3D nyomtatásról kezdőknek

Mit lehet kinyomtatni?

Röviden: térbeli, három dimenziós modellt.
A 3 dimenziós modell készülhet egy 3D rajzoló-/tervezőprogrammal (CAD), úgy hogy valaki a számítógép előtt ülve megrajzolja vagy 3D szkennerrel. A 3D szkenner egy létező tárgy felületét tapogatja le és ebből készít modellt. Tehát egy JPEG formátumú fényképen szereplő tárgyat nem lehet csak úgy kinyomtatni 3D nyomtatóval, csak akkor, ha fényképek alapján valaki megrajzolja valamilyen CAD programmal a 3D modellt, esetleg egy speciális szoftver egy vagy több kép alapján rekonstruálja a három dimenziós teret.
Példának álljon itt egy FreeCAD-del tervezett robot kar fogó része:
3D nyomtatással készült robot kéz FreeCAD-ben (robot grip) 3D nyomtatással készült robot kéz (robot grip)
A thingiverse.com-on rengeteg modell van, egy párat én is feltöltöttem.

Mit érdemes kinyomtatni?

A sorozatgyártással készült termékekkel nem veszi fel a versenyt a 3D nyomtatás, mert ahhoz képest még túl drága.

  • Egyedi alkatrészt, prototípust
  • Más módon nem megmunkálható alkatrészt
  • Vízálló alkatrészt
  • Alkatrészt, aminek nagyon könnyűnek kell lennie (repülőgép vagy helikopter modellhez)

A 3D nyomtatott tárgyak általában üregesek, belsejükben négyzethálós merevítés van. Emiatt egyszerre erősek és könnyűek is lehetnek:
Belső szerkezet
Ezt a belső merevítést más technológiákkal, például fröccsöntéssel nem lehet megvalósítani.

Mennyibe kerül kinyomtatni?

Az alábbi példában a 3D nyomtató fej műanyag alkatrészei szerepelnek:
3D nyomtatófej alkatrészei
Így néznek ki nyomtatás után (0,5 mm átmérőjű fejjel készültek a régi gépemmel, ezeknél szebbet tudok már készíteni):
3D nyomtatófej alkatrészei kinyomtatva
A nagy fogaskerék 7 cm átmérőjű. Ezeket én 0,4 mm-es fejjel nyomtatva, 20%-os a kitöltéssel, 250 mikrométeres rétegvastagsággal, PLA műanyagból 4400 Ft-ért vállalom.
Összeszerelés után pedig így néz ki egy nyomtatófej:
3D nyomtatófej egybeépítve 3D nyomtatófej egybeépítve (elölről)

Hogyan kell megtervezni?

A modellen lehetőleg kell lennie egy nagyobb sík felületnek: ez tapad az ágyra. Legkönnyebben dobozok, sík lapok nyomtathatók. A levegőben álló konzolok vagy hídszerű alakzatok csak alátámasztással készíthetők. Ezeket az alátámasztásokat ritkán kell a tervezőprogrammal berajzolni, mert a nyomtatást előkészítő szeletelőprogramok maguktól tudják generálni. Az alátámasztásokat viszont érdemes elkerülni: drágábbá teszik a nyomtatást és bizonyos műanyagokkal nem is lehet használni. A PLA-hoz általában annyira hozzáolvad az alátámasztás, hogy nem lehet belőle kiszedni.
Az illeszkedő alkatrészeknél 0,1-0,2 mm hézagot érdemes tervezni, mivel ilyen pontosság érhető el. Ettől függetlenül a furatokat érdemes méretre felfúrni és illeszkedő alkatrészeknél reszelőre is szükség lehet. Azt is érdemes tudni, hogy bonyolult gépelemek, dobozok nyomtatásánál nem biztos, hogy elsőre sikerül elérni a kívánt eredményt. Több nyomtatásra is szükség lehet.
A vékony falvastagság kerülendő: 1 mm-nél legyen vastagabb a dobozok fala.
A nyomtatott tárgyak szakítószilárdsága a szálhúzás irányába (XY) körülbelül kétszer nagyobb, mint a függőleges (Z) irányban.

Milyen műanyagot válasszak?

A legolcsóbb és legkönnyebben nyomtatható a PLA. A PLA műanyag 60-65 Celsius fokon üvegesedik, e hőmérséklet felett elkezd puhulni. Tehát nagy hőmérsékletnek kitett alkatrészeket ABS vagy HIPS műanyagból érdemes nyomtatni. A PLA-ról tudni kell, hogy szakítószilárdsága nagy, de sajnos rideg is. Ezért a hosszú és vékony részeket kerülni kell a tervezéskor. A PLA nehezen ragasztható, nem tapad hozzá semmi, vegyszereknek ellenáll, viszont forrasztópákával forrasztható körülbelül 200 Celsius fokon.
A következő műanyag a PET-G, ez mostanában kezd népszerű lenni a 3D nyomtatásban, könnyen nyomtatható és nagy szakítószilárdságú. Ennek egy változatát a PET anyagot használják az üdítős palackok gyártása során. Üvegesedési hőmérséklete 70 Celsius fok.
Az ABS kicsivel drágább. Az ABS műanyag 105 Celsius fokon üvegesedik, de hőtágulása nagy, emiatt nagyméretű téglalap alakú munkadarabok nyomtatása nehéz. Még pedig amiatt, mert a téglalap sarkain sokkal gyorsabban hűl a műanyag és a rétegek szétválhatnak. A sarkokat nagy rádiusszal érdemes lekerekíteni. Az ABS könnyen ragasztható, oldószere az aceton, a körömlakk lemosó. ABS darabkákat acetonban feloldva tökéletes műanyag ragasztót kapunk, ami saját anyagával ragaszt.
További információ a műanyagokról itt olvasható.