Budowa drukarki 3D

Druk 3D rewolucjonizuje kolejne gałęzie gospodarki. Wykorzystywany jest powszechnie w przemyśle np. samochodowym czy maszynowym, ale również w medycynie, a nawet gastronomii. W każdej z tych dziedzin stosowane mogą być różne metody wydruku trójwymiarowego, ale i inne drukarki 3D. Sprawdźmy, jak zbudowany jest podstawowy sprzęt tego typu.

Podstawowe elementy drukarki 3D

Wydawać by się mogło, że budowa drukarki służącej do drukowania przestrzennego, w technologii 3D, z określonego materiału do druku (filamentu), musi być mocno skomplikowana. Tymczasem każda drukarka 3D ma pewne stałe elementy, które są wzbogacane o dodatki właściwe dla poszczególnych technologii wydruku 3D.

Z czego składa się drukarka 3D? „Mózgiem” urządzenia jest panel sterujący, który pozwala na wprowadzenie manualnie ustawień oraz odczyt postępów w pracy nad drukowanym modelem. Panel powinien być wyposażony w gniazdo na kartę pamięci lub USB, aby móc wprowadzić szybko do urządzenia wymagane informacje i projekty, bez konieczności jego podłączania do komputera. Drukarka 3D nie może działać bez płytki sterującej, która monitoruje cały proces wydruku i steruje pracą silników krokowych, a także daje możliwość ustawienia lub zmienienia wszelkich niezbędnych parametrów do prawidłowego wydruku modelu 3D.

Patrząc na drukarkę 3D oraz jej budowę, oprócz panelu i płytki sterującej, z pewnością możemy wyróżnić takie elementy jak:

  •   Stelaż – obudowa drukarki i wszystkie elementy, które podtrzymują części składowe urządzenia i zapewnia sztywną konstrukcję, może być wykonany z metalu lub z tworzywa sztucznego.
  •   Podłoże/stół – stół roboczy służący do drukowania modelu, często jest on podgrzewany, aby zminimalizować ryzyko skurczenia się modelu lub jego odklejania od powierzchni zimnego blatu.
  •   Ekstruder – inaczej wytłaczarka filamentu, która pobiera odpowiednią jego ilość i transportuje go następnie do głowicy. Tam ulega on podgrzaniu do odpowiedniej temperatury, uzyskując płynną formę, umożliwiającą drukowanie dowolnych modeli.
  •   Głowica – głowica odpowiada za stopienie filamentu dostarczonego przez ekstruder i za przeciśnięcie go przez dyszę na zewnątrz. Głowica na swoim wyposażeniu ma radiatory i wentylatory, regulujące temperaturę rozgrzewania filamentu, aby filament nie rozgrzał się zbyt szybko, co mogłoby doprowadzić do zatkania dysz.
  •   Silniki krokowe – to napęd dla głowicy i ekstrudera oraz powierzchni roboczej (stołu), które są ruchomymi elementami drukarki 3D. Silnik działa na prąd i wprawia w ruch wirnik do określonej pozycji.
  •   Prowadnice – to one pozwalają na ruch ekstrudera i podłoża po wyznaczonej powierzchni roboczej.

Poszczególne elementy drukarki 3D połączone są za pośrednictwem prętów, śrub i łożysk czy prowadnic.

Budowa drukarek 3D w zależności od wybranej technologii wydruku

Trzeba podkreślić, że drukarki 3D drukują modele z wykorzystaniem różnych metod wydruku i filamentów, jakie do głowicy dostarcza ekstruder. W zależności od tego mogą mieć na wyposażeniu inne elementy dodane do wskazanego już zestawu. Popularnym trybem wydruku przestrzennego jest druk z plastiku FDM. Właściwie w jego przypadku nie dochodzi do zmiany w stosunku do standardowej, opisywanej już drukarki. Głowica i stół roboczy poruszają się względem płaszczyzny XY dzięki odpowiednim prowadnicom.

Kolejną technologią wydruku jest SLA, czyli druk z żywicy światłoutwardzalnej. W jego przypadku drukarka 3D SLA ma pojemnik, do którego wlewa się żywicę służącą do wydruku. W takim specjalnym pojemniku zanurzany jest stół roboczy. Poza tym drukarka posługuje się wiązką lasera, który odpowiada za obrys kształtu na płaszczyźnie XY i utwardzenie żywicy. Stworzenie każdej kolejnej warstwy wydruku polega na ponownym powtórzeniu tych wszystkich czynności.

Z kolei drukarki drukujące w technologii PolyJet – MJP, podobnie jak w przypadku tradycyjnych drukarek atramentowych, posiadają piezoelektryczne głowice drukujące, natryskujące na platformę roboczą kolejne warstwy ciekłego światłoutwardzalnego fotopolimeru, który następnie pod wpływem światła ultrafioletowego (UV) ulega utwardzeniu. Proces ten, który wykorzystywany jest również w technologii SLA, nosi nazwę fotopolimeryzacji.