Hartsi vs. filamentti 3D-tulostimet: kumpi on parempi?
Josh Hendrickson
Jos harkitset 3D-tulostimen ostamista, saatat yllättyä huomatessasi, että 3D-tulostimia on kahta eri tyyppiä: Fused Deposition Modeling (FDM) ja hartsi. Vaikka molemmat käyttävät muovia 3D-tulosteiden luomiseen, sinun pitäisi saada, riippuu useista tekijöistä, kuten siitä, mitä ja missä tulostat, ja kuinka paljon olet valmis tekemään tulostuksen jälkeen. Katsotaanpa tarkemmin.
Additive Manufacturing – 3D-tulostuksen kerroskakku
Suurin osa 3D-tulostuksesta, erityisesti harrastaja- tai prototyyppitasolla, on luotu prosessilla, jota kutsutaan additiiviseksi valmistukseksi. Vaikka se kuulostaa monimutkaiselta, se on itse asiassa vain tekninen termi kohteen luomiselle tulostamalla erittäin ohuita kerroksia päällekkäin halutun tulosteen muodostamiseksi. Tämä pätee riippumatta siitä, onko käytetty prosessi FDM (Fused Deposition Manufacturing), jota joskus kutsutaan FFF (Fused Filament Fabrication) -tulostus, vai stereolitografia, jossa käytetään nestemäistä muovihartsia, joka kovettuu altistuessaan tietyntaajuiselle ultraviolettivalolle. Jos ajattelet kakkua, joka koostuu kerroksista mieluummin kuin vain kakkupalasta, sinulla on idea.
FDM-tulostimet – esineen luominen muovirullasta
FDM-tulostin asettaa yhden kerroksen toisen päälle. sadedesign/Shutterstock.com
FDM 3D-tulostus on tällä hetkellä suosituin halvan tai kohtuuhintaisen 3D-tulostuksen muoto, vaikka se on muuttumassa, kun kohtuuhintaiset hartsitulostimet tulvii markkinoille. FDM-tulostuksessa käytetään ohutta lankamaista muovirullaa, jonka halkaisija on joko 1,75 mm tai 3 mm, joista 1,75 mm on suosituin. Termoplastinen filamentti toimitetaan muovikelalla. Suosituin kokopuola sisältää 1 kg filamenttia. Melkein yksikään myyjä ei kerro sinulle, kuinka pitkä hehkulanka on, vain sen painon. Se on hyvä, koska useimmat viipalointiohjelmistot, jotka muuntavat 3D-objektimallin Gcode-koodiksi, joka kertoo tulostimelle, missä ja miten jokainen kerros tulostetaan, kertovat usein kuinka paljon filamenttia metreinä tai jalkoina objekti tarvitsee.
FDM 3D -tulostimien filamentteja on saatavana useista eri materiaaleista, joista jokainen sopii paremmin erityyppisten esineiden tulostamiseen. Suosituin ja helpoin käyttää tekijöiden, kuten suulakepuristimen lämpötilan ja muiden asetusten määrittämisen kannalta, on PLA (polylactic Acid), joka on biohajoava, hajuton eikä vaadi lämmitettyä rakennusalustaa kiinnittymiseen. Se on myös yleensä hieman halvempi kuin muut filamenttimateriaalit.
ABS (akryylinitriilibutadieenistyreeni) on toinen suosittu filamentti, ja se on yleensä vahvempi ja kestävämpi materiaali kuin PLA. Tulostusparametreista on myös hieman vaikeampaa kuin PLA:ssa, sillä se vaatii korkeamman ekstruuderin lämpötilan ja lämmitetyn rakennuslevyn parhaan tuloksen saavuttamiseksi ja vääntymisen estämiseksi. Muut materiaalit, kuten PETG (polyeteenitereftalaatti). TPU (termoplastinen polyuretaani), nailon ja muut materiaalit, kuten filamentit, jotka sisältävät täyteaineita, kuten metallia tai puukuituja, ovat myös runsaasti ja niiden avulla voit tulostaa esineitä, jotka näyttävät metallilta, puulta tai jopa hiilikuidulta.
Filamenttipainatuksen varsinaista tulostusprosessia voidaan pitää liimapistoolina, joka liikkuu kolmessa ulottuvuudessa. Ekstruuderimoduuli kelaa muovilangan auki ja ajaa sen kuumaan päähän (joka on joskus sisällytetty suulakepuristimeen), jossa se sulaa ja pakotetaan ulos metallisuuttimesta. Kuumaa päätä liikutetaan kolmessa ulottuvuudessa – pitkin X-akselia (sivulta sivulle), Y-akselia (edessä ja takana) ja Z-akselia (ylös ja alas) pitkin. Joissakin tulostimissa kuuma pää liikkuu, ja joissakin rakennusalusta liikkuu X- ja Y-akselilla ja kuuma pää liikkuu Z-akselilla. Lopputuloksena joka tapauksessa on, että ohut viiva sulanutta filamenttia asetetaan ensin ensimmäisen kerroksen rakennusalustaan, sitten jokaisen edellisen kerroksen päälle, jolloin tulostettu objekti rakennetaan kerros kerrokselta, kunnes kohde on valmis.
FDM-tulostimen kanssa kannattaa huomioida muun muassa millaista filamenttia se voi käyttää, tulostusalustan koko ja se, voidaanko tulostusalustaa lämmittää. Lämmitetty tulostusalusta on tärkeä, jos haluat käyttää mahdollisimman laajaa valikoimaa filamenttityyppejä. Monissa filamenttityypeissä, kuten ABS, lämmittämätön tulostusalusta voi johtaa siihen, että tulostettava esine ei pysty tarttumaan tulostusalustaan tai aiheuttaa tulostetun esineen pohjan vääntymisen muovin jäähtyessä. Muista, että joistakin muovista vapautuu epämiellyttäviä höyryjä sulaessaan, joten niiden käyttö saattaa edellyttää tulostimen sijoittamista paikkaan, jossa syntyneet höyryt eivät ole häiritseviä.
Toinen näkökohta on tulostimen mukana tuleva ohjelmisto. Jokaisen tulostimen mukana tulevaa sovellusta, olipa kyseessä sitten FDM tai SLA, kutsutaan sliceriksi. Viipaloija muuntaa mallin kuvan ohjeiksi, jotka ohjaavat tulostinta ja tulostuslaatua. 3D-tulostimien käyttämää kieltä kutsutaan Gcodeksi.
Jotkut tulostintoimittajat, kuten XYZprinting, käyttävät omaa viipalointiohjelmistoaan. Muut käyttävät tulostintoimittaja Ultimakerin kehittämää ja ylläpitämää CURA -ohjelmistoa. CURA julkaistaan avoimen lähdekoodin ohjelmistona, ja yksittäiset tulostintoimittajat lisäävät tulostinprofiilit, jotka asettavat osan tulostusparametreista, tuettujen tulostimien luetteloon. Muita suosittuja viipaleita ovat KISSlicer, PrusaSlicer, Repetier ja Slic3r. Jos uskot, että saatat lopulta ostaa useita FDM-tulostimia eri toimittajilta, sinun saattaa olla järkevää käyttää yleistä leikkuria, kuten CURAa, joka tukee satoja eri tulostinmalleja useilta toimittajilta.
SLA-hartsitulostimet – tulostaminen näkymättömällä valolla
Hartsitulostimet luovat esineitä valoherkästä nestemäisestä muovista. luchschenF/Shutterstock.com
Toinen 3D-tulostustekniikka on stereolitografia, josta käytetään usein lyhennettä SLA. Stereolitografia oli ensimmäinen 3D-tulostustekniikka, ja se keksittiin vuonna 1986. SLA:n 3D-tulostimet käyttävät nestemäistä hartsia, joka kovettuu ultraviolettivalolle altistuessaan fotopolymeroimiseksi. Useimmissa harrastaja-SLA-tulostimissa tämä valonlähde on LCD-paneelin läpi paistava UV-LED, joka päästää osan valosta läpi ja estää toiset. Kun läpäisevä UV-valo osuu hartsikerrokseen, se kovettaa muovin rakennusalustalla, joka liikkuu pystysuunnassa ja paljastaa enemmän nestemäistä hartsia luodakseen kohteen kerros kerrokselta.
Hartseja on saatavilla valtava määrä, ja monet niistä on tarkoitettu tietyntyyppisten hartsi-3D-tulosteiden erikoistulostukseen. Näitä ovat kova muovi, taipuisa muovi, hartsi korujen valmistukseen ja vahan valumiseen sekä hammaslaboratorioissa käytettävät hartsit. Vakiohartsi on saatavilla kymmeneltä tai useammalta myyjältä, ja sitä myydään litroina (tai puolilitraisina).
Hartsitulostimet ovat sotkuisia ja myrkyllisiä. Hartsi voi joutua käsiisi tai silmiin, ja nitriilikäsineitä ja silmäsuojaimia suositellaan. Lähes kaikista 3D-tulostuksessa käytetyistä hartseista vapautuu savua ja niitä on käytettävä hyvin ilmastoidussa tilassa. Hartsitulostuksessa on joitain vakavia puutteita aloittelevalle käyttäjälle, mukaan lukien erikoisleikkurit, pienet rakennuslevyt; ja jälkikäsittelyn tarve, mukaan lukien isopropyylialkoholipesu ja esineen ulkopuolen UV-kovetus (vaikka sen jättäminen aurinkoon useiksi tunteiksi saa aikaan tämän). Jos valitset hartsitulostuksen, kannattava lisävaruste on pesu- ja kovetusasema, joka voi maksaa 100 dollaria tai enemmän. Monet hartsi-3D-tulostinvalmistajat luovat myös yhteensopivia kovetusasemia, jotka ovat yhteensopivia keskenään. Hartsitulostus oli ennen paljon kalliimpaa kuin FDM-tulostus,
Päätöksesi tekeminen
Monille potentiaalisille ostajille FDM-filamenttitulostin on oikea tapa valita ensimmäinen 3D-tulostin. Hartsipainatus on sotkuista, muodostaa höyryjä ja vaatii huomattavan määrän jälkikäsittelyä, mukaan lukien jonkinlainen UV-tulostuslaatikko, joka kovettaa uloimman hartsikerroksen tai jättää kohteen auringonpaisteeseen pintakerroksen kovettamiseksi. Ylimääräinen hartsi on myös hävitettävä huolellisesti; et voi vain huuhdella sitä pesualtaassa tai huuhdella alas wc:stä. FDM-filamenttitulostimet ovat yksinkertaisesti halvempia ja helpompia käyttää (ainakin aloittaa).
Kaikesta sotkuisuudesta, hälinästä ja huuruista huolimatta hartsipainetut esineet ovat yleensä yksityiskohtaisempia ja niissä on vähemmän kerrostumista. Hartsitulostimet ovat erittäin suosittuja pienoismallien tulostamisessa. Hartsitulostimien mukana toimitettu leikkuri eroaa jonkin verran FDM-tulostimeen toimitetuista tai saatavilla olevista viipaleista. Ne suorittavat edelleen saman toiminnon muuntaen mallit koodiksi, jonka tulostin voi suorittaa. Silti, koska hartsitulostin toimii eri tavalla kuin FDM-yksikkö, koodi on myös erilainen. Monissa hartsitulostimissa on Chitubox-niminen viipalointilaite , ja Prusa-leikkuri toimii myös SAL-tulostimien kanssa.
Riippumatta valitsemastasi tekniikasta, verkossa on tuhansia 3D-objektitiedostoja, jotka ovat ladattavissa ilmaiseksi. Hyvä paikka aloittaa on Makerbotin Thingiverse.com. 3D-tulostusyritysten aloittaminen jollakin näistä on loistava tapa rakentaa kokemusta.