3D nyomtatás 1. rész - Technológiák I.

FDM

A legelterjedtebb 3D nyomtatási technológia az úgynevezett Fused Deposition Modeling (FDM), amely hőre lágyuló szálakat használ kiindulási anyagként, majd az anyagot az olvadáspontja felett egymás utáni rétegekben extrudálja, hogy alkatrészeket hozzon létre. Ahhoz, hogy adott alaksajátosságokat el tudjunk készíteni, szükséges támasztékokat készíteni. Ezek a támasztékok készülhetnek magából a modellanyagból (ez jellemző a hobbi gépekre is) vagy külön támaszanyagból, amely gyengébb, mint a modellanyag, vagy valamilyen vegyszerben oldható. Az FDM segítségével koncepciómodellek, működőképes prototípusok és végfelhasználói alkatrészek készíthetők normál, mérnöki felhasználású és nagy teljesítményű hőre lágyuló műanyagból. Az elkészült elemek egyedülálló mechanikai, hő- és vegyi ellenállással bírnak. Fontos megjegyezni, hogy a gyártási technológiából adódik, hogy az elem nem lesz izotróp, azaz irányonként más jellemzőkkel bír a terheléssel szemben. Előfordulhat, hogy a két egymásra merőleges irányú terhelés hat az alkatrészre, ilyenkor a 45 fokos elforgatást célszerű alkalmazni, így nem lesz gyengébb oldal. 

SLS

Az SLS (Selective Laser Sintering) egy porágyfúziós technológia, amely egy hőforrás, pontosabban egy nagy teljesítményű lézer használatával olvasztja össze az alapanyagot egy háromdimenziós tárggyá. A 3D nyomtató vékony rétegben műanyagport terít az építőplatformra egy semleges nitrogéngáz-kamrában, majd egy  CO2-lézer egybeolvasztja a port. A platform ezután lejjebb süllyed, és egy következő réteg port terít ki a gép, majd a lézer újra működésbe lép. Ez a folyamat ismétlődik, amíg a tárgy el nem készül. A nyomtatott munkadarabot körbevevő por támaszanyagként szolgál, így kifejezetten bonyolult, akár bennszülött, vagy mozgó alkatrészekkel rendelkező elemek is készíthetők. A modelleket a nyomtatótartályból való eltávolítását követően nagy nyomású levegővel lefújják, így távolítva el a felesleges, fel nem használt port. Az utómunkálatok tekintetében az SLS kevésbé időigényes, mint sok más 3D nyomtatási módszer. Az SLS technológia előnye, hogy az alkatrészek közel izotróp viselkedést mutatnak, ezzel a munkatérben való elhelyezésük egyszerűsödik, a munkatér kitöltöttsége pedig jelentősen megnő.

SLA

Az SLA (Strereolitogtaphy) az egyik leggyakoribb gyanta alapú gyártási technológia, amely nagy népszerűségre tett szert az otthoni hobbinyomtatók területén. A technológiával nagy pontosságú, izotróp és vízzáró elemek készíthetőek, emellett apró részletek és jó felületi minőség jellemzi. A sztereolitográfia egy fotopolimerizáción alapuló eljárás. A gépben egy lézer (DLP esetén projektor) található a gyantatartály alatt, amely megvilágítja a gyantát, ami kemény műanyaggá szilárdul. Jellemzően az SLA eljárással készített alkatrészek a nyomtatás végére szilárdak, de még képlékenyek, ezért szükséges egy UV fényes kezelés, ami alatt a teljes modell megszilárdul. Hasonlóan az FDM alaktrészekhez itt is szükséges támasztékok alkalmazása, azonban itt a modellanyag minden esetben megegyezik a támaszanyaggal.

 

PolyJet

A PolyJet 3D nyomtatási technológia hatékony, a Stratasys által szabadalmaztatott additív gyártási módszer. A PolyJet 3D nyomtató úgy működik, mint egy tintasugaras nyomtató, csak itt tintacseppek permetezése helyett a nyomtató fotopolimer cseppeket bocsát ki, amelyek UV fény hatására megszilárdulnak. Ezt a folyamatot rétegről-rétegre gyárt az építőtálcán, amíg az alkatrész elkészül. A túlnyúlásokkal rendelkező összetett geometriák esetén a 3D nyomtató egy eltávolítható, gélszerű támaszanyagot rak ki. Ezzel a technológiával több anyagot is össze lehet keverni az egyedi anyagtulajdonságok és különböző színek elérése érdekében, így akár különböző keménységű gumiszerű anyagokat is nyomtathatunk. A PolyJet technológiával működő 3D nyomtatók 16 mikron finomságú rétegekben nyomtatnak, pontosságuk a sima felszínek, a vékony falak és az összetett geometriák esetében pedig eléri a 0,1 mm-t a teljes munkatérben, kisebb modellek esetén ennél nagyobb pontossággal dolgozunk.