Drukowanie przestrzenne – 3D printing

Druk 3D jest procesem wytwarzania trójwymiarowych, fizycznych obiektów, które powstają na podstawie komputerowego modelu przygotowanego do druku w tzw. slicerze czyli programie, który konwertuje plik CAD na „język” drukarki. Możliwości wykorzystania przestrzennych drukarek są uzależnione przede wszystkim od wybranej technologii druku, materiałów, a także objętości roboczej urządzenia. Na precyzję wykonania obiektu wpływa dokładność pozycjonowania elementów sterujących, a także sam materiał, z jakiego jest wykonywany przedmiot.

MJF – Multi Jet Fusion

MJF (multi jet fusion) to przełomowa technologia druku 3D, opatentowana przez firmę HP, polegająca na spajaniu proszków tworzyw sztucznych przy użyciu ruchomej, precyzyjnej głowicy termicznej oraz głowic drukujących nanoszących dwa rodzaje agentów wspomagających proces druku. Stosowanie poliamidu 12 (nylonu) jako materiału modelowego pozwala na osiągnięcie znakomitych własności mechanicznych spełniających wymagania konstrukcyjne w wielu gałęziach przemysłu (lotnictwo, automotive, przemysł maszynowy). Proces druku 3D MFJ jest na tyle wydajny, że możliwe jest wytwarzanie detali “na gotowo”, również w krótkich seriach produkcyjnych.

Zastosowanie technologii MJF

  • modele koncepcyjne i funkcjonalne prototypy
  • krótkie serie produkcyjne – finalne wyroby
  • części zamienne i części maszyn
  • obudowy elektroniki
  • pomoce warsztatowe
  • modele przedoperacyjne i fantomy
  • modele architektoniczne, instalacje artystyczne

FDM – modelowanie za pomocą stopionego materiału

Druk odbywa się poprzez aplikację materiału za pośrednictwem dyszy, która układa go na platformie maszyny warstwa po warstwie. Każda warstwa to przekrój poprzeczny drukowanego detalu. Przypomina to nakładanie kremu na tort z tym, że zamiast wyciskarki mamy głowice z dyszami. Głowice poruszają się w osiach X i Y, a stół roboczy porusza się w osi Z. Materiał jaki jest wykorzystywany do druku to tzw. filament, który jest termoplastyczny wykonany na bazie ABS’u lub PC (poliwęglanu).

Minimalna grubość warstwy jaką możemy uzyskać w technologii FDM to 0,1 mm. Modele o trudniejszej geometrii wymagają stosowania struktur podporowych, które po produkcji trzeba wyłamać lub rozpuścić np. w wodzie.

Działanie drukarki FDM

Materiały wykorzystywane w metodzie FDM

ABS
PLA
PC
PC-ABS
PPSU
PEI
PA12

 

testowanie DOpasowań

modele o małym stopniu skomplikowania

wytrzymałe funkcjonalne mechanizmy

produkcja narzędzi i oprzyrządowania

muzealnictwo i sztuka

MEDYCYNA

przemysł spożywczy

SLA – pierwsza technologia druku przestrzennego

Ten proces addytywnej produkcji elementów prototypowych (rapid prototyping) polega na stopniowym obrysowywaniu kolejnych przekrojów poziomych produkowanej części za pomocą lasera na sukcesywnie zanurzanej platformie w wannie z fotopolimerem. Pod wpływem światła laserowego, dochodzi do polimeryzacji i zestalenia substancji blisko powierzchni roztworu. Po obrysowaniu warstwy, platforma jest obniżana dokładnie o grubość wytworzonej warstwy, a cały proces powtarza się aż do uzyskania całego produkowanego elementu.
Przed fazą naświetlania następnej warstwy poziom polimeru zostaje wyrównany, by zapobiec różnicom wysokości, wynikającym z napięć powierzchniowych wykorzystywanych żywic i zjawiska ich płynięcia.

Po wyjęciu z kadzi roboczej element musi zostać poddany naświetlaniu promieniami UV w celu utwardzenia. Tak w pigułce wygląda druk 3D SLA z żywicy światłoutwardzalnej. Niezwykle ważną rolę oczywiście odgrywa w nim specjalistyczny sprzęt – drukarki 3D SLA.

Drukarka 3D SLA i jej działanie

Materiały wykorzystywane w metodzie SLA

Żywice foto-polimerowe na bazie akrylu o bardzo zróżnicowanych właściwościach mechanicznych i temperaturowych naśladujące ABS. Dobór materiału zależy od przeznaczenia prototypu.

Główne zalety technologii SLA

  • szybkość druku
  • wysoka jakość powierzchni
  • wysoka dokładność, grubość warstwy od 0,15mm do 0,025mm
  • możliwość wykonania skomplikowanych kształtów
  • świetnie się nadaje dla branży odlewniczej i obróbki tworzyw sztucznych
  • możliwość druku skomplikowanych brył
Zastosowanie  druku SLA

wysoka jakość druku 3d

DUża dokładność

Mechanizmy

aplikacje o wysokiej temperaturze

SLS – selektywne spiekanie laserowe – najlepsza technologia na rynku

Selektywne spiekanie laserem polega na spiekaniu proszków poliamidowych lub polistyrenowych często z dodatkiem mączki szklanej lub z dodatkiem aluminium. Proces jest przeprowadzany w ogrzewanej komorze utrzymującej temperaturę bliską granicy topienia tworzywa. Proces SLS nie wymaga podpór, ponieważ sam niespieczony proszek jest wystarczającą podporą dla budowanych elementów, a kilkuprocentowy skurcz materiału następuje dopiero po zakończeniu procesu i stopniowym wychłodzeniu komory. Powstałe w ten sposób części są w pełni funkcjonalne, mogą służyć jako ostateczny produkt z uwagi na właściwości spiekanego materiału.

Drukarka 3D SLS i jej działanie

Materiały wykorzystywane w metodzie SLS

  • poliamidy
  • polistyreny
  • proszek z dodatkiem aluminium lub z dodatkiem szkła
  • elastomery

Główne zalety technologii SLS

  • dobra dokładność +/- 0,05mm
  • różnorodność materiałów
  • brak podpór
  • dobra jakość powierzchni
  • wysoka udarność i wytrzymałość, zbliżona do elementów wtryskiwanych
  • odporność temperaturowa
  • możliwość druku mechanizmów ruchomych
  • możliwość druku elementów cieńkościennych (min.grubość ścianki to 0,5mm)
  • niski koszt produkcji krótkoseryjnych (do 1000szt)
  • możliwość stosowania materiałów z mączką szklaną celem usztywnienia detali
Zastosowanie druku SLS

Produkcja prototypów narzędzi

Elementy konstrukcyjne pomp wtryskowych

Elementy o wysokich właściwościach konstrukcyjnych

SLM – druk 3D z metalu

Rynek druku 3D w metalu daje nam obecnie kilka rozwiązań. Technologia DMLS doskonale sprawdza się w przypadku prototypowania lub wytwarzania krótkich serii produkcyjnych. Technologia ta polega na stapianiu proszków metalicznych za pomocą wiązki lasera warstwa po warstwie aż do uzyskania żądanego modelu.  Gdzie sprawdzi się technologa druku 3D z metalu? Wszędzie tam gdzie tradycyjne metody odlewnicze lub produkcji ubytkowej nie będą w stanie poradzić sobie ze skomplikowanymi i precyzyjnymi strukturami geometrycznymi. 

Technologia ta znalazła szerokie zastosowania w przemyśle od lotnictwa przez medycynę i jubilerstwo aż po przemysł maszynowy i chemiczny.

Drukarka 3D SLM i jej działanie

Główne zalety technologii SLM

  • brak odpadów
  • niskie zużycie energii w porównaniu do innych metod druku 3d
  • druk w metalu, idealne na prototypy
  • można tą metodą szybko wyprodukować brakujące lub zepsute części

Materiały wykorzystywane w metodzie SLM

  • 1.404(316L)
  • 1.4542(GP1)
  • AlSi10Mg (EN AC-43000)
  • 1.2709 (MS1)

Zastosowanie druku SLM

krótkie serie produkcyjne

Prototypy detali

Skomplikowane narzędzia produkcyjne

formy wtryskowe

elementy pracujące w wysokich temperaturach