Η τρισδιάστατη εκτύπωση έχει γίνει μια πολύ πιο κυρίαρχη τεχνολογία, με μηχανές εκτύπωσης διαθέσιμες σχεδόν σε κάθε τιμή. Οι περισσότεροι άνθρωποι που θέλουν έναν 3D εκτυπωτή μπορούν πιθανώς να βρουν ένα μοντέλο που μπορούν να αντέξουν οικονομικά. Παρόλα αυτά, η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι ακόμα τόσο νέα που λίγοι άνθρωποι γνωρίζουν πώς λειτουργεί. 

Αυτός είναι ο λόγος που τώρα είναι η κατάλληλη στιγμή να απαντήσετε στην ερώτηση « Πώς^(How) λειτουργεί η 3D εκτύπωση;». Υπάρχει μια πολύ καλή πιθανότητα να χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε ένα τελικά!

Προσθετική vs Αφαιρετική 3D εκτύπωση^{(Additive vs Subtractive 3D Printing)}

Υπάρχουν δύο μεγάλες κατηγορίες τρισδιάστατης εκτύπωσης. Οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές που μπορείτε να αγοράσετε μόνοι σας είναι σχεδόν όλοι «πρόσθετες» μηχανές. Με άλλα λόγια, κατασκευάζουν τρισδιάστατα αντικείμενα προσθέτοντας υλικό (συνήθως σε επίπεδα) μέχρι να ολοκληρωθεί το αντικείμενο. Οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές που σκέφτονται οι άνθρωποι όταν ακούν ότι ο "εκτυπωτής 3D" είναι σχεδόν πάντα της ποικιλίας προσθέτων.

Η αφαιρετική τρισδιάστατη εκτύπωση είναι πολύ διαφορετική. Εδώ ξεκινάτε με μια σταθερή ποσότητα υλικού και στη συνέχεια αφαιρείτε υλικό μέχρι να μείνει μόνο το έτοιμο αντικείμενο. Ένας γλύπτης που φτιάχνει ένα άγαλμα από μάρμαρο χρησιμοποιεί μια αφαιρετική μέθοδο. Οι αφαιρετικές μηχανές βρίσκονται συνήθως σε μεγάλα εργαστήρια και βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Τα συστήματα φρεζαρίσματος CNC^(CNC) (αριθμητικός έλεγχος υπολογιστή) είναι ίσως το πιο γνωστό παράδειγμα.

Θα επικεντρωθούμε μόνο σε μηχανήματα προσθέτων από εδώ και στο εξής, καθώς είναι σχετικά με τον μέσο καταναλωτή. Απλώς να ξέρετε ότι οι αφαιρετικές μηχανές ανήκουν στην ίδια εκτεταμένη οικογένεια τρισδιάστατων εκτυπωτών με αυτούς που μπορείτε να βάλετε σε ένα γραφείο.

Μοντελοποίηση συντηγμένης εναπόθεσης, στερεολιθογραφία και επιλεκτική πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ^{(Fused Deposition Modelling, Stereolithography and Selective Laser Sintering)}

Οι τρεις κύριες μέθοδοι πρόσθετης τρισδιάστατης εκτύπωσης είναι η FDM (μοντελοποίηση με εναπόθεση), η στερεολιθογραφία ( SLA ) και η επιλεκτική πυροσυσσωμάτωση με λέιζερ ( SLS ).

Ο εκτυπωτής da Vinci FDM^{(The da Vinci FDM Printer)(The da Vinci FDM Printer)}

Το FDM^(FDM) είναι το πιο κοινό σύστημα καταναλωτικής ποιότητας. Με αυτούς τους τύπους εκτυπωτών ένα νήμα υλικού περνά μέσα από μια ζεστή κεφαλή εκτύπωσης. Η κεφαλή εκτύπωσης είναι τοποθετημένη με ακρίβεια σε χώρο 3D και αποθέτει ένα στρώμα υλικού σύμφωνα με τις ακριβείς προγραμματισμένες οδηγίες. Υπάρχουν διαφορετικές προσεγγίσεις για το FDM , αλλά θα το φτάσουμε σε λίγο.

Ο εκτυπωτής Nobel SLA^{(The Nobel SLA Printer) (The Nobel SLA Printer )}

Η στερεολιθογραφία^{(Stereolithography)} είναι πολύ λιγότερο συχνή στα καταναλωτικά συστήματα. Αυτοί οι εκτυπωτές χρησιμοποιούν λέιζερ για να σκληρύνουν μια υγρή ρητίνη σε ένα στερεό πλαστικό υλικό. Συνήθως, το αντικείμενο «τραβιέται» από μια δεξαμενή ρητίνης, σχηματίζοντας στρώμα-στρώμα καθώς ανεβαίνει από το υλικό. Τα τελευταία χρόνια οι εκτυπωτές SLA έχουν γίνει πιο συμπαγείς και οικονομικοί. Επομένως, είναι μια πραγματική εναλλακτική λύση για τους εκτυπωτές FDM , ανάλογα με τον τύπο του τελικού μοντέλου που θα αποδεχτείτε.

Η επιλεκτική^(Selective) πυροσυσσωμάτωση λέιζερ ( SLS ) χρησιμοποιεί ένα ισχυρό λέιζερ για τη σύντηξη μιας σκόνης πολυμερούς. Η πραγματική πούδρα λειτουργεί ως δομή στήριξης για την εκτύπωση, επομένως αυτός ο τύπος εκτύπωσης δεν χρειάζεται ειδική σκαλωσιά. Το SLS^(SLS) δεν είναι ένας τύπος FDM που θα βρείτε στην επιφάνεια εργασίας. Είναι ακόμα μια βιομηχανική τεχνολογία προς το παρόν.

Εκτυπωτές ρομπότ Cartesian & Delta^{(Cartesian & Delta Robot Printers)}

Ένας εκτυπωτής ρομπότ Delta^{(A Delta Robot Printer)(A Delta Robot Printer)}

Ο πιο κοινός τύπος εκτυπωτή FDM είναι ο καρτεσιανός 3D εκτυπωτής. Το όνομα αναφέρεται σε καρτεσιανές συντεταγμένες. Αυτές είναι οι συντεταγμένες XYZ που μάθαμε όλοι στο σχολείο. Η κεφαλή εκτύπωσης μπορεί να μετακινηθεί σε οποιαδήποτε συντεταγμένη XYZ εντός του χώρου όγκου εκτύπωσης. Τα μαθηματικά είναι απλά, οι εκτυπωτές είναι αρκετά οικονομικοί και η ποιότητα εκτύπωσης είναι ακριβής. 

Ωστόσο, ανάλογα με το πόσο κοκκώδεις είναι οι συντεταγμένες XYZ, οι καμπύλες επιφάνειες μπορεί να μην είναι τόσο λείες όσο θα μπορούσαν να είναι, απαιτώντας κάποιες χειροκίνητες εργασίες φινιρίσματος.

Οι εκτυπωτές ρομπότ Delta^(Delta) ακολουθούν διαφορετική προσέγγιση. Η κεφαλή εκτύπωσης είναι τοποθετημένη σε τρεις βραχίονες που κινούνται σε τρεις ράγες. Μεταβάλλοντας το ύψος κάθε βραχίονα, η κεφαλή εκτύπωσης μπορεί να αιωρείται. Αυτός ο σχεδιασμός επιτρέπει στην κεφαλή εκτύπωσης να ταλαντεύεται σε πραγματικές καμπύλες και επίσης επιτρέπει την εκτύπωση ψηλών αντικειμένων εντός του όγκου εκτύπωσης.

Βασικά, όσο μακρύτερες είναι οι ράγες, τόσο πιο ψηλό μπορεί να είναι το μοντέλο. Αντί για συντεταγμένες XYZ, οι εκτυπωτές ρομπότ δέλτα χρησιμοποιούν τριγωνομετρία για τον υπολογισμό της θέσης της κεφαλής εκτύπωσης. Το τελικό αποτέλεσμα είναι ότι δεν μπορούν να φτάσουν την ίδια ανάλυση εκτύπωσης με τους καρτεσιανούς εκτυπωτές.

Για να κατανοήσετε πραγματικά την έννοια του ρομπότ δέλτα, πρέπει να το δείτε σε δράση. Ρίξτε μια ματιά σε αυτό το βίντεο του Johann Rocholl και θα καταλάβετε γρήγορα την ιδέα.

Παρατηρήστε^(Notice) την άρθρωση στους βραχίονες και πόσο ελεύθερα και ομαλά μπορεί να κινηθεί η κεφαλή εκτύπωσης.

Υλικά τρισδιάστατων εκτυπωτών^{(3D Printer Materials)}

Οι τρισδιάστατοι εκτυπωτές χρησιμοποιούν μια ποικιλία υλικών, αλλά υπάρχουν δύο πλαστικά που είναι μακράν τα πιο κοινά σε εφαρμογές καταναλωτικής ποιότητας: το ABS και το PLA .

Το ABS^(ABS) ( Acrylonitrile Butadiene Styrene ) είναι ακριβώς το ίδιο πλαστικό από το οποίο κατασκευάζονται τα τούβλα LEGO . Αυτό το πλαστικό είναι ευαίσθητο σε στρέβλωση κατά την ψύξη και χρειάζεται έναν εκτυπωτή με θερμαινόμενο κρεβάτι εκτύπωσης. Είναι αρκετά ανθεκτικό στις κρούσεις, αλλά όχι ιδιαίτερα ισχυρό. Είναι κατάλληλο για την κατασκευή πρωτότυπων εξαρτημάτων και ακόμη και τελικών εξαρτημάτων που δεν φέρουν φορτίο.

Το PLA^(PLA) ( Πολυγαλακτικό Οξύ^{(Polylactic Acid)} ) έχει χαμηλό σημείο τήξης, δεν παραμορφώνεται πολύ, είναι εύκολο στην εργασία και έχει λιγότερες αποτυχημένες εκτυπώσεις. Είναι επίσης πολύ εύθραυστο για οποιαδήποτε πρακτική χρήση, αλλά είναι εξαιρετικό για τη δημιουργία ομαλών, λεπτομερών μοντέλων που προορίζονται μόνο για εξέταση.

Τα καλά νέα είναι ότι οι περισσότεροι καταναλωτικοί τρισδιάστατοι εκτυπωτές θα λειτουργούν και με τα δύο αυτά φθηνά υλικά. Έτσι, μπορείτε να τα αλλάξετε ανάλογα με τις ανάγκες σας.

Το νάιλον^(Nylon) νήμα είναι μια άλλη επιλογή και υπάρχουν ακόμη και εκτυπωτές που χρησιμοποιούν ξύλο ή μέταλλο ως υλικό. Οι εκτυπωτές επόμενης γενιάς μπορούν επίσης να χειριστούν περισσότερα από ένα νήμα τη φορά, επιτρέποντας μικτά υλικά ή πολύχρωμες εκτυπώσεις.

Η τυπική διαδικασία τρισδιάστατης εκτύπωσης^{(The Typical 3D Printing Process)}

Εάν δεν έχετε κάνει ποτέ μια τρισδιάστατη εκτύπωση μόνοι σας, πιθανώς να είστε περίεργοι για το πώς λειτουργεί πραγματικά από την οπτική γωνία του χρήστη. Ενώ η χρήση ενός εκτυπωτή 3D δεν είναι τόσο εύκολη όσο η απόρριψη των 2D εκτυπώσεων σε έναν εκτυπωτή λέιζερ ή inkjet, δεν είναι τόσο δύσκολο όσο νομίζετε.

Αφού ρυθμίσετε τον εκτυπωτή σύμφωνα με το εγχειρίδιο, με τη σωστή βαθμονόμηση και οριζοντίωση, χρειάζεστε πρώτα ένα μοντέλο για εκτύπωση.

Μπορείτε να φτιάξετε το δικό σας μοντέλο, χρησιμοποιώντας κάτι σαν το Zbrush ή το AutoCAD^{( Zbrush or AutoCAD)} , αλλά οι περισσότεροι άνθρωποι είναι πιθανό να κατεβάσουν ένα μοντέλο από έναν διαδικτυακό ιστότοπο. Η πρώτη στάση θα πρέπει οπωσδήποτε να είναι το Thingiverse^{(Thingiverse)} , το οποίο είναι πιθανότατα η πιο διάσημη συλλογή μοντέλων που υποβλήθηκαν από χρήστες. Ωστόσο, υπάρχουν πολλές εναλλακτικές^{(alternatives)} .

Αφού αποκτήσετε ένα μοντέλο σε συμβατή μορφή, θα το ανοίξετε στο λογισμικό που συνοδεύει τον εκτυπωτή σας. Όλα φαίνονται και λειτουργούν διαφορετικά, αλλά η βασική ιδέα είναι η ίδια. Μπορεί επίσης να θέλετε να επεξεργαστείτε πρώτα ένα μοντέλο 3D με το Meshmixer^(Meshmixer) , το οποίο διασφαλίζει ότι ένα μοντέλο 3D είναι σταθερό και κατάλληλο για εκτύπωση.

Στο λογισμικό του τρισδιάστατου εκτυπωτή, θα επιλέξετε το μέγεθος και την ποιότητα του μοντέλου και το λογισμικό θα το μετατρέψει σε "φέτες" που αντιπροσωπεύουν κάθε στρώμα εκτύπωσης. Θα υπολογίσει επίσης το "ικριώδες" που πρέπει να τυπωθεί για να υποστηρίξει το μοντέλο ενώ κατασκευάζεται. Αυτό το υλικό μπορεί να αποκοπεί όταν ολοκληρωθεί η εκτύπωση.

Με όλη αυτή την προετοιμασία πίσω σας, η εκτύπωση μπορεί να ξεκινήσει. Ανάλογα με τις ρυθμίσεις ποιότητας, μπορεί να περιμένετε πολύ! Οι εκτυπώσεις υψηλής ποιότητας ποικίλλουν από μερικές ώρες έως μερικές ημέρες. Ευτυχώς^(Thankfully) , ορισμένοι τρισδιάστατοι εκτυπωτές σάς επιτρέπουν να παρακολουθείτε την πρόοδο της εκτύπωσης από απόσταση μέσω μιας εφαρμογής.

Μόλις ολοκληρωθεί η εκτύπωση, θα το αφαιρέσετε από το κρεβάτι και στη συνέχεια θα το αφαιρέσετε από τη σκαλωσιά. Σε πολλές περιπτώσεις θα πρέπει να τελειώσετε το μοντέλο χρησιμοποιώντας γυαλόχαρτο και ειδικά εργαλεία κοπής για να αφαιρέσετε τις ατέλειες. Κάποιοι ζωγραφίζουν ακόμη και τα μοντέλα τους! Το μόνο πραγματικό όριο είναι η δημιουργικότητά σας.

Αν σας πιάνει φαγούρα να αγοράσετε έναν εκτυπωτή 3D, αυτές είναι οι καλύτερες επιλογές^{(best picks)} μας και αν έχετε οικονομικό προϋπολογισμό, αυτές είναι πιο φιλικές προς την τσέπη επιλογές.

HDG Explains : How Does 3D Printing Work?

3D printing has become a much mоre mainstream technology, with printing maсhines available at just about every price point. Most people who want a 3D prіnter can probably find a model they cаn afford. Despite this, 3D printing is still sо new that few peoрle 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

• Το HDG εξηγεί: Τι είναι το CAPTCHA και πώς λειτουργεί;

• HDG Εξηγεί : Πώς λειτουργεί το GPS;

• Η HDG εξηγεί : Πώς λειτουργεί η επαυξημένη πραγματικότητα;

• Το HDG εξηγεί : Τι είναι το SFTP και το FTP;

• Το HDG εξηγεί : Τι είναι ένας διακομιστής υπολογιστή;

• Το HDG εξηγεί: Τι είναι η JavaScript και σε τι χρησιμοποιείται στο Διαδίκτυο;

• Οι καλύτερες εκπομπές και ταινίες στο Apple TV Plus αυτή τη στιγμή

• Το HDG εξηγεί: Τι είναι μια θύρα υπολογιστή και σε τι χρησιμεύουν;

• Καθορίζεται η παραβίαση καπέλων μαύρου, λευκού και γκρι

• Το HDG εξηγεί : Τι είναι το εύρος ζώνης;

• Η HDG εξηγεί: Τι είναι το Markdown και ποια είναι τα βασικά που πρέπει να γνωρίζω;

• Το HDG εξηγεί: Τι είναι το Ethernet και είναι καλύτερο από το Wi-Fi;

• 12 Συμβουλές και κόλπα για Chromebook

• 99 από τα καλύτερα προγράμματα δωρεάν λογισμικού των Windows που ίσως δεν γνωρίζετε

• Ανακτήστε το κλειδί ασφαλείας ασύρματου δικτύου στα Windows

• Η HDG εξηγεί : Τι είναι ένας δεσμευμένος τομέας και ποια είναι τα πλεονεκτήματά του;

• Election Hacking 101: Είναι ασφαλές να ψηφίζετε ηλεκτρονικά;

• Τρόπος αντιμετώπισης προβλημάτων εκτυπωτών WiFi (ασύρματος).

• Το HDG εξηγεί: Έχω ιό; Εδώ είναι τα προειδοποιητικά σημάδια

• Πώς να αφαιρέσετε τον ιό συντόμευσης σε USB χρησιμοποιώντας CMD