3D ispis

Svijet printanja napravio je veliki korak naprijed s razvojem 3D printanja. Proces 3D ispisa je prekretnica koja je od velike važnosti za širok raspon tvrtki. Svi dobavljači ili proizvođači rezervnih dijelova, malih serija ili čak prototipova mogu ih brže i jednostavnije proizvesti, tako da su procesi poduzeća zahvaljujući procesu 3D printanja enormno ubrzani i pojednostavljeni. Što točno znači 3D printanje, odakle su njegovi začeci, koji sve procesi postoje i koje su prednosti saznajte na print24!

Definicija 3D printanja

3D ispis se još naziva i aditivna ili generativna proizvodnja. Ideja koja stoji iza ovog proizvodnog procesa je pretvoriti numerički model u trodimenzionalni model. To je također jedan od arhetipskih proizvodnih procesa, što znači da se bezoblično stvara čvrsto tijelo se proizvodi. Tijelo ima geometrijski definiran oblik. Ukratko, to znači: 3D ispis je stvaranje fizičkih objekata iz digitalnih datoteka. Digitalni podaci nastaju pomoću CAD modeliranja, podataka iz 3D skenera ili generiranog 3D modeliranja, iako 3D pisač ga ne može izravno čitati. To zahtijeva softver koji koristi "G-kod" za prevođenje geometrijskog oblika u strojni jezik pisača. Softver se zove "Slicer", koji pretvara 3D - Objekt je podijeljen u pojedinačne slojeve. objekt se zatim gradi/ispisuje sloj po sloj, zbog čega se naziva i aditivna proizvodnja. Nasuprot tome je subtraktivna proizvodnja, u kojoj se materijal uklanja iz postojećih predmeta. Ispis na 3D printeru je trodimenzionalan, tako da objekt ima unaprijed definiranu širinu, duljinu i visinu. Sukladno tome, 3D printer radi s okomitom osi (Z os) uz dvije uobičajene vodoravne osi (X i Y osi).

Struktura i funkcija 3D printera

Među 3D printerima mogu se razlikovati otvoreni i zatvoreni printeri, cjeloviti uređaji i setovi. Dok većina dolazi kompletna, kompleti zahtijevaju sastavljanje. Kompletni uređaji obično su skuplji od kompleta, ali štede vas gnjavaže oko sklapanja. Sa zatvorenim 3D printerom, prostor za izgradnju je zatvoren. Ovisno o tome gdje će se pisač koristiti, može se odabrati otvorena ili zatvorena verzija. U osnovi, 3D printer se sastoji od postolja za ispis/grijanje, potporne strukture, objekta za ispis, mlaznice, materijala za podršku i materijala za ispis. Međutim, dizajn se može malo razlikovati unutar tehnologije. Prema spomenutoj strukturi, 3D printer radi na sljedeći način: Prvo se zagriju grijaća podloga i mlaznica. Grijaći krevet se zatim pomiče do glave za ispis. Rastaljena nit (specijalna plastika, metali ili drugi materijali) se zatim nanosi na zagrijani sloj dok prvi sloj ne bude gotov. Nakon završetka prvog sloja, grijaći sloj se pomiče prema dolje za visinu sloja, koja se ovdje mjeri u mikrometrima. Drugi sloj filamenta se nanosi na prethodni i spaja s njim. Ako postoje područja s prepustom, moguće je koristiti potpornu konstrukciju od istog ili drugog materijala, iako bi se alternativni materijal trebao moći otopiti u vodi ili drugoj otopini. Posljednji korak se ponavlja sve dok se 3D objekt ne završi.

Vrste procesa 3D printanja

U nastavku su prikazani najčešći procesi 3D ispisa. Osim navedenih, postoje mnoge druge varijante. U osnovi se mogu razlikovati sljedeći procesi 3D printanja:

• Selektivno lasersko taljenje (SLM)/selektivno lasersko sinteriranje (SLS)
• Taljenje snopom elektrona (EBM)
• Modeliranje taloženog taloženja/izrada fuzijskog filamenta (FDM/FFF)
• Stereolitografija (STL/SLA)• Zavarivanje laserskim taloženjem
• Film Transfer Imaging (FTI)
• Digitalna obrada svjetla (DLP)
• Multi Jet-modeliranje / Poly Jet-modeliranje

U procesu selektivnog laserskog taljenja, metal koji se sastoji od praha nanosi se i topi laserom. Zatim se željeni otisnuti predmet smanji za debljinu sloja, ponovno se nanese prah i stopi. 3D ispis se odvija u zaštitnoj atmosferi; mogu se obrađivati ​​metali, plastika, pijesak ili keramika. Nasuprot tome, selektivno lasersko sinteriranje (SLS) ne koristi čisti metalni prah, već dodaje vezivo. Specijalni prah je samo djelomično otopljen, uzrokujući lijepljenje materijala. Taljenje elektronskim snopom (EBM) također koristi prah i obrađuje ga kao selektivno lasersko taljenje, osim što se umjesto lasera koristi elektronski snop. Magnetski montirana opruga ga postavlja i upravlja.

Pri korištenju modeliranja fuzioniranog taloženja/proizvodnje fuzioniranog filamenta (FDM/FFF), posebna plastika se prvo zagrijava, a zatim se 3D objekt ispisuje u trakama. Filament se preko kalema transportira do mlaznice, odakle se nanosi na građevinsku ploču, gdje se izravno skrućuje. Budući da je površina predmeta nakon izrade često pomalo hrapava, mora se ponovno obraditi. Rezultat preciznog rada je zadovoljavajući. Stvrdnjavanje tekuće plastike uz pomoć UV svjetla odvija se postupkom stereolitografije (STL/SLA). 3D objekt se stvara u kupki od tekuće plastike, pomoću lasera za stvrdnjavanje pojedinačnih slojeva. Sve korištene potporne strukture uklanjaju se nakon završetka i 3D objekt se stvrdne. Modeli imaju vrlo visoku razinu točnosti. Zavarivanje laserskim taloženjem koristi diodni ili fiber laser. Pomoću mlaznice nanosi metalni prah ili metalnu žicu na obradak. Kada se koristi prah, 3D printer radi potpuno automatski, što ga čini pogodnim za korištenje u popravku komponenti ili proizvodnji prototipa.

Nanošenje tankog filma materijala na transportni film provodi se u Film Transfer Imaging (FTI). Slojevi se stvaraju osvjetljavanjem, nakon čega se obradak podiže i nanosi novi film. Ovaj proces se nastavlja sve dok se ne završi 3D objekt, koji ima vrlo visoku razinu točnosti. Plastika osjetljiva na svjetlo koristi se kao filamenti u FTI. Uz Digital Light Processing (DLP), 3D objekt se stvara iz plastične kupke. Proces je mješavina STL i FTI 3D tehnologije ispisa, koristeći FTI tehnologiju kao i FTI. Multi Jet Modeling/Poly Jet Modeling, s druge strane, koristi tehnologiju sličnu onoj kod inkjet pisača. Nekoliko mlaznica pričvršćeno je na ispisnu glavu, koja zatim ispisuje 3D model sloj po sloj. Modeli se odlikuju vrlo visokom razinom detalja, a filamenti su fotopolimeri osjetljivi na UV zrake koji se stvrdnjavaju svjetlom.

Materijali za procese 3D printanja

Uslijed napretka tehnologije, materijal za 3D ispis se godinama iznova prilagođavao. U nastavku ćemo vas upoznati s najvažnijim specijaliziranim materijalima poput plastike ili metala:

Plastika za 3D ispis

PLA (Polyactide) jedan je od najpopularnijih materijala za 3D ispis. Sintetski polimeri su poliesteri i dobivaju se iz kukuruznog škroba, odnosno obnovljivih izvora, te su biokompatibilni i mogu se reciklirati. PLA se može obrađivati ​​na niskim temperaturama taljenja od 70 °C i općenito ostaje dimenzionalno stabilan čak i kada se ohladi. Ova dva svojstva čine PLA privlačnim i za privatne i za profesionalne korisnike. PLA je sada dostupan u mnogo različitih boja. Jedina mana materijala je što je malo elastičan i otporan na toplinu, pa nije prikladan za izradu visokoopterećenih komponenti.

ABS (akrilonitril butadien stiren) je drugi najčešće korišteni plastični materijal u 3D ispisu i također je sintetski polimer. Izrađen je od akrilonitrila, 1,3 butadiena i stirena. Povoljna svojstva su čvrstoća, krutost i žilavost materijala. Može se koristiti za izradu prototipova i proizvodnju krajnjih proizvoda. ABS se tiska na 220 do 250°C i treba ga tiskati u grijanoj prostoriji za tiskanje ili tiskarskom krevetu. To omogućuje da se proizvedeni predmeti ohlade i da se izbjegnu deformacije. Kao i PLA, ABS je dostupan u različitim bojama i relativno je jeftin, ali je manje popularan među privatnim korisnicima zbog visokih temperatura uključenih u 3D ispis. Također nema dovoljnu otpornost na vremenske uvjete.

PEEK (polyetheretherkton) su sintetski polimeri iz skupine polietherketona. Mogu se koristiti za ispis vrlo elastičnih i temperaturno otpornih predmeta. Također su biokompatibilni i kemijski otporni. Termoplastični PEEK je otprilike 70% lakši od metala sličnih svojstava, ali ima usporedivu mehaničku i toplinsku stabilnost. Automobilski sektor, kemijska industrija i zrakoplovstvo stoga radije koriste PEEK. Tiska se na 360 do 380 °C i stoga nije prikladan za privatnu upotrebu.

HIPS (High Impact Polystyrene) također je termoplastični polimer i proizvodi se polimerizacijom polibutadiena u polisterol. Ima visoku udarnu snagu i tvrdoću i može se otopiti u kemikalijama. Stoga je posebno prikladan kao nosivi materijal za druge polimere. Kemijski se uklanja kako bi se u proizvedenim komponentama mogle održati stroge tolerancije.

PA (najlon/poliamid) ima visoku vlačnu čvrstoću, topi se na 250 °C i nije otrovan. 3D objekti izrađeni od najlona su čvrsti i otporni na oštećenja. Najlon ne oštećuju većina uobičajenih kemikalija i jeftin je. Međutim, nedostatak ovog materijala je taj što je teško prikladan za privatnu upotrebu zbog visokih temperatura taljenja i zahtijeva i grijanu podlogu za ispis i bijelo ljepilo kako bi se zalijepilo za podlogu za ispis tijekom 3D ispisa.

Većini ljudi vjerojatno je poznat PET (polietilen tereftalat) iz boca za piće. Tu postoji i prednost jer je PET siguran za hranu i može se koristiti za pakiranje. Budući da se tijekom procesa topljenja ne stvaraju isparenja, 3D ispis s PET-om ne zahtijeva grijanu prostoriju za ispis. Zbog toga je aplikacija popularna u privatnom sektoru. 3D objekti izrađeni od PET-a relativno su robusni, ali u isto vrijeme i fleksibilni.

PETG (PET s glikolom) modificiranjem glikolom postiže visoku razinu prozirnosti materijala. Ovo također poboljšava svojstva ispisa. To rezultira nižom temperaturom taljenja i manjom kristalizacijom. PETG se može ekstrudirati brže od PET-a i otporan je na vremenske uvjete. Zbog toga se često koristi za vrtni namještaj i opremu te vaze.

Metali za 3D ispis

Osim spomenute plastike, u 3D printanju se mogu koristiti i metali.

Aluminij ili aluminijeve legure impresioniraju u 3D printanju svojom čvrstoćom i dobrim toplinskim svojstvima. Osim toga, 3D objekti su lagani i mogu se fleksibilno naknadno obraditi. Automobilska, zrakoplovna i zrakoplovna industrija imaju koristi od primjene aluminijskih legija, proizvodeći dijelove motora, kućišta, kalupe, prototipove, zračne kanale i još mnogo toga koristeći 3D ispis.

Titan ili legure titana među najpoznatijima su u 3D ispisu s metalima. Ima izvanredna mehanička svojstva i istovremeno malu specifičnu težinu. Materijal je otporan na koroziju i može se koristiti u mnogim okruženjima s visokim tehničkim zahtjevima kao što je zrakoplovstvo. Medicinski uređaji, rezervni dijelovi, funkcionalni prototipovi ili dijelovi za krajnju upotrebu najčešći su 3D objekti izrađeni od legura titana.

Drugi metal koji se koristi u 3D ispisu je nehrđajući čelik/legura nehrđajućeg čelika. Ima nizak ugljik i vrlo je otporan na koroziju. Komponente proizvedene u skladu s tim također imaju izvrsnu čvrstoću, dobra toplinska svojstva i visoku duktilnost. 3D ispis s nehrđajućim čelikom preferira se za komponente strojeva ili aplikacije sigurne za hranu.

Osim plastike i metala, keramika, pijesak, beton i staklo također su među materijalima koji se koriste u 3D printanju.k.

Povijest 3D ispisa – tko je izumio 3D printer?

Povijest 3D printanja seže u 19. stoljeće. Godine 1859. Francuz François Willème, koji je radio kao fotograf i kipar, izumio je aparat koji je omogućio stvaranje 3D modela pomoću nekoliko kamera. Godine 1892. Austrijanac Joseph E. Blanther prijavio je patent za izradu reljefnih karata. Da bi ih proizveli, voštane ploče su laminirane i iz njih je izrezan željeni oblik te zalijepljen. Ovo je stvorilo 3D kartu kroz nekoliko slojeva.

Nakon što 3D ispis nije zabilježio nikakav daljnji poznati razvoj tijekom nekoliko desetljeća u 20. stoljeću, japanski izumitelj Hideo Kodama konačno je podnio još jedan patent 1980.: U njemu je opisao kako se fotopolimerni materijal stvrdnjava pomoću UV svjetla i reagira na njega. Stvoren je model sloj po sloj, što je slično principu stereolitografije. Budući da zbog financijskih poteškoća nije mogao nastaviti plaćati prijavu patenta, izgubio je ugled. Godine 1884. Francuzi Alain le Méhauté, Olivier de Witte i Jean-Claude André pokušali su dobiti patent za postupak stvrdnjavanja tekućine pomoću izvora svjetlosti. Ovo su nazivali i stereolitografija. Međutim, kontaktirani istraživački institut nije mogao prepoznati potencijal izuma i zaustavio je projekt. Konačno, Amerikanac Chuck W. Hull prijavio je patent tri tjedna kasnije. Već je 1981. godine izumio stereolitografiju, koja je prvi put uvedena u praksu 1983. godine. Godine 1985. dostupan je prvi program za 3D dizajn, a 1986. osnovao je danas svjetski poznatu tvrtku 3D Systems. Godine 1988. prvi 3D printer (stroj SLA-1) pojavio se na tržištu.

Godine 1992. u DTM-u je proizveden prvi stroj za selektivno lasersko sinteriranje, koji je ozračivao prah laserskim svjetlom prema procesu. Uslijedio je 3D printer tvrtke Z Corp, koji je koristio postupak mlaznog veziva. Do kraja 1990-ih, uz plastiku, mogli su se prerađivati ​​i metali te su pušteni dodatni CAD programi. Tijekom 2000-ih zamah je dobila aditivna proizvodnja koja se u medicini tek uspostavljala. Ovo je bio prvi put da je 3D printani organ implantiran u ljudsko biće. 2000-te su obilježene daljnjim razvojem. Tako su 3D pisači sada mogli proizvoditi dijelove za druge 3D pisače i oni su se našli na radnom mjestu. Od 2010. nadalje, novi modeli također su mogli ispisivati ​​prototipove automobila, 3D printere za hranu, prve 3D tiskane komponente za svemirske postaje i stvorene su proteze za čeljust i kosti. Male i srednje tvrtke također su imale koristi od 3D ispisa, što im je omogućilo jeftiniju proizvodnju prototipova. Najproduktivniji aditivni proces proizvodnje plastike trenutno je Multi Jet Fusion proces, pri čemu dobiveni predmeti imaju homogenu površinu i gustoću materijala gotovo bez pora.

Što nosi budućnost? Vrlo je vjerojatno da će se tehnologija 3D ispisa razvijati prema serijskoj proizvodnji jer se sve više materijala može otisnuti u kraćem vremenu i kvalitetno.

Visokokvalitetni tiskarski proizvodi na print24

Kod nas možete dati otisnuti željeni predmet u reklamne svrhe ili za uredski svakodnevni život. Print24 Vam nudi veliki izbor print proizvoda, koje Vam dostavljamo brzo i kvalitetno. Tiskani predmeti velikog formata, tekstilni proizvodi ili foto proizvodi također su dio našeg asortimana. Jednostavno odaberite željenu tiskovinu i dizajnirajte je individualno!