3D nyomtatás 2. rész - Technológiák II.

PBF

A PBF (Powder Bed Fusion) egy gyűjtőfogalom amely több technológiát is magába foglal. Ilyen a DMLS (Direct Metal Laser Sintering), SLM (Selective Laser Melting) és az EBM (Electron Beam Melting). Ezek a polimer nyomtatóknál megismert SLS technológiához hasonlóak, azonban egy-egy szignifikáns különbség van a technológiák között. Először is, mi a különbség a szinterezés és az olvasztás között? Szinterezés során nagy nyomás és hő hatására a porszemcsék összetapadnak, azonban nem olvadnak meg a teljes keresztmetszetükben. A szinterezett alkatrészek felülete általában porózus, illetve kisebb terhelést képesek felvenni mint egy hagyományos kovácsolással előállított alkatrész, azonban hőkezeléssel javíthatók a mechanikai tulajdonságok. Jellemzően a modern 3D nyomtatással foglakozó cégek a porszemcséket összeolvasztják lézerrel, szinterezés helyett. Ehhez hasonlóan ez EBM technológiával működő gépek is összeolvasztják a porszemcséket, azonban itt lézer helyett egy nagy teljesítményű elektronsugár végzi ezt a munkát. Az elektronsugár több energiát juttat az anyagba, ezáltal magasabb hőmérséklet is lép fel, így magas hőmérsékleteknek ellenálló szuperötvözetek nyomtatására alkalmazzák. A PBF technológiák ugyan egy porágyat alkalmaznak, de így is szükség van támasztékokra. Ebben az esetben, azt a célt szolgálja, hogy a gyártás során keletkező hőt a munkadarabról az alaplemezhez vezeti.

Binder Jetting

A Binder Jetting technológia során a porágyra egy kötőanyagot tartalmazó folyadékot visznek fel, az alkatrész keresztmetszetének megfelelően. A kötőanyag felvitele után a nyomtatási tér lejjebb süllyed, majd egy újabb réteg port visz fel a gép és kezdődik a folyamat elölről. A binder jetting előnye, hogy a gép rendkívül gyors nyomtatást tesz lehetővé, illetve a fém, kerámia és homok is felhasználható alapanyagnak, azonban fémeknél és kerámiáknál szükséges az utólagos szinterezés. A binder jetting érdekessége, hogy a gyártás szobahőmérsékleten történik, hő bevitele nélkül, így az ilyen gépek olcsóbbak tudnak lenni a vetélytársaiknál. Ahogy az a legtöbb fém 3D nyomtatási technológiára jellemző a binder jetting során is izotróp alkatrészeket lehet előállítani.

DED

A DED azaz Direct Energy Deposition egy olyan 3D nyomtatási technológia, amely tekinthető a fémek FDM technológiájának. A nyomtatás során valamilyen energiaforrás (lézersugár, plazamsugár, elektronsugár) fókuszpontjába fém huzalt vagy port juttatnak, az megolvad és képezi a létrehozott réteget. Mivel a technológia nagyon hasonlít a hegesztésre így az egyik fő alkalmazása fém alkatrészek javítása vagy további alaksajátosságokkal való kiegészítése. Mivel a technológia során fém huzalt is alkalmazhatnak, így ez az egyik legolcsóbb fém 3D nyomtatási eljárás. A port alkalmazó gépeknél akár több különböző por is alkalmazható, így a gyártás során lehet ötvözeteket, különböző anyagminőségeket készíteni. Jellemzően gyors eljárás, azonban kis alaksajátosságok nehezen vagy nem gyárthatók, illetve rossz a felületi minősége, így általában az utólagos megmunkálás jellemzően szükséges.

Metal Material Extrusion

Ez a technológia specifikusan arra lett kihegyezve, hogy a fém 3D nyomtatás olcsó és elérhető legyen. Kis és közepes méretű vállalkozások gyorsan átvették a fém extrúziós technológiát, nagyrészt az olcsósága miatt. A technológia során egy olyan polimer filamentet alkalmaznak, amelyben apró fém szemcsék vannak. A nyomtatás megegyezik a korábban bemutatott FDM technológiával. Az így kinyomtatott munkadarabból (green part) eltávolítják a polimer kötőanyagot, majd a törékeny, de már nagyrészt fémből álló alkatrész (brown part) szinterezik, ezáltal előáll a végleges geometria. Ez a legolcsóbb fém 3D nyomtatási technológia, azonban a  jelentős hátrányokkal is rendelkezik a többi technológiához képest. A legyártott alkatrészek pontatlanok lesznek a kiégetés során keletkező méretváltozás miatt, illetve homogenitásuk se lesz annyira jó, mint a PBF vagy DED eljárással gyártott alkatrészeknek.