Uvod u aditivnu proizvodnju

Nessan Cleary nudi kratki uvod u 3D ispis, kao i pojedinosti o mnogim različitim vrstama 3D pisača koji su trenutno dostupni.

Izraz '3D ispis' pomalo dovodi u zabludu jer nema puno načina ispisa, barem ne na način na koji bi to razumio bilo tko iz svijeta grafičkog ispisa. Ipak, mnogi profesionalci širokog formata navikli su raditi s CAD datotekama za proizvodnju ambalaže, postolja za izlaganje i drugih trodimenzionalnih objekata tako da 3D ispis ne bi trebao biti preveliki izazov.

Osnovni koncept je uzeti dizajn objekta i izrezati ga na slojeve pomoću softvera za rezanje. 3D printer zatim stvara objekt, stavljajući jedan po jedan sloj, dodajući svaki sloj na prethodni dok objekt nije dovršen. To može biti prilično spor proces, ovisno o tome koliko je svaki objekt velik, iako se mnogi 3D pisači mogu postaviti da ispisuju više objekata jedan pored drugog unutar građevne komore u pisaču.

Danas se 3D ispis naširoko koristi za proizvodnju prototipova, šablona, kalupa i završnih dijelova te sve više postaje prihvatljiv proizvodni proces. Iz tog razloga 3D printanje je također poznato kao aditivna proizvodnja. Postoji mnogo različitih tehnologija 3D ispisa - previše da ih sve ovdje nabrojimo - pa ćemo za ovu priču proći kroz neke od glavnih vrsta i materijala s kojima se može raditi. Budite upozoreni, postoji dosta TLA-ova - akronima od tri slova - koje treba proći!

Opis: MakerBot je predstavio nekoliko specijalnih materijala za svoj Method FFF 3D printer.

Možda je najuobičajenija metoda Fused Filament Fabrication ili FFF, također poznata kao Fused Deposition Modelling ili FDM. Ovo koristi kalem od termoplastične niti kao sirovinu. Filament prolazi kroz grijani ekstruder, koji ga topi kako bi se položio u sloj. Slojevi se spajaju kako se materijal hladi i formiraju predmet. Postoji mnogo FFF/FDM pisača veličine stolnog računala, uglavnom prilično sposobnih unatoč relativno niskim cijenama. Razlučivost ovisi o tome koliko je fina mlaznica na ekstruderu, uz kompromis između visoke rezolucije i većih brzina ispisa.

Postoji dobar izbor materijala, od tvrde plastike poput ABS-a do fleksibilnih opcija kao što je TPU, kao i egzotičnijih materijala prošaranih najlonom ili karbonskim vlaknima za bolju čvrstoću.

Opis: Formlab je razvio ove stolne Form 3 i Form 3L stereolitografske 3D pisače.

Sljedeći korak je stereolitografija ili SLA, koja koristi materijale na bazi fotopolimernih smola. Proces počinje punjenjem bačve fotopolimernom tekućinom. Snop ultraljubičastog svjetla zatim ocrtava uzorak prvog sloja na površini te tekućine, uzrokujući kemijsku reakciju koja stvrdnjava tekućinu na mjestima gdje ju je svjetlost dodirnula. Platforma za izgradnju se spušta, dodaje se još smole, a drugi sloj se ocrtava na vrhu prvog, i tako dalje. U nekim slučajevima koristi se bačva s prozirnim dnom i svjetlost se probija s donje strane, stvarajući objekt od dna spremnika prema gore.

Ovi pisači također su većinom stolni strojevi i obično su skuplji od FFF/FDM pisača, ali postoji specijaliziraniji raspon materijala, za upotrebu kao što je izrada prototipova ili proizvodnja odljeva za kalupljenje, kao i biokompatibilne smole za stomatološku i medicinsku upotrebu. Općenito daju glatku završnu obradu s finim detaljima, ali nemaju visoku čvrstoću.

Digitalna obrada svjetla ili DLP varijacija je SLA ispisa, ali umjesto lasera koristi digitalni svjetlosni projektor za osvjetljavanje slike kompletnog sloja, što je mnogo brže od ocrtavanja tog sloja laserom.

Jedan od najstarijih oblika 3D printanja je selektivno lasersko sinteriranje ili SLS. Prikladan je za sve vrste materijala, od plastike do metala, kao i za keramiku i staklo, koji počinju u obliku praha. Prah se rasprostire u komori za izradu i laser ispisuje uzorak u prahu, pri čemu laser spaja samo one čestice koje zagrijava kako bi formirao prvi sloj. Krevet komore se zatim spušta i još praha se raširi, a proces se ponavlja sa svakim slojem koji se stopi do posljednjeg sve dok predmet nije gotov.

Ovaj proces omogućuje nevjerojatno zamršene objekte, kao što su turbinski radijatori koji zahtijevaju mnogo unutarnjih rebara. Međutim, SLS strojevi obično su skupi jer zahtijevaju dobru kontrolu temperature i, naravno, laser velike snage pa su uglavnom ograničeni na komercijalnu upotrebu.

Slično SLS-u je selektivno lasersko taljenje ili SLM, koje je također poznato kao izravno lasersko taljenje metala. Postoji dobar izbor metalnih legura, uključujući razne vrste aluminijskih i čeličnih legura. Ova metoda također koristi laser velike snage za proizvodnju metalnih predmeta, ali potpuno topi metalni prah, umjesto da samo sinteruje čestice praha zajedno, što znači da su dijelovi gušći. Komora za ugradnju obično je ispunjena inertnim plinom kao što je argon kako bi se ograničio potencijal požara ili eksplozije, ali koji također zahtijeva pažljivo rukovanje i prikladan je samo za komercijalnu upotrebu.

Electron Beam Melting ili EBM radi na sličan način. U ovom slučaju, laser proizvodi elektronske zrake i zajedno topi metalni prah, a potreban mu je vakuum, a ne inertni plin. Uključuje visoke temperature, do 1000ºC, ali može proizvesti vrlo čvrste, guste predmete i posebno je prikladan za legure titana.

Opis: 3D pisač HP Jet Fusion 5200, koji koristi mlaz za vezivo, prikazan ovdje s zasebnom stanicom za obradu.

Binder Jetting koristi inkjet ispisnu glavu za mlaz ljepila za doslovno lijepljenje pudera. Praškasti materijal se rasprostire po sloju, a uzorak prvog sloja ispisuje se u prahu mlazom ljepila kako bi se prah povezao. Krevet se spušta i više praha se raspršuje po njemu, a proces se ponavlja sloj po sloj dok se objekt ne završi. Obično postoji zaseban završni korak u kojem se predmet peče kako bi se otopilo preostalo vezivo i osiguralo da su svi slojevi potpuno spojeni u jedan objekt.

Proces se može prilagoditi za korištenje s plastikom, metalima i keramičkim materijalima. Velika prednost korištenja inkjet ispisnih glava je ta što je relativno jeftino povećati proces, na primjer, dodavanje više glava za veću produktivnost.

Inkjet ispisne glave također se mogu koristiti za drugu metodu, Material Jetting, koja može odložiti sam materijal na točno određeno mjesto za oblikovanje svakog sloja. Ovo je također dobro za plastiku, metale i keramiku. Međutim, mlaz materijala suočava se s nekim od istih problema kao i kod grafičkih pisača, naime rizik da će veće čestice začepiti glave za ispis i potreba da se riješite tekućeg nosača koji se koristi za mlaz materijala nakon što je ispis gotov.

Zaključno, izbor u koju vrstu 3D pisača uložiti uvelike se svodi na pronalaženje ravnoteže između cijene pisača, u odnosu na materijale koje želite koristiti te kvalitete i čvrstoće koje trebate za gotove objekte.

Ostanite s nama jer ćemo se vratiti na ovu temu za nekoliko mjeseci i pogledati neke od aplikacija za koje se mogu koristiti 3D pisači.

Otkrijte najnovije u 3D ispisu na Global Print Expo 2021 , vodećoj europskoj izložbi za sito i digitalni ispis širokog formata, tisak na tekstil i natpise. Otkrijte najnovije proizvode, umrežite se s istomišljenicima i istražite nove poslovne mogućnosti. Prijavite svoj interes ovdje .