnologia anterior en què la pols metàl·lica es fon per un feix d’electrons al buit, i el resultat no requereix tractament tèrmic.

SLM - per fusió selectiva amb làser, només funciona amb pólvores metàl·liques, segons el principi de funcionament és similar al SLS, però, com en EBM, no cal un tractament tèrmic final.

3Dp - la diferència respecte a les anteriors és que el material de treball no es fon, sinó que s’apliquen capes de cola mitjançant la impressió inkjet. D’aquesta manera, és possible imprimir en 3D en color.

Impressora 3D FDM

La impressió amb tecnologia FDM és la més habitual entre aficionats i per resoldre moltes tasques professionals. El mateix mètode és un dels més antics. Per tant, examinarem amb més detall exactament el tipus d’impressió volumètrica adequada per a la llar i el taller.

Dispositiu i funcions

Una impressora 3D que imprimeix amb plàstic mitjançant la tecnologia FDM consta de:

1. La superfície de treball, sovint anomenada plataforma. Es pot escalfar.

2. Un extrusor, en termes simples, és un capçal d’impressió.Disposa d’un mecanisme d’arxivatge de plàstic, calefactors i broquets d’impressió.

3. El mecanisme de moviment de l’extrusora al llarg dels eixos. Consta de barres, un eix helicoïdal i motors, per exemple, trepitjar.

Depenent del disseny de la impressora, tant l’extrusora com la superfície de treball es poden moure al llarg de l’eix vertical (eix Z), i també es pot moure al llarg de l’eix Y. L’extrusora es desplaça pels eixos horitzontals.

Nota:

Es crea un model 3D per imprimir mitjançant qualsevol tipus d'impressora 3D, però no es pot carregar a la impressora per imprimir. Abans d’això, es processa el model, l’anomenat Codi G. El significat d’aquesta acció és dividir el model en capes i formar trajectòries al llarg de les quals es desplaçarà l’extrusora (o un altre element d’impressió, segons la tecnologia).

Quan s’imprimeix s’utilitzen plàstics ABS i PLA. Depenent de la complexitat del dispositiu, l'extrusora pot contenir dos broquets i més: un per a la impressió de peces amb material bàsic i l'altre per imprimir suports (suports).

 

Es necessiten suports per suportar parts de la peça penjada a l'aire per tal que no caiguin durant el refredament i la solidificació. Un cop finalitzada la impressió, es treuen les potes de suport.

Una versió simplificada de la impressora 3D és Bolígraf 3D. De fet, és una extrusora que tu mateix mous la mà. Tot i que és una joguina per a nens, és només un producte meravellós per entretenir i conèixer la tecnologia i, si teniu habilitats artístiques, segur que podreu crear una decoració domèstica preciosa.

Característiques

Quan trieu una impressora 3D, heu de tenir en compte diverses característiques, entre elles:

• Quins materials imprimeix el dispositiu, tot i que els models més habituals admeten la impressió amb dos tipus de plàstics: ABS i PLA, però encara presten atenció a aquest problema quan es compra.

• Resolució d'impressió: la qualitat i la precisió de la peça depèn del gruix de la capa. Es considera excel·lent un gruix de capa de 50 micres, i a 100, més que bo.

• Velocitat d'impressió: depèn més de la resolució d'impressió.

Important:

Com que la part està impresa en capes, recordeu que la seva superfície serà rugosa i bruta, i la seva resistència a la fractura serà molt inferior a la dels productes sòlids. L'alçada (gruix, com prefereixis) de la capa depèn de la mida que resultarà dura. D'altra banda, com més fina sigui la capa, més temps es dedica a imprimir i més passa l'extrusora, augmentarà la càrrega sobre tots els elements de la impressora.

• Dimensions de l’àrea d’impressió: aquest problema pot convertir-se en un obstacle en l’elecció d’un model particular. No podeu imprimir el producte més que l’àrea imprimible. Està limitat per amplada, profunditat i alçada, és a dir, els eixos X, Y i Z.

En alguns casos, per exemple, per a impressores delta, s’indica el diàmetre i l’altura de l’àrea d’impressió, ja que té una forma cilíndrica (vegeu la figura següent).

Conclusió

En aquest article, hem tractat preguntes generals sobre impressores 3D i la impressió en general. Si esteu interessats en algun tema concret amb més detall, escriviu sobre això als comentaris i us n’explicarem.