Блог

Jun 14, 2023

Приятный способ 3D-печати пластика

Использование пластмасс для массового производства уходит корнями в 1860-е годы, и Джон

Использование пластмасс для массового производства уходит корнями в 1860-е годы и к Джону Уэсли Хаятту, печатнику из Олбани, штат Нью-Йорк. Хаятт ответил на предложение вознаграждения в размере 10 000 долларов тому, кто сможет придумать альтернативный способ изготовления бильярдных шаров, которые в те времена вырезались из слоновой кости, товара, становившегося дефицитным. Его решение заключалось в том, чтобы сформировать их, закачивая в форму расплавленный синтетический пластик, называемый целлулоидом.

Ваш браузер не поддерживает элемент

Хотя Хаятт, похоже, так и не получил эту премию, изобретенный им процесс литья под давлением стал способом изготовления большинства пластиковых изделий. По крайней мере, так было до появления в начале 1980-х годов аддитивного производства, широко известного как 3D-печать. Машины, которые могут печатать из пластика, стали еще более производительными, производя самые разные предметы — от игрушек до медицинских имплантатов, а также компоненты для автомобилей, дронов и самолетов.

Сейчас готовится еще одно достижение. bcn3d Technologies, испанский производитель 3D-принтеров, разработал новую форму печати пластиком, которую она называет производством вязкой литографии (vlm). Из первоначальных 500 фирм, которые, как утверждается, хотели опробовать эту идею, bcn3d сократил число до 20 крупных производителей из таких отраслей, как автомобилестроение, электроника и машиностроение. Сейчас они работают над потенциальными приложениями на базе компании в Барселоне. Планируется, что в начале следующего года они установят машины VLM на своих заводах по всему миру, прежде чем принтеры поступят в широкую продажу в 2024 году.

3D-принтеры могут изготавливать пластиковые предметы несколькими способами. Один широко используемый метод включает в себя нанесение экструзионной головкой линий расплавленного полимера на так называемую рабочую пластину. После того, как первый слой готов, пластина сдвигается немного вниз, второй слой добавляется поверх первого и так далее. Более поздние машины проецируют узор ультрафиолетового (УФ) света в чан со светочувствительной жидкой смолой для отверждения и затвердевания слоев, необходимых для создания объекта. Затем рабочая пластина постепенно вытягивает объект из ванны.

Именно на этом втором подходе и основывается vlm, хотя этот процесс больше похож на перевернутый трафаретный принтер. Машина состоит из пары резервуаров с жидкой смолой, по одному с каждой стороны рабочей пластины. Над всем этим находится прозрачный экран, который перемещается вперед и назад. Когда одна сторона экрана находится над резервуаром, валик покрывает ее нижнюю сторону тонкой пленкой смолы. В то же время прилегающая сторона сита, на которую уже нанесено покрытие во втором резервуаре, располагается над рабочей пластиной.

Затем пластина поднимается и вступает в контакт с полимерной пленкой на этой части экрана. Рисунок ультрафиолетового света от ЖК-дисплея проецируется через экран сверху для отверждения смолы в определенных областях, позволяя затвердеть всему слою за один раз. Когда рабочая пластина опускается, этот слой отслаивается. Затем очищенная часть экрана возвращается в резервуар, где неиспользованная смола извлекается для повторного использования, а другая сторона экрана с новым покрытием подвергается тому же процессу УФ-отверждения и отслаивания. И так процесс продолжается взад и вперед, пока объект не будет завершен.

Одним из преимуществ печати смолами является то, что они позволяют получать детализированные высококачественные пластиковые детали. Недостатком является то, что они могут быть хрупкими. В смолы можно добавлять дополнительные материалы, например, для повышения прочности или гибкости. Но это немного похоже на добавление дополнительных ингредиентов в торт: смесь загустевает, что может затруднить печать на смоле. Однако процесс vlm может справиться с этой задачей, поскольку, как объясняет Эрик Палларес, технический директор компании, он изначально разработан для использования гораздо более толстых смол.

Два резервуара также могут быть заполнены разными смолами, что позволяет усложнить конструкцию. Это позволило бы, скажем, добавить мягкую на ощупь поверхность к жесткому переключателю. Прочность могла быть достигнута путем смешивания наполнителей, изготовленных из измельченных остатков ранее напечатанных объектов. В качестве альтернативы можно напечатать растворимый материал для поддержки хрупких конструкций во время строительства, а затем эти опоры можно будет смыть. В настоящее время опорные конструкции часто приходится добавлять и удалять вручную.