Rodzaje technologii druku 3D

Znakomita większość osób rozpoczynających przygodę z drukiem 3D, nie ma świadomości, że jest to bardzo szeroka definicja, obejmująca wiele zróżnicowanych metod wytwarzania detali techniką przyrostową. Z uwagi na to, że najpopularniejszymi drukarkami 3D są urządzenia drukujące z termoplastów (czyli popularnego plastiku) w technologii FDM / FFF, początkujące osoby sprowadzają druk 3D właśnie do tego rozwiązania. Tymczasem każdy kto choć trochę zgłębi temat odkrywa, że za słowem „druk 3D” skrywa się o wiele, wiele więcej.

Zacznijmy może od tego, czym jest druk 3D? Zgodnie z definicją, jest to metoda polegająca na nakładaniu materiału budulcowego warstwa po warstwie i jego selektywnym spajaniu. Każda technologia druku 3D używa innego materiału, który spajany jest w inny sposób. Ze względu na to, możemy wyróżnić następujące, główne ich rodzaje:

FDM / FFF

FDM / FFF – drukowanie z termoplastów (czyli plastiku), poprzez rozgrzewanie tworzywa sztucznego dostarczanego do drukarki 3D w formie żyłki w głowicy drukującej i doprowadzanie go do stanu półpłynnego. Warstwy są nakładane najpierw w osiach XY, a gdy drukarka 3D skończy je układać, głowica albo się podnosi do góry, albo stół roboczy opuszcza się w dół o wysokość warstwy i nakładana jest kolejna warstwa. Półpłynne tworzywo sztuczne spaja się pod wpływem wysokiej temperatury i szybko zastyga tworząc (niemalże) jednolitą strukturę. Różnica w nazewnictwie (FDM / FFF) wynika z faktu, że FDM jest nazwą handlową zastrzeżoną przez twórcę tej technologii – firmę Stratasys.

SLA

SLA (Stereolitografia) – drukowanie z żywicy światłoutwardzalnej, utwardzanej wiązką lasera. W pojemniku wlewana jest żywica, w której zanurza się stół roboczy. Gdy stół jest opuszczany na dno pojemnika na wysokość zadanej warstwy, wiązka lasera „rysuje” kształt obiektu w płaszczyźnie XY, utwardzając żywicę. Gdy to kończy, stół się podnosi na wysokość kolejnej warstwy i proces się powtarza.

DLP

DLP – proces zbliżony do SLA, z tym że żywicę nie utwardza się wiązką lasera, a światłem emitowanym przez projektor zamontowany pod pojemnikiem z żywicą. Zaletą tej metody jest to, że cała warstwa jest naświetlana (utwardzana) równocześnie. Wadą jest to, że duże detale (o długości / szerokości wyższej niż kilkanaście centymetrów) następuje duży skurcz utwardzanej w tym samym czasie żywicy. Ostatnimi czasy kilka firm wprowadziło modyfikację do tej techniki zastępując projektor DLP wyświetlaczem LCD. Rozwiązanie to – choć dużo tańsze, charakteryzuje się jednak nieco gorszą jakością osiąganych wydruków.

PolyJet / MJP

PolyJet / MJP – proces zbliżony do tradycyjnego drukowania atramentowego lub laserowego na papierze. Nad stołem roboczym przesuwa się w osi X głowica, która selektywnie natryskuje żywicę światłoutwardzalną (dokładnie tak samo jak drukarka atramentowa natryskuje na papier atrament). Równocześnie żywica jest utwardzana światłem UV. Gdy warstwa zostanie wydrukowana, stół opuszcza się w osi Z. PolyJet to nazwa handlowa firmy Objet, należącej do Stratasysa, MJP to nazwa handlowa firmy 3D Systems. Metody różnią się od siebie niewielkimi niuansami technologicznymi oraz gatunkami żywic, z jakich korzystają

CJP

CJP – druk 3D z proszku gipsowego w pełnym kolorze. Na stole roboczym drukarki 3D rozsypywana jest warstwa proszku gipsowego. Następnie głowica drukująca przesuwa się nad nim w osi X natryskując selektywnie lepiszcze i kolorowy atrament, na tej samej zasadzie jak w technologii PolyJet / MJP. Proszek skleja się ze sobą, tworząc obiekt przestrzenny. Po zakończonej pracy należy go „wydobyć” z niesklejonego proszku, oczyścić i utwardzić specjalnym preparatem chemicznym.

Binder Jetting

Binder Jetting – metoda zbliżona do CJP, z tą różnicą, że zamiast proszku gipsowego używa się piasku, który nie jest koloryzowany. Technologia wykorzystywana do tworzenia gniazd do form do odlewów.

SLS

SLS – druk 3D ze sproszkowanych tworzyw sztucznych (poliamidów), spiekanych ze sobą laserem. Na stole roboczym drukarki 3D rozsypywana jest warstwa sproszkowanego tworzywa, które jest selektywnie spiekane wiązką lasera. Podobnie jak w przypadku CJP lub Binder Jetting, po zakończonej pracy, model(-e) wydobywa się z bryły niespieczonego proszku.

SLM / DMLS

SLM / DMLS – druk 3D ze sproszkowanych metali. Zasada działania jest dokładnie taka sama jak w przypadku metody SLS, z tą różnicą, że detale muszą mieć projektowane podpory spajające detal ze stołem roboczym. Nie można ich także piętrować (drukować jeden na drugim), jak w przypadku powyższych metod proszkowych.

EBM

EBM – druk 3D ze sproszkowanych metali, zbliżona do SLM / DMLS, z tą różnicą, że zamiast wiązki lasera, do topienia metalu używana jest wiązka elektronów.

MJF

MJF – technologia opracowana przez firmę HP, polegająca na druku 3D ze sproszkowanych tworzyw sztucznych (poliamidów), poprzez selektywne natryskiwanie na nie lepiszcza, które skleja ze sobą poszczególne warstwy modelu i zgrzewania ich w wysokiej temperaturze, co powoduje ich trwałe zespojenie się.

POZOSTAŁE

Oprócz w/w technik istnieje też szereg pochodnych, które są albo stosunkowo niszowe, albo wyjątkowo specjalistyczne. Wśród nich możemy wyróżnić coraz głośniejsze biodrukowanie (spajanie w sposób selektywny materiału biologicznego, utrzymywanego w określonym środowisku), drukowanie z różnego rodzaju mas plastycznych (ceramika, czekolada etc.), czy folii lub papieru, którego warstwy są po spajaniu plotowane nożem (technologia LOM).

Poniżej prezentujemy diagram prezentujący wszystkie najważniejsze metody przyrostowe, wraz z ich krótką charakterystyką oraz możliwością wykorzystania w sektorach: amatorskim, desktopowym i przemysłowym. Im wyższa klasa sektora – tym wyższa cena urządzenia (systemy drukujące ze sproszkowanych tworzyw sztucznych lub metali typu SLS czy SLM to koszty rzędu kilku milionów PLN).

POBIERZ DIAGRAM W PDF

 

Ostatnie komentarze