Što je 3D printer

Jedan od trendova koji najviše obećavaju u suvremenom svijetu je stvaranje trodimenzionalnih objekata pomoću 3D ispisa. Tehnologija ispisa omogućuje vam stvaranje prilično složenih i detaljnih proizvoda. Danas je korištenje 3D ispisa moguće ne samo na proizvodnim mjestima, već i kod kuće, dovoljno je kupiti 3D printer.

Što je 3D printer?

Trodimenzionalni printer je uređaj koji može stvarati objekte na temelju kreiranih digitalnih 3D modela. Proizvodi se dobivaju nanošenjem materijala sloj po sloj. Kao baza koriste se termoplastične i fotopolimerne smole, no s razvojem tehnologije povećava se broj materijala koji se koriste kao sirovine.

Postupak izrade izgleda ovako:

1. Proces izrade 3D modela se odvija tj. razvija se vizualna slika budućeg proizvoda uz zadržavanje svih proporcija. Model se izrađuje pomoću specijaliziranog softvera.
2. Nakon izrade modela potrebno je obraditi datoteku. Obrada se sastoji od pretvaranja datoteke u digitalni kod koji cijeli model dijeli na mnogo paralelnih slojeva. Na taj način se generiraju naredbe za 3D uređaj koji distribuira materijal za izradu objekta.
3. Završna faza je 3D printanje proizvoda, tj. postupak nastanka proizvoda slojevitim nanošenjem materijala.Proces se izvodi pomoću ispisne glave (ekstrudera), koja se kreće po osi 0Y i 0X, tj. materijal se dovodi samo duž horizontalne ravnine u skladu s programskim kodom sloja. Za nanošenje sljedećeg sloja, ekstruder se pomiče duž okomite vodilice (duž osi 0Z) na udaljenosti jednakoj veličini sloja. Nakon toga počinje se nanositi sljedeći vodoravni sloj.

Referenca: Proces tiskanja može se razlikovati ovisno o tehnologiji izrade, ali opći proces izrade proizvoda sastoji se od nanošenja materijala sloj po sloj.

Vrste 3D printera

Uređaji se dijele ovisno o jedinstvenosti procesa ispisa, tj. na korištenu tehnologiju. Najčešće metode ispisa su FDM (Fused Deposition Modeling) i SLA (laserska stereolitografija).

Tehnologija usmjerenog modeliranja jedna je od prvih metoda ispisa koja se pojavila. Termoplast se koristi kao materijal za izradu predmeta u obliku namotanih pletaćih igala ili konca na kalem. Metoda ispisa je sljedeća:

1. Kalem ili filament ugrađen je u ekstruder. Pod utjecajem grijaćeg uređaja materijal se počinje topiti i teče kroz kanal na radnu površinu.
2. Ekstruder se kreće duž zadanih koordinata u skladu s digitalnim kodom. Proizvodnja se odvija u slojevima u odnosu na horizontalnu ravninu.
3. U izradi složenih proizvoda koriste se dva materijala: glavni i pomoćni. Proizvod je izrađen od osnovnog materijala. Pomoćni materijal je namijenjen za stvaranje privremenih potpora, kao i za popunjavanje šupljeg prostora proizvoda. JerPisač nije u stanju ispisati objekt u zraku bez ikakvog razloga.

Referenca: Pomoćni materijal se naknadno uklanja posebnim otapalom ili se lako lomi.

Proizvodi izrađeni FDM tehnologijom imaju dobru mehaničku i kemijsku čvrstoću. Takva svojstva postižu se korištenjem termoplasta industrijske kvalitete. Ova je tehnologija također lagana i prikladna za korištenje kod kuće.

SLA tehnologije, odnosno stereolitografija, ispisuju proizvode pomoću tekućih fotopolimernih smola koje se stvrdnjavaju pod utjecajem izvora energije u obliku lasera. Koristeći ovu metodu, proizvodi imaju visoku točnost (do 15 mikrona). Objekti se ispisuju na sljedeći način:

1. Radna površina se spušta u posudu s fotopolimernom tekućinom do dubine jednog sloja;
2. Izvor energije (laser) reže oblik objekta prema zadanim koordinatama objekta;
3. Dolazi do procesa polimerizacije uslijed kojeg dolazi do otvrdnjavanja na mjestima dodira;
4. Postupak se ponavlja za svaki sloj dok se ne proizvede predmet;
5. Nakon izrade, model se uranja u posudu s posebnom otopinom za čišćenje od pomoćnih elemenata;
6. Završna faza je ultraljubičasto zračenje kako bi se ubrzao proces stvaranja proizvoda.

Stereolitografija je jedna od najmodernijih tehnologija, ali zahtijeva skupe materijale. Postoje i manje poznate vrste tiska:

SlS (selektivno lasersko sinterovanje) princip izrade predmeta je dovođenje tankog sloja materijala u obliku praha u radnu zonu, koji se sinterira pod djelovanjem lasera.Glavna prednost ove metode je odsutnost potrebe za korištenjem pomoćnih elemenata, ali zahtijeva dodatnu toplinsku obradu. Nije namijenjen za korištenje u kućnim uvjetima.

EBM (taljenje snopom elektrona). Tehnologija je slična selektivnom laserskom sinteriranju, ali se proizvod stvara u vakuumu i ne zahtijeva dodatnu toplinsku obradu.

Trodimenzionalni ispis uključuje 3D olovku. Načelo njegovog rada slično je FDM tehnologiji, ali ima minijaturniji izgled i koristi se za izradu crteža s trodimenzionalnim učinkom.

Što može 3D printer?

Danas se 3D printanje koristi u gotovo svim područjima života. Postoje primjeri izrade kulinarskih jela pomoću 3D ispisa. Dijelovi bilo koje složenosti stvoreni su za složenije strukture u svim industrijama. Ali najrelevantnije i najpotrebnije područje još uvijek je medicina.

Nekoliko tvrtki razvija organske simulatore koji praktički mogu zamijeniti prirodne tkanine. 3D printanje također može pomoći u području zamjene zglobova. Najčešća primjena trodimenzionalne proizvodnje je u stomatologiji. Osim za protetiku, printeri se koriste za izradu modela organa. Mogućnosti 3D ispisa se povećavaju i svakim danom postaju sve dostupnije.

3D printeri ne pomažu samo ljudima, već i životinjama. Jedan od poznatih slučajeva je stvaranje oklopa za kornjaču koja je stradala u šumskom požaru. Tako je nova školjka životinji spasila život, a takvih je slučajeva mnogo. Još jedan jedinstveni slučaj je protetska noga za slona. Jedinstvenost slučaja leži u činjenici da se protetika za slonove praktički ne izrađuje zbog velike težine životinje.

Moderna tehnologija ispisa omogućuje stvaranje čak i cijele zgrade. Izgradnja male kuće (37 m²) istraživačima je oduzela samo 24 sata i bila je upola manja od konvencionalne metode.