3D-utskrift har blivit en mycket mer vanlig teknik, med utskriftsmaskiner tillgängliga till nästan alla prisklasser. De flesta som vill ha en 3D-skrivare kan nog hitta en modell de har råd med. Trots detta är 3D-utskrift fortfarande så nytt att få människor vet hur det fungerar. 

Det är därför det nu är ett bra tillfälle att svara på frågan " Hur^(How) fungerar 3D-utskrift?". Det finns en mycket god chans att du måste använda en så småningom!

Additiv vs subtraktiv 3D-utskrift^{(Additive vs Subtractive 3D Printing)}

Det finns två breda kategorier av 3D-utskrift. De 3D-skrivare som du kan köpa själv är nästan alla "tillsatsmaskiner". Med andra ord bygger de 3D-objekt genom att lägga till material (vanligtvis i lager) tills objektet är färdigt. 3D-skrivarna folk tänker på när de hör "3D-skrivare" är nästan alltid av den additiva sorten.

Subtraktiv 3D-utskrift är väldigt annorlunda. Här börjar man med en fast mängd material och tar sedan bort material tills det bara är det färdiga föremålet kvar. En skulptör som gör en staty av marmor använder en subtraktiv metod. Subtraktiva maskiner finns vanligtvis i stora verkstäder och industriella miljöer. CNC -fräsningssystem (computer numerical control) är förmodligen det mest kända exemplet.

Vi kommer bara att koncentrera oss på tillsatsmaskiner från och med nu, eftersom de är relevanta för den genomsnittliga konsumenten. Tänk bara på att subtraktiva maskiner tillhör samma utökade familj av 3D-skrivare som den du kan placera på ett skrivbord.

Fused Deposition Modelling, Stereolitografi och Selektiv Lasersintring^{(Fused Deposition Modelling, Stereolithography and Selective Laser Sintering)}

De tre huvudsakliga metoderna för additiv 3D-utskrift är FDM (fused deposition modeling), stereolitografi ( SLA ) och selektiv lasersintring ( SLS ).

Da Vinci FDM-skrivare^{(The da Vinci FDM Printer)(The da Vinci FDM Printer)}

FDM är det vanligaste konsumentklassade systemet. Med dessa typer av skrivare passerar en filament av material genom ett hett skrivhuvud. Skrivhuvudet är exakt placerat i 3D-rymden och avsätter ett lager av material enligt exakt programmerade instruktioner. Det finns olika tillvägagångssätt för FDM , men vi kommer till det om ett ögonblick.

Nobel SLA-skrivare^{(The Nobel SLA Printer) (The Nobel SLA Printer )}

Stereolitografi^{(Stereolithography)} är mycket mindre vanligt i konsumentsystem. Dessa skrivare använder laser för att härda ett flytande harts till ett fast plastmaterial. Vanligtvis "dras" föremålet från ett kärl med harts och bildar lager för lager när det reser sig från materialet. På senare år har SLA-skrivare blivit mer kompakta och prisvärda. Så det är ett riktigt alternativ till FDM - skrivare, beroende på vilken typ av slutmodell du nöjer dig med.

Selektiv^(Selective) lasersintring ( SLS ) använder en kraftfull laser för att smälta ett polymerpulver. Själva pulvret fungerar som en stödstruktur för trycket, så denna typ av tryck kräver inga speciella ställningar. SLS är inte en typ av FDM som du hittar på skrivbordet. Det är fortfarande en industriell teknik för närvarande.

Cartesian & Delta robotskrivare^{(Cartesian & Delta Robot Printers)}

En Delta-robotskrivare^{(A Delta Robot Printer)(A Delta Robot Printer)}

Den vanligaste typen av FDM - skrivare är den kartesiska 3D-skrivaren. Namnet syftar på kartesiska koordinater. Det är XYZ - koordinaterna vi alla lärde oss i skolan. Skrivhuvudet kan flyttas till valfri XYZ- koordinat inom utskriftsvolymen. Matematiken är enkel, skrivarna är ganska prisvärda och utskriftskvaliteten är exakt. 

Men beroende på hur granulära XYZ-koordinaterna är, kanske krökta ytor inte är så jämna som de skulle kunna vara, vilket kräver en del manuell efterbehandling.

Delta robotskrivare har ett annat tillvägagångssätt. Skrivhuvudet är monterat på tre armar som löper på tre skenor. Genom att variera höjden på varje arm kan skrivhuvudet svänga. Denna design gör det möjligt för skrivhuvudet att svänga i sanna kurvor och gör det också möjligt för höga objekt att skrivas ut inom utskriftsvolymen.

I grund och botten, ju längre skenorna är, desto högre kan modellen bli. I stället för XYZ-koordinater använder deltarobotskrivare trigonometri för att beräkna skrivhuvudets position. Slutresultatet är att de inte kan nå riktigt samma utskriftsupplösning som kartesiska skrivare.

För att verkligen förstå deltarobotkonceptet måste du se det i aktion. Ta en titt på den här videon av Johann Rocholl så får du snabbt konceptet.

Lägg märke^(Notice) till artikulationen på armarna och hur fritt och smidigt skrivhuvudet kan röra sig.

Material för 3D-skrivare^{(3D Printer Materials)}

3D-skrivare använder en mängd olika material, men det finns två plaster som är överlägset vanligast i konsumenttillämpningar: ABS och PLA .

ABS ( Acrylonitrile Butadiene Styrene ) är exakt samma plast som LEGO- klossar är gjorda av. Denna plast är känslig för skevhet när den svalnar och behöver en skrivare med en uppvärmd utskriftsbädd. Den är ganska slagtålig, men inte särskilt stark. Den är lämplig för att tillverka prototypdelar och till och med slutdelar som inte är bärande.

PLA ( Polylactic Acid ) har en låg smältpunkt, vrider sig inte mycket, är lätt att arbeta med och har färre misslyckade utskrifter. Den är också alldeles för skör för praktisk användning, men den är lysande för att skapa smidiga, detaljerade modeller som bara är avsedda att titta på.

Den goda nyheten är att de flesta 3D-skrivare för konsumenter kommer att fungera med båda dessa billiga material. Så du kan byta ut dem efter dina behov.

Nylonfilament^(Nylon) är ett annat alternativ och det finns till och med skrivare som använder trä eller metall som material. Nästa generations skrivare kan också hantera mer än en filament åt gången, vilket möjliggör blandade material eller flerfärgsutskrifter.

Den typiska 3D-utskriftsprocessen^{(The Typical 3D Printing Process)}

Om du aldrig har gjort en 3D-utskrift själv är du förmodligen nyfiken på hur det faktiskt fungerar ur ett användarperspektiv. Även om det inte är så lätt att använda en 3D-skrivare som att slå ut 2D-utskrifter på en laser- eller bläckstråleskrivare, är det inte alls så svårt som du kanske tror.

Efter att ha ställt in skrivaren enligt manualen, med korrekt kalibrering och utjämning, behöver du först en modell för att skriva ut.

Du kan göra din egen modell med hjälp av något som Zbrush eller AutoCAD^{( Zbrush or AutoCAD)} , men de flesta kommer sannolikt att ladda ner en modell från en webbsajt. Första stoppet bör definitivt vara Thingiverse , som är förmodligen den mest kända samlingen av användarinlämnade modeller. Det finns dock många alternativ^{(alternatives)} .

När du har skaffat en modell i ett kompatibelt format öppnar du den i programvaran som följde med din skrivare. De ser alla ut och fungerar olika, men grundkonceptet är detsamma. Du kanske också vill först behandla en 3D-modell med Meshmixer , som säkerställer att en 3D-modell är solid och lämplig för utskrift.

I 3D-skrivarprogramvaran väljer du storleken och kvaliteten på modellen och programvaran konverterar den till "skivor" som representerar varje utskriftslager. Den kommer också att beräkna "ställningarna" som måste skrivas ut för att stödja modellen medan den görs. Det här kan brytas av när utskriften är klar.

Med allt förarbete bakom dig kan utskriften börja. Beroende på kvalitetsinställningarna kan du vänta länge! Utskrifter av hög kvalitet varierar från några timmar till några dagar. Tack^(Thankfully) och lov låter vissa 3D-skrivare dig övervaka utvecklingen av din utskrift på distans via en app.

När utskriften är klar tar du bort den från sängen och bryter sedan loss den från ställningen. I många fall måste du avsluta modellen med sandpapper och speciella skärverktyg för att ta bort defekter. Vissa människor målar till och med sina modeller! Den enda verkliga gränsen är din kreativitet.

Om du är sugen på att köpa en 3D-skrivare är det här våra bästa val^{(best picks)} och om du har en budget är dessa mer fickvänliga alternativ.

HDG Explains : How Does 3D Printing Work?

3D printing has become a much morе mainstream teсhnology, with printing machines available at just about every price рoint. Most people who want a 3D prіnter can probably find a model they can afford. Despite this, 3D printing is still so nеw that fеw 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 förklarar: Vad är CAPTCHA och hur fungerar det?

• HDG förklarar: Hur fungerar GPS?

• HDG förklarar: Hur fungerar Augmented Reality?

• HDG förklarar: Vad är SFTP och FTP?

• HDG förklarar: Vad är en datorserver?

• HDG förklarar: Har jag ett virus? Här är varningsskyltarna

• Hur man tar bort mappen Windows.old i Windows 7/8/10

• HDG förklarar: Vad är bandbredd?

• HDG förklarar: Vad är en Blockchain-databas?

• Hämta din trådlösa nätverkssäkerhetsnyckel i Windows

• 4 situationer när liveplatsdelning kan rädda ett liv

• HDG förklarar: Vad är en Keylogger och hur tar jag bort den från min dator?

• HDG förklarar: Vad är flygplansläge på din smartphone eller surfplatta?

• HDG förklarar: Hur fungerar Google Chromecast?

• De bästa program och filmer på Apple TV Plus just nu

• Hur man felsöker WiFi (trådlösa) skrivare

• Valhackning 101: Är det säkert att rösta elektroniskt?

• Varför de flesta nya telefoner släpper hörlursuttaget

• 99 av de bästa Windows Freeware-programmen du kanske inte känner till

• HDG förklarar: Vad är Chromebooks utvecklarläge och vad är det för användning?