3D-tulostuksesta on tullut paljon yleisempi tekniikka, ja tulostuskoneita on saatavilla lähes joka hintapisteessä. Useimmat ihmiset, jotka haluavat 3D-tulostimen, löytävät todennäköisesti mallin, johon heillä on varaa. Tästä huolimatta 3D-tulostus on vielä niin uutta, että harvat tietävät, miten se toimii. 

Siksi nyt on hyvä aika vastata kysymykseen " Kuinka^(How) 3D-tulostus toimii?". On erittäin hyvä mahdollisuus, että joudut käyttämään sitä lopulta!

Additive vs subtractive 3D Printing

3D-tulostuksessa on kaksi laajaa luokkaa. Itse ostettavat 3D-tulostimet ovat lähes kaikki "lisäainekoneita". Toisin sanoen he rakentavat 3D-objekteja lisäämällä materiaalia (yleensä kerroksittain), kunnes objekti on valmis. 3D-tulostimet, joita ihmiset ajattelevat kuultuaan "3D-tulostin" on lähes aina lisäainevalikoima.

Subtraktiivinen 3D-tulostus on hyvin erilainen. Tässä aloitat kiinteällä määrällä materiaalia ja poistat sitten materiaalia, kunnes jäljellä on vain valmis esine. Kuvanveistäjä, joka tekee patsaan marmorista, käyttää vähennysmenetelmää. Vähennyskoneita löytyy yleensä suurista työpajoista ja teollisuusympäristöistä. CNC -jyrsintäjärjestelmät (tietokoneen numeerinen ohjaus) ovat luultavasti tunnetuin esimerkki.

Keskitymme tästä eteenpäin vain lisäainekoneisiin, koska ne ovat tärkeitä keskivertokuluttajalle. Tiedä vain, että vähennyskoneet kuuluvat samaan laajennettuun 3D-tulostimien perheeseen kuin ne, jotka saatat laittaa työpöydälle.

Sulatetun kerrostuksen mallinnus, stereolitografia ja selektiivinen lasersintraus^{(Fused Deposition Modelling, Stereolithography and Selective Laser Sintering)}

Additiivisen 3D-tulostuksen kolme päämenetelmää ovat FDM (fused deposition modeling), stereolitografia ( SLA ) ja selektiivinen lasersintraus ( SLS ).

Da Vinci FDM-tulostin^{(The da Vinci FDM Printer)(The da Vinci FDM Printer)}

FDM on yleisin kuluttajaluokitusjärjestelmä. Tämäntyyppisissä tulostimissa materiaalifilamentti johdetaan kuuman tulostuspään läpi. Tulostuspää on tarkasti sijoitettu 3D-avaruuteen ja se laskee materiaalikerroksen tarkkojen ohjelmoitujen ohjeiden mukaan. FDM :ään on erilaisia ​​lähestymistapoja , mutta pääsemme siihen hetken kuluttua.

Nobel SLA -tulostin^{(The Nobel SLA Printer) (The Nobel SLA Printer )}

Stereolitografia^{(Stereolithography)} on paljon vähemmän yleistä kuluttajajärjestelmissä. Nämä tulostimet käyttävät lasereita nestemäisen hartsin kovettamiseksi kiinteäksi muovimateriaaliksi. Tavallisesti esine "vedetään" hartsiastiasta muodostaen kerros kerrokselta, kun se nousee materiaalista. Viime vuosina SLA-tulostimista on tullut entistä pienempiä ja edullisempia. Joten se on todellinen vaihtoehto FDM - tulostimille riippuen siitä, minkä tyyppiseen lopulliseen malliin valitset.

Selektiivinen^(Selective) lasersintraus ( SLS ) käyttää tehokasta laseria polymeerijauheen sulattamiseen. Varsinainen jauhe toimii painatuksen tukirakenteena, joten tämäntyyppinen painatus ei vaadi erityisiä telineitä. SLS ei ole FDM -tyyppi, jota löydät työpöydältä. Se on vielä teollista tekniikkaa toistaiseksi.

Cartesian & Delta robottitulostimet^{(Cartesian & Delta Robot Printers)}

Delta robottitulostin^{(A Delta Robot Printer)(A Delta Robot Printer)}

Yleisin FDM -tulostintyyppi on karteesinen 3D-tulostin. Nimi viittaa suorakulmaisiin koordinaatteihin. Nämä ovat XYZ - koordinaatit, jotka me kaikki opimme koulussa. Tulostuspää voidaan siirtää mihin tahansa XYZ -koordinaattiin tulostustilavuustilassa. Laskenta on yksinkertaista, tulostimet ovat melko edullisia ja tulostuslaatu on tarkka. 

Kuitenkin riippuen siitä, kuinka rakeisia XYZ-koordinaatit ovat, kaarevat pinnat eivät välttämättä ole yhtä sileitä kuin ne voisivat olla, mikä vaatii manuaalista viimeistelyä.

Delta -robottitulostimissa on erilainen lähestymistapa. Tulostuspää on asennettu kolmeen varteen, jotka kulkevat kolmella kiskolla. Vaihtelemalla kunkin varren korkeutta tulostuspää voi heilua. Tämä muotoilu mahdollistaa tulostuspään heilumisen todellisissa käyrissä ja mahdollistaa myös korkeiden esineiden tulostamisen tulostustilavuuden sisällä.

Periaatteessa mitä pidemmät kiskot ovat, sitä korkeampi malli voi olla. XYZ-koordinaattien sijaan delta-robottitulostimet käyttävät trigonometriaa tulostuspään sijainnin laskemiseen. Lopputuloksena on, että ne eivät voi saavuttaa aivan samaa tulostustarkkuutta kuin karteesiset tulostimet.

Ymmärtääksesi delta-robotin konseptin todella, sinun on nähtävä se toiminnassa. Katso tämä Johann Rochollin^{(Johann Rocholl)} video, niin saat käsityksen nopeasti.

Huomaa^(Notice) käsivarsien nivelet ja kuinka vapaasti ja sujuvasti tulostuspää voi liikkua.

3D-tulostimien materiaalit^{(3D Printer Materials)}

3D-tulostimet käyttävät erilaisia ​​materiaaleja, mutta kuluttajasovelluksissa on ylivoimaisesti yleisintä muovia: ABS ja PLA .

ABS ( akryylinitriilibutadieenistyreeni^{(Acrylonitrile Butadiene Styrene)} ) on täsmälleen samaa muovia, josta LEGO palikat on valmistettu. Tämä muovi on herkkä vääntymään jäähtyessään ja tarvitsee tulostimen, jossa on lämmitetty tulostusalusta. Se on melko iskunkestävä, mutta ei erityisen vahva. Se soveltuu prototyyppiosien ja jopa ei-kantavien loppuosien valmistukseen.

PLA :lla ( polylaktihapolla^{(Polylactic Acid)} ) on alhainen sulamispiste, se ei väänny paljon, sen kanssa on helppo työskennellä ja sillä on vähemmän epäonnistuneita tulosteita. Se on myös aivan liian hauras mihinkään käytännön käyttöön, mutta se on loistava luomaan sileitä, yksityiskohtaisia ​​malleja, jotka on tarkoitettu vain katsottavaksi.

Hyvä uutinen on, että useimmat kuluttajien 3D-tulostimet toimivat molempien näiden halpojen materiaalien kanssa. Voit siis vaihtaa niitä tarpeidesi mukaan.

Nylonfilamentti^(Nylon) on toinen vaihtoehto, ja on jopa tulostimia, jotka käyttävät puuta tai metallia materiaalina. Seuraavan sukupolven tulostimet voivat myös käsitellä useampaa kuin yhtä filamenttia kerrallaan, mikä mahdollistaa sekamateriaalin tai moniväritulostuksen.

Tyypillinen 3D-tulostusprosessi^{(The Typical 3D Printing Process)}

Jos et ole koskaan tehnyt 3D-tulostusta itse, olet todennäköisesti utelias siitä, kuinka se todella toimii käyttäjän näkökulmasta. Vaikka 3D-tulostimen käyttö ei olekaan niin helppoa kuin 2D-tulosteiden poistaminen laser- tai mustesuihkutulostimella, se ei ole läheskään niin vaikeaa kuin luulisi.

Kun olet asentanut tulostimen ohjeen mukaisesti, kalibrointi ja vaaitus on tehty oikein, tarvitset ensin mallin tulostamista varten.

Voit tehdä oman mallin käyttämällä jotain Zbrushia tai AutoCADia^{( Zbrush or AutoCAD)} , mutta useimmat ihmiset todennäköisesti lataavat mallin online-sivustosta. Ensimmäinen pysäkki olisi ehdottomasti Thingiverse , joka on todennäköisesti tunnetuin kokoelma käyttäjien lähettämiä malleja. Vaihtoehtoja^{(alternatives)} on kuitenkin monia .

Kun olet hankkinut mallin yhteensopivassa muodossa, avaat sen tulostimesi mukana tulleessa ohjelmistossa. Ne kaikki näyttävät ja toimivat eri tavalla, mutta peruskonsepti on sama. Voit myös haluta käsitellä 3D-mallia ensin Meshmixerillä^(Meshmixer) , mikä varmistaa, että 3D-malli on kiinteä ja tulostukseen sopiva.

3D-tulostinohjelmistossa valitset mallin koon ja laadun, ja ohjelmisto muuntaa sen kutakin tulostuskerrosta edustaviksi "viipaleiksi". Se laskee myös "telineet", jotka on tulostettava tukemaan mallia sen valmistuksen aikana. Nämä tavarat voidaan katkaista, kun tulostus on valmis.

Kun kaikki valmistelutyöt takana, tulostus voi alkaa. Laatuasetuksista riippuen saatat joutua odottamaan pitkään! Laadukkaat tulosteet vaihtelevat muutamasta tunnista muutamaan päivään. Onneksi^(Thankfully) joidenkin 3D-tulostimien avulla voit seurata tulostuksen edistymistä etänä sovelluksen kautta.

Kun painatus on valmis, poistat sen sängystä ja irrotat sen sitten irti telineistä. Monissa tapauksissa joudut viimeistelemään mallin käyttämällä hiekkapaperia ja erityisiä leikkaustyökaluja epätasaisuuksien poistamiseksi. Jotkut jopa maalaavat mallinsa! Ainoa todellinen raja on luovuutesi.

Jos kaipaat 3D-tulostimen ostamista, nämä ovat parhaat valintamme^{(best picks)} , ja jos sinulla on budjetti, nämä ovat taskuystävällisempiä vaihtoehtoja.

HDG Explains : How Does 3D Printing Work?

3D printing has become a much more mainstream tеchnology, with printing machines available at just about every price point. Most people who want a 3D printer can рrobably find a model they can afford. Despite this, 3D printіng іs still so new that few people know how it works. 

This is why now is a good time to answer the question “How does 3D printing work?”. There’s a very good chance you’ll have to use one eventually!

Additive vs Subtractive 3D Printing

There are two broad categories of 3D printing. The 3D printers that you can buy yourself are almost all “additive” machines. In other words, they build 3D objects by adding material (usually in layers) until the object is complete. The 3D printers people think of when they hear “3D printer” is almost always of the additive variety.

Subtractive 3D printing is very different. Here you start with a fixed amount of material and then remove material until only the finished object is left. A sculptor making a statue out of marble is using a subtractive method. Subtractive machines are usually found in large workshops and industrial settings. CNC milling (computer numerical control) systems are probably the best-known example.

We’ll only be concentrating on additive machines from here on out, since they’re relevant to the average consumer. Just know that subtractive machines belong to the same extended family of 3D printers as the one you might put on a desk.

Fused Deposition Modelling, Stereolithography and Selective Laser Sintering

The three main methods of additive 3D printing are FDM (fused deposition modelling), stereolithography (SLA) and selective laser sintering (SLS).

The da Vinci FDM Printer

FDM is the most common consumer-grade system. With these types of printers a filament of material is passed through a hot print head. The print head is precisely positioned in 3D-space and deposits a layer of material according to exact programmed instructions. There are different approaches to FDM, but we’ll get to that in a moment.

The Nobel SLA Printer 

Stereolithography is much less common in consumer systems. These printers use lasers to cure a liquid resin into a solid plastic material. Usually, the object is “pulled” from a vat of resin, forming layer by layer as it rises from the material. In recent years SLA printers have become more compact and affordable. So it’s a real alternative to FDM printers, depending on what type of final model you settle on.

Selective laser sintering (SLS) uses a powerful laser to fuse a polymer powder. The actual powder acts as a support structure for the print, so this type of printing doesn’t need special scaffolding. SLS is not a type of FDM you’ll find on the desktop. It’s still an industrial technology for now.

Cartesian & Delta Robot Printers

A Delta Robot Printer

The most common type of FDM printer is the cartesian 3D printer. The name refers to cartesian coordinates. That’s the XYZ coordinates we all learned in school. The print head can be moved to any XYZ coordinate within the print volume space. The math is simple, the printers are pretty affordable and print quality is precise. 

However, depending on how granular the XYZ coordinates are, curved surfaces might not be as smooth as they could be, requiring some manual finishing work.

Delta robot printers take a different approach. The print head is mounted to three arms that run on three rails. By varying the height of each arm, the print head can swing. This design allows for the print head to swing in true curves and also allows for tall objects to be printed within the print volume.

Basically, the longer the rails are, the taller the model can be. Rather than XYZ coordinates, delta robot printers use trigonometry to calculate print head position. The end result is that they can’t reach quite the same print resolution as cartesian printers.

To really understand the delta robot concept, you need to see it in action. Have a look at this video by Johann Rocholl and you’ll quickly get the concept.

Notice the articulation on the arms and how freely and smoothly the print head can move.

3D Printer Materials

3D printers use a variety of materials, but there are two plastics that are by far the most common in consumer-grade applications: ABS and PLA.

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) is exactly the same plastic that LEGO bricks are made of. This plastic is susceptible to warping when cooling down and needs a printer with a heated print bed. It’s quite impact resistant, but not particularly strong. It’s suitable for making prototype parts and even final parts that aren’t load-bearing.

PLA (Polylactic Acid) has a low melting point, doesn’t warp much, is easy to work with and has fewer failed prints. It’s also far too brittle for any practical use, but it is brilliant for creating smooth, detailed models that are only meant to be looked at.

The good news is that most consumer 3D printers will work with both of these inexpensive materials. So you can change them out as your needs require.

Nylon filament is another option and there are even printers that use wood or metal as a material. Next-generation printers can also handle more than one filament at a time, allowing for mixed material or multi-color prints.

The Typical 3D Printing Process

If you’ve never made a 3D print yourself, you’re probably curious about how it actually works from a user perspective. While using a 3D printer isn’t as easy as knocking out 2D prints on a laser or inkjet printer, it’s not nearly as difficult as you might think.

After setting up the printer according to the manual, with calibration and levelling done correctly, you first need a model to print.

You can make your own model, using something like Zbrush or AutoCAD, but most people are likely to download a model from an online site. The first stop should definitely be Thingiverse, which is quite possibly the most famous collection of user-submitted models. However, there are many alternatives.

After getting a model in a compatible format, you’ll open it up in the software that came with your printer. They all look and work differently, but the basic concept is the same. You may also want to first treat a 3D model with Meshmixer, which ensures that a 3D model is solid and suitable for printing.

In the 3D printer software, you’ll pick the size and quality of the model and the software will convert it into “slices” representing each print layer. It will also calculate the “scaffolding” that has to be printed to support the model while it’s being made. This stuff can be broken off when the print is done.

With all that prep work behind you, the print can begin. Depending on the quality settings, you might be in for a long wait! High quality prints vary from a few hours to a few days. Thankfully, some 3D printers let you monitor the progress of your print remotely via an app.

Once the print is done, you’ll remove it from the bed and then break it free of the scaffolding. In many cases you’ll have to finish the model using sandpaper and special cutting tools to remove imperfections. Some people even paint their models! The only real limit is your creativity.

If you’re itching to buy a 3D printer, these are our best picks and if you’re on a budget, these are more pocket friendly options.

Related posts

• HDG selittää: Mikä on CAPTCHA ja miten se toimii?

• HDG selittää: Kuinka GPS toimii?

• HDG selittää: Kuinka lisätty todellisuus toimii?

• HDG selittää: Mikä on SFTP ja FTP?

• HDG selittää: Mikä on tietokonepalvelin?

• Luo Windows 10 -järjestelmäkuvan varmuuskopio

• Paras aika ostaa tietokone upeilla tarjouksilla

• Kuinka poistaa pikakuvakevirus USB:stä CMD:n avulla

• 5 hienoa asiaa, joita voit tehdä vanhalla RAM-muistilla

• HDG selittää: Onko minulla virus? Tässä ovat varoitusmerkit

• HDG selittää: Mikä on JavaScript ja mihin sitä käytetään verkossa?

• HDG selittää: Mikä on Thunderbolt?

• 4 tilannetta, joissa live-sijainnin jakaminen voi pelastaa hengen

• HDG selittää: Mikä on UNIX?

• HDG selittää: Mikä on tietokoneportti ja mihin niitä käytetään?

• HDG selittää: Mikä on Bluetooth ja mihin sitä käytetään yleisimmin?

• HDG selittää: Mikä on Blockchain-tietokanta?

• Hae langattoman verkon suojausavain Windowsissa

• HDG selittää: Mikä on RFID ja mihin sitä voidaan käyttää?

• HDG selittää: Mikä on kaistanleveys?