3D печатането се превърна в много по-масова технология, като печатащите машини се предлагат на почти всяка цена. Повечето хора, които искат 3D принтер, вероятно могат да намерят модел, който могат да си позволят. Въпреки това 3D печатането все още е толкова ново, че малко хора знаят как работи. 

Ето защо сега е подходящ момент да отговорите на въпроса „ Как^(How) работи 3D печатането?“. Има много голям шанс в крайна сметка да се наложи да използвате такъв!

Добавящ срещу субтрактивен 3D печат^{(Additive vs Subtractive 3D Printing)}

Има две широки категории 3D печат. 3D принтерите, които можете да закупите сами, са почти всички „добавителни“ машини. С други думи, те изграждат 3D обекти чрез добавяне на материал (обикновено на слоеве), докато обектът е завършен. 3D принтерите, за които хората се сещат, когато чуят „3D принтер“ почти винаги са от добавката.

Субтрактивният 3D печат е много различен. Тук започвате с фиксирано количество материал и след това премахвате материала, докато остане само готовият обект. Скулптор, който прави статуя от мрамор, използва метод на изваждане. Субтрактивните машини обикновено се намират в големи работилници и промишлени условия. Системите за фрезоване с ЦПУ^(CNC) (компютърно числово управление) са може би най-известният пример.

Оттук нататък ще се концентрираме само върху адитивните машини, тъй като те са подходящи за средния потребител. Просто знайте, че субтрактивните машини принадлежат към същото разширено семейство 3D принтери като този, който можете да поставите на бюрото.

Моделиране на слято отлагане, стереолитография и селективно лазерно синтероване^{(Fused Deposition Modelling, Stereolithography and Selective Laser Sintering)}

Трите основни метода за адитивно 3D печатане са FDM (моделиране с fused deposition), стереолитография ( SLA ) и селективно лазерно синтероване ( SLS ).

FDM принтерът da Vinci^{(The da Vinci FDM Printer)(The da Vinci FDM Printer)}

FDM е най-разпространената система от потребителски клас. При тези типове принтери нишка от материал преминава през гореща печатаща глава. Печатащата глава е прецизно позиционирана в 3D-пространство и отлага слой материал според точни програмирани инструкции. Има различни подходи към FDM , но ще стигнем до това след малко.

Принтерът на Нобелова SLA^{(The Nobel SLA Printer) (The Nobel SLA Printer )}

Стереолитографията^{(Stereolithography)} е много по-рядко срещана в потребителските системи. Тези принтери използват лазери за втвърдяване на течна смола в твърд пластмасов материал. Обикновено обектът се „издърпва“ от вана със смола, образувайки слой по слой, докато се издига от материала. През последните години SLA принтерите станаха по-компактни и достъпни. Така че това е истинска алтернатива на FDM принтерите, в зависимост от това какъв тип краен модел се спирате.

Селективното^(Selective) лазерно синтероване ( SLS ) използва мощен лазер за стопяване на полимерен прах. Действителният прах действа като поддържаща структура за печата, така че този тип печат не се нуждае от специално скеле. SLS не е вид FDM , който ще намерите на работния плот. Засега това все още е индустриална технология.

Декартови и делта роботизирани принтери^{(Cartesian & Delta Robot Printers)}

Принтер-робот Delta^{(A Delta Robot Printer)(A Delta Robot Printer)}

Най-често срещаният тип FDM принтер е декартовият 3D принтер. Името се отнася до декартови координати. Това са координатите XYZ , които всички научихме в училище. Печатащата глава може да бъде преместена до всяка координата XYZ в пространството за обем на печата. Математиката е проста, принтерите са доста достъпни и качеството на печат е прецизно. 

Въпреки това, в зависимост от това колко детайлни са координатите XYZ, извитите повърхности може да не са толкова гладки, колкото биха могли да бъдат, което изисква известна ръчна довършителна работа.

Принтерите за роботи Delta^(Delta) използват различен подход. Печатащата глава е монтирана на три рамена, които се движат върху три релси. Чрез промяна на височината на всяко рамо печатащата глава може да се люлее. Този дизайн позволява на печатащата глава да се върти в истински извивки и също така позволява да се отпечатват високи обекти в рамките на обема на печат.

По принцип, колкото по-дълги са релсите, толкова по-висок може да бъде моделът. Вместо координати XYZ, принтерите с делта роботи използват тригонометрия за изчисляване на позицията на печатащата глава. Крайният резултат е, че те не могат да достигнат съвсем същата резолюция на печат като декартовите принтери.

За да разберете наистина концепцията за делта робот, трябва да я видите в действие. Вижте това видео от Йохан Рохол^{(Johann Rocholl)} и бързо ще разберете концепцията.

Забележете^(Notice) артикулацията на ръцете и колко свободно и плавно може да се движи печатащата глава.

Материали за 3D принтер^{(3D Printer Materials)}

3D принтерите използват различни материали, но има две пластмаси, които са най-често срещаните в приложенията от потребителски клас: ABS и PLA .

ABS ( акрилонитрил бутадиен стирен^{(Acrylonitrile Butadiene Styrene)} ) е точно същата пластмаса, от която са направени тухлите LEGO . Тази пластмаса е податлива на изкривяване при охлаждане и се нуждае от принтер с отопляемо легло за печат. Той е доста устойчив на удар, но не особено здрав. Подходящ е за изработване на прототипни части и дори крайни части, които не са носещи.

PLA ( Polylactic Acid ) има ниска точка на топене, не се деформира много, лесна е за работа и има по-малко неуспешни отпечатъци. Освен това е твърде крехък за всяка практическа употреба, но е брилянтен за създаване на гладки, детайлни модели, които са предназначени само за разглеждане.

Добрата новина е, че повечето потребителски 3D принтери ще работят и с двата евтини материала. Така че можете да ги промените според нуждите ви.

Найлонова^(Nylon) нишка е друга опция и има дори принтери, които използват дърво или метал като материал. Принтерите от следващо поколение също могат да обработват повече от една нишка наведнъж, позволявайки смесени материали или многоцветни отпечатъци.

Типичният процес на 3D печат^{(The Typical 3D Printing Process)}

Ако никога не сте правили 3D принт сами, вероятно сте любопитни как всъщност работи от гледна точка на потребителя. Въпреки че използването на 3D принтер не е толкова лесно, колкото избиването на 2D отпечатъци на лазерен или мастиленоструен принтер, не е толкова трудно, колкото си мислите.

След като настроите принтера според ръководството, като калибрирането и нивелирането са извършени правилно, първо се нуждаете от модел за отпечатване.

Можете да направите свой собствен модел, като използвате нещо като Zbrush или AutoCAD^{( Zbrush or AutoCAD)} , но повечето хора вероятно ще изтеглят модел от онлайн сайт. Първата спирка определено трябва да бъде Thingiverse , което е вероятно най-известната колекция от модели, изпратени от потребителите. Въпреки това има много алтернативи^{(alternatives)} .

След като получите модел в съвместим формат, ще го отворите в софтуера, предоставен с вашия принтер. Всички те изглеждат и работят по различен начин, но основната концепция е една и съща. Може също така да искате първо да третирате 3D модел с Meshmixer , което гарантира, че 3D моделът е солиден и подходящ за печат.

В софтуера за 3D принтер вие ще изберете размера и качеството на модела и софтуерът ще го преобразува в „резени“, представляващи всеки печатен слой. Той също така ще изчисли „скелето“, което трябва да бъде отпечатано, за да поддържа модела, докато се прави. Тези неща могат да бъдат счупени, когато печатът приключи.

С цялата тази подготвителна работа зад вас, отпечатването може да започне. В зависимост от настройките за качество може да чакате дълго! Висококачествените отпечатъци варират от няколко часа до няколко дни. За щастие^(Thankfully) някои 3D принтери ви позволяват да наблюдавате отдалечено напредъка на вашия печат чрез приложение.

След като отпечатването приключи, ще го извадите от леглото и след това ще го откъснете от скелето. В много случаи ще трябва да завършите модела с помощта на шкурка и специални режещи инструменти, за да премахнете несъвършенствата. Някои хора дори рисуват моделите си! Единственото истинско ограничение е вашата креативност.

Ако искате да закупите 3D принтер, това са най -добрите ни избори^{(best picks)} и ако имате ограничен бюджет, това са по-удобни за джоба опции.

HDG Explains : How Does 3D Printing Work?

3D prіnting has become а much more mainstream technology, with printing machines available at just about every pricе point. Moѕt people who want a 3D printer can probably find a model they can afford. Despite this, 3D printing is still so new that few people 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

• HDG обяснява: Какво е CAPTCHA и как работи?

• HDG обяснява: Как работи GPS?

• HDG обяснява: Как работи разширената реалност?

• HDG обяснява: Какво е SFTP и FTP?

• HDG обяснява: Какво е компютърен сървър?

• 5 готини неща, които можете да правите със стара RAM

• HDG обяснява: Какво е паркиран домейн и какви са неговите предимства?

• HDG обяснява: Какво представлява режимът за разработчици на Chromebook и какви са неговите приложения?

• HDG обяснява: Какво е Markdown и какви са основните положения, които трябва да знам?

• Окончателното ръководство за зареждане на батерията

• 99 от най-добрите безплатни програми за Windows, които може да не знаете

• Как работи безжичното зареждане?

• HDG обяснява: Какво е UNIX?

• Как да разберем кое е вярно или невярно в интернет

• 4 ситуации, когато споделянето на местоположение на живо може да спаси живот

• Вземете своя ключ за защита на безжичната мрежа в Windows

• HDG Ръководство за правене на екранни снимки на зареждащи среди

• Крайно ръководство за отстраняване на проблеми с висящи проблеми с Windows 7

• HDG обяснява: Имам ли вирус? Ето предупредителните знаци

• HDG обяснява: Какво е компютърен порт и за какво се използват?