พื้นฐานการพิมพ์ 3 มิติ: ประเภทของเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

การพิมพ์ 3 มิติไม่ได้ทำงานเหมือนการพิมพ์ทั่วไป ในขณะที่เมื่อพูดถึงหมึกบนกระดาษ แทบทุกเครื่องที่ใช้ ไม่ว่าจะเป็นกระดาษและหมึก การพิมพ์ 3 มิตินั้นมีความเฉพาะเจาะจงมากกว่า ไม่ใช่เครื่องพิมพ์ทุกเครื่อง หรือแม้แต่เครื่องพิมพ์ทุกประเภทจะเหมาะสำหรับเส้นใยหรือโครงการทุกประเภท คุณจะต้องศึกษาข้อมูลก่อนที่จะเลือกเพื่อให้แน่ใจว่าได้ประเภทที่ถูกต้องสำหรับความต้องการของคุณ

ต่อไปนี้คือข้อมูลสรุปเกี่ยวกับเครื่องพิมพ์ 3 มิติทั่วไปบางประเภทที่คุณสามารถหาได้ ไม่ใช่รายการที่ครอบคลุม แต่สิ่งเหล่านี้เป็นสิ่งที่ผู้ที่ชื่นชอบการพิมพ์ 3D รุ่นใหม่จำเป็นต้องรู้!

SLA

SLA หรือ Stereolithography เป็นการพิมพ์ 3 มิติประเภทแรกที่เคยมีมา สร้างขึ้นในปี 1986 โดย Chuck Hall โดยใช้เทคนิคการพิมพ์ที่เรียกว่า Vat Polymerisation โดยใช้กัมโฟโตโพลีเมอร์ที่สัมผัสกับแหล่งกำเนิดแสง เครื่องพิมพ์ประเภทนี้เหมาะสำหรับพื้นผิวเรียบและมีรายละเอียดสูงในงานพิมพ์

มันไม่ได้มีไว้สำหรับผู้เริ่มต้นโดยเฉพาะและมีประโยชน์มากมายในด้านการแพทย์ ซึ่งใช้สำหรับพิมพ์แบบจำลองทางกายวิภาคและไมโครฟลูอิดิกส์ เครื่องพิมพ์ใช้กระจกหลายบานที่จัดเรียงเพื่อชี้เสาเลเซอร์พาดผ่านหมากฝรั่งที่ใช้เป็นเส้นใย เพื่อให้สามารถสร้างชั้นต่างๆ ในเขตการขึ้นรูปได้

ความแม่นยำและความเร็วเป็นกุญแจสำคัญ และโปรเจ็กต์การพิมพ์ 3 มิติถูกสร้างขึ้นจากพื้นฐาน นอกจากการใช้ที่กล่าวมาในทางการแพทย์แล้ว เทคนิคการพิมพ์นี้ยังมีประโยชน์ในอุตสาหกรรมการบินและยานยนต์อีกด้วย เครื่องพิมพ์ประเภทนี้ ได้แก่ ProJets และ Vipers

SLS

การเผาผนึกด้วยเลเซอร์แบบเฉพาะหรือ SLS ทำให้ผงไนลอนอ่อนตัวลงในโครงสร้างพลาสติกแข็ง วัสดุที่ใช้คือเทอร์โมพลาสติก ซึ่งหมายความว่าผลลัพธ์ที่ได้จะเหนียว เหมาะสำหรับการติดแน่นและแรงกระแทกสูง เทคนิคที่ใช้เรียกว่าฟิวชั่นเตียงไฟฟ้า เทอร์โมพลาสติกจะถูกให้ความร้อนจนกระทั่งก่อนที่มันจะหลอมเหลวแล้วจึงจัดชั้นบนขั้นตอนการขึ้นรูป เลเซอร์ใช้ในการเผาผงที่ซ้อนกันเป็นชั้นแข็งและแข็ง - และเมื่อมีการตัดขวาง เสร็จสมบูรณ์ เวทีลดลงตามความสูงของชั้นนั้น ผงเพิ่มเติมถูกเพิ่ม และเลเซอร์อีกครั้งหนึ่งเผาเป็น แข็ง.

ผงส่วนเกินที่เติมแต่ไม่ถูกเผาทำหน้าที่เป็นวัสดุรองรับที่จะหลุดออกไปในที่สุด โครงสร้างรองรับไม่จำเป็นเพราะเหตุนี้ ข้อได้เปรียบหลักของ SLS คือมันสร้างคุณสมบัติทางกลที่ยอดเยี่ยม โดยมีข้อเสียของเวลารอคอยสินค้านานกว่าเครื่องพิมพ์ประเภทอื่น ตัวอย่าง ได้แก่ Sinterit Lisa, Formlabs Fuse 1 และ Sharebot SnowWhite 2

FDM/FFF

Fused Deposition Modeling และ Fused Filament Fabrication เป็นเครื่องพิมพ์ประเภทเดียวกัน พวกเขาขับไล่ชั้นเส้นใยพลาสติกทีละชั้นไปยังขั้นตอนการขึ้นรูป ด้วยวิธีนี้ แบบจำลองที่สมบูรณ์สามารถสร้างได้ค่อนข้างเร็วและมีประสิทธิภาพ พื้นผิวที่สร้างขึ้นมักจะไม่เรียบ และโมเดลที่ได้ก็มักจะไม่แข็งแรงเกินไป กล่าวอีกนัยหนึ่ง การใช้งานจริงของชิ้นส่วนที่พิมพ์ออกมานั้นค่อนข้างจำกัด อย่างไรก็ตาม เครื่องพิมพ์ประเภทนี้เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับผู้เริ่มต้น เนื่องจากเป็นมิตรกับการทดลองและค่อนข้างใช้งานง่าย

ที่กล่าวว่าเครื่องพิมพ์ประเภทนี้สามารถเป็นหนึ่งในเครื่องพิมพ์ที่มีราคาไม่แพงมากสำหรับเครื่องพิมพ์ที่มีงบประมาณจำกัด หลอดใยยาวเข้าไปในเครื่องพิมพ์แล้วดันผ่านท่อน้ำร้อน วัสดุที่ใช้กันมากที่สุดคือ PLA, ABS และ PET แต่วัสดุอื่นๆ บางชนิดก็ใช้ได้เช่นกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับพวยกาที่ใช้

หัวของเครื่องพิมพ์จะเคลื่อนไปตามแกนชุด และจ่ายพลาสติกเหลวทีละชั้น เมื่อเลเยอร์เสร็จสิ้น เลเยอร์ถัดไปจะเริ่มทำงานจนกว่าอ็อบเจ็กต์จะเสร็จสมบูรณ์ วิธีใช้เทคนิคนี้อย่างดีที่สุดบางส่วนคืออุปกรณ์ติดตั้งและปลอกหุ้ม แต่ FFF และ FDM ยังเหมาะสำหรับงานพิมพ์งานพิมพ์โต๊ะเครื่องแป้งขนาดเล็กทุกประเภท

เครื่องพิมพ์รุ่นต่างๆ ได้แก่ Snapmaker และ Ultimaker ตลอดจนรุ่นอื่นๆ อีกมากมาย เมื่อพิจารณาถึงความแพร่หลายของเครื่องพิมพ์ประเภทนี้ในปัจจุบัน มีรุ่นต่างๆ มากมายในทุกช่วงราคา

DLP

Digital Light Processing ค่อนข้างคล้ายกับการพิมพ์ SLA พิมพ์ได้เร็วกว่าและเปิดเลเยอร์ได้พร้อมกัน แทนที่จะพิมพ์แบบตัดขวางด้วยการใช้เลเซอร์ SLA และ DLP มีจุดประสงค์ในการใช้งานที่คล้ายคลึงกันและเป็นแบบจำลองประเภทรูปทรงการแช่ พื้นผิวเรียบไม่เหมือนกับ FFF ดังนั้นโครงการจึงสามารถค้นหาการใช้งานในสิ่งต่างๆ เช่น งานทันตกรรม

ในทางกลับกัน งานพิมพ์ DLP ค่อนข้างอ่อนแอ ปกติแล้วจะไม่มีประโยชน์สำหรับชิ้นส่วนเครื่องจักรกลหรืออะไรก็ตามที่ต้องการความมั่นคงเป็นพิเศษ สำหรับความแตกต่างระหว่าง SLA และ DLP โดยที่ก่อนหน้านี้ใช้เลเซอร์ในการวาดรูปทรงโค้งมน DLP ใช้ หน้าจอเพื่อฉาย voxel สี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีขนาดต่ำสุดเพื่อสร้างรูปร่างที่เป็นอยู่ พิมพ์

เครื่องพิมพ์ประเภทนี้ ได้แก่ Micromake L2, SprintRay Moonray และ Anycubic Photon S

MJF

เครื่องพิมพ์ Multi Jet Fusion ประกอบชิ้นส่วนจากผงไนลอน แทนที่จะใช้เลเซอร์ (เช่นในการพิมพ์ SLS) คลัสเตอร์อิงค์เจ็ทจะใช้ความร้อนเพื่อละลายผง ผลลัพธ์ที่ได้คือคุณสมบัติทางกลที่เสถียรและคาดการณ์ได้ รวมถึงผลลัพธ์ของพื้นผิวที่ดีขึ้น

การประดิษฐ์ที่รวดเร็วขึ้นด้วยเทคนิคนี้ทำให้ต้นทุนโดยรวมลดลง หัวพิมพ์พ่นโฟโตโพลีเมอร์ขนาดเล็กหลายร้อยหยด ซึ่งผ่านการบ่มและแข็งตัวในภายหลังด้วยแสงยูวี เมื่อเลเยอร์ถูกรักษา เลเยอร์ถัดไปจะถูกนำไปใช้จนกว่าอ็อบเจ็กต์จะเสร็จสมบูรณ์

เทคนิคนี้ต้องการสื่อช่วยเหลือที่นำออกมาใช้ภายหลังการจัดการ แม้ว่าสิ่งนี้จะทำให้เกิดปัญหาบางอย่าง แต่ MJF เป็นหนึ่งในเทคนิคเดียวที่อนุญาตให้เครื่องพิมพ์สร้างวัตถุหลายชิ้นในบรรทัดเดียวโดยไม่ลดความเร็วของการสร้าง มันยังสามารถผลิตสิ่งต่าง ๆ โดยใช้วัสดุที่แตกต่างกันและเต็มสี ซึ่งหมายความว่าเมื่อจัดเรียงอย่างเหมาะสม MJF สามารถผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็กที่เหมือนกันจำนวนมากได้เร็วกว่าเครื่องพิมพ์ประเภทอื่นๆ อย่างมาก เครื่องพิมพ์ประเภทนี้ ได้แก่ HP Jet Fusion series

PolyJet

เครื่องพิมพ์ PolyJet ผลิตชิ้นส่วนที่ราบรื่นและแม่นยำซึ่งเหมาะสำหรับสิ่งต่างๆ มีความละเอียดของชั้นด้วยกล้องจุลทรรศน์และสามารถผลิตได้ทั้งผนังบางและองค์ประกอบที่ซับซ้อนเนื่องจากสามารถทำงานได้ วัสดุที่หลากหลายที่สุดจากเครื่องพิมพ์ 3D ใดๆ (หากติดตั้งหัวฉีด/เตียงที่ถูกต้อง) สามารถใช้งานพิมพ์ PolyJet เพื่อสร้างอุปกรณ์จับยึด แม่พิมพ์ และเครื่องมือการผลิตต่างๆ

มีเครื่องพิมพ์หลากหลายรุ่นสำหรับใช้ในงานทันตกรรมโดยเฉพาะ สำหรับห้องปฏิบัติการทันตกรรมและการพิมพ์ทางทันตกรรม งานพิมพ์ที่รวดเร็วและมีคุณภาพสูงที่เกิดจากเทคโนโลยีนี้ทำให้เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการใช้งานทางการแพทย์ประเภทนั้น เครื่องพิมพ์เหล่านี้ทำงานโดยใช้หัวพ่นหลายหัว โดยจะวางชั้นของวัสดุก่อสร้างโดยการเลื่อนไปตามแกน แต่ละหัวมีส่วนทำให้เกิดปริมาณที่แตกต่างกันในจุดต่าง ๆ เพื่อสร้างรูปร่างของเลเยอร์นั้น การตั้งค่าทั่วไปของเครื่องพิมพ์เหล่านี้มีหัวพิมพ์แบบอิงค์เจ็ทแบบหลายหัวฉีด

วัสดุที่กระจายจะถูกฉายแสงและชุบแข็งด้วยชั้น UV ก่อนที่เครื่องพิมพ์จะเคลื่อนไปตาม - แพลตฟอร์มจะลดชั้นหนึ่งลง และเพิ่มชั้นถัดไป วัตถุดิบและไส้หลอดไม่ได้เก็บไว้ในหลอด แต่เก็บไว้ในตลับหมึกที่เชื่อมต่อกับหัวฉีด ไม่ต่างจากเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ตทั่วไป เครื่องพิมพ์ประเภทนี้ ได้แก่ Connex 3 series, Objet30 และ J5 DentaJet

DMLS

เครื่องพิมพ์ DMLS มีหนึ่งแอปพลิเคชันหลัก – การพิมพ์สิ่งที่เป็นโลหะ การใช้สารเติมแต่งที่เป็นโลหะทำให้ DMLS เป็นเครื่องจักรมาตรฐานสำหรับการพิมพ์ 3 มิติทุกประเภทที่เกี่ยวข้องกับเส้นใย MF ในขณะที่เครื่องพิมพ์อื่นๆ บางรุ่นสามารถจัดการกับวัสดุได้เช่นกัน แต่เครื่องพิมพ์ DMLS นั้นดีเป็นพิเศษในการสร้างชิ้นส่วนที่เหมือนกันซึ่งมีคุณสมบัติคล้ายกับสิ่งที่หล่อจากโลหะ "ปกติ"

DMLS ย่อมาจาก Direct Metal Laser Sintering และนั่นคือวิธีการทำงาน – ใช้ a เลเซอร์กำลังสูงเพื่อละลายชั้นผงของส่วนผสมโลหะ/พลาสติกก่อนที่จะชุบแข็งอีกครั้งเพื่อสร้าง โครงการ. มันทำงานคล้ายกับการเชื่อมหรือประสานด้วยเลเซอร์ที่ละเอียดและแม่นยำมาก อย่างไรก็ตาม มันเร็วและแม่นยำกว่าที่มือมนุษย์คาดไว้มาก

เครื่องพิมพ์เหล่านี้ค่อนข้างซับซ้อนในการใช้งานและต้องการ/ใช้องค์ประกอบที่แปลกใหม่ (เช่น argon. ปกติ ห้องสร้างที่เติมแก๊ส) ดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้นเลย - โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาถึงความเจ็บปวด ราคาสูง. ที่กล่าวว่า พวกเขาสามารถทำงานกับโลหะผสมและโลหะต่าง ๆ รวมทั้งเหล็ก ไทเทเนียม นิกเกิล โคบอลต์ และทองแดง รุ่นเครื่องพิมพ์ DMLS ได้แก่ EOS M 290 และ FormUp 350

EBM

การหลอมด้วยลำแสงอิเล็กตรอนเป็นการพิมพ์ฟิวชั่นแบบผงเตียง ใช้ลำแสงอิเล็กตรอนมากกว่าเลเซอร์ทั่วไปในการหลอมอนุภาคและสร้างชิ้นส่วน สร้างโครงสร้างที่มั่นคงและทนทานอย่างเหลือเชื่อด้วยการหลอมโลหะเข้ากับโลหะ ปัจจุบัน เทคโนโลยีนี้ใช้และผลิตโดยบริษัทเดียว – GE Additive

เมื่อเทียบกับเครื่องพิมพ์อื่นๆ ที่ใช้เลเซอร์เป็นแหล่งความร้อน เครื่องพิมพ์ EBM ใช้ปืนอิเล็กตรอนเพื่อดึงอิเล็กตรอนออกจากเส้นใยเหล็กทังสเตนในสุญญากาศ จากนั้นเร่งความเร็วและฉายลงบนผงโลหะที่ฝากไว้ในแต่ละชั้น

เมื่อพิมพ์โปรเจ็กต์แล้ว ผงส่วนเกินจะถูกลบออกด้วยปืนลูกซอง เนื่องจากกระบวนการทั้งหมดเกิดขึ้นภายใต้สุญญากาศ ชิ้นส่วนและผงจึงไม่เกิดปฏิกิริยาออกซิไดซ์ขณะใช้งาน และเมื่อพิมพ์เสร็จ ผงที่ไม่ได้ใช้ในปริมาณที่เหมาะสมก็สามารถนำมาใช้โดยตรงได้ ซึ่งแตกต่างจากเทคนิคการพิมพ์อื่นๆ ส่วนใหญ่ และช่วยลดต้นทุนการพิมพ์ได้อย่างมาก เนื่องจากวัสดุอาจมีราคาค่อนข้างสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพูดถึงเส้นใยโลหะ

เมื่อเทียบกับเครื่องพิมพ์ลำแสงเลเซอร์ ลำแสงอิเล็กตรอนมีข้อได้เปรียบด้านความเร็ว แต่มีความแม่นยำและขนาดชิ้นส่วนสูงสุดในการผลิตเล็กน้อย เนื่องจากลำแสงกว้างกว่าเลเซอร์ บางสิ่งที่ทำด้วยเลเซอร์ไม่สามารถทำได้ในเครื่องพิมพ์ EBM ด้วยจำนวนรุ่นเครื่องพิมพ์ที่มีอยู่อย่างจำกัด จึงมีข้อจำกัดในด้านขนาดชิ้นส่วน – ปริมาณการผลิตของเครื่องพิมพ์เลเซอร์สามารถเพิ่มเป็นสองเท่าของรุ่น EBM ที่เปรียบเทียบกันได้อย่างง่ายดาย