3D-printer: Hvordan de bedste filamenter fungerer, og hvad de er - simpelthen forklaret

3D-udskrivning bliver mere og mere populær. Denne artikel forklarer, hvordan en 3D-printer fungerer, hvilke filamenter du bruger til at udskrive imponerende modeller og nogle praktiske tip.

Hvordan fungerer en 3D-printer?

3D-printere er som sand ved havet. Følgelig er der forskellige teknikker til, hvordan printeren opretter en model. Grundlæggende kan alle printere dog tildeles en af ​​fire forskellige teknikker.

• På den ene side er der stereolitografi ("SL" eller "SLA"). Printeren har et bad, hvor der er flydende fotopolymer. Fotopolymerer er plast, der hærder, når de udsættes for lys. Printerne arbejder normalt med akryl-, epoxy- eller vinylesterharpiks. Harpiksen hærdes ved hjælp af en laser. Der er et plateau i fotopolymerbassinet, der bevæger sig lidt efter at have hærdet et niveau (dybere ned i badeværelset). Efter at modellen er fuldstændigt hærdet, har plasten høj styrke og kemisk resistens. Fordelen ved denne proces er dens nøjagtighed: printeren kan også udskrive strukturer i mikrometer. Desværre er stereolitografiprintere i øjeblikket stadig meget dyre.
• Selektiv lasersintring ("SLS") er også kendt. For at forstå, hvordan det fungerer, kan du forestille dig et rør, hvori et plateau er bygget igen. Platået er øverst i begyndelsen. Først og fremmest bruges en rulle til at fordele en plast, et plastbelagt støbesand, et metal- eller keramisk pulver på platået. En laser kører derefter over platået og opvarmer visse punkter i pulveret, så de kombineres, og det første niveau af objektet oprettes. Platået falder derefter lidt ned, og processen begynder igen. Så et objekt kan bygges op stykke for stykke. Det praktiske her er, at resten af ​​materialet kan fungere som et støttemateriale, og - i modsætning til stereolitografi - behøver ingen trykstrukturer udskrives.
• I klassisk 3D-udskrivning, smeltet deponeringsmodellering ("FDM") påføres flydende plastik på en overflade i lag ved hjælp af en ekstruder, der øjeblikkeligt hærder. Derefter bevæger overfladen sig lidt ned (eller ekstruderen op), og det næste lag udskrives. Printerne er relativt billige og kan samles selv med noget know-how. Supportmateriale skal dog udskrives til genstande med "overhæng", dvs. genstande, der er væsentligt bredere øverst end i bunden. Derudover er udskrivningsnøjagtigheden relativt upræcis sammenlignet med stereolitografi. For hobbyister og interesserede er dette dog nøjagtigt den rigtige procedure.

Hvilke filamenter er der?

Med smeltet afsætningsmodellerning udskriver du med såkaldte filamenter. Dette er ruller, hvorpå termoplastiske materialer vikles i trådform. Der er dog nogle forskelle afhængigt af typen.

• Polylactider ("PLA") bruges oftest på printere. Plasten fås for det meste fra regenerative kilder, såsom majsstivelse. Ikke desto mindre er det ikke biologisk nedbrydeligt. Plasten er fødevaresikker og vandafvisende på grund af dens methylgruppe. Det er også flammehæmmende og resistent over for UV-stråling i lang tid. Den største fordel kommer imidlertid fra udskrivning: der er ingen ubehagelig lugt.
• Acrylonitril-butadien-styrencopolymer ("ABS") bruges også meget ofte. Denne plast er en af ​​de mest anvendte plastmaterialer i verden. Det er især modstandsdygtigt over for olier, fedt og høje temperaturer. I modsætning til PLA er ABS betydeligt sværere. Du bør dog ikke indånde duften af ​​denne plastik, når du udskriver. Ansvar er et stort problem, når du udskriver. Mens PLA klæber godt til en opvarmet glasplade, klæber nogle typer ABS meget dårligt til trods for den meget varme opvarmningsseng og dobbeltsidet klæbebånd. Dog kan der oprettes meget flot modeller med ABS. Efter udskrivning har modellerne normalt en mat farve. Hvis du imidlertid placerer modellen under en glaskuppel, der indeholder en klud, der er fugtet med acetone, bliver modellen ret glat efter nogen tid: ABS er opløseligt i acetone, methylethylketon eller dichlormethan.
• Polyvinylalkohol ("PVAL" eller "PVOH"), der fremstilles ved hydrolyse af polyvinylacetat, er meget praktisk til modeller med overhæng. Den specielle ting ved denne plast er, at den er vandopløselig. For eksempel i en 3D-printer med to ekstrudere kan du udskrive en model med PLA, men understøttelsesstrukturen med PVAL. Imidlertid er denne plastik uegnet som filament til udskrivning af den egentlige model, da vandet absorberes fra luften, og modellerne ikke vil vare længe.
• Polystyren med stor indflydelse ("HIPS") bruges for det meste som bæremateriale til ABS. Denne plast har en høj slagfasthed og hårdhed, men kan opløses med limonen, som f.eks. Findes i citronolie.
• Udskrivning med PLA-forbindelser er særlig eksklusiv. Dette er en blanding af PLA og partikler fra andre stoffer. Så du kan f.eks. Også trykke med træ eller kobber.
• Polycarbonater ("PC") bruges sjældent til udskrivning. Fordelen her er den meget høje smeltetemperatur fra 270 ° C til 300 ° C. Denne plast har også høj slagfasthed og varmemodstand.
• Hvis du vil udskrive gear eller skruer, der skal udholde stærke kræfter og ikke må gå i stykker, anbefales polyhexamethylenadipinsyreamin, også kendt som "nylon" eller "PA".
• "Elastiske" eller "Flex" filamenter, som normalt er sammensat af forskellige materialer, kan ofte findes på Internettet. Den største fordel her er fleksibilitet. Dette giver dig mulighed for at udskrive fleksible og gummiagtige modeller. Som regel bruges termoplastiske elastomerer baseret på urethan ("TPU") som hovedkomponent.
• Du kan også udskrive kopper og plader. Til dette har du brug for fødevaresikker plast. Foruden PLA er der også polypropylen ("PP"), som også er lidt fleksibel. En fødevaresikker kombination af PLA og ABS er PETG, som også er let at udskrive og er meget vejrbestandig.

Hvordan fungerer en udskrivningsproces?

Først opretter du en 3D-model med et CAD-program og gemmer den som en STL-fil.

• Denne STL-fil indlæses derefter i et skiveprogram, såsom Cura eller Slic3r.
• I skiveprogrammet har du muligheden for at indstille egenskaberne for modellen, såsom fyldtæthed eller brug af understøttelseskonstruktioner.
• Programmet konverterer derefter 3D-modellen til en G-kode. Dette indeholder alle positioner, som ekstruderen skal flytte til den ene efter den anden. I mellemtiden ekstruderes glødetråden, hvilket skaber en haptisk model.

I det næste praktiske tip giver vi dig en introduktion til CAD-programmet "Solid Edge", som du kan oprette mange praktiske 3D-modeller med.