Drukarki 3D nieustannie zyskują na popularności i stają się coraz bardziej powszechne.

Wraz z ich popularnością rośnie też liczba ich zastosowań. Dzisiaj druk trójwy miarowy stał się obecny niemalże w każdej dziedzinie przemysłu. Proste użytkowe przed mioty oraz skomplikowane elementy elektroniczne, coraz częściej wykonywane są przyużyciu drukarek trójwy miarowych. Największa nadzieje jednak pokłada się w co dziennym domowym wykorzystaniu tych nie zwykłych urządzeń. Aby jednak zdać sobie sprawę, ze wszystkich możliwych zastosowań drukarek 3D, należy przedtem zapoznać się z tym jak one działają.

Drukarki trójwymiarowe, w zależności od techniki wykonywanego modelu oraz budowy i zastosowania, można podzielić na kilka głównych grup.
Przemysłowe drukarki trójwymiarowe pozwalają na drukowanie elementów z metalu, metodą jego topienia i nakładania go stopniowo, warstwami. Dzięki temu w przypadku
tworzenia prototypów elementów nie jest konieczne przygotowywanie drogich metalowych form odlewniczych. Jednak metoda ta ze względu na koszty i rozmiary samych urządzeń nie znajduje zastosowania w użytku domowym.

Druk polimerowy

Najpopularniejsze metody druku 3D dostępne dla przeciętnego użytkownika opierają się z reguły na podobnej technice, wykorzystującej jednak do tworzenia modeli odpowiednie polimery. Domowe drukarki 3D i te wykorzystywane do prostych zastosowań układają cienkie warstwy roztopionego plastiku, budując tym samym model, który jest uprzednio matematycznie opisany w określonym pliku. Grubość warstwy zależy głównie od jakości drukarek.

Urządzenia przeznaczone do domowego użytku dla mniej wymagających użytkowniku osiągają grubość warstwy około 0,1 mm natomiast urządzenia wysokiej jakości, których zadaniem jest drukowanie bardziej precyzyjnych modeli mogą osiągnąć nawet 0,015 mm warstwę.
W drukarkach trójwymiarowych roztopiony plastik, podobnie jak w normalnych drukarkach, jest rozprowadzany za pomocą dysz. Różnica polega na tym, iż dysze w drukarkach 3D potrafią poruszać się w trzech wymiarach przestrzennych, a nie jedynie w dwóch jak to ma miejsce w drukarkach do papieru. Materiał używany
do fabrykowania modeli ma natomiast postać cienkiej wstążki, która po wprowadzeniu do dyszy ulega roztopieniu. Proste modele drukarek posiadają z reguły jedną dysze umożliwiającą drukowanie jednym kolorem plastiku.
Droższe natomiast mają dwie lub więcej dysz i umożliwiają druk kilkoma kolorami.

Dwa promienie druku

Inną metodą druku dostępną dla użytkowników nie będących przemysłowcami jest tzw. polyjet. Metoda ta jest niestety droższa i bardziej skomplikowana, ale umożliwia druk kształtów, niemożliwych do odtworzenia w drukarce natryskowej. Metoda polyjet korzysta z ciekłych fotopolimerów, które ulegają utwardzeniu pod wpływem światła laserów. Dzięki dobraniu odpowiedniej mocy, polimer twardnieje w miejscu styku dwóch promieni. Ta metoda druku jest bardzo precyzyjna, a dzięki niej możliwe staje się drukowanie bardzo skomplikowanych kształtów, takich jak np.: brył umieszczonych wewnątrz innych brył itp.
Drukarki 3D już od kilku lat elektryzują wyobraźnię ludzi na całym świecie, dając poczucie, iż lada moment każdy z nas będzie mógł tworzyć własne obiekty w pieleszach swoich domów. Niestety, rzeczywistość jest odrobinę bardziej skomplikowana, tak jak skomplikowane są same drukarki 3D. Pierwsza rzecz, o której należy pamiętać to to, że technologia druku 3D jest bardzo szerokim zagadnieniem i zawiera w swojej definicji kilka dość zróżnicowanych względem siebie procesów produkcyjnych. Standardowa, niskobudżetowa drukarka 3D drukująca z plastiku (czy też jak to się fachowo określa – termoplastów), jest przedstawicielem tylko jednej z obecnych na rynku technologii

Czym jest druk 3D

Druk 3D to technologia przyrostowa (addatywna), polegająca na tworzeniu obiektów przestrzennych przez nakładania kolejnych warstw materiału – jedna na drugą. Jest przeciwieństwem np. frezowania (czyli technologii subtraktywnej), gdzie model przestrzenny powstaje z bryły materiału, przez wycinanie z niego (frezowanie) zbędnego materiału aż do momentu uzyskania efektu końcowego. Drukiem 3D możemy zatem nazwać wszystko to, co pozwala nam na tworzenie obiektów niejako „od zera”, przez nakładanie materiału warstwami. Z kolei to co różnicuje poszczególne technologie druku 3D względem siebie, to sposób w jaki się to odbywa oraz materiał, którego do tego użyjemy

Rodzaje technologii druku 3D

Pierwszą technologią druku 3D jaka powstała na świecie była stereolitografia (w skrócie SLA). Została opracowana przez Charlesa Hulla w 1984 r. i polegała na utwardzaniu kolejnych warstw żywicy za pomocą światła lasera. Przez kolejne lata Hull rozwijał swój projekt, aż pod koniec lat 80-tych udało mu się go skomercjalizować, zakładając pierwszą i obecnie największą firmę produkującą drukarki 3D – 3D Systems.
Drukarki 3D drukujące z żywic światłoutwardzalnych charakteryzują się bardzo wysoką dokładnością druku 3D, gdzie wysokość drukowanej warstwy jest na poziomie 25 mikronów (0,025 mm). Świetnie sprawdzają się w produkcji specjalistycznych modeli 3D, które wymagają dużej precyzji i dokładności (np. modele dla jubilerów, protetyków i stomatologów, elektroników oraz produkcji skomplikowanych i dokładnych aplikacji przemysłowych)

Super dokładne wydruki 3D z żywic

W kolejnych latach na rynku pojawiły się kolejne technologie oparte o żywice światłoutwardzalne, jak DLP (digital light processing) oraz PolyJet. Pierwsza jest bardzo podobna do SLA, z tą tylko różnicą, że zamiast światłem lasera, żywica jest utwardzana światłem emitowanym przez projektor. Z kolei PolyJet to już zupełnie inny proces – drukarka 3D drukująca w tej technologii przypomina nieco w działaniu drukarkę atramentową do papieru, z tą różnicą, iż zamiast atramentu nanosi żywicę. Żywica ta jest od razu utwardzana za pomocą światła UV. Dodatkowo, oprócz żywicy jest natryskiwany wosk, stanowiący materiał podporowy (pamiętajmy, że drukarki 3D nie mogą drukować w powietrzu…), który jest na koniec usuwany strumieniem wody w specjalnej myjce.

c.d.n.