3D ручки. Часть 3. Холодные 3D ручки (ультрафиолетовые 3D ручки)

В данной статье дан обзор 3Д ручек, описывается принцип их работы, рассказывается о материалах, использующихся в 3Д ручках холодного принципа. Также поднимается вопрос безопасности таких 3D-ручек.

В предыдущих частях статьи мы рассказали о том, какие бывают 3D ручки, устройство 3D ручек и принцип работы горячих 3Д ручек и рассмотрели материалы, которые используются в 3Д ручках, использующих нагревательные элементы для расплавления пластика и вентиляторы для его застывания (горячих 3D ручках).

Данная часть статьи, как можно судить по ее названию, посвящена холодным ручкам.

Холодные ручки работают по отличному от горячих 3D ручек принципу, как следует из их названия, и не содержит нагревательного элемента. Холодные 3D ручки действуют по принципу холодной экструзии, т.е. поступающий через сопло фотополимер застывает под воздействием ультрафиолетового излучения.

В качестве источника ультрафиолетового излучения выступают несколько ультрафиолетовых диодов.

Вместо пластиковых нитей, как в горячих 3Д ручках, здесь используются картриджи с чернилами-полимерами. Фотополимеры выгодно отличаются от пластика тем, что помимо того, что, как в горячих ручках, они могут быть цветными, эластичными и люминесцентными, так и магнитными, а встречаются и термополимеры, меняющие цвет в зависимости от температуры окружающей среды.

Данный тип ручек отлично подходит для детей, поскольку отсутствует опасность обжечься о горячее сопло или расплавленный пластик (кто-то же ведь помнит, как сжигает кожу расплавленный пластик полиэтиленового пакета и насколько болезненны такие ожоги?). Но меры предосторожности следует соблюдать и здесь, например, при использовании холодных 3D ручек рекомендуется надевать специальные очки, защищающие глаза от ультрафиолетового излучения.  Также отсутствие нагревательного элемента делает ненужным наличие шумного вентилятора и избавляет от вдыхания токсичных испарений пластика (в частности, АБС-пластика).

Стоит отметить, что фотополимеры применяются в стоматологии для изготовления фотополимерных пломб и коронок с точностью до 10-15 микрон, а также в типографском деле для изготовления клише для печатей и штампов и печатей, в микроэлектронике для изготовления микросхем и печатных плат. Среди фотополимеров стоит выделить высокотемпературные фотополимеры, резиноподобные фотополимеры, прозрачные фотополимеры и биосовместимые фотополимеры.

Отличительной особенностью холодных 3D ручек (например, Creopop) является тот факт, что такую ручку не обязательно подключать к электросети или USB порту во время работы, поскольку они способны работать от встроенного аккумулятора. Встроенного аккумулятора в таких 3D ручках обычно хватает на пару часов непрерывной работы, а индикатор заряда устройства подскажет, когда пришло время подключить 3D ручку к микро-USB.

polyes-q1

Для того чтобы сменить расходный материал холодной 3D ручки, достаточно сменить капсулу-картридж со светочувствительными/свеоотверждаемыми чернилами, среди которых можно встретить эластичные/гибкие/тянущиеся, магнитные, светящиеся/флуорисцентные, ароматические/ароматизированные, чернила для тела (боди-арта), меняющие цвет в зависимости от температуры термочернила, токопроводящие, мерцающие, блестящие и сверкающие чернила. Различные типы чернил обладают различной жесткостью.

Некоторые модели 3D ручек обладают функцией автоматической подачи “чернил”.

Ультрафиолетовые 3D ручки способны работать в трех режимах:

  1. Выдавливание фотополимера с включенными ультрафиолетовыми диодами;
  2. Выдавливание полимера без включения источника ультрафиолетового (УФ) излучения;
  3. Включение светодиодов без выдавливания полимера.

Первый режим представляет собой стандартный режим работы ,как с горячей 3D ручкой, т.е. выдавливаемый из ручки полимер подсвечивается ультрафиолетом и застывает.

Второй режим: вы сначала выдавливаете определенное количество фотополимера на целевую поверхность (с целью придать ей какую-нибудь интересную форму), а затем уже включаете излучатель, подходит для создания плоских или волнистых поверхностей, например, песков пустыни, поверхности океанов рек или морей, или подставок для миниатюрных моделей. Такой режим также подойдет для заливки предварительно подготовленных форм для литья, как это обычно делают авторы моделей из “эпоксидки” (двухкомпонентной эпоксидной смолы). В отличие от двухкомпонентных смол (или самоотверждающихся пластиков), вам теперь не нужно ждать, пока застынет ваша отлитая в форму модель, поскольку достаточным действием для отверждения изделия достаточно лишь нажать кнопку и посветить на нее ультрафиолетом.  Для этого существует третий режим работы УФ 3Д ручки, позволяющий включать лишь источник УФ, без подачи фотополимера.

Данный способ создания/отливания моделей (с использованием 3D ручки) намного безопасней, чем, например, отливка моделей из металла, поскольку не несет в себе опасности получить ожоги от попавших на тело капель расплавленного металла, который еще и имеет свойство “закипать” при попадании на неподготовленную холодную, предварительно не прогретую, поверхность формы для литья. Также вас не нужна раскаленная конфорка плиты или горелка, чтобы расплавить лом, из которого будет создано новое произведение искусства.

games-workshop

Процесс отливки моделей из металла сложен и непредсказуем и зачастую может быть сравним с алхимией, поскольку одинаково подготовленная форма, сплав для отливки  не всегда дают одинаковый результат: одна модель получается идеальной, а вторая отправляется в брак. Многое при отливке миниатюрок зависит от используемого материала для будущей фигурки, поскольку в зависимости от этого выбирается материал для формы. Для отливки металлических (свинцовых, оловянных с добавлением сплавов Розе, Меллот, к примеру) моделей изготавливаются формы из резины, которая со временем разрушается, трескается, неравномерно меняет эластичность  и жесткость. В качестве материала для изготовления моделей интузиастами часто используется припой ПОС-18, ПОС-40, ПОС-61. Кроме того, формы необходимо прокрывать графитовым порошком (прографичивать). При отсутствии графита на рабочих поверхностях формы (куда попадает расплавленный металл) смачиваемость стенок такой поверхности достаточно низкая, что приводит к образованию пузырей и раковин на поверхности застывшей модели из металла. Также для изготовления форм используются двухкомпонентные силиконовые компаунды/составы, кремнийорганические герметики типа Виксинта. Силикон отлично подходит для снятия и изготовления точных копий и изготовления отливок. Стойкость к температурам у таких материалов варьируется от 240 до 420 градусов Цельсия. Помимо резины и силикона для изготовления форм используется гипс или строительный алебастр. Гипс, как и резина, также разрушаются после под действием температуры, особенно после 10-20 отливок подряд.

С ультрафиолетовой 3D ручкой вы всегда можете сначала выдавить фотополимер, придать ему требуемую форму, например, с использованием специально предназначенного для этого инструментов, или обычной зубочистки или отвертки, после чего осветить готовую заготовку ультрафиолетом. Такой метод создания трехмерных моделей в реальном мире больше похож на лепку из глины, только готовый “горшок ” не нужно выставлять на солнце или в печь, чтобы глина застыла или с целью обжига готового изделия.

3d-pen-uv

Одного заправленного картриджа фотополимера, как правило, хватает для того чтобы нарисовать линию длиной 10-14 метров диаметром 1 – 3 мм при толщине сопла 3D ручки в 1 миллиметр.

Если сравнивать энергопотребление УФ 3Д ручки с горячей 3Д ручкой, работающими с пластиком, то преимущество первой очевидно, поскольку она потребляет энергии ровно столько, сколько нужно светодиодам, излучающим ультрафиолетовый свет, в то время как “пластиковые” ручки расходуют электроэнергию на расплавление пластиковой нити и на последующий ее обдув с целью остудить пластик для того, чтобы он схватился и затвердел.

Говоря о защите глаз от ультрафиолетового света (лучистой энергии), излучаемого холодными 3D ручками, стоит отметить, что некоторые модели 3D ручек, например, Polyes Q1, отключают питание светодиодов, чтобы пользователь не испортил зрение. Ожог глаза ультрафиолетом (фотоофтальмия) относится к разряду термических ожогов глаз и называется электроофтальмией, по своему характеру схожим со снежной слепотой, еще называемым глетчерным катаром, который встречается у членов арктических экспедиций, первопроходцев севера, альпинистов, которые пренебрегают использованием специальными очками, защищающими от ультрафиолетового света, как маска сварщика защищает глаза работающего со сваркой сварщика.

В следующей части статьи, я расскажу о том как и где могут использоваться 3D ручки и расскажем о Биоручках (медицинских 3D ручках), способных работать с биоматериалам, что позволяет воздействовать на организм человека с целью его (человека) исцеления и восстановления.

Автор: Максим Голдобин (aka MANMANA)

goldmaxval@gmail.com

3 Comment

  1. Jacey says: Ответить

    You’ve maaegnd a first class post

  2. domz says: Ответить

    Пользователи отмечают, что 3Doodler удобно держать как в левой, так и правой руке. Двухметровый шнур питания позволяет использовать ручку вдали от розетки. Время нагрева экструдера составляет всего 1-2 минуты. Предусмотрено два режима подачи пластика – быстрый и медленный. Рекомендуемое время работы – 2 часа. Ого, так прикольно!

  3. svarka says: Ответить

    Рынок аддитивных технологий развивается настолько стремительно, что не всегда успеваешь уследить за инновациями в отрасли. Поколения 3D принтеров ежегодно сменяют друг друга, однако принцип их работы остается прежним. Сегодня мало кого удивишь возможностями настольного аппарата для трехмерной печати, чего не скажешь про ручку для 3D рисования.

Добавить комментарий