Proces produkcji filamentu można podzielić na pięć etapów, od zebrania surowca po dostarczenie szpuli na wyciągnięcie ręki. W tym artykule szczegółowo przyjrzymy się procesowi powstawania materiału do druku 3D. Biorąc pod uwagę różnorodność rodzajów materiałów i różnice w sposobie ich wytwarzania, skupimy się tylko na podstawowych krokach, które są wspólne dla wszystkich filamentów.
Krok 1 Włókno
Pierwszym krokiem w procesie produkcji filamentu jest produkcja tworzywa sztucznego. Podczas rafinacji ropa naftowa jest podgrzewana w piecu przemysłowym, który oddziela jej wiele różnych składników. Jeden ze składników, nafta (nafta), jest najczęściej wykorzystywany w produkcji plastiku do druku 3D.
Nafta, katalizatory i inne składniki chemiczne są chemicznie związane w reaktorze polimeryzacyjnym. Produkty spolimeryzowanej benzyny ciężkiej są następnie mieszane i przetwarzane. Proces ten obejmuje topienie produktów i mieszanie ich z innymi materiałami w celu utworzenia tworzywa sztucznego. Powstałe tworzywo sztuczne jest następnie granulowane na małe kawałki znane jako peletki lub żywica.
Dostawcy filamentów zazwyczaj produkują przezroczyste lub białe granulki i żywice. Dzięki temu ich użytkownicy, tacy jak producenci materiałów, mają większą kontrolę nad procesem barwienia.
W porównaniu do szpul z filamentem, pellety są bardzo tanie: 1kg pelletu można kupić za ułamek ceny 1kg gotowego filamentu. Wynika to oczywiście z faktu, że firmy produkujące włókna przetwarzają surowce w gotowe produkty.
Jeśli sprostasz wyzwaniu, możesz zaoszczędzić trochę pieniędzy, kupując granulki bezpośrednio od dostawcy tworzyw sztucznych i samodzielnie wytwarzając materiał do druku 3D. Istnieją nawet produkty komercyjne, które ułatwiają proces produkcji filamentu.
Krok 2. Przygotowanie
W drugim etapie procesu granulki są przygotowywane do następnego etapu, kształtowania, w którym twardnieją w włóknisty kształt. Granulki umieszcza się w blenderze przemysłowym i miesza z dodatkami w celu uzyskania jednorodnej mieszanki i nadania materiałowi specjalnych właściwości.
Dodatki mogą obejmować barwniki lub inne elementy, które wpływają na właściwości, takie jak odporność na uderzenia, wytrzymałość, integralność strukturalna, a nawet właściwości magnetyczne. Materiały egzotyczne, takie jak drewno, powstają poprzez zmieszanie specjalnych dodatków, takich jak trociny lub cząstki drewna, z granulatem z tworzywa sztucznego.
Wysuszenie
Po odpowiednim wymieszaniu granulki przechodzą do fazy suszenia. Podobnie jak włókno, granulki są higroskopijne. Oznacza to, że pochłaniają wilgoć z powietrza. Może to spowodować odkształcenie lub pęknięcie plastiku, dlatego usuwanie wilgoci z granulek jest niezbędne do zapewnienia produkcji wysokiej jakości filamentu. Suszenie zwykle odbywa się w temperaturze od 60°C do 80°C przez kilka godzin, ale proces zależy od producenta.
Krok 3: Kształtowanie
Trzecim krokiem w procesie produkcji filamentu do drukarki 3D jest formowanie granulek w struny. Ten krok obejmuje proces ogrzewania i chłodzenia. To jeden z najważniejszych i najbardziej odpowiedzialnych kroków.
Ciepło
W pierwszym etapie formowania peletki są podawane do wytłaczarki materiału, która zawiera komorę grzewczą. W tej komorze poszczególne granulki topią się w lepką substancję, dzięki czemu można je łatwo formować.
W tym stanie granulki łączą się ze sobą i tworzą ciągły skręcony materiał. Związany materiał strunowy, lepiej znany jako filament, opuszcza komorę grzewczą przez okrągłą dyszę i wchodzi do sekcji chłodzenia.
Chłodzenie
Po opuszczeniu sekcji grzewczej filament przechodzi przez kilka komór wodnych. Pierwsza komora jest wypełniona ciepłą wodą, co jest ważnym czynnikiem w uzyskaniu zaokrąglonego gwintu. Ustawienie odpowiedniej temperatury dla materiału pomaga zapobiegać formowaniu się owalnego filamentu, co może powodować problemy podczas drukowania 3D.
Druga komora jest wypełniona chłodną wodą, która chłodzi nić i nadaje jej nowy kształt. Szybkość, z jaką ciągnięta jest nić, określa średnicę nici. Niższa prędkość daje większą średnicę, a wyższa prędkość działa odwrotnie.
Krok 4. Uzwojenie
Podczas tego etapu produkcji materiału do druku 3D silniki przeciągają filament z komory chłodzącej do mechanizmu nawijającego. Proces nawijania rozpoczyna się od pomiaru średnicy filamentu za pomocą urządzenia laserowego, aby upewnić się, że mieści się ona w tolerancji ostatecznej wymaganej średnicy, najprawdopodobniej 1,75 mm lub 2,85 mm.
Nić jest następnie mocowana do szpuli i nawijana wokół niej. Gdy tylko czujniki wykryją, że szpula jest pełna, nić jest obcinana i zabezpieczana. Proces rozpoczyna się od nowa, napełniając następną szpulę, aż skończy się partia filamentu.
Krok 5 Pakowanie
Ostatnim etapem jest proces przygotowania szpul z filamentem do sprzedaży. Pakowanie próżniowe, pudełka, kody kreskowe, kody kreskowe, to wszystko na tym etapie jest zakończone. Po prawidłowym zapakowaniu filament jest gotowy do wysyłki do klientów. Kołowrotki, które nie zostaną wysłane natychmiast, są przechowywane, dopóki ktoś taki jak Ty ich nie zamówi :).
Cały ten proces powtarza się każdego dnia, aby zasilić Twoją drukarkę 3D. Jak widać, aby materiał, który otrzymujesz do druku 3D był wysokiej jakości, potrzebny jest duży wysiłek i ugruntowany proces techniczny. Być może następnym razem, gdy otworzysz paczkę materiałów do drukarki 3D, która właśnie została dostarczona, lepiej zrozumiesz całą pracę, która przechodzi na etap produkcji.