On paljon näyttöä siitä, että erityisesti laajakuvatulostimet ovat siirtymässä teollisiin sovelluksiin, kuten kodin sisustukseen ja jopa vaatteisiin. 3D-tulostaminen on täysin järkevää, kun sitä tarkastellaan toisena teollisena tulostussovelluksena.

Jokainen, joka on käynyt viime vuosina tulostusmessuilla, on luultavasti nähnyt pöydällä toimivan 3D-tulostimen, joka yleensä tuottaa pieniä muovisia hahmoja, ja olet ehkä miettinyt, miten tämä voisi liittyä tulostusteollisuuteen. Todellisuudessa 3D-tulostuksen ja grafiikan tulostuksen välillä on vain vähän yhtymäkohtia, mutta toisaalta ei ole mitään syytä, miksi tulostusyritysten pitäisi rajoittua grafiikkasovelluksiin. Itse asiassa on paljon näyttöä siitä, että erityisesti laajakuvatulostimet ovat siirtymässä teollisiin sovelluksiin, kuten kodin sisustukseen ja jopa vaatteisiin. Ja 3D-tulostus on täysin järkevää, kun sitä pidetään toisena teollisena tulostussovelluksena.

Kaiken 3D-tulostuksen perusajatuksena on, että esineet voidaan suunnitella ja pilkkoa CAD-tiedostossa kerroksiksi, jolloin 3D-tulostin voi fyysisesti asettaa jokaisen peräkkäisen kerroksen edellisen kerroksen päälle ja luoda esineen. Erilaisia lähestymistapoja on noin kymmenkunta, joista kukin tarjoaa oman kustannus-, laatu- ja tuottavuusyhdistelmänsä, ja kukin soveltuu omalle materiaalivalikoimalleen, johon voi kuulua monenlaisia muoveja ja metalliseoksia ja jopa elektronisia piirejä.

Vanhan ajan tekniikka

Varhaisin teknologia on peräisin yli 30 vuoden takaa, ja sitä kutsuttiin alun perin nimellä ”rapid prototyping”, mikä kuvaa hyvin ensimmäisiä kohdemarkkinoita, tuotesuunnittelua, jossa prototyyppejä on usein luotava nopeasti. Noin kymmenen vuotta sitten monet valmistajat yrittivät viedä teknologiaa kuluttajamarkkinoille ja keksivät 3D-tulostuksen nimityksen helpommaksi tavaksi vedota suureen yleisöön. Nousukausi oli rajallinen, mutta kun kupla puhkesi, monet näistä myyjistä menivät konkurssiin. Tekniikka kuitenkin kehittyi edelleen niin, että se soveltuu nyt myös teolliseen käyttöön, mistä on syntynyt uusin termi ”additiivinen valmistus”, joka kuvastaa tällä tavoin valmistettavien komponenttien kasvavaa määrää. 3D-tulostus-nimitys on jäänyt, ja monet additiivisen valmistuksen valmistajat kutsuvat koneitaan edelleen ”tulostimiksi”, vaikka grafiikan merkityksessä varsinaista tulostamista ei tapahdu.

On kuitenkin olemassa useita 3D-tulostusprosesseja, joissa käytetään mustesuihkutulostustekniikkaa, jonka kuka tahansa grafiikan alan ammattilainen tunnistaisi. Yleisin näistä on sideaineen suihkutus, jossa tulostin levittää jauhemaisen materiaalin, minkä jälkeen liiman kaltaista sideainetta suihkutetaan halutun muodon mukaan ja jauhe liimataan yhteen muodostaen esineen kerroksen. Tämän jälkeen käyttämätön jauhe harjataan pois, sänky laskeutuu alas ja prosessi toistetaan. Kun tulostus on valmis, käytetään lämpöä jäljellä olevan sideaineen polttamiseksi pois ja sen varmistamiseksi, että materiaali on sulanut yhteen kiinteäksi esineeksi.
HP.

Kuvateksti: Uusi HP Jet Fusion 5200 3D-tulostusjärjestelmä (tulostin ja käsittelyasema).

Hyvä esimerkki tästä on HP:n JetFusion 3D-tulostinvalikoima, josta helpoimmin saatavilla on 300-sarja, jonka rakennuskammio on 190 x 254 x 248 mm ja jolla voidaan valmistaa teknisen tason toiminnallisia osia. Valittavana on yksivärisiä tai värillisiä laitteita, ja niissä on integroitu ja pitkälle automatisoitu materiaalien toimitusjärjestelmä, joten tulostimet voivat toimia jonkin aikaa ilman valvontaa.

Eräs muunnelma tästä on suurnopeussintraus eli HSS, jota käyttävät sekä Xaar 3D että Voxeljet ja joka toimii polymeeripohjaisilla materiaaleilla. Kuten sideainesuihkutuksessa, myös tässä tapauksessa materiaalijauhe levitetään ensin sängylle ja sen jälkeen suihkutetaan nestettä rakennettavan muodon määrittelemiseksi. Tässä tapauksessa neste kuitenkin imee infrapunalämpöä, joten kun jauhepetiä lämmitetään, se sulattaa vain halutun muodon muodostamiseen tarvittavan jauheen.

Jet eteenpäin

Toinen lähestymistapa on materiaalien suihkutus, jossa suihkutetaan nestettä, joka sisältää runsaasti rakennusmateriaalin osia. Tämä on huomattavasti vaikeampaa, koska tulostuspään tukkeutumisen mahdollisuus on paljon suurempi, puhumattakaan syöttöjärjestelmästä, joka vie nesteen säiliöstä tulostuspään nestekammioon. Hyvä esimerkki tästä on XJetin kehittämä Carmel 1400 3D-tulostin, josta on saatavana sekä metalli- että keramiikkatulostusversio.

Kuvateksti: Ultimaker S3 on edullinen pöytä-3D-tulostin, jolla voi valmistaa muoviesineitä.

Näiden lisäksi on myös paljon pöytämalleja, jotka ovat suhteellisen edullisia ostaa ja joilla voidaan valmistaa pieniä esineitä. Hyvä esimerkki on Ultimaker S3, joka käyttää Fused Filament Fabrication -menetelmää, mikä tarkoittaa lähinnä sitä, että se rakentaa osia pursottamalla muovifilamenttia. Sen rakennusala on 230 x 190 x 200 mm.

Toinen vaihtoehto on MarkForged, yhdysvaltalainen yritys, joka valmistaa 3D-tulostimia käyttäen melko tavanomaista sulatettua laskeumamallinnusta, mutta joka on myös kehittänyt tulostimiinsa erilaisia komposiittimateriaaleja, kuten hiilikuitua sisältävää nylonia, joiden avulla voidaan valmistaa osia, joissa lujuus, keveys ja suhteellisen alhaiset kustannukset ovat erinomaisessa tasapainossa.

Mene massiiviseksi

On myös syytä huomata, että monet laajakuvatulostusyritykset käyttävät Massivit 1800 3D-tulostinta jo nyt suurten esineiden tuottamiseen, pääasiassa mainontaan ja näyttelyihin sekä elokuvien ja television rekvisiittaan. Laitteen rakennuspinta-ala on 145 cm x 111 cm x 180 cm, mikä on tarpeeksi suuri tuottamaan ihmisten elämänkokoisia malleja käyttämällä omaa geelimateriaalia, joka kovettuu UV-valossa.

Kuvateksti: Massivit 1800 Pro on 3D-tulostin suurikokoisia näyttöjä varten, jossa on muuttuvan resoluution ekstruuderi.

3D-tulostimen käyttäminen vaatii jonkin verran taitoa, mutta ei mitään sellaista, mikä haittaisi ketään, jolla on kokemusta grafiikan tulostamisesta. Tiedostojen valmisteluun, optimointiin ja tarkistamiseen liittyy jonkin verran työtä, tulostusprosessia on valvottava, ja sitten on vielä viimeistely – kaikki tämä pätee myös grafiikan maailmaan. Suurimpana ongelmana useimmille on tarve ajatella kolmiulotteisesti, mutta monet pakkausten ja myyntipisteiden laajakuvatulostuksen parissa työskentelevät ihmiset työskentelevät jo CAD-tiedostoissa olevien objektien kanssa.

Viimeisten noin 20 vuoden aikana olemme kaikki nähneet, kuinka digitaalinen painaminen on vähitellen vallannut yhä suuremman osan kaupallisen painamisen markkinoista. On väistämätöntä, että 3D-tulostus seuraa samanlaista kaavaa samoista syistä, kustannusten leikkaamiseksi ja toimitusketjun logistiikan parantamiseksi. Sitä käytetään jo laajalti prototyyppien valmistuksessa, ja se yleistyy yhä enemmän työkalujen ja muottien valmistuksessa. Pieni mutta kasvava määrä valmistajia käyttää nyt teknologiaa loppukäyttöön tarkoitettujen osien valmistukseen hyödyntäen mahdollisuutta käyttää ristikkorakenteita kevyiden osien luomiseksi ja optimoimalla geometriaa useiden osien yhdistämiseksi yksittäisiksi kappaleiksi alhaisemmilla kustannuksilla. Tätä tehdään jo nyt lyhytaikaisissa, arvokkaissa sovelluksissa, kuten lentokoneiden osissa, ja se laajenee vähitellen kaikkiin valmistusmuotoihin leluista tulostimien varaosiin. Kukapa ei haluaisi osallistua tähän?

Lähdetiedot: Wild Format -oppaat on tarkoitettu lisäämään tietoisuutta ja ymmärrystä siitä hulluudesta, jota voidaan luoda laajamittaisilla digitaalisilla tulostuslaitteilla lattioista lampunvarjostimiin ja kaikkeen siltä väliltä. Nämä oppaat on mahdollistanut ryhmä valmistajia, jotka tekevät yhteistyötä Digital Dotsin kanssa.

Tätä artikkelia tukevat HP ja Digital Dots.