3 डी प्रिंटिंग तकनीक का एक संक्षिप्त दौरा

विषय पर मेरी पिछली पोस्ट:
नीदरलैंड में पहला 3 डी प्रिंटिंग इवेंट
3 डी प्रिंटिंग इवेंट (एंड)
नया बजट 3 डी प्रिंटर
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों का उत्तर देने के लिए, मैं यहां पर लोकप्रिय 3 डी प्रिंटिंग टेक्नोलॉजी - पिघले हुए प्लास्टिक, पाउडर, फोटोपॉलिमर, लेजर साइनिंग के साथ मुद्रण का वर्णन करूंगा। बेशक, यह जानकारी अंतिम सत्य नहीं है। यह एक तस्वीर है जो आज मेरे सिर में विभिन्न स्रोतों से विकसित हुई है।

पिघला हुआ सामग्री (प्लास्टिक, चॉकलेट) के साथ मुद्रण

यह शौकिया उपकरणों के बीच सबसे लोकप्रिय तरीका है। इसका सार सरल है। कल्पना कीजिए कि एक गोंद बंदूक कैसे काम करती है? एक प्लास्टिक बार को बंदूक के एक छोर से धकेला जाता है, और दूसरे छोर पर यह एक द्रव अवस्था तक गर्म होता है और ग्लूइंग की जगह पर निचोड़ा जाता है।
प्रिंटर 3 कुल्हाड़ियों के साथ एक मशीन है। प्रिंट सिर को मशीन के समन्वय प्रणाली पर रखा गया है। जब यह एक्स / वाई निर्देशांक के साथ चलता है, तो पिघला हुआ प्लास्टिक एक पतली (0.3-0.5 मिमी) नोजल से बाहर निचोड़ा जाता है और जम जाता है। एक परत को प्रिंट करने के बाद, प्रिंटर Z समन्वय को बदलता है (प्लेटफ़ॉर्म को कम करता है / सिर उठाता है) और अगली परत को प्रिंट करता है।

प्रिंटर के बीच का अंतर

प्रिंटर के बीच मुख्य अंतर यह है कि 3 कुल्हाड़ियों के साथ आंदोलन कैसे लागू किया जाता है, सामग्री कैसे खिलाया जाता है, चाहे तालिका गर्म हो या न हो, चाहे मुद्रण 2 सामग्रियों द्वारा समर्थित हो।

रेपराप परिवार के अधिकांश प्रिंटर केवल X अक्ष के साथ सिर को हिलाते हैं । ऑब्जेक्ट के साथ प्लेटफॉर्म Y अक्ष के साथ चलता है। प्रिंट सिर से डिजाइन और X अक्ष के साथ ड्राइव Z अक्ष के साथ चलते हैं। ऐसे द्रव्यमान के आंदोलन के कारण सटीकता और प्रिंट गति में नुकसान होता है।


अल्टिमेकर और मेकरबोट के नवीनतम संस्करण में , सीईएस 2012 में बड़ी धूमधाम के साथ प्रकाशित किया गया , प्रिंट सिर डिवाइस के शीर्ष पर दो अक्षों (एक्स / वाई) के साथ चलता है, और उत्पाद के साथ मंच धीरे-धीरे नीचे (जेड)। इसके लिए धन्यवाद, उच्च गुणवत्ता और प्रिंट गति प्राप्त की जाती है, जो मेंडल की तुलना में 10 गुना अधिक हो सकती है ।
सीएनसी मशीन टूल्स से विरासत में मिली शास्त्रीय योजनाओं के अलावा, डेल्टा रोबोट के साथ प्रयोग हैं।

प्लास्टिक

मुद्रण के लिए विभिन्न प्लास्टिक का उपयोग करें। सबसे लोकप्रिय एबीएस हैं , जिनमें से अधिकांश खिलौने बने हैं, और पीएलए बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक है जिसमें से पैकेजिंग और डिस्पोजेबल टेबलवेयर बनाए जाते हैं। इसके अलावा, विशेष प्रकार जो पानी में घुलनशील होते हैं ( PVA ) या एक विशेष विलायक का उपयोग किया जाता है। ऐसे प्लास्टिक सहायक संरचनाओं को प्रिंट कर सकते हैं, जिन्हें अंत में हटा दिया जाता है। अगली फोटो में ब्लैक प्लास्टिक एक ऐसी सहायक सामग्री है।

सहायक सामग्री के साथ दो रंगों या एक रंग में छपाई के लिए, एक डबल एक्सट्रूडर प्रिंटर का उपयोग किया जाता है। आज, यह तकनीक अभी तक शौकिया प्रिंटर में विकसित नहीं हुई है। शौकीनों के बीच मानक के रूप में चुना गया एसटीएल प्रारूप, कई रंगों का समर्थन नहीं करता है। लेकिन डिवाइस पहले से ही उपलब्ध हैं, इसलिए ये समस्याएं पहले से ही समाधान की प्रक्रिया में हैं।
मुद्रण के लिए प्लास्टिक को विभिन्न व्यास के एक बार के रूप में लगभग 40-60 डॉलर प्रति किलोग्राम की कीमत पर बे में बेचा जाता है, पानी में घुलनशील अधिक महंगा ($ 90) है। विभिन्न प्रकार के प्लास्टिक (और अन्य सामग्री, जैसे चॉकलेट) में ऑपरेटिंग तापमान की एक अलग सीमा होती है। एक तापमान सेंसर का उपयोग इष्टतम तापमान बनाए रखने के लिए किया जाता है।
मुद्रण सटीकता सुनिश्चित करने के लिए, भाग को स्थानांतरित नहीं करना चाहिए, इसलिए इसे प्लेटफ़ॉर्म की सतह पर चिपका दें।
चूंकि प्लास्टिक का हिस्सा लंबे समय तक मुद्रित होता है, इसलिए यह असमान रूप से ठंडा हो जाता है। पहले छपे लेयर्स - पहले कूल। इसलिए, भाग ख़राब हो जाता है - झुकना। एक तरफ, आसंजन इतना मजबूत होना चाहिए कि ठंडा होने पर मंच को फाड़ने से रोकने के लिए, और दूसरी तरफ, इतना कमजोर कि आप इसे अपने हाथों से फाड़ सकते हैं प्रक्रिया के अंत में इसे नुकसान पहुंचाए बिना।

यह इस कारण से है कि ABS प्लास्टिक के साथ काम करने के लिए प्लेटफ़ॉर्म को गर्म किया जाता है और थर्मल टेप (केप्टन टेप) को प्लेटफ़ॉर्म पर चिपका दिया जाता है, और PLA प्लास्टिक के साथ काम करने के लिए मास्किंग टेप को प्लेटफ़ॉर्म पर चिपकाया जाता है (ऊपर चित्र में नीला)। पेशेवर प्रिंटर में, प्रक्रिया आम तौर पर एक बंद बॉक्स में होती है, जहां एक उच्च तापमान बनाए रखा जाता है जो धीमी गति से ठंडा और प्लास्टिक का बेहतर आसंजन प्रदान करता है। तो स्कॉच टेप 3 डी प्रिंटिंग के लिए एक और उपभोज्य है।

पाउडर की छपाई

इस तकनीक का उपयोग ZCorp पेशेवर प्रिंटर में किया जाता है। यह आपको एक ही समय में कई रंगों के साथ उच्च रिज़ॉल्यूशन में प्रिंट करने की अनुमति देता है। सार सरल है - बारीक छितराया हुआ पाउडर एक पतली परत में डाला जाता है, समतल किया जाता है, फिर सिर जाता है, और एक इंकजेट प्रिंटर के रूप में, यह वांछित रंग में चित्रित बाइंडर के साथ पाउडर डालता है। फिर सब कुछ दोहराता है - पाउडर, संरेखण, बांधने की मशीन की एक परत। अंत में, शेष पाउडर को उड़ा दिया जाता है और सब कुछ तैयार होता है। फांसी के तत्वों का समर्थन करने के लिए अतिरिक्त सामग्री की आवश्यकता नहीं है - इसकी भूमिका पाउडर द्वारा निभाई जाती है, जो कंटेनर को समान रूप से भरती है और बाद की परतों के लिए बैकअप के रूप में कार्य करती है। प्रिंटर्स की कीमत $ 15k (मोनोक्रोम ZPrinter 150), रंग ZPrinter 250 - $ 25k से है।

प्लास्टिक के भराव के अलावा, खुश मालिक अन्य सामग्रियों के साथ खेलते हैं। मैंने सिरेमिक और धातु के उपयोग के बारे में सुना। एनीलिंग के बाद, एक सिरेमिक या धातु उत्पाद क्रमशः प्राप्त किया जाता है।

लेजर सिंटरिंग

वस्तुतः मुद्रण पाउडर से अलग नहीं है। केवल एक लेजर सिन्टरिंग पाउडर का उपयोग एक बाइंडर के बजाय एक प्रिंटहेड के रूप में किया जाता है। एक परत चढ़ा दी, एक नया डाला, एक पाप किया, इत्यादि।
प्रसिद्ध एयरोस्पेस और रक्षा कंपनी ईएडीएस की ब्रिस्टल शाखा ने इस तकनीक का उपयोग करके एक साइकिल "बेक" की है।


इन फिशनेट ऑब्जेक्ट्स को भी इस तकनीक का उपयोग करके बनाया गया है।


उसी तरह, आप आग रोक सामग्री से उत्पाद बना सकते हैं। केवल एक लेज़र को अधिक शक्ति की आवश्यकता होती है।
पिछले 2011 में, मार्कस काइसर ने अपने सौर 3 डी प्रिंटर प्रोजेक्ट के साथ धूम मचा दी। पापी पाउडर के बजाय, उन्होंने रेत का इस्तेमाल किया, जिसे उन्होंने वहीं रेगिस्तान में इकट्ठा किया। लेजर बीम के बजाय, मैंने एक बड़े फ्रेस्नेल लेंस का उपयोग किया, जिसने सूरज को एक बिंदु पर केंद्रित किया और रेत को पिघला दिया। परियोजना के लेखक ने खुद को भरने और समतल करने वाले उपकरण के रूप में काम किया :) प्रिंटर और कंप्यूटर की समन्वय प्रणाली सौर पैनलों द्वारा संचालित की गई। परिणाम एक कटोरा है:


पूरी प्रक्रिया वीडियो पर कैप्चर की गई है:

फोटोपॉइमर द्वारा मुद्रण

ऑपरेशन का सिद्धांत सरल है - हम राल पर मॉडल के एक हिस्से को प्रोजेक्ट करते हैं, यह जमा देता है जहां इसे जलाया गया था। मॉडल उठाएं और रेजिन जोड़ें, अगले भाग को प्रकाश दें, आदि।
यह मुद्रण विधि उपकरण की सादगी और परिणाम की सटीकता के कारण एमेच्योर और प्रयोगशालाओं के बीच भी पाई जाती है। यहाँ डिवाइस का आरेख है:

फोटोपॉलिमर और ग्लास बॉटम के साथ एक क्युवेट है। इस तल पर, नीचे से प्रोजेक्टर एक छवि को प्रोजेक्ट करता है। सॉफ्टवेयर प्रोजेक्टर (ऑब्जेक्ट के सेक्शन) पर चित्रों को स्विच करता है और धीरे-धीरे ग्लास प्लेटफॉर्म को उठाता है, जिस पर ऑब्जेक्ट बढ़ता है। जैसे ही फोटोपॉलिमर का सेवन किया जाता है, इसे सेल में जोड़ा जाता है। ऊपर से, तंत्र आमतौर पर एक टोपी के साथ बंद होता है जो एक निश्चित स्पेक्ट्रम को सहज रोशनी से बचने की अनुमति नहीं देता है।

यहाँ ऐसे प्रिंटर का काम है, जो घर पर बनाया गया है:


ऐसे प्रिंटर पर छपी किसी वस्तु का उदाहरण:


कई अलग-अलग फोटोपॉलेमर हैं। वे अलग-अलग तरीकों से खड़े होते हैं, प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य पर प्रतिक्रिया करते हैं, अलग-अलग सक्रियण समय होते हैं। इसलिए, प्रिंटर बनाते समय, आपको प्रकाश व्यवस्था के लिए सामग्री और दीपक का चयन करना होगा। प्रोजेक्टर के बजाय, आप एक लेजर (एक संकीर्ण बीम टॉर्च) और एक स्वीप सिस्टम का उपयोग कर सकते हैं। फिर कटौती को लेजर के साथ खींचना होगा जैसा कि लेजर सिंटरिंग में होता है। अगर मैं गलत नहीं हूं, तो शीर्ष प्रिंटर के लिए उपभोज्य की कीमत लगभग 300 डॉलर प्रति लीटर है। लेकिन ऐसे प्रिंटर के निर्माण में रुचि रखने वाले समुदाय को एक सस्ता विकल्प भी मिला - लगभग $ 20 प्रति लीटर। समुदाय, photopolymers पर विभिन्न जानकारी, एक प्रोजेक्टर, प्रिंटर, आदि के उपकरण यहाँ पाया जा सकता है - 3dprinter.wiktot.com

nano-cemms.illfox.edu - यहां, वीडियो क्लिप की एक श्रृंखला का उपयोग करते हुए, प्रयोगशाला में 3 डी प्रिंटिंग प्रक्रिया को वास्तव में घुटने पर इकट्ठा किया जाता है। बहुलक को एक गिलास में डाला जाता है और एक नियमित प्रोजेक्टर एक दर्पण के माध्यम से बहुलक को ऊपर से रोशन करता है। जिस प्लेटफ़ॉर्म पर ऑब्जेक्ट उगाया जाता है वह एक छोटे से तिपाई से जुड़ा होता है और एक ग्लास में उतारा जाता है। मैन्युअल रूप से प्रोजेक्टर पर, स्लाइस की तस्वीरें बदलती हैं और प्लेटफॉर्म धीरे-धीरे कम होता है। प्रक्रिया के अंत में, वस्तु को राल में डुबोया जाता है। फिर इसे हटा दिया जाता है, धोया जाता है और सूख जाता है। बेशक, वास्तविक प्रक्रिया में कई घंटे लगते हैं। मुद्रण प्रति घंटे कई मिलीमीटर की गति से होता है। इसलिए यहां स्वचालन अनावश्यक नहीं है।

बाद में जोड़ा गया:
इस तकनीक का उपयोग करके निर्मित ओबेटेट कॉनेक्स परिवार के औद्योगिक प्रिंटर एक उत्पाद में कई अलग-अलग प्रकार के फोटोपॉलेमर का उपयोग कर सकते हैं। वास्तव में, यह एक बड़ा इंकजेट प्रिंटर है, जिसमें विभिन्न सामग्रियों के साथ कंटेनरों से जुड़े दर्जनों नलिका हैं। मुद्रण की प्रक्रिया में, बहुलक को उत्पाद पर लागू किया जाता है और तुरंत रोशन किया जाता है।

यहां एक समय में ऐसे प्रिंटर पर मुद्रित वस्तुओं के उदाहरण दिए गए हैं:




मुद्रण प्रक्रिया:


कई प्रकाशन ध्यान दें कि 3 डी प्रिंटिंग वर्तमान प्रवृत्ति है। इसलिए हम इस क्षेत्र, नए प्रिंटर और सामग्रियों में त्वरित प्रगति की प्रतीक्षा कर रहे हैं।

अपडेट 2:
लेगो से चॉकलेट 3 डी प्रिंटर

अद्यतन ३:
इंस्ट्रूमेंट्स.कॉम पर photopolymer के साथ प्रिंटिंग के लिए होममेड प्रिंटर