3D-skrivare: Hur de bästa filamenten fungerar och vad de är - förklarade helt enkelt

3D-utskrift blir mer och mer populärt. Den här artikeln förklarar hur en 3D-skrivare fungerar, vilka filament du använder för att skriva ut imponerande modeller och några praktiska tips.

Hur fungerar en 3D-skrivare?

3D-skrivare är som sand vid havet. Följaktligen finns det olika tekniker för hur skrivaren skapar en modell. I princip kan dock alla skrivare tilldelas en av fyra olika tekniker.

• Å ena sidan finns det stereolitografi ("SL" eller "SLA"). Skrivaren har ett bad där det finns flytande fotopolymer. Fotopolymerer är plast som härdar när de utsätts för ljus. Skrivarna arbetar vanligtvis med akryl-, epoxi- eller vinylesterharts. Hartset härdas med hjälp av en laser. Det finns en platå i fotopolymerbassängen, som rör sig ner lite efter hårdning av en nivå (djupare in i badrummet). Efter att modellen har härdat helt har plasten hög hållfasthet och kemisk beständighet. Fördelen med denna process är dess noggrannhet: skrivaren kan också skriva ut strukturer i mikrometer. Tyvärr är stereolitografiska skrivare för närvarande fortfarande mycket dyra.
• Selektiv lasersintring ("SLS") är också känd. För att förstå hur det fungerar, föreställ dig ett rör där en platå byggs igen. Platån är överst i början. Först och främst används en rulle för att fördela en plast, en plastbelagd gjutningssand, en metall- eller keramikpulver på platån. En laser kör sedan över platån och värmer upp vissa punkter i pulvret så att de kombineras och objektets första nivå skapas. Platån sjunker sedan lite och processen börjar igen. Så ett objekt kan byggas upp bit för bit. Det praktiska här är att resten av materialet kan fungera som ett stödmaterial och - till skillnad från stereolitografi - behöver inga stödstrukturer skrivas ut.
• I klassisk 3D-tryckning, smält deponeringsmodellering ("FDM") appliceras flytande plast på en yta i lager med hjälp av en extruder, som hårdnar omedelbart. Sedan rör sig ytan nedåt (eller extrudern upp) och nästa lager trycks. Skrivarna är relativt billiga och kan monteras själv med lite kunskap. Stödmaterial måste emellertid skrivas ut för föremål med "överhäng", dvs föremål som är betydligt bredare upptill än i botten. Dessutom är utskriftsnoggrannheten relativt uprecis jämfört med stereolitografi. För hobbyister och intresserade är detta dock exakt rätt förfarande.

Vilka filament finns det?

Med smält deponeringsmodeller skriver du ut med så kallade filament. Dessa är rullar på vilka termoplastmaterial lindas i trådform. Det finns dock vissa skillnader beroende på typen.

• Polylactider ("PLA") används oftast på skrivare. Plasten erhålls mestadels från regenerativa källor, såsom majsstärkelse. Ändå är det inte biologiskt nedbrytbart. Plasten är livsmedelssäker och vattenavvisande på grund av metylgruppen. Det är också flamskyddsmedel och resistent mot UV-strålning under lång tid. Den största fördelen kommer dock från tryckning: det finns ingen obehaglig lukt.
• Akrylonitril-butadien-styrensampolymer ("ABS") används också mycket ofta. Denna plast är en av de mest använda plasten i världen. Det är särskilt motståndskraftigt mot oljor, fetter och höga temperaturer. Till skillnad från PLA är ABS betydligt hårdare. Du bör dock inte andas in lukten av denna plast när du skriver ut. Ansvar är ett stort problem vid utskrift. Medan PLA fästs väl på en uppvärmd glasplatta, fäster vissa typer av ABS mycket dåligt trots den mycket heta värmebädden och dubbelsidig tejp. Men mycket fina modeller kan skapas med ABS. Efter utskrift har modellerna vanligtvis en matt färg. Men om du placerar modellen under en glaskupol innehållande en trasa fuktad med aceton, blir modellen ganska slät efter en tid: ABS är lösligt i aceton, metyletylketon eller diklormetan.
• Polyvinylalkohol ("PVAL" eller "PVOH"), som produceras genom hydrolys av polyvinylacetat, är mycket praktisk för modeller med överhäng. Det speciella med denna plast är att den är vattenlöslig. I en 3D-skrivare med två strängsprutor kan du till exempel skriva ut en modell med PLA, men stödstrukturen med PVAL. Emellertid är denna plast olämplig som ett filament för att skriva ut den faktiska modellen, eftersom vattnet absorberas från luften och modellerna inte kommer att hålla länge.
• Polystyren med hög påverkan ("HIPS") används mest som ett stödmaterial för ABS. Denna plast har hög slaghållfasthet och hårdhet, men kan upplösas med limonen, som till exempel finns i citronolja.
• Det är särskilt exklusivt att skriva ut med PLA-föreningar. Detta är en blandning av PLA och partiklar från andra ämnen. Så du kan också skriva ut med trä eller koppar, till exempel.
• Polykarbonater ("PC") används sällan för utskrift. Fördelen här är den mycket höga smälttemperaturen från 270 ° C till 300 ° C. Denna plast har också hög slaghållfasthet och värmebeständighet.
• Om du vill skriva ut växlar eller skruvar som måste tåla starka krafter och inte får bryta rekommenderas polyhexametylenadipinsyraamin, även känd som "nylon" eller "PA".
• "Elastiska" eller "Flex" -trådar, som vanligtvis består av olika material, kan ofta hittas på Internet. Den största fördelen här är flexibilitet. Detta gör att du kan skriva ut flexibla och gummiaktiga modeller. Som regel används termoplastiska elastomerer baserade på uretan ("TPU") som huvudkomponent.
• Du kan också skriva ut koppar och tallrikar. För detta behöver du livsmedelssäker plast. Förutom PLA finns det också polypropylen ("PP"), som också är något flexibel. En livsmedelssäker kombination av PLA och ABS är PETG, som också är lätt att skriva ut och är väderbeständig.

Hur fungerar en utskriftsprocess?

Först skapar du en 3D-modell med ett CAD-program och sparar den som en STL-fil.

• Denna STL-fil laddas sedan i ett skivprogram, till exempel Cura eller Slic3r.
• I skivprogrammet har du möjlighet att ställa in modellens egenskaper, till exempel fyllningsdensitet eller användning av stödstrukturer.
• Programmet konverterar sedan 3D-modellen till en G-kod. Detta innehåller alla positioner som strängsprutaren ska flytta till den ena efter den andra. Under tiden strängsprutas glödtråden, vilket skapar en haptisk modell.

I nästa praktiska tips ger vi dig en introduktion till CAD-programmet "Solid Edge", med vilken du kan skapa många praktiska 3D-modeller.