Многоматериальная 3D-печать

Многоматериальная 3D-печать – 3D-печать нескольких материалов в одном непрерывном процессе печати. Основная цель печати несколькими материалами состоит в достижении комбинации их свойств, например, чтобы они были электропроводными, твердыми, мягкими, прозрачными, химически стойкими и т.п. Однако в некоторых случаях необходимо сочетать характеристики различных материалов в одном объекте, чтобы полностью использовать его применение.

Многоматериальная 3D-печать также позволяет печатать опорные конструкции из другого материала, который можно легко удалить во время постобработки. Примерами этого являются PVA и HIPS. Кроме того, с точки зрения постобработки многоматериальная 3D-печать может значительно уменьшить это, поскольку концевые части, изготовленные из нескольких материалов, можно изготовить за один раз, что делает ненужным сборку отдельных отдельно печатных частей.

Эффективная многоматериальная 3D-печать зависит от используемой технологии и оборудования. Сейчас многоматериальная 3D-печать возможна с помощью SLA, например, с помощью нескольких емкостей с разными материалами, а также с помощью струйной печати (которая по своей конструкции особенно подходит для печати из нескольких материалов одновременно). В последнем печатающие головки оснащены несколькими соплами, распыляющими различные материалы с помощью струйной технологии. Однако в настоящее время FDM является одним из самых производительных и совершенных решений для 3D-печати с использованием многих материалов. По сравнению с другими процессами печати, FDM является экономически эффективным, простым и позволяет обрабатывать различные термопластичные полимеры и композитные материалы.

Для успешной многоматериальной 3D печати важно установить правильные параметры слайсера, поскольку принтер должен знать, когда каждый материал нужно напечатать. В некоторых случаях соответствующие инструкции должны быть интегрированы в G-код. Однако точная настройка зависит от того, какая конфигурация принтера используется для печати; или это принтер с одним соплом, есть несколько сопел или надстройка.

Вполне возможно реализовать 3D-печать многих материалов с помощью стандартного FDM-принтера. Однако, если принтер имеет экструдер с одним горячим наконечником и одним соплом, необходимо вручную изменить материал. Это требует от принтера прерывать печать, как только появляется новый материал. Подходящие паузы уже можно встроить в G-код. В зависимости от слайсера, этот шаг может быть очень простым или достаточно сложным.

Помимо ручной замены нити уже существуют принтеры, которые снабжают печать несколькими нитями. Одним из примеров, который в основном используется для многоцветной печати, является смесительный хотенд.

Если вы используете принтер с экструдером Bowden, можно использовать классический Y-разделитель для сочетания двух различных материалов. С помощью системы Боудена материалы используются и экструдируются поочередно, но всегда готовы, чтобы образовалась одноименная форма Y. Этот подход также используется для двухцветной печати и может быть расширен до двойного Y-разделителя для нескольких экструдеров.

Кроме этих аппаратных функций, у вас есть возможность обновить принтер дополнительными компонентами для печати с несколькими материалами. Благодаря комплектам MMU1, MMU2 и новейшему MM3 для мультиматериалов Prusa создала дополнительные компоненты, позволяющие печатать до пяти разных нитей.

Другим дополнением является Mosaic Palette. Данное дополнительное устройство для всех типов FDM нарезает нити нужного размера и собирает их в единую прямую для точной печати. Затем нить может быть отпечатана за один проход без изменения или паузы. Сейчас есть поставщики, которые оснащают свои принтеры дополнительными системами для многоцветной или многоматериальной 3D-печати. Благодаря своей AMS (автоматизированной системе материалов), Bambu Lab создала систему, которая больше не ограничивает пользователя печатать с помощью одной нити и позволяет создавать разнообразные, эстетические и функциональные отпечатки.

Учитывая это, многоматериальную печать гораздо проще добиться, если в одной печатающей головке есть несколько горячих насадок. В этом случае для каждого материала есть соответствующее сопло, чтобы остатки материала от предыдущего материала не забивали сопло. Уже есть одинарные печатающие головки с двумя-четырьмя хотендами. Однако это делает печатающую головку более тяжелой, что влияет на скорость печати.

Если подход с несколькими соплами для экструзии материала распространится на несколько печатающих головок, разнообразие материалов может быть еще более расширено. Этот подход также обеспечивает лучшие результаты, поскольку разные материалы не объединяются в одном нагревательном блоке в горячей части. Известным примером этого является принтер IDEX (независимый двойной экструдер).

Эти принтеры имеют двойные головки, каждая из которых имеет горячий наконечник, которые могут двигаться независимо друг от друга. Отдельные пути соответствующих нитей предотвращают засорение или блокировку сопла, и некоторые из самых распространенных ошибок во время 3D-печати из многих материалов можно заранее исключить. Однако принтер IDEX может печатать только два материала одновременно. Часто это основной и опорный материал.

Одним из инструментов, расширяющим границы двойного экструдера, является устройство смены инструментов. Это устройство смены инструмента может изменять головки во время работы. Это не только печатающие головки, но и те, которые могут резать, фрезеровать и сверлить (для гибридного производства). Однако в случае печатающих головок это позволяет печатать различные материалы с помощью нескольких печатающих головок, подобно принтерам IDEX.

В настоящее время существует широкий ассортимент принтеров для 3D-печати из разных материалов, включая настольные решения, промышленные системы и различные дополнения. Одним из первых мультиматериальных принтеров был Fab@Home, запущенный в 2006 году. На уровне изготовителей Prusa, Bambu Lab и Flashforge выделяются своими решениями, а также Raise3D и UltiMaker. Особого внимания заслуживают Flashforge Creator 4, Prusa XL с пятью материалами и E2 от Raise3D.

Промышленные решения предлагают Modix из Modix Big-120Z, OMNI3D из Factory 2.0 и Factory 2.0 NET и WASP из Delta WASP 2040 Industrial X, среди прочих. AIM3D также сосредотачивается на многоматериальной 3D-печати на промышленном уровне и даже совмещает гранулы и нити в своих системах печати.