Як працює 3D-принтер по пластику: простими словами

3D-друк здається чимось фантастичним, але насправді це вже звичайна технологія, яка широко використовується в різних сферах – від створення прототипів до виготовлення готових виробів. Найпоширеніші 3D-принтери працюють з пластиком, пошарово накладаючи розплавлений матеріал, щоб поступово створити фізичну копію цифрової моделі. Давайте розберемося, як це відбувається та які технології використовуються.

Що таке 3D-друк із пластику і чому це важливо? 

3D-друк із пластику – це сучасна технологія, яка дозволяє створювати об’ємні об’єкти шляхом пошарового нанесення розплавленого матеріалу. Завдяки простоті використання та доступності пластиковий 3D-друк широко застосовується в побуті, бізнесі та промисловості – від виготовлення іграшок і дизайнерських елементів до прототипування складних механізмів. Ця технологія не лише полегшує процес виготовлення унікальних виробів, але й дозволяє значно скоротити витрати та час на створення моделей.

Easy3DPrint – обладнання та поради для якісного 3D-друку

Easy3DPrint займається 3D-друком та продажем обладнання для нього. Ми надаємо послуги виготовлення виробів із пластику за готовими або створеними нами моделями. Використовуємо різні технології друку, що дозволяє працювати з різними типами матеріалів.

У нашому асортименті є 3D-принтери для домашнього та професійного використання. Ми підбираємо обладнання відповідно до вимог замовника, враховуючи параметри друку, типи пластика та технічні можливості пристрою.

Також ми консультуємо щодо експлуатації 3D-принтерів: пояснюємо принцип роботи, налаштування та особливості друку. Це допомагає уникнути проблем під час роботи та забезпечує стабільний результат. Для клієнтів, які тільки починають працювати з 3D-друком, надаємо рекомендації щодо вибору матеріалів, догляду за обладнанням та усунення можливих несправностей.

Як працює 3D-друк по пластику: основи технології

Існує кілька основних технологій 3D-друку, кожна з яких має свої особливості та переваги. Ось основні з них: 

Технологія FDM (Fused Deposition Modeling)

Технологія FDM – одна з найпопулярніших у 3D-друці. Вона передбачає подачу термопластичного матеріалу у вигляді нитки, яка розплавляється в екструдері принтера та наноситься на платформу послідовно, шар за шаром. Такий метод використовується для створення як простих, так і складних виробів, завдяки простоті та доступності цієї технології.

Технологія SLA (Stereolithography)

SLA – метод, заснований на використанні фотополімерних смол, які твердіють під впливом лазера або ультрафіолетового світла. Ця технологія дозволяє досягати високої точності і деталізації, що робить її ідеальним вибором для створення ювелірних виробів, стоматологічних протезів та наукових моделей.

Технологія DLP (Digital Light Processing)

DLP схожа на SLA, але використовує світлодіодну матрицю для опромінення фотополімеру. Важлива особливість DLP – здатність швидше обробляти цілі шари матеріалу одночасно, що робить цей метод значно швидшим і підходить для виробництва високоточних деталей у великих обсягах.

Які матеріали використовуються для 3D-друку з пластику?

Для друку на 3D-принтері використовуються філаменти – спеціальні пластикові нитки, які плавляться в екструдері та пошарово формують об’єкт. Вибір матеріалу впливає на міцність, гнучкість, текстуру та сферу застосування надрукованого виробу. Давайте розглянемо основні види пластику для 3D-друку та їх особливості.

1. PLA (Polylactic Acid) – біорозкладний та простий у використанні

PLA – це найпопулярніший матеріал для 3D-друку, особливо серед початківців. Він виготовляється з натуральних компонентів, таких як кукурудзяний крохмаль або цукрова тростина, що робить його екологічним.

Переваги:

• Легко друкується (не потребує нагріву платформи).
• Мінімальна деформація під час друку.
• Не має різкого запаху.
• Підходить для декоративних та побутових виробів.

Недоліки:

• Крихкий, не витримує високих навантажень.
• Погано переносить високі температури (розм’якшується при ~60°C).
• Вироби можуть ламатися при ударах або згинанні.

Де використовується?

• Іграшки, сувеніри, декоративні елементи.
• Макети та прототипи.
• Елементи для освітніх цілей.

2. ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) – міцність та термостійкість

ABS – це ударостійкий пластик, який часто використовують у промисловому виробництві. Він є основним матеріалом для виготовлення деталей автомобілів, побутової техніки та навіть конструкційних елементів LEGO.

Переваги:

• Висока механічна міцність.
• Стійкість до впливу температури (до 90°C).
• Добре обробляється (можна свердлити, шліфувати, склеювати).

Недоліки:

• Друк складніший, ніж з PLA (необхідний підігрів столу).
• Висока схильність до деформації під час охолодження.
• Виділяє неприємний запах під час друку (необхідна вентиляція).

Де використовується?

• Механічні деталі та корпуси пристроїв.
• Промислові прототипи та функціональні елементи.
• Друк міцних і довговічних виробів.

3. PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol) – міцний та гнучкий пластик

PETG – це різновид PET-пластику (з якого роблять пляшки), але з додаванням гліколю, що покращує його гнучкість та ударостійкість.

Переваги:

• Поєднує міцність ABS і простоту друку PLA.
• Гнучкий і менш крихкий, ніж PLA.
• Стійкий до вологи та хімічних речовин.
• Не деформується при друці.

Недоліки:

• Вироби можуть бути трохи липкими.
• Складніше шліфується, ніж ABS.

Де використовується?

• Харчові контейнери, пляшки, інші ємності.
• Прозорі деталі, захисні елементи.
• Запчастини для механізмів.

4. PVA (Polyvinyl Alcohol) – водорозчинний матеріал

PVA – це унікальний пластик, який розчиняється у воді. Його використовують як підтримку для складних моделей, які неможливо надрукувати без додаткових опор.

Переваги:

• Легко видаляється (просто розчиняється у воді).
• Ідеальний для друку складних конструкцій з нависаннями.

Недоліки:

• Дорогий у порівнянні з іншими пластиками.
• Чутливий до вологи (зберігати потрібно в сухому місці).
• Використовується лише як допоміжний матеріал.

Де використовується?

• Друк складних архітектурних моделей.
• Підтримка для моделей з деталізованими нависаннями.

5. Гнучкі матеріали (TPU, TPE) – еластичність та міцність

TPU (Thermoplastic Polyurethane) та TPE (Thermoplastic Elastomer) – це матеріали, які мають високу гнучкість, схожу на гуму.

Переваги:

• Висока еластичність і стійкість до розривів.
• Хороша зносостійкість.
• Не втрачає форму при багаторазових згинах.

Недоліки:

• Складні у друці (потрібен повільний темп друку).
• Не всі принтери підтримують ці матеріали.

Де використовується?

• Гнучкі деталі, ущільнювачі, ручки.
• Захисні кейси, чохли, гумові підошви.

Як працює 3D-принтер по пластику: просте пояснення складного процесу

3D-принтер по пластику – це пристрій, що створює об’ємні об’єкти методом пошарового нанесення розплавленого матеріалу. Процес друку можна порівняти з тим, як кондитер видавлює крем через мішок, формуючи малюнки на торті. Але замість крему використовується спеціальна пластикова нитка, яка плавиться та наноситься за чітко заданими параметрами.

Підготовка 3D-моделі

Перед початком друку потрібно створити цифрову 3D-модель майбутнього виробу. Це робиться у спеціальних програмах для 3D-моделювання (наприклад, Tinkercad, Fusion 360, Blender). Якщо немає навичок моделювання, можна скачати готову модель із відкритих бібліотек, таких як Thingiverse або Cults3D.

Конвертація моделі у зрозумілий для принтера формат

3D-принтери не можуть читати звичайні 3D-файли, тому модель потрібно перетворити у G-code – спеціальний набір команд, який розповідає принтеру, як рухати екструдером, з якою швидкістю працювати та яку температуру встановити.

Цей процес називається слайсингом і виконується у програмах Cura, PrusaSlicer або Simplify3D.

Завантаження матеріалу (пластикової нитки)

Для друку використовується філамент – пластикова нитка, що подається в екструдер. В залежності від матеріалу можуть використовуватися:

• PLA – простий у використанні, екологічний пластик.
• ABS – міцний та термостійкий, але вимагає нагрівання платформи.
• PETG – поєднує гнучкість і міцність.
• PVA – водорозчинний пластик для підтримок у складних моделях.

Філамент заправляється у спеціальний механізм подачі, який просуває його до нагрівального елемента.

Розплавлення пластику та початок друку

Як тільки принтер отримає файл із моделлю, він починає нагрівати екструдер (друкувальну головку) до температури від 180°C до 260°C (залежно від типу пластику).

Пластикова нитка проходить через гарячу зону екструдера, плавиться та виходить через маленький отвір (сопло) у вигляді тонкої нитки. Принтер наносить її по заданому маршруту, шар за шаром створюючи об’єкт.

Будівництво моделі шар за шаром

Принтер починає друкувати з нижнього шару, поступово додаючи нові рівні. Товщина одного шару зазвичай становить від 0.05 до 0.4 мм. Чим тонший шар – тим деталізованішим буде виріб, але друк займе більше часу.

Якщо модель складна і має висячі елементи (наприклад, арки чи виступи), принтер друкує підтримки – додаткові тимчасові конструкції, які після друку видаляються.

Охолодження та завершення друку

Щоб пластик не деформувався, під час друку працюють вентилятори, які охолоджують розплавлений матеріал. Як тільки останній шар нанесено, принтер завершує роботу, а платформа з виробом поступово охолоджується.

Післяобробка готового виробу

Після друку об’єкт зазвичай потрібно обробити:

• Видалити підтримки (за допомогою щипців або розчинення у воді, якщо використовувався PVA-пластик).
• Зашліфувати поверхню (для усунення слідів шарів).
• Фарбувати або лакувати (за необхідності).

Переваги та недоліки 3D-друку з пластику

3D-друк із пластику став однією з найпопулярніших технологій у сучасному виробництві завдяки своїй доступності, гнучкості та широким можливостям застосування. Однак, як і будь-яка інша технологія, він має свої плюси і мінуси. Давайте розглянемо їх докладніше.

Переваги 3D-друку з пластику

• Доступність матеріалів та обладнання. Пластикові філаменти коштують відносно недорого, а самі 3D-принтери для друку з пластику значно дешевші за промислові пристрої для друку металом чи керамікою
• Простота у використанні. FDM-друк – одна з найлегших у освоєнні технологій 3D-друку. 
• Великий вибір матеріалів. Існує безліч видів пластику з різними характеристиками.
• Швидке прототипування. 3D-друк дозволяє виготовити прототип або фінальний виріб за кілька годин, тоді як традиційні методи (лиття, фрезерування) можуть займати дні або тижні.
• Мінімум відходів. На відміну від фрезерування чи лиття, де матеріал зрізається або виливається з надлишком, 3D-друк використовує лише потрібну кількість пластику. 
• Можливість створювати складні форми. 3D-принтер здатний виготовляти об’єкти зі складною геометрією, які було б неможливо зробити традиційними методами. 

Недоліки 3D-друку з пластику

• Обмежена міцність виробів. Пластикові деталі не можуть замінити метал у високонавантажених конструкціях.
• Деформація та усадка. Деякі матеріали (наприклад, ABS) мають схильність до деформації під час друку, особливо якщо не використовується підігрів платформи або закрита камера.
• Шарувата структура. Через пошарове нанесення матеріалу поверхня виробу може мати видимі шари, що іноді потребує додаткової післяобробки (шліфування, фарбування, лакування).
• Час друку. Хоча 3D-друк швидший за традиційні методи виробництва в частині прототипування, він все ще досить повільний.
• Вимоги до умов роботи. Друк ABS-пластиком та іншими матеріалами з високою температурою плавлення вимагає закритої камери та ефективної вентиляції, оскільки під час друку можуть виділятися неприємні або навіть шкідливі випари.
• Необхідність калібрування та догляду за принтером. Для якісного друку необхідно регулярно налаштовувати висоту платформи, контролювати рівномірність подачі пластику та слідкувати за чистотою сопла.

Висновок

3D-друк із пластику – це інноваційний метод створення фізичних об’єктів шляхом пошарового нанесення розплавленого матеріалу. Завдяки простоті використання, доступності матеріалів і широкому спектру застосування ця технологія стала популярною як у побуті, так і в промисловості. Вона дозволяє швидко створювати прототипи, унікальні деталі, декоративні елементи та функціональні вироби.

Попри свої переваги, 3D-друк має певні обмеження, зокрема потребує правильного налаштування принтера, ретельного вибору матеріалів і часом додаткової післяобробки. Проте завдяки постійному розвитку технологій ці недоліки поступово мінімізуються, роблячи 3D-друк ще більш доступним і ефективним способом виробництва.

FAQ