Druk 3D stał się technologią znacznie bardziej popularną, a maszyny drukarskie są dostępne w niemal każdym przedziale cenowym. Większość osób, które chcą mieć drukarkę 3D, prawdopodobnie znajdzie model, na który mogą sobie pozwolić. Mimo to druk 3D jest wciąż tak nowy, że niewiele osób wie, jak to działa. 

Dlatego teraz jest dobry moment, aby odpowiedzieć na pytanie „ Jak^(How) działa druk 3D?”. Istnieje bardzo duża szansa, że ​​w końcu będziesz musiał go użyć!

Druk 3D addytywny a subtraktywny^{(Additive vs Subtractive 3D Printing)}

Istnieją dwie szerokie kategorie drukowania 3D. Drukarki 3D, które możesz kupić samodzielnie, to prawie wszystkie maszyny „addytywne”. Innymi słowy, budują obiekty 3D poprzez dodawanie materiału (zwykle warstwami) aż do ukończenia obiektu. Drukarki 3D, o których ludzie myślą, gdy słyszą, że „drukarka 3D” prawie zawsze jest odmianą addytywną.

Subtraktywny druk 3D jest zupełnie inny. Tutaj zaczynasz od ustalonej ilości materiału, a następnie usuwasz materiał, aż pozostanie tylko gotowy obiekt. Rzeźbiarz wykonujący rzeźbę z marmuru posługuje się metodą subtraktywną. Maszyny subtraktywne można zwykle znaleźć w dużych warsztatach i warunkach przemysłowych. Najbardziej znanym przykładem są prawdopodobnie systemy frezowania CNC (komputerowe sterowanie numeryczne).^(CNC)

Od tej chwili będziemy koncentrować się tylko na maszynach addytywnych, ponieważ są one istotne dla przeciętnego konsumenta. Wystarczy wiedzieć, że maszyny subtraktywne należą do tej samej rozszerzonej rodziny drukarek 3D, co ta, którą można postawić na biurku.

Modelowanie topionego osadzania, stereolitografia i selektywne spiekanie laserowe^{(Fused Deposition Modelling, Stereolithography and Selective Laser Sintering)}

Trzy główne metody druku addytywnego 3D to FDM (modelowanie topionego osadzania), stereolitografia ( SLA ) i selektywne spiekanie laserowe ( SLS ).

Drukarka da Vinci FDM^{(The da Vinci FDM Printer)(The da Vinci FDM Printer)}

FDM to najpopularniejszy system klasy konsumenckiej. W tego typu drukarkach filament materiału jest przepuszczany przez gorącą głowicę drukującą. Głowica drukująca jest precyzyjnie pozycjonowana w przestrzeni 3D i nakłada warstwę materiału zgodnie z dokładnie zaprogramowanymi instrukcjami. Istnieją różne podejścia do FDM , ale o tym za chwilę.

Drukarka Nobla SLA^{(The Nobel SLA Printer) (The Nobel SLA Printer )}

Stereolitografia^{(Stereolithography)} jest znacznie mniej powszechna w systemach konsumenckich. Drukarki te wykorzystują lasery do utwardzania płynnej żywicy w lity plastik. Zwykle przedmiot jest „wyciągany” z kadzi z żywicą, tworząc warstwa po warstwie, gdy unosi się z materiału. W ostatnich latach drukarki SLA stały się bardziej kompaktowe i przystępne cenowo. Jest to więc prawdziwa alternatywa dla drukarek FDM , w zależności od tego, na jaki model finalny się zdecydujesz.

Selektywne^(Selective) spiekanie laserowe ( SLS ) wykorzystuje silny laser do stapiania proszku polimerowego. Właściwy proszek działa jak struktura nośna dla druku, więc ten rodzaj druku nie wymaga specjalnego rusztowania. SLS nie jest typem FDM , który znajdziesz na pulpicie. Na razie jest to wciąż technologia przemysłowa.

Drukarki kartezjańskie i Delta Robot^{(Cartesian & Delta Robot Printers)}

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

Najpopularniejszym typem drukarki FDM jest kartezjańska drukarka 3D. Nazwa odnosi się do współrzędnych kartezjańskich. To współrzędne XYZ , których wszyscy nauczyliśmy się w szkole. Głowicę drukującą można przesunąć do dowolnej współrzędnej XYZ w przestrzeni druku. Matematyka jest prosta, drukarki są dość przystępne, a jakość druku jest precyzyjna. 

Jednak w zależności od ziarnistości współrzędnych XYZ zakrzywione powierzchnie mogą nie być tak gładkie, jak mogłyby być, co wymaga ręcznej pracy wykończeniowej.

Drukarki robotyczne Delta^(Delta) przyjmują inne podejście. Głowica drukująca jest zamontowana na trzech ramionach, które poruszają się po trzech szynach. Zmieniając wysokość każdego ramienia, głowica drukująca może się obracać. Taka konstrukcja pozwala na obracanie głowicy drukującej w prawdziwych krzywiznach, a także pozwala na drukowanie wysokich obiektów w objętości wydruku.

Zasadniczo im dłuższe są szyny, tym wyższy może być model. Zamiast współrzędnych XYZ, drukarki robotów delta wykorzystują trygonometrię do obliczania pozycji głowicy drukującej. Efektem końcowym jest to, że nie mogą osiągnąć takiej samej rozdzielczości druku, jak drukarki kartezjańskie.

Aby naprawdę zrozumieć koncepcję robota delta, musisz zobaczyć go w akcji. Obejrzyj film Johanna Rocholla^{(Johann Rocholl)} , a szybko zrozumiesz koncepcję.

Zwróć uwagę^(Notice) na przegub na ramionach oraz na to, jak swobodnie i płynnie może się poruszać głowica drukująca.

Materiały do ​​drukarek 3D^{(3D Printer Materials)}

Drukarki 3D wykorzystują różne materiały, ale są dwa tworzywa sztuczne, które są zdecydowanie najczęstsze w zastosowaniach konsumenckich: ABS i PLA .

ABS ( Acrylonitrile Butadiene Styrene ) to dokładnie ten sam plastik, z którego wykonane są klocki LEGO . Ten plastik jest podatny na wypaczenie podczas stygnięcia i wymaga drukarki z podgrzewanym stołem. Jest dość odporny na uderzenia, ale niezbyt mocny. Nadaje się do tworzenia części prototypowych, a nawet części końcowych, które nie są nośne.

PLA ( kwas polimlekowy^{(Polylactic Acid)} ) ma niską temperaturę topnienia, nie odkształca się zbytnio, jest łatwy w obróbce i ma mniej nieudanych wydruków. Jest też zbyt kruchy do praktycznego zastosowania, ale doskonale nadaje się do tworzenia gładkich, szczegółowych modeli, które są przeznaczone tylko do oglądania.

Dobrą wiadomością jest to, że większość konsumenckich drukarek 3D będzie działać z obydwoma tymi niedrogimi materiałami. Możesz więc je zmienić zgodnie z potrzebami.

Inną opcją jest filament nylonowy^(Nylon) , a istnieją nawet drukarki, które wykorzystują drewno lub metal jako materiał. Drukarki nowej generacji mogą również obsługiwać więcej niż jeden filament na raz, co pozwala na drukowanie mieszanych materiałów lub wielokolorowych wydruków.

Typowy proces drukowania 3D^{(The Typical 3D Printing Process)}

Jeśli nigdy nie robiłeś samodzielnie wydruków 3D, prawdopodobnie jesteś ciekawy, jak to faktycznie działa z perspektywy użytkownika. Chociaż korzystanie z drukarki 3D nie jest tak łatwe, jak usuwanie wydruków 2D na drukarce laserowej lub atramentowej, nie jest to tak trudne, jak mogłoby się wydawać.

Po skonfigurowaniu drukarki zgodnie z instrukcją, z poprawną kalibracją i poziomowaniem, najpierw potrzebny jest model do wydrukowania.

Możesz stworzyć własny model, używając czegoś takiego jak Zbrush lub AutoCAD^{( Zbrush or AutoCAD)} , ale większość ludzi prawdopodobnie pobierze model z witryny internetowej. Pierwszym przystankiem zdecydowanie powinien być Thingiverse , który jest prawdopodobnie najbardziej znaną kolekcją modeli zgłoszonych przez użytkowników. Istnieje jednak wiele alternatyw^{(alternatives)} .

Po otrzymaniu modelu w zgodnym formacie otworzysz go w oprogramowaniu dostarczonym z drukarką. Wszystkie wyglądają i działają inaczej, ale podstawowa koncepcja jest taka sama. Możesz również najpierw potraktować model 3D za pomocą Meshmixer , który zapewnia, że ​​model 3D jest solidny i nadaje się do drukowania.

W oprogramowaniu drukarki 3D wybierzesz rozmiar i jakość modelu, a oprogramowanie przekształci go w „plasterki” reprezentujące każdą warstwę wydruku. Obliczy również „rusztowanie”, które należy wydrukować, aby podeprzeć model podczas jego wykonywania. Te rzeczy można oderwać po zakończeniu drukowania.

Mając za sobą całą tę pracę przygotowawczą, można rozpocząć drukowanie. W zależności od ustawień jakości możesz długo czekać! Wydruki wysokiej jakości wahają się od kilku godzin do kilku dni. Na szczęście^(Thankfully) niektóre drukarki 3D umożliwiają zdalne monitorowanie postępu drukowania za pomocą aplikacji.

Gdy wydruk zostanie wykonany, zdejmiesz go z łóżka, a następnie uwolnisz z rusztowania. W wielu przypadkach będziesz musiał wykończyć model papierem ściernym i specjalnymi narzędziami do cięcia, aby usunąć niedoskonałości. Niektórzy ludzie nawet malują swoje modele! Jedynym prawdziwym ograniczeniem jest Twoja kreatywność.

Jeśli masz ochotę kupić drukarkę 3D, to są nasze najlepsze typy^{(best picks)} , a jeśli masz ograniczony budżet, są to opcje bardziej przyjazne dla kieszeni.

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 probаbly find a modеl they can afford. Despite thiѕ, 3D printing is 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 wyjaśnia: Co to jest CAPTCHA i jak to działa?

• HDG wyjaśnia: Jak działa GPS?

• HDG wyjaśnia: Jak działa rozszerzona rzeczywistość?

• HDG wyjaśnia: Co to jest SFTP i FTP?

• HDG wyjaśnia: Co to jest serwer komputerowy?

• Jak działa ładowanie bezprzewodowe?

• Najlepszy czas na zakup komputera z niesamowitymi ofertami

• Najlepsze programy i filmy na Apple TV Plus już teraz

• HDG wyjaśnia: Co to jest Thunderbolt?

• Jak rozwiązywać problemy z drukarkami WiFi (bezprzewodowymi)

• HDG wyjaśnia: Co to są metadane i jak są używane?

• HDG wyjaśnia: Co to jest tryb programisty Chromebooka i jakie są jego zastosowania?

• Co oznacza koniec życia oprogramowania i czy powinno Cię to obchodzić?

• Dlaczego większość nowych telefonów rezygnuje z gniazda słuchawkowego

• HDG wyjaśnia: co to jest API?

• Ostateczny przewodnik po ładowaniu baterii

• 5 fajnych rzeczy, które możesz zrobić ze starą pamięcią RAM

• HDG wyjaśnia: Co to jest Ethernet i czy jest lepszy niż Wi-Fi?

• HDG wyjaśnia: Co to jest zaparkowana domena i jakie są jej zalety?

• Zdefiniowano czarny, biały i szary kapelusz hacking