Drukowanie przestrzenne, drukowanie w trójwymiarze, trójwymiarowe – druk 3D nazywany jest w różny sposób. Wśród ekspertów tej dziedziny można się spotkać również z nazewnictwem profesjonalnym, jak technika przyrostowa, technologia addytywna lub metoda stereolitograficzna. Bez względu na przyjętą nomenklaturę, mamy tu do czynienia z drukiem 3D i tworzeniem obiektów przestrzennych z wykorzystaniem techniki nakładania na siebie kolejnych warstw z użyciem materiału budulcowego i drukarki 3D. Sprawdźmy, jak działają takie urządzenia i jakie możliwości się przed nimi otwierają?
Drukarka drukarce nierówna
Z uwagi na rozwijanie różnych metod druku przestrzennego, drukarki 3D mogą pracować w oparciu o zróżnicowane technologie. Branża druku 3D szybko się rozwija, w wyniku czego można wymienić co najmniej kilka metod addytywnych, takich jak m.in.:
- FDM – fused deposition modeling, druk 3D z termoplastów;
- SLA – stereolithography, druk 3D z żywic utwardzanych światłem lasera;
- DLP – digital light processing, druk 3D z żywic utwardzanych światłem projektora;
- SLS – selective laser sintering, drukarka 3D drukująca z wykorzystaniem tworzyw sztucznych;
- DMLS – direct metal laser sintering, druk 3D z metalu;
- CJP – color jet printing, druk w 3D z gipsu kolorowanego w trakcie drukowania.
Różnią się one wieloma istotnymi kwestiami technologicznymi i to od nich zależy, jak ostatecznie będzie działać drukarka 3D.
Zasada działania drukarki FDM
Standardowa, tania drukarka 3D, wykorzystująca technologię FDM, drukuje z plastiku, czy też termoplastów, jak materiał ten jest nazywany fachowo. To jedna z powszechnie wykorzystywanych drukarek do użytku domowego, ale i profesjonalnego. Jak działa drukarka 3D FDM? Urządzenie to wyposażone jest w kilka ważnych elementów:
- Obudowy, czy też ramy, będące konstrukcją, na jakiej opiera się drukarka 3D. Rama może być otwarta lub zamknięta.
- Uchwyt, tj. ramię na filament, czyli miejsce, na którym zawieszana jest szpula z materiałem eksploatacyjnym.
- Ekstruder – mechanizm zaciągający filament ze szpuli do głowicy drukującej.
- Głowica drukująca – najważniejsza część drukarki 3D, gdzie filament przekształcany jest do stanu półpłynnego i wytłaczany jest na stół roboczy. Zazwyczaj drukarka FDM wyposażona jest w dwie lub więcej głowic drukujących,
- Stół roboczy – miejsce, na którym powstaje obiekt trójwymiarowy, model przestrzenny. Najczęściej zbudowany jest ze szkła, blachy lub tworzywa sztucznego.
Drukarka 3D, przystępując do pracy, wykorzystuje zwykle dwie głowice, z których jedna nakłada materiał bazowy – ABS, czyli popularny plastik, a druga zajmuje się nakładaniem materiału podporowego, który jest rozpuszczalny w specjalnym roztworze. Obydwa materiały są w drukarce 3D nawinięte w postaci żyłki, o określonej, stałej średnicy na rolce, a następnie zaciągane przez extruder do głowicy drukującej. W głowicy tej plastik jest rozgrzewany do temperatury około 240 stopni Celsjusza, a więc uzyskiwany jest stan półpłynny. Następnie rozprowadza się go na stole roboczym urządzenia. Kiedy jedna warstwa zostaje pokryta materiałem, automatycznie stół podnosi się lub obniża, aby mogła zostać nałożona kolejna warstwa. Proces ten trwa do momentu, aż drukarka wytworzy cały model 3D.
Dla porównania warto dodać, że inna, popularna drukarka 3D SLS pracuje w ten sposób, że wykorzystuje sproszkowany materiał o konsystencji mączki, który rozprowadzany jest przez urządzenie warstwa po warstwie, a następnie jest on spiekany selektywnie światłem lasera o dużej mocy.