3डी प्रिंटिंग एक अधिक मुख्यधारा की तकनीक बन गई है, जिसमें प्रिंटिंग मशीनें लगभग हर कीमत पर उपलब्ध हैं। अधिकांश लोग जो एक 3D प्रिंटर चाहते हैं, वे शायद एक ऐसा मॉडल ढूंढ सकते हैं जिसे वे वहन कर सकते हैं। इसके बावजूद, 3डी प्रिंटिंग अभी भी इतनी नई है कि कम ही लोग जानते हैं कि यह कैसे काम करती है। 

यही कारण है कि अब इस प्रश्न का उत्तर देने का एक अच्छा समय है " 3D प्रिंटिंग कैसे काम करती है?"। ^(How)एक बहुत अच्छा मौका है कि आपको अंततः एक का उपयोग करना होगा!

एडिटिव बनाम सबट्रैक्टिव 3डी प्रिंटिंग^{(Additive vs Subtractive 3D Printing)}

3डी प्रिंटिंग की दो व्यापक श्रेणियां हैं। 3D प्रिंटर जिन्हें आप स्वयं खरीद सकते हैं, लगभग सभी "एडिटिव" मशीनें हैं। दूसरे शब्दों में, वे वस्तु के पूर्ण होने तक सामग्री (आमतौर पर परतों में) जोड़कर 3D वस्तुओं का निर्माण करते हैं। जब लोग "3D प्रिंटर" सुनते हैं तो लोग सोचते हैं कि 3D प्रिंटर लगभग हमेशा योगात्मक किस्म का होता है।

सबट्रैक्टिव 3डी प्रिंटिंग बहुत अलग है। यहां आप एक निश्चित मात्रा में सामग्री से शुरू करते हैं और फिर सामग्री को तब तक हटाते हैं जब तक कि केवल तैयार वस्तु नहीं बची है। संगमरमर से मूर्ति बनाने वाला एक मूर्तिकार एक घटाव विधि का उपयोग कर रहा है। सबट्रैक्टिव मशीनें आमतौर पर बड़ी कार्यशालाओं और औद्योगिक सेटिंग्स में पाई जाती हैं। सीएनसी^(CNC) मिलिंग (कंप्यूटर न्यूमेरिकल कंट्रोल) सिस्टम शायद सबसे प्रसिद्ध उदाहरण हैं।

हम यहां से केवल एडिटिव मशीनों पर ध्यान केंद्रित करेंगे, क्योंकि वे औसत उपभोक्ता के लिए प्रासंगिक हैं। बस यह जान लें कि घटाव मशीनें उसी विस्तारित परिवार से संबंधित हैं जो 3D प्रिंटर की है जिसे आप डेस्क पर रख सकते हैं।

फ्यूज्ड डिपोजिशन मॉडलिंग, स्टीरियोलिथोग्राफी और सेलेक्टिव लेजर सिंटरिंग^{(Fused Deposition Modelling, Stereolithography and Selective Laser Sintering)}

एडिटिव 3डी प्रिंटिंग के तीन मुख्य तरीके एफडीएम^(FDM) (फ्यूज्ड डिपोजिशन मॉडलिंग), स्टीरियोलिथोग्राफी ( एसएलए^(SLA) ) और सेलेक्टिव लेजर सिंटरिंग ( एसएलएस^(SLS) ) हैं।

दा विंची FDM प्रिंटर^{(The da Vinci FDM Printer)(The da Vinci FDM Printer)}

एफडीएम^(FDM) सबसे आम उपभोक्ता-ग्रेड प्रणाली है। इस प्रकार के प्रिंटर में सामग्री के फिलामेंट को हॉट प्रिंट हेड से गुजारा जाता है। प्रिंट हेड को 3डी-स्पेस में सटीक रूप से तैनात किया जाता है और सटीक प्रोग्राम किए गए निर्देशों के अनुसार सामग्री की एक परत जमा करता है। FDM के लिए अलग-अलग तरीके हैं , लेकिन हम एक पल में उस तक पहुंच जाएंगे।

नोबेल SLA प्रिंटर^{(The Nobel SLA Printer) (The Nobel SLA Printer )}

उपभोक्ता प्रणालियों में स्टीरियोलिथोग्राफी^{(Stereolithography)} बहुत कम आम है। ये प्रिंटर एक तरल राल को ठोस प्लास्टिक सामग्री में बदलने के लिए लेजर का उपयोग करते हैं। आमतौर पर, वस्तु को राल के एक वात से "खींचा" जाता है, जो सामग्री से ऊपर उठने पर परत दर परत बनाता है। हाल के वर्षों में SLA प्रिंटर अधिक कॉम्पैक्ट और किफायती हो गए हैं। तो यह FDM प्रिंटर का एक वास्तविक विकल्प है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि आप किस प्रकार के अंतिम मॉडल पर समझौता करते हैं।

चयनात्मक^(Selective) लेजर सिंटरिंग ( SLS ) एक बहुलक पाउडर को फ्यूज करने के लिए एक शक्तिशाली लेजर का उपयोग करता है। वास्तविक पाउडर प्रिंट के लिए एक समर्थन संरचना के रूप में कार्य करता है, इसलिए इस प्रकार की छपाई के लिए विशेष मचान की आवश्यकता नहीं होती है। SLS एक प्रकार का FDM नहीं है जो आपको डेस्कटॉप पर मिलेगा। यह अभी के लिए अभी भी एक औद्योगिक तकनीक है।

कार्टेशियन और डेल्टा रोबोट प्रिंटर^{(Cartesian & Delta Robot Printers)}

एक डेल्टा रोबोट प्रिंटर^{(A Delta Robot Printer)(A Delta Robot Printer)}

FDM प्रिंटर का सबसे सामान्य प्रकार कार्टेशियन 3D प्रिंटर है। नाम कार्तीय निर्देशांक को दर्शाता है। यही XYZ निर्देशांक है जो हम सभी ने स्कूल में सीखा है। प्रिंट हेड को प्रिंट वॉल्यूम स्पेस के भीतर किसी भी XYZ निर्देशांक में ले जाया जा सकता है। गणित सरल है, प्रिंटर काफी किफायती हैं और प्रिंट की गुणवत्ता सटीक है। 

हालांकि, XYZ निर्देशांक कितने दानेदार हैं, इस पर निर्भर करते हुए, घुमावदार सतहें उतनी चिकनी नहीं हो सकतीं जितनी वे हो सकती हैं, जिसके लिए कुछ मैनुअल परिष्करण कार्य की आवश्यकता होती है।

डेल्टा^(Delta) रोबोट प्रिंटर एक अलग तरीका अपनाते हैं। प्रिंट हेड तीन भुजाओं पर लगा होता है जो तीन रेलों पर चलता है। प्रत्येक हाथ की ऊंचाई अलग-अलग करके, प्रिंट हेड स्विंग कर सकता है। यह डिज़ाइन प्रिंट हेड को सही कर्व्स में स्विंग करने की अनुमति देता है और प्रिंट वॉल्यूम के भीतर लंबी वस्तुओं को प्रिंट करने की भी अनुमति देता है।

मूल रूप से, रेल जितनी लंबी होगी, मॉडल उतना ही लंबा हो सकता है। XYZ निर्देशांक के बजाय, डेल्टा रोबोट प्रिंटर प्रिंट हेड स्थिति की गणना करने के लिए त्रिकोणमिति का उपयोग करते हैं। अंतिम परिणाम यह है कि वे कार्टेशियन प्रिंटर के समान प्रिंट रिज़ॉल्यूशन तक नहीं पहुंच सकते हैं।

डेल्टा रोबोट अवधारणा को वास्तव में समझने के लिए, आपको इसे क्रिया में देखना होगा। जोहान रोचोल^{(Johann Rocholl)} के इस वीडियो को देखें और आपको जल्द ही अवधारणा मिल जाएगी।

बाजुओं पर आर्टिक्यूलेशन पर ध्यान दें^(Notice) और प्रिंट हेड कितनी आसानी से और आसानी से घूम सकता है।

3डी प्रिंटर सामग्री^{(3D Printer Materials)}

3D प्रिंटर विभिन्न प्रकार की सामग्रियों का उपयोग करते हैं, लेकिन दो प्लास्टिक हैं जो उपभोक्ता-ग्रेड अनुप्रयोगों में अब तक सबसे आम हैं: ABS और PLA ।

ABS ( एक्रिलोनिट्राइल ब्यूटाडीन स्टाइरीन^{(Acrylonitrile Butadiene Styrene)} ) बिल्कुल वही प्लास्टिक है जिससे लेगो^(LEGO) ईंटें बनाई जाती हैं। यह प्लास्टिक ठंडा होने पर विकृत होने के लिए अतिसंवेदनशील होता है और इसे गर्म प्रिंट बेड वाले प्रिंटर की आवश्यकता होती है। यह काफी प्रभाव प्रतिरोधी है, लेकिन विशेष रूप से मजबूत नहीं है। यह प्रोटोटाइप भागों और यहां तक ​​कि अंतिम भागों को बनाने के लिए उपयुक्त है जो लोड-असर नहीं हैं।

पीएलए^(PLA) ( पॉलीलैक्टिक एसिड^{(Polylactic Acid)} ) का गलनांक कम होता है, ज्यादा ताना नहीं देता, इसके साथ काम करना आसान होता है और इसमें कम असफल प्रिंट होते हैं। यह किसी भी व्यावहारिक उपयोग के लिए बहुत अधिक भंगुर है, लेकिन यह चिकनी, विस्तृत मॉडल बनाने के लिए शानदार है जो केवल देखने के लिए हैं।

अच्छी खबर यह है कि अधिकांश उपभोक्ता 3D प्रिंटर इन दोनों सस्ती सामग्रियों के साथ काम करेंगे। इसलिए आप अपनी आवश्यकताओं के अनुसार उन्हें बदल सकते हैं।

नायलॉन^(Nylon) फिलामेंट एक और विकल्प है और ऐसे प्रिंटर भी हैं जो सामग्री के रूप में लकड़ी या धातु का उपयोग करते हैं। अगली पीढ़ी के प्रिंटर एक समय में एक से अधिक फिलामेंट को भी संभाल सकते हैं, जिससे मिश्रित सामग्री या बहु-रंग प्रिंट की अनुमति मिलती है।

विशिष्ट 3D प्रिंटिंग प्रक्रिया^{(The Typical 3D Printing Process)}

यदि आपने स्वयं कभी 3D प्रिंट नहीं बनाया है, तो आप शायद इस बारे में उत्सुक हैं कि यह वास्तव में उपयोगकर्ता के दृष्टिकोण से कैसे काम करता है। 3D प्रिंटर का उपयोग करते समय लेजर या इंकजेट प्रिंटर पर 2D प्रिंट निकालना उतना आसान नहीं है, यह लगभग उतना कठिन नहीं है जितना आप सोच सकते हैं।

प्रिंटर को मैनुअल के अनुसार सेट करने के बाद, कैलिब्रेशन और लेवलिंग को सही तरीके से करने के बाद, आपको पहले प्रिंट करने के लिए एक मॉडल की आवश्यकता होती है।

आप ज़ब्रश या ऑटोकैड^{( Zbrush or AutoCAD)} जैसी किसी चीज़ का उपयोग करके अपना खुद का मॉडल बना सकते हैं , लेकिन अधिकांश लोग ऑनलाइन साइट से एक मॉडल डाउनलोड करने की संभावना रखते हैं। पहला पड़ाव निश्चित रूप से थिंगविवर्स^{(Thingiverse)} होना चाहिए , जो संभवतः उपयोगकर्ता द्वारा प्रस्तुत मॉडलों का सबसे प्रसिद्ध संग्रह है। हालांकि, कई विकल्प^{(alternatives)} हैं ।

एक संगत प्रारूप में एक मॉडल प्राप्त करने के बाद, आप इसे अपने प्रिंटर के साथ आए सॉफ़्टवेयर में खोलेंगे। वे सभी अलग-अलग दिखते हैं और काम करते हैं, लेकिन मूल अवधारणा एक ही है। आप पहले मेशमिक्सर^(Meshmixer) के साथ एक 3D मॉडल का इलाज करना चाह सकते हैं , जो यह सुनिश्चित करता है कि एक 3D मॉडल ठोस और मुद्रण के लिए उपयुक्त है।

3D प्रिंटर सॉफ़्टवेयर में, आप मॉडल का आकार और गुणवत्ता चुनेंगे और सॉफ़्टवेयर इसे प्रत्येक प्रिंट परत का प्रतिनिधित्व करने वाले "स्लाइस" में बदल देगा। यह "मचान" की भी गणना करेगा जिसे मॉडल के समर्थन के लिए मुद्रित किया जाना है, जबकि इसे बनाया जा रहा है। प्रिंट होने पर इस सामान को तोड़ा जा सकता है।

आपके पीछे उस सभी तैयारी के साथ, प्रिंट शुरू हो सकता है। गुणवत्ता सेटिंग्स के आधार पर, आपको लंबे समय तक प्रतीक्षा करनी पड़ सकती है! उच्च गुणवत्ता वाले प्रिंट कुछ घंटों से लेकर कुछ दिनों तक भिन्न होते हैं। शुक्र^(Thankfully) है, कुछ 3D प्रिंटर आपको एक ऐप के माध्यम से दूरस्थ रूप से अपने प्रिंट की प्रगति की निगरानी करने देते हैं।

एक बार प्रिंट हो जाने के बाद, आप इसे बिस्तर से हटा देंगे और फिर इसे मचान से मुक्त कर देंगे। कई मामलों में आपको खामियों को दूर करने के लिए सैंडपेपर और विशेष कटिंग टूल्स का उपयोग करके मॉडल को खत्म करना होगा। कुछ लोग अपने मॉडल भी पेंट करते हैं! आपकी रचनात्मकता ही एकमात्र वास्तविक सीमा है।

यदि आप एक 3D प्रिंटर खरीदने के लिए उत्सुक हैं, तो ये हमारी सबसे अच्छी पसंद^{(best picks)} हैं और यदि आप एक बजट पर हैं, तो ये अधिक पॉकेट फ्रेंडली विकल्प हैं।

HDG Explains : How Does 3D Printing Work?

3D printing has become a much more mainstream technolоgy, with printing machines аvailаble аt just about every price point. Most people who want a 3D printer can probably find a model they сan аfford. Despite this, 3D printing is still so new that few people know how it wоrks. 

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.

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