Istnieje wiele technologii druku 3D, dlatego wybór jednej z nich, nie należy do prostych zadań.

W artykule ustrukturyzujemy pojęcia, przyjrzymy się najpopularniejszym i skupimy na czynnikach, które warto brać dobierając technologię. Nie zabraknie również informacji na temat doboru ze względu na ich zastosowanie. 

Jakie technologie druku 3D wyróżniamy?

Obecnie istnieje kilkadziesiąt technik wytwórczych w ramach druku 3D. Różnią się od siebie wykorzystywanymi materiałami, procesem wytwórczym i typem wydruku, który można za ich pomocą uzyskać. Rozeznanie w dostępnych technologiach ułatwia podział na 4 grupy ze względu na materiał budulcowy.

1. Termoplasty w formie żyłki lub drutu - w tej rodzinie znajdują się takie technologie jak FDM / FFF.
2. Żywice termoutwardzalne w postaci płynu utwardzane wiązką lasera, światłem projektora czy UV - mamy tu technologie takie jak np. SLA / UV LCD, PolyJet / MJP, DLP. 
3. Technologie proszkowe - wykorzystują sproszkowane tworzywa sztuczne lub metal np. SLS, MJF, SLM / DMP / DMLS, EBM. 
4. Do 4 grupy należą hydrożele, masy budulcowe (np. z betonu) i spożywcze oraz materiały półpłynne - nie będziemy się jednak na nich skupiać, bo nie mają obecnie dużego znaczenia ani nie używa się ich często.

Za chwilę przyjrzymy się najpopularniejszym i najczęściej wykorzystywanym technologiom. A są nimi:

• FDM / FFF 

W tej technologii detal tworzony jest poprzez dostarczanie tworzywa sztucznego w formie żyłki do głowicy drukującej. Następnie jest on rozgrzewany aż osiągnie stan półpłynny i nakładany warstwa po warstwie na stół roboczy w osiach XY. Twórcą FDM jest firma Stratasys^®. Duże zainteresowanie technologią i zgłoszone patenty sprawił, że pojawiła się alternatywna nazwa, czyli FFF (Fused Filament Fabrication). Zalet tej technologii jest wiele, należą do nich: druk z rozmaitych tworzyw sztucznych, przystępna cena materiałów i produkcji małoseryjnej, szybkość wydruku czy wysoka dokładność wymiarowa dużych elementów. Wadami są brak dokładności w wydruku, podatność materiału na skurcz, konieczność stosowania podpór przy skomplikowanych geometriach.

• SLA / UV LCD

SLA to najstarsza metoda druku 3D stworzona przez Charlesa Hulla w 1984 roku. UV LCD to proces produkcyjny zbliżony do SLA. W obu przypadkach detale tworzy się z żywic, które utwardza się w pierwszym przypadku laserem, a drugim światłem emitowanym przez ekran LCD z podświetleniem UV. W jej przypadku zaleta czyli precyzja wykonania może stać się również wadą, ponieważ wykonanie takiego modelu trwa znacznie dłużej niż w przypadku stosowania FDM / FFF. Ponadto trzeba liczyć się z wysokim kosztem materiałów eksploatacyjnych. Do tego wytrzymałe żywice są znacznie droższe, a po samym procesie wydruku stół roboczy pokrywa warstwa nie utwardzonej żywicy, którą trzeba z niego zdjąć, co również wpływa na koszty i wydłuża czas produkcji detalu.

• MJF

Do tworzenia detali w tej technologii używa się sproszkowanego poliamidu PA12 lub elastycznego TPU, który zostaje rozsypany na stole roboczym, a następnie jest selektywnie natryskiwany lepiszczem (warstwa po warstwie). Spojenie materiału następuje za pomocą światła - emitowane przez nie ciepło zgrzewa materiał. Zaletą tej technologii jest możliwość drukowania wytrzymałych i jeśli zajdzie taka potrzeba sprężystych detali w pełnym kolorze, o skomplikowanych kształtach bez potrzeby stosowania podpór. Technologia MJF gwarantuje także wysoką wydajność produkcyjną przy zachowaniu dokładności i precyzji. Jest polecana do wydruków elementów w niższych seriach produkcyjnych. Do wad MJF zalicza się m.in wysoki koszt wydruku w kolorze i długi post-processing (obróbka detalu trwa zwykle 1 dzień).

• DMP

Choć technika druku z wykorzystaniem metali (takich jak np. tytan, aluminium czy stal nierdzewna) należy do najtrudniejszych w obsłudze i drogich metod to posiada tyle zalet, że sięga po nią coraz więcej firm. Sam wydruk opiera się na równomiernym rozkładaniu warstwa po warstwie sproszkowanych stopów metali i selektywnym stapianiu ich za pomocą wiązki lasera. Do zalet DMP zalicza się możliwość tworzenia precyzyjnych detali o skomplikowanych kształtach i to w produkcji seryjnej. Wadami są koszty produkcji i skomplikowany proces przygotowania i obróbki.

Wybór technologii druku 3D - na co zwracać uwagę i kiedy zastosować? 

Przyrostowe technologie druku pojawiły się jako alternatywny sposób na tworzenie prototypów. Ze względu na to, że drukowanie 3D pozwala na bardzo szybkie otrzymanie wydruków, bardzo często okazuje się tańszy niż inne metody, umożliwia sprawne wprowadzanie zmian w modelu i za jego pomocą można stworzyć nawet bardzo skomplikowane geometrie z różnych materiałów, zaczęto coraz chętniej stosować tę metodę wydruku. Wybór technologii druku 3D warto rozważyć w momencie, gdy istotne są dla nas takie czynniki jak niski koszt, szybkość realizacji, a także nie zależy nam na produkcji seryjnej (ilość nie przekracza kilku tysięcy sztuk).

Istotną rolę w momencie wyboru techniki odgrywa również wytrzymałość materiału, zwłaszcza na uderzenia, ścieranie lub rozciąganie, czyli czynniki mechaniczne. Oprócz tego ważne, aby był odporny na działanie substancji chemicznych i skrajnych temperatur.

Nie można zapomnieć też o określeniu funkcji wydruku 3D. Kiedy potrzebny jest model do celów poglądowych np. o dużych rozmiarach, w kilkunastu egzemplarzach i nie chce się wydawać dużej kwoty na jego przygotowanie warto skorzystać z technologii FDM. Ta i bardzo podobna do niej FFF nie sprawdzą się jednak kiedy potrzebny będzie wydruk z detalami, skomplikowany albo o wysokiej jakości powierzchni. Stosuje się ją w przypadku druku prototypów, w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym i kosmicznym oraz medycznym. Z kolei SLA sprawdzi się przy wydrukach precyzyjnych i wytrzymałych elementów gdzie liczy się wysoka jakość powierzchni. Ze względu na niską efektywność poleca się ją do wydruków pojedynczych elementów. Zbliżoną do niej technologię UV LCD pod względem procesu produkcyjnego i efektów wydruku zaleca się ją w momencie, kiedy potrzebny jest nieco tańszy wydruk, w krótszym niz w przypadku SLA czasie. Za pomocą MJF uzyska się za to elementy w szybki sposób, w ilości kilkadziesiąt / kilkaset / a nawet kilka tysięcy sztuk. Do tego jakość wydruku powinna być zadowalająca, a z pewnością będzie wyższa niż w przypadku FDM / FFF. Natomiast DMP umożliwia drukowanie z metalu i to jest podstawowa przewaga tej technologii. Na jej niekorzyść przemawia jednak wysoki koszt wydruku. Jest obecnie chętnie wykorzystywana w lotnictwie, motoryzacji czy branży medycznej.

Jak widać, istnieje wiele technologii druku 3D, a wybór odpowiedniej determinują potrzeby i oczekiwania co do efektów, jakie chce się uzyskać za ich pomocą. Dlatego warto zagłębić się w temat i dobrze przeanalizować wady i zalety oraz sposoby zastosowania każdej z nich.

Znajdź firmy zajmujące się drukiem 3D:
--> https://3don.pl/katalog-firm/druk-3d

Znajdź firmy oferujące drukarki 3D:
--> https://3don.pl/katalog-firm/druk-3d/drukarki-3d

Redaktor: MRR, 3don.pl