В данной статье мы хотели бы вкратце изложить принцип работы 3д принтера.
Более подробно о принципах работы каждой конкретной технологии Вы можете прочитать здесь, о том как они появись здесь, в данной же статье мы вкратце опишем объединяющие все основные технологии 3d печати принципы работы.
Технология 3d печати относиться по классификации к Аддитивному производству (additive manufacturing), что в переводе означает производство методом добавления материала. Однако 3д печать так же относиться к такому "направлению", как цифровое производство (digital manufacturing), то есть, основой для производства служит компьютерный код, в данному случае выступающий в виде цифровой 3д модели, создающейся в одной из программ для 3д моделирования.
3d модель является ключевым элементом в процессе 3д печати и от ее формы, параметров и правильности подготовки зависит качество 3д печати, прочность модели и стоимость (себестоимость) самого процесса. Модель должна быть экспортирована в один из форматов, например мы принимаем: STL (основной формат) , STP, IGS, OBJ. У каждого конкретного материала есть свои требования и ограничения для 3д моделей, однако, общими для всех будут являться: замкнутый со всех сторон объем (нет отверстий, "щелей" и пр.), минимальная толщина стенки (не менее 1.2 мм для основных материалов), а так же достаточное качество поверхности (во избежании "гранености" всех не прямых участков модели).
Подробнее о требованиях подготовки модели к 3д печати (в том числе для различных материалов) здесь, как экспортировать в формат STL - здесь.
Правильно подготовленная 3д модель загружается в программное обеспечение 3д принтера, где она (или они) располагается на платформе (для некоторых технологий это весьма важный момент, например для пластиков), для нее выбираются настройки (например высота слоя) и подготавливается задание для печати (то самый цифровой код). Задание передается на принтер, где, после подготовки и начинается, непосредственно, 3д печать.
Выше мы писали о том, что 3д печать относиться к производству методом добавления материала. После подготовки 3d принтер начинает добавлять материал (или подвергать его отверждению) , перемещая печатающую головку (или лазерный луч) по 2м осям координат, в соответствии с координатами, находящимися в подготовленном ранее задании на 3д печать. По завершению контура, происходит перемещение по 3й оси, посредством движения платформы на высоту слоя, после чего, начинается создание контура по 2м осям на новом слое. Когда печать завершена, модель извлекается из камеры (чаще всего вместе с платформой) очищается от поддержек (об этом чуть ниже) и/или остатков материала.
3д модель, а точнее ее части, не могут быть напечатаны (в определенных условиях) без поддерживающих структур. Угол наклона модели, ограничивающий поддерживающие структуры можно задавать (иногда), но в среднем, не рекомендуется печатать изделия с углом больше (или меньше, как посмотреть) 45 градусов, иначе есть риск брака. Где-то в качестве поддержки служит масса материала (полиамид, гипс), но чаще всего поддержки строятся дополнительно. Они бывают растворимые (после печати модель помещается в специальный раствор, где происходит отслоение поддержки от основного материала) и жесткие (из того же материала, что и сама модель).
Необходимость поддержки стоит учитывать при проектировании модели (особенно жестких поддержек, особенно в местах где их будет сложно или невозможно удалить), так же значение имеет расположение модели на платформе. Жесткие поддержки после удаления оставляют следы, поверхность под поддержкой так же будет отличаться от обычной поверхности. Для получения желаемого результата может потребоваться пост обработка. Поддержка так же сказывается на стоимости (себестоимости) печати, так как используется дополнительный материал, время печати и время на удаление.
Вкратце процесс выглядит таким образом, есть множество нюансов, как в различных технологиях и материалах. так и в 3d моделировании (проектировании), которые необходимо учитывать, для понимания возможностей и ограничений технологии 3д печати.