Dla laika druk 3D wydaje się czymś prostym. To to samo, co otwarcie dokumentu i naciśnięcie przycisku „drukuj”, prawda? W rzeczywistości druk 3D jest niezwykle techniczny i wymaga znacznej wiedzy, aby stworzyć, skonfigurować i ukończyć kompletny produkt do druku 3D. Na tym blogu omówiono najczęściej stosowaną terminologię techniczną z zakresu druku 3D, w tym zawiłości związane z produkcją addytywną, CAD, kodem G, ekstruderami i nie tylko.
CAD (Computer-Aided Design) odnosi się do wykorzystania technologii komputerowej do tworzenia, modyfikowania, analizowania lub optymalizacji projektów do różnych celów. Oprogramowanie CAD umożliwia projektantom, inżynierom, architektom i innym profesjonalistom tworzenie precyzyjnych dwuwymiarowych (2D) i trójwymiarowych (3D) obiektów lub systemów.
Dysza jest częścią odpowiedzialną za osadzanie i kształtowanie stopionego materiału filamentowego w celu utworzenia warstw tworzących końcową część. Dysza jest zwykle wykonana z mosiądzu lub innych materiałów żaroodpornych i jest przymocowana do gorącego końca drukarki 3D. Występują w różnych rozmiarach o średnicy od 0,2 mm do 1 mm lub więcej. Rozmiar dyszy wpływa na poziom szczegółowości, szybkość drukowania i natężenie przepływu materiału. Mniejsze dysze nadają się do skomplikowanych wydruków, które wymagają drobnych szczegółów. Większe dysze mogą przyspieszyć proces drukowania.
Ekstruder to mechanizm odpowiedzialny za topienie i osadzanie materiału filamentowego na płycie roboczej w celu utworzenia obiektu warstwa po warstwie — jest to kluczowy element w drukowaniu metodą osadzania topionego materiału, takim jak FDM (Fused Deposition Modelling).
Filament to materiał używany jako podstawowa substancja do tworzenia części (za pomocą druku osadzającego), podawany do ekstrudera drukarki 3D. Filamenty występują w różnych typach i składach, takich jak ABS, PETG, TPU i Nylon.
Extruder is the mechanism responsible for melting and depositing the filament material onto the build plate to create the object layer by layer—a critical component in deposition printing such as FDM (Fused Deposition Modelling).
1. G0/G1 – Przesuń się do określonej pozycji z określoną prędkością
2. G28 – Położenie początkowe wszystkich osi (powrót do punktu odniesienia)
3. G92 – Ustaw bieżącą pozycję na określone współrzędne
4. M104 – Ustaw temperaturę ekstrudera
5. M140 – Ustaw temperaturę stołu
6. M106 – Sterowanie prędkością wentylatora
Kontrola jakości szereg procesów i środków wdrożonych w celu zapewnienia, że wydrukowane obiekty spełniają określone standardy, specyfikacje i pożądane cechy. W Protolabs korzystamy i oferujemy szeroki zakres kontroli jakości i certyfikatów, takich jak ISO 13485 dla części medycznych, analiza proszków i identyfikowalność materiałów, kontrola jakości i wiele innych. Więcej informacji na temat naszych innych procesów kontroli jakości można znaleźć tutaj.
Lepkość odnosi się do miary oporu materiału na przepływ. Lepkość ma różny wpływ w zależności od tego, z jakiej usługi druku 3D korzystasz. Na przykład modelowanie osadzania topionego materiału (FDM) wpływa na to, jak płynnie materiał przepływa przez dyszę ekstrudera drukarki; filamenty o większej lepkości mogą mieć trudność z przepływem, co może prowadzić do zatykania i nierównomiernego wytłaczania. Niska lepkość może prowadzić do nadmiernego przepływu, nawlekania lub opadania między sekcjami. W metodach drukowania z użyciem żywicy, takich jak stereolitografia (SLA), wpływa ona na sposób, w jaki materiał rozprzestrzenia się na platformie roboczej i utwardza się pod wpływem światła. Żywice o wyższej lepkości mają tendencję do mniejszego rozprzestrzeniania się, co skutkuje mniej szczegółowymi wydrukami lub trudnościami w uzyskaniu gładkich powierzchni. Żywice o niższej lepkości mogą łatwiej płynąć, umożliwiając uzyskanie lepszych szczegółów w skomplikowanych wydrukach, ale potencjalnie powodując przelewanie lub niedokładności, jeśli nie są odpowiednio kontrolowane.
Mikrokrokowość to technika stosowana w celu uzyskania dokładniejszej kontroli i płynniejszego ruchu elementów drukarki, zwłaszcza silników krokowych odpowiedzialnych za poruszanie głowicą drukującą lub platformą roboczą.
Silniki krokowe działają poprzez podzielenie pełnego obrotu na kroki, które są dyskretnymi pozycjami, do których silnik może się przesunąć. Każdy krok odpowiada stałemu ruchowi kątowemu. Mikrokroki dodatkowo dzielą te dyskretne kroki na mniejsze, pośrednie pozycje, zamiast przesuwać silnik z jednego pełnego kroku do następnego. Mikrokroki pozwalają na ułamki kroków, tworząc mniejsze przyrosty ruchu.
Na przykład, jeśli silnik krokowy ma 200 pełnych kroków na obrót, mikrokrokowanie może podzielić każdy pełny krok na mniejsze przyrosty, powiedzmy 16 mikrokroków na pełny krok. Oznacza to, że pełny obrót obejmuje teraz 3 200 mikrokroków (200 pełnych kroków × 16 mikrokroków).
Mikrokroki mogą być korzystne z kilku powodów: płynny ruch, zwiększona precyzja i zmniejszony hałas silnika krokowego.
Osadzanie odnosi się do procesu dodawania materiału warstwa po warstwie w celu utworzenia trójwymiarowego obiektu. Technika ta polega na nanoszeniu kolejnych warstw materiału na cyfrowy projekt lub model stworzony za pomocą oprogramowania CAD. W technologiach druku 3D opartych na osadzaniu, takich jak Fused Deposition Modelling lub Fused Filament Fabrication, filament termoplastyczny jest podawany do podgrzewanej dyszy. Materiał jest topiony i wytłaczany na platformę roboczą obiektu lub poprzednie warstwy w precyzyjnych ścieżkach wyznaczonych przez model cyfrowy. W miarę osadzania się każdej warstwy łączy się lub zestala z poprzednimi warstwami, stopniowo tworząc końcową część.
Oś X to jedna z trzech podstawowych osi, które definiują ruch i położenie głowicy drukującej lub ekstrudera. Oś X to zazwyczaj oś pozioma, która biegnie od lewej do prawej, prostopadle do osi Y i Z.
Oś Y, podobnie jak oś X, jest jedną z podstawowych osi w drukarce 3D. Oś Y to zazwyczaj oś pozioma biegnąca od przodu do tyłu drukarki, prostopadła do osi X i Z.
Oś Z, podobnie jak osie X i Y, jest jedną z podstawowych osi w drukarce 3D. Oś Z jest zazwyczaj osią pionową, która biegnie w górę i w dół prostopadle do osi X i Y.
Płyta robocza to powierzchnia, na której budowany jest obiekt.
Podgrzewany stół to platforma, na której drukowany obiekt jest budowany warstwa po warstwie. Złoże jest podgrzewane do określonych temperatur, zwykle od 50 do 100 stopni Celsjusza lub wyższej, w zależności od użytego materiału filamentu. Głównym celem jest zapobieganie wypaczaniu się i poprawa przyczepności między pierwszą warstwą wydruku a samym stołem.
Poziomowanie stołu roboczego zapewnia idealne wyrównanie powierzchni roboczej drukarki 3D i jej równoległe położenie względem płaszczyzny ruchu dyszy. Polega ona na wyregulowaniu stołu roboczego tak, aby znajdował się w odpowiedniej odległości od dyszy drukarki na całej powierzchni stołu. Równa powierzchnia robocza jest niezbędna do zapewnienia przyczepności i jednakowej wysokości warstw. Jeśli stół jest nierówny lub zbyt daleko od dyszy lub zbyt blisko niej, może to powodować problemy z przyczepnością, prowadząc do niskiej jakości wydruku lub nieudanych wydruków. Odpowiednie wypoziomowanie stołu pomaga również utrzymać stałą wysokość warstwy na całej powierzchni wydruku, zapewniając jednorodność i dokładność drukowanej części.
Produkcja addytywna, znana również jako druk 3D, polega na tworzeniu trójwymiarowych obiektów poprzez dodawanie materiału warstwa po warstwie. Jak sama nazwa wskazuje, jest to proces addytywny, a nie subtraktywny, taki jak obróbka CNC. Istnieją różne technologie wytwarzania przyrostowego, w tym stereolitografia (SLA), bezpośrednie spiekanie laserowe metali i fuzja Multi Jet. Produkcja addytywna oferuje elastyczność, szybkość i możliwość tworzenia złożonych geometrii, które w przeciwnym razie mogłyby być trudne lub niemożliwe do osiągnięcia przy użyciu tradycyjnych metod produkcji.
Slicer to oprogramowanie, które konwertuje model 3D (zwykle w formacie pliku STL lub OBJ) na instrukcje (kod G), które drukarka 3D może zrozumieć i wykonać. Tnie model 3D na cienkie poziome warstwy, generując zestaw instrukcji dla drukarki, jak zbudować każdą warstwę, aby stworzyć ostateczny wydrukowany obiekt. Oprogramowanie Slicer umożliwia użytkownikom dostosowanie różnych parametrów i ustawień wpływających na proces drukowania, w tym wysokość warstwy, prędkość drukowania, gęstość wypełnienia, struktury wsporcze, tratwę lub kontur oraz temperaturę drukowania.
Ścieżka narzędzia odnosi się do określonej trasy lub trajektorii, po której porusza się głowica drukująca (lub ekstruder) podczas nakładania materiału w celu utworzenia każdej warstwy drukowanego obiektu. Ścieżka narzędzia określa sposób, w jaki drukarka będzie poruszać się po każdej warstwie, w tym po wzorach wypełnienia, obwodzie (ścianach zewnętrznych), górnej i dolnej warstwie oraz konstrukcjach wsporczych. Optymalizacja ścieżki narzędzia ma kluczowe znaczenie dla uzyskania dokładnych wydruków o pożądanym wykończeniu powierzchni, wytrzymałości i dokładności wymiarowej.
Taśma kaptonowa to żaroodporna taśma klejąca, powszechnie stosowana w druku 3D (FDM). Jest to taśma poliimidowa, która wytrzymuje wysokie temperatury, zwykle od 200 do 300 stopni Celsjusza (a w niektórych przypadkach nawet wyższe). Taśmę kaptonową często stosuje się na stole roboczym, szczególnie w przypadku drukarek nieposiadających wbudowanego podgrzewanego stołu, gdy stosowane są materiały wymagające wyższych temperatur platformy roboczej. Podstawowym celem taśmy jest zapewnienie płaskiej, trwałej i odpornej na ciepło powierzchni, do której przylegają pierwsze warstwy nadruku. Pomoże to zapobiec wypaczeniom i zapewni lepszą przyczepność, zwłaszcza w przypadku materiałów takich jak ABS, które mają tendencję do wypaczania się, jeśli stół roboczy nie jest wystarczająco nagrzany. Taśma kaptonowa ma doskonałą przewodność cieplną, co pozwala na równomierne rozprowadzanie ciepła po powierzchni druku.
Tratwa odnosi się do dodatkowej struktury wydrukowanej pod właściwą częścią. Jest to dodatkowa warstwa lub seria warstw, które służą jako fundament lub konstrukcja nośna. Tratwa jest drukowana bezpośrednio na stole roboczym i stanowi stabilną podstawę dla pierwszych warstw. Tratwy mogą pomóc, poprawiając przyczepność, zapewniając wsparcie dla wysięgów, poziomowanie i kalibrację.
Utwardzanie UV to technika przetwarzania końcowego stosowana głównie w procesach druku 3D na bazie żywicy, takich jak stereolitografia. Ten proces i inne podobne procesy wykorzystują ciekłą żywicę fotopolimerową, która krzepnie lub utwardza się pod wpływem określonych długości fal światła ultrafioletowego (UV).
Po zakończeniu wydruku 3D z żywicy obiekt zazwyczaj nie jest jeszcze w pełni utwardzony. Pozostaje w stanie półstałym i może mieć nadmiar, nieutwardzoną żywicę na swojej powierzchni. Utwardzanie promieniami UV polega na wystawieniu wydrukowanego przedmiotu na działanie dodatkowego światła UV w celu całkowitego utwardzenia i zestalenia żywicy, co gwarantuje, że przedmiot osiągnie maksymalne właściwości mechaniczne i stanie się całkowicie utwardzony.
Utwardzanie UV zwiększa wytrzymałość, trwałość i wykończenie powierzchni części drukowanych w 3D.
Wypaczanie to niepożądane odkształcenie lub uniesienie krawędzi lub narożników drukowanego obiektu podczas procesu drukowania lub po jego zakończeniu. Dzieje się tak, gdy pewne obszary wydruku kurczą się lub odrywają od stołu roboczego, co powoduje wypaczenie lub zniekształcenie ostatecznego kształtu. Do wypaczania przyczynia się kilka czynników, w tym wahania temperatury, słaba przyczepność stołu, drukowanie na dużych płaskich powierzchniach i wysokie temperatury druku. Zniekształcenia można złagodzić, stosując kilka technik, takich jak podgrzewany stół roboczy, obudowa, zastosowanie środków wspomagających adhezję i optymalizacja ustawień druku.
Wypełnienie odnosi się do wewnętrznej struktury drukowanej części. Zwykle jest przedstawiany jako wzór linii, siatek, trójkątów lub innych kształtów. Możesz dostosować gęstość wypełnienia, określając, jaka część przestrzeni wewnętrznej jest wypełniona materiałem. Jest ono stosowane zamiast drukowania jednolitego obiektu, co wymagałoby użycia znacznie większej ilości materiału i zajęłoby znacznie więcej czasu. Wybór wypełnienia zależy od konkretnych wymagań dotyczących druku. Jeśli część wymaga wysokiego poziomu integralności strukturalnej lub będzie wytrzymać duży ciężar, może skorzystać z wyższego procentu wypełnienia w celu zwiększenia wytrzymałości. Regulacja gęstości wypełnienia pozwala zachować równowagę między wytrzymałością, zużyciem materiału i czasem drukowania.
Wysokość warstwy odnosi się do pionowej grubości każdej warstwy tworzącej drukowany obiekt. W przypadku druku 3D część jest budowana na drukarce warstwa po warstwie. Wysokość warstwy określa grubość każdej z tych warstw. Tak więc, jeśli wysokość warstwy jest ustawiona na 0,2 mm, każda warstwa drukowanej części będzie miała grubość 0,2 mm. Mniejsza wysokość warstw przekłada się na większą szczegółowość, ale może wydłużyć czas drukowania, ponieważ drukarka musi utworzyć więcej warstw, aby zbudować końcową część.
Zacięcia mają miejsce, gdy filament (materiał używany do drukowania) utknie lub zostanie zablokowany w ekstruderze, dyszy lub innej części układu podawania drukarki 3D, co zakłóca proces. Do zacięć przyczynia się kilka czynników, takich jak problemy z filamentem (splątania, węzły lub nierówności), problemy z ekstruderem (zatkane lub częściowo zablokowane), ustawienia drukowania i problemy mechaniczne.
Zwis oznacza część drukowanego obiektu, która wystaje poziomo lub po skosie poza poprzednio wydrukowaną warstwę i nie ma żadnego wsparcia pod spodem. Zasadniczo jest to obszar, w którym drukarka układa materiał w powietrzu bez żadnego wsparcia strukturalnego ze strony warstwy poniżej. Mogą one stanowić wyzwanie, ponieważ stopiony filament ma tendencję do opadania lub zwisania podczas drukowania w powietrzu. Bez odpowiedniego wsparcia części te mogą nie zostać wydrukowane poprawnie. Większość drukarek 3D radzi sobie z niewielkimi zwisami bez dodatkowego podparcia do pewnego kąta (zwykle 45 stopni) bez uszczerbku dla jakości druku. Jednak wraz ze wzrostem kąta zwisu, który przekracza możliwości drukarki w zakresie drukowania bez podparcia, konieczne jest zastosowanie konstrukcji wsporczych.
Konstrukcje wsporcze to dodatkowe elementy produkowane w celu zapewnienia tymczasowego wsparcia, aby utrzymać zwisy podczas procesu drukowania. Podpory te są później usuwane ręcznie lub poprzez rozpuszczenie ich po zakończeniu drukowania.
Istnieje wiele innych terminów związanych z drukiem 3D, które prawdopodobnie usłyszysz; Aby dowiedzieć się więcej, odwiedź nasz słowniczek.