อธิบายถึงเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

วิธีการเลือกไส้ขวา

หลังจากคุณเลือกเครื่องพิมพ์ 3 มิติการตัดสินใจครั้งแรกที่คุณจะต้องทำคือสิ่งที่ประเภทของเส้นใยที่คุณต้องการใช้ มีหลายโหลหลายชนิด - แม้จะตั้งค่าสีต่าง ๆ ที่พวกเขาเข้ามาลุยพื้นผิวของพวกเขาเป็นชื่อของสารเคมีที่ทำให้เกิดเสียง: กรด polylactic, แอลกอฮอล์โพลีไวนิล, คาร์บอนไฟเบอร์, และเทอร์โมพลาสติกเทอร์โมพลาสติก พวกเขาไปด้วยความหลากหลายของตัวย่อ, ABS, PLA, HIPS, CPE, PET, PETT, TPE, PVA และ PCTPE ในหมู่พวกเขา แต่อย่าได้ใจหายกับซุปอักษรนี้ มีเพียงไม่กี่ประเภทเท่านั้นที่ใช้กันทั่วไปและผู้ผลิตมักจะหลีกเลี่ยง monikers geeky มากเกินไปในความโปรดปรานของชื่อที่อธิบายเพิ่มเติมยิ่งทำให้คุณภาพที่สำคัญของเส้นใยเช่นความยืดหยุ่น (เช่น Ninjaflex Ninjaflex และ Polymaker ของ Polyflex เป็นต้น) และ Ultimaker ไส้หลอดตลาดทั้งหมดเรียกว่า Tough PLA)

ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับเส้นใย

เส้นใยที่ใช้ในการพิมพ์ 3 มิติคือ เทอร์โมพลาสติก ซึ่งเป็นพลาสติก (หรือที่รู้จักกันในชื่อพอลิเมอร์) ที่ละลายมากกว่าการเผาไหม้เมื่อถูกความร้อนสามารถขึ้นรูปและหล่อขึ้นรูปและแข็งตัวเมื่อเย็นลง ไส้กรองจะถูกป้อนเข้าสู่ห้องทำความร้อนในชุดเครื่องอัดรีดของเครื่องพิมพ์ซึ่งถูกทำให้ร้อนถึงจุดหลอมเหลวจากนั้นจะอัด (บีบอัด) ผ่านหัวฉีดโลหะเมื่อชุดประกอบเครื่องอัดรีดเคลื่อนที่ตามเส้นทางที่ตั้งโปรแกรมไว้ในไฟล์วัตถุ 3 มิติเพื่อสร้าง ชั้นโดยชั้นวัตถุที่พิมพ์ แม้ว่าเครื่องพิมพ์ 3D ส่วนใหญ่จะมีเครื่องอัดรีดเครื่องเดียว แต่ก็มีรุ่นเครื่องอัดรีดคู่บางรุ่นที่สามารถพิมพ์วัตถุในสีที่ต่างกันหรือด้วยไส้หลอดชนิดต่างๆ

กระบวนการพิมพ์ด้วยไส้หลอดพลาสติกเรียกว่า fused filament fabrication (FFF) หรือ fused deposition modelling (FDM) พวกมันเหมือนกัน ตัวย่อ FDM เป็นเครื่องหมายการค้าของผู้บุกเบิกการพิมพ์ 3 มิติ Stratasys Corp. ดังนั้นผู้ผลิตรายอื่นจึงสร้างชื่อของตนเองเพื่ออธิบายเทคโนโลยีของเครื่องพิมพ์ FFF เป็นสิ่งที่ติดอยู่ แม้กระทั่งทุกวันนี้ยกเว้นในโบรชัวร์ของผู้ผลิตบางรายคุณจะเห็นชื่อที่ใช้แทนกันได้

ใยขายในหลอดโดยน้ำหนักตั้งแต่ 0.5 กิโลกรัมถึง 2 กิโลกรัม เส้นใยมีสองความหนา 1.75 มม. และ 3 มม. (อันที่จริงแล้วมีขนาดบางเพียงประมาณ 2.85 มม.) เส้นใยส่วนใหญ่มีขนาด 1.75 มม. Ultimaker และ LulzBot เป็นหนึ่งในผู้ผลิตไม่กี่รายที่เครื่องพิมพ์ใช้ขนาดที่หนาขึ้น น้ำหนักมีการระบุไว้ในหน่วยเมตริกเสมอ

ทีนี้ลองมาดูประเภทของเส้นใยที่ได้รับความนิยมและมีความสำคัญมากกว่านี้

Dynamic Duo: ABS และ PLA

โดยทั่วไปแล้วใยชนิดที่พบมากที่สุดคือ acrylonitrile butadiene styrene (ABS) และ polylactic acid (PLA) เครื่องพิมพ์ 3D พื้นฐานส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้กับเส้นใยเหล่านี้โดยเฉพาะ ส่วนหนึ่งของการอุทธรณ์ของพวกเขาคือพวกเขามีราคาไม่แพงโดยมีราคาเพียง $ 20 ต่อกิโลกรัม

อย่านำออกโดยชื่อทางเคมีที่ไม่แน่นอนของ ABS; มันเป็นพลาสติกชนิดเดียวกับที่ใช้ใน Legos วัตถุที่พิมพ์จาก ABS มีความแข็งแรงทนทานและปลอดสารพิษ มีจุดหลอมเหลวค่อนข้างสูงโดยมีอุณหภูมิการพิมพ์อยู่ระหว่าง 210 ถึง 250 องศาเซลเซียส มุมด้านล่างของวัตถุที่พิมพ์ด้วย ABS มีแนวโน้มที่จะม้วนงอขึ้นเล็กน้อยโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าคุณใช้เตียงพิมพ์ที่ไม่ได้รับความร้อน ในระหว่างการพิมพ์ ABS สามารถปล่อยกลิ่นฉุนและกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์ดังนั้นควรใช้กับเครื่องพิมพ์แบบปิดในห้องที่มีการระบายอากาศที่ดี

PLA มีจุดหลอมเหลวค่อนข้างต่ำโดยมีอุณหภูมิใช้งานได้ระหว่าง 180 องศาถึง 230 องศาเซลเซียส มันเป็นพืชและย่อยสลายได้ทางชีวภาพ มันยากกว่า ABS พิมพ์โดยไม่ต้องบิดงอและมักใช้งานได้ง่ายแม้ว่าในบางกรณีมันอาจทำให้เกิดปัญหากระดาษติด PLA มักถูกใช้เป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับวัสดุคอมโพสิตที่แปลกใหม่มากขึ้นซึ่งเราจะพูดคุยกันเล็กน้อย

ไนลอน

ไนลอนเป็นวัสดุสังเคราะห์อเนกประสงค์ที่พัฒนาขึ้นอย่างมากในช่วงทศวรรษที่ 1930 ซึ่งได้พบการใช้งานทุกอย่างตั้งแต่แปรงสีฟันไปจนถึงร่มชูชีพยางรถยนต์และถุงน่อง หัวใจของมันคือโพลีเมอร์หรือพลาสติก (หรือตระกูลพลาสติก) มีความแข็งแรงและทนทาน แต่มีความยืดหยุ่นและเป็นหนึ่งในสายการพิมพ์ 3 มิติที่มีราคาต่ำที่สุด มันละลายที่อุณหภูมิสูงขึ้น (ประมาณ 240 องศาเซลเซียส) กว่าเส้นใยส่วนใหญ่ เครื่องพิมพ์ 3D บางรุ่นเท่านั้นที่สร้างขึ้นเพื่อจัดการกับความร้อนซึ่งเป็นสารที่ใช้กันทั่วไปในเครื่องอัดรีดปล่อยควันที่อุณหภูมินั้น เช่นเดียวกับ ABS วัตถุที่พิมพ์ด้วยไนลอนมีแนวโน้มที่จะแปรปรวนซึ่งสามารถลดลงได้โดยใช้เตียงที่พิมพ์ด้วยความร้อน

ไส้หลอดที่ยืดหยุ่น

TPEs (หรือเทอร์โมพลาสติกอิลาสโตเมอร์) เป็นเทอร์โมพลาสติกที่มีความยืดหยุ่นสูง (แม้ว่าจะอยู่ในระยะสั้น ๆ เช่นแถบยาง) วัตถุที่พิมพ์ด้วยพวกมันค่อนข้างยืดหยุ่น หนึ่งในประเภทของ TPE ที่พบบ่อยคือเทอร์โมพลาสติกยูรีเทน (TPU) ซึ่ง NinjaFlex เป็นตัวอย่างที่ได้รับความนิยม

เส้นใยที่ละลายน้ำได้: HIPS และ PVA

HIPS ย่อมาจากคำว่าพอลิสไตรีนที่มีแรงกระแทกสูง สะโพกมีราคาปานกลางน้ำหนักเบาและสามารถขัดติดกาวและทาสีด้วยสีอะครีลิค มันคล้ายกับ ABS ยกเว้น HIPS สามารถละลายได้ใน Limonene ซึ่งเป็นตัวทำละลายจากซิททรัสทำให้เป็นตัวเลือกที่ดี - เมื่อพิมพ์ด้วยวัสดุที่สอง (เช่น ABS หรือ PLA) ด้วยเครื่องพิมพ์แบบ dual-extruder ซึ่งเป็นวัสดุสนับสนุน ที่สามารถละลายได้หลังจากพิมพ์ มันยังพิมพ์ได้ดีด้วยตัวเองและเป็นเส้นใยที่แนะนำโดย LulzBot สำหรับเครื่องพิมพ์ LulzBot Mini 3D ซึ่งได้รับ Editors 'Choice ของเรา MakerBot Dissolvable Filament ประกอบด้วย HIPS

เส้นใยที่ละลายน้ำได้อีกอย่างหนึ่งคือ PVA (โพลีไวนิลแอลกอฮอล์) ซึ่งละลายในน้ำได้สะดวก PVA ไม่มีกลิ่นปลอดสารพิษและย่อยสลายได้ทางชีวภาพ มีจุดหลอมเหลวต่ำและสามารถอัดหัวฉีดของเครื่องอัดรีดได้เมื่อเกิดความร้อนสูงเกินไป มันมักจะใช้เป็นวัสดุสนับสนุนในเครื่องพิมพ์แบบ dual-extruder ฉันทดสอบ Ultimaker 3 โดยการพิมพ์วัตถุทดสอบหนึ่งกล่องภายในกล่องโดยใช้ PLA สำหรับกล่องด้วยตนเองและ PVA เพื่อรองรับ หลังจากพิมพ์วัตถุแล้วฉันก็จุ่มมันลงในน้ำอุ่นและ PLA ก็ค่อย ๆ ละลายออกจากกล่องที่ซ้อนกัน

เส้นใยคอมโพสิต

เส้นใยคอมโพสิตนั้นมีฐานของ PLA หรือเทอร์โมพลาสติกอื่น ๆ ซึ่งมีอนุภาคผงหรือเกล็ดของวัสดุอื่นผสมอยู่ บางชนิดเป็นไม้ผสมบางอย่างรวมถึงหินทรายหรือหินปูนและอื่น ๆ ยังมีโลหะชนิดต่าง ๆ รวมถึงเหล็กอลูมิเนียมทองเหลืองทองแดงและทองแดง เส้นใยเหล่านี้มีคุณสมบัติบางอย่างของวัสดุที่ผสมอยู่ด้วย คอมโพสิตที่ได้รับความนิยมอีกอย่างหนึ่งคือคาร์บอนไฟเบอร์ วัตถุที่พิมพ์ออกมาจะต้องใช้ความแข็งแรงของไฟเบอร์ ข้อเสียของเส้นใยคอมโพสิตเหล่านี้คือมีราคาสูงกว่าวัสดุไม่ผสม

นอกเหนือจากเส้นใยพลาสติก: การพิมพ์ด้วยเรซิน

ด้วยการเพิ่มจำนวนเครื่องพิมพ์ FFF ในปัจจุบันทำให้ง่ายที่จะมองข้ามความจริงที่ว่ามีโมเดลในตลาดโดยใช้เทคโนโลยีอื่นที่ไม่ใช้ไส้หลอด หัวหน้าในหมู่พวกเขาคือ stereolithography (aka SLA) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติแรกที่ได้รับการพัฒนาและมีความสามารถในการพิมพ์ที่มีความละเอียดสูงและละเอียดมาก แท็กราคาสำหรับเครื่องพิมพ์ SLA สำหรับใช้ในเชิงพาณิชย์สามารถทำงานได้ดีถึงห้า (และแม้กระทั่งถึงหก) ตัวเลข แต่เราได้เห็นรูปแบบที่มีราคาต่ำกว่าบางเหมาะสำหรับงานอดิเรกและช่างฝีมือ

ในการพิมพ์ SLA เลเซอร์รังสีอัลตราไวโอเลตจะติดตามรูปร่างของวัตถุที่จะพิมพ์เลเยอร์บนชั้นบนเรซินที่ไวต่อรังสี UV (aka photopolymer หรือ photopolymer resin) ซึ่งอยู่ในถาดหรือถังและเรซินที่สัมผัสกับเลเซอร์แข็งตัว เพื่อสร้างวัตถุที่พิมพ์ เม็ดพลาสติกมีขนาด 500 มิลลิลิตรและ 1 ลิตรโดยราคาจากผู้ผลิตเครื่องพิมพ์เริ่มต้นที่ประมาณ $ 100 ต่อลิตร ผู้ผลิตบางรายมีสูตรเรซินเพื่อความแข็งแรงความยืดหยุ่นความแข็งแกร่งและคุณสมบัติอื่น ๆ และเรซินดังกล่าวมีแนวโน้มที่จะขายที่พรีเมี่ยม เรซินได้รับความเดือดร้อนจากจานสีที่ จำกัด และมีแนวโน้มที่จะถูก จำกัด ให้ดำ, เทา, ขาว, และชัดเจนถึงแม้ว่าเรซินบางชนิดที่สว่างกว่าและสีเมทัลลิกก็มีวางจำหน่ายในช่วงปลายปี

DLP เป็นรูปแบบของ stereolithography ที่ใช้โปรเจคเตอร์แทนเลเซอร์เป็นแหล่งกำเนิดแสงโดยใช้แสงที่มองเห็นได้แทนแสงอุลตร้าไวโอเลต โปรเจคเตอร์ซึ่งใช้เทคโนโลยี DLP (Digital Light Processing) ของ Texas Instruments ฉายภาพหลาย ๆ แบบในรูปแบบของ photopolymer resin ซึ่งคล้ายกับเรซิ่นที่ใช้ในการพิมพ์ SLA เพื่อสร้างวัตถุทีละชั้น

ตอนนี้คุณรู้ทุกสิ่งที่คุณต้องการเกี่ยวกับเส้นใยที่ได้รับความนิยมมากที่สุดแล้วคุณจะต้องอ่านคู่มือการซื้อเครื่องพิมพ์ 3D ของเราซึ่งรวมถึงบทวิจารณ์โมเดลที่ดีที่สุดที่เราได้ทำการทดสอบเมื่อไม่นานมานี้ นอกจากนี้คุณยังสามารถตรวจสอบสิ่งที่ผู้รับอุปถัมภ์คนแรกพูดถึงเวลาที่เขาเรียนรู้ที่จะพิมพ์ในแบบ 3 มิติ