4 typy zařízení pro 3D tisk

Svět 3D tisk a změnila způsob navrhování, prototypování a výroby předmětů. Pryč jsou doby těžkopádných průmyslových strojů - dnešní 3D tiskárny jsou stále dostupnější a sofistikovanější a umožňují každému, od amatérů až po inženýry, uvést své výtvory do života. S touto vzrušující novou technologií však přichází zásadní otázka: jaký postup 3D tisku je pro vás ten pravý?

Tento komplexní průvodce se zabývá čtyřmi základními kameny 3D tisku - taveným depozičním modelováním (FDM), stereolitografií (SLA), selektivním laserovým spékáním (SLS) a tavením elektronovým svazkem (EBM). Prozkoumáme vnitřní fungování jednotlivých technologií, porovnáme jejich silné a slabé stránky a odhalíme, v jakých typech projektů vynikají. Tak se připoutejte a připravte se na odhalení tajemství těchto fascinujících strojů!

Tavené depoziční modelování (FDM)

Představte si horkou lepicí pistoli na steroidech, která pečlivě vytváří objekt vrstvu po vrstvě. To je podstata technologie FDM, nejrozšířenějšího způsobu výroby plastů. 3D tisk proces. Cívka s vláknem, obvykle vyrobeným z plastu, jako je ABS nebo PLA, je vedena přes zahřátou trysku. Roztavený plast je vytlačován přesně podle digitálního plánu a po kontaktu s konstrukční platformou ztuhne. Vrstvu po vrstvě tak vzniká vaše mistrovské 3D dílo.

Výhody FDM:

• Cenová dostupnost: Tiskárny FDM jsou obecně cenově nejpříznivější variantou, takže jsou ideální pro začátečníky nebo amatérské uživatele.
• Široký rozsah materiálů: Technologie FDM se může pochlubit velkým výběrem materiálů pro výrobu vláken, které uspokojí různé potřeby. Můžete tisknout z PLA pro lehké prototypy, z ABS pro pevnější díly nebo dokonce z vláken s dřevěnou výplní pro rustikální estetiku.
• Snadné používání: Tiskárny FDM jsou známé svou uživatelsky přívětivou obsluhou. Díky snadno dostupnému softwaru a spoustě online zdrojů je začátek snadný.

Nevýhody FDM:

• Povrchová úprava: V porovnání s jinými technikami mohou výtisky FDM vykazovat viditelné linie vrstev, což má za následek poněkud drsnější strukturu povrchu.
• Rozměrová přesnost: Při tisku FDM dochází k ochlazování a tuhnutí roztaveného plastu, což může způsobit drobné rozměrové nesrovnalosti. Pro velmi přesné díly mohou být vhodnější jiné metody.
• Omezené vlastnosti materiálu: Ačkoli je materiálový sortiment působivý, vlákna FDM obecně nenabízejí takovou pevnost, tepelnou odolnost nebo složité detaily, jakých lze dosáhnout jinými technologiemi.

Aplikace FDM:

• Vytváření prototypů: Díky cenové dostupnosti a snadnému použití je technologie FDM ideální pro rychlé vytváření funkčních nebo vizuálních prototypů pro testování návrhů a konceptů.
• Hračky a figurky: Živé možnosti filamentů FDM oživují postavy a výtvory, které jsou ideální pro koníčkáře a tvůrce.
• Vzdělávací nástroje: Tiskárny FDM jsou cenným nástrojem ve třídách a dílnách, protože umožňují studentům vizualizovat a vytvářet fyzické modely podle jejich návrhů.

Stereolitografie (SLA)

Pokud toužíte po výtiscích s vysokým rozlišením a hladkým, téměř bezchybným povrchem, pak je SLA vaším šampionem. Tato technologie využívá nádobu s tekutou pryskyřicí a laserový paprsek k vytváření objektů s neuvěřitelnou přesností a detaily. Představte si ji jako rafinovaného sochaře, který pečlivě vyřezává miniaturní mistrovské dílo z kaluže světlocitlivé kapaliny.

Výhody SLA:

• Vynikající povrchová úprava: Výtisky SLA se vyznačují výjimečnou hladkostí a detailností, takže jsou ideální pro aplikace vyžadující leštěný vzhled nebo složité prvky, jako jsou šperky nebo zubní modely.
• Rozměrová přesnost: Proces laserového vytvrzování v SLA zajišťuje vysoce přesné výtisky, které jsou ideální pro díly vyžadující přísné tolerance.
• Široká škála pryskyřic: Podobně jako u FDM nabízí i SLA celou řadu pryskyřic s jedinečnými vlastnostmi, včetně odlévatelných pryskyřic pro vytváření kovových forem a biokompatibilních pryskyřic pro lékařské aplikace.

Nevýhody SLA:

• Náklady: Tiskárny SLA mají obvykle vyšší cenu než tiskárny FDM.
• Omezené vlastnosti materiálu: Přestože se možnosti pryskyřic rozšiřují, materiály SLA nejsou obecně tak pevné nebo odolné vůči teplu jako některá vlákna používaná v FDM.
• Následné zpracování: Výtisky SLA vyžadují po tisku další kroky, včetně čištění a případného následného vytvrzení pod UV světlem, aby se dosáhlo optimální pevnosti.

Aplikace SLA:

• Šperky a prototypy: Díky výjimečným detailům a hladkému povrchu je SLA ideální pro vytváření složitých šperků, prototypů s vysokým rozlišením pro ověřování designu, a dokonce i zubních modelů pro lékařství.
• Umění a miniatury: Umělci a hobbyisté využívají technologii SLA k vytváření detailních figurek, miniatur a soch s výjimečnou kvalitou povrchu.
• Lékařské aplikace: Biokompatibilní pryskyřice umožňují, aby SLA hrála roli při vytváření lékařských modelů a případně i protéz na zakázku.

FDM vs. SLA: vzájemný souboj

Volba mezi FDM a SLA spočívá ve stanovení priorit potřeb vašeho projektu. Zde je rozdělení, které vám pomůže se rozhodnout:

Cena: FDM vyhrává. Pro tvůrce s omezeným rozpočtem a začátečníky je FDM mnohem dostupnějším vstupním bodem.

Povrchová úprava a detaily: Jasným vítězem je zde SLA. Její laserem řízená přesnost zajišťuje hladké, téměř dokonalé povrchy se složitými detaily, což je ideální pro projekty vyžadující leštěný vzhled nebo jemné rysy. Technologie FDM sice nabízí slušný rozsah, ale může vykazovat viditelné linie vrstev.

Vlastnosti materiálu: Technologie FDM nabízí širší škálu materiálů pro různé potřeby, včetně možností, jako jsou vlákna s dřevěnou výplní pro jedinečnou estetiku. Materiály SLA se však obecně vyznačují vyšší pevností a tepelnou odolností pro specifické aplikace. Biokompatibilní pryskyřice v SLA dokonce otevírají dveře pro lékařské použití.

Rozměrová přesnost: Obě technologie mají své přednosti. Při FDM může docházet k mírným rozměrovým nesrovnalostem v důsledku chlazení materiálu. Pro skutečně vysoce přesné díly s přísnými tolerancemi však kraluje proces laserového vytvrzování SLA.

Snadné používání: FDM je obecně považována za uživatelsky přívětivější variantu. Díky snadno dostupnému softwaru a bohatým online zdrojům je často snazší začít s FDM. SLA může vyžadovat trochu více učení pro kroky čištění a následného zpracování.

Aplikace:

• Vyberte si FDM pro: Cenově dostupné prototypy, funkční díly, hobby výtvory (hračky, figurky), výukové pomůcky a projekty, kde není rozhodující vysoký stupeň detailu.
• Vyberte si SLA pro: Prototypy s vysokým rozlišením vyžadující přesné detaily, výroba šperků, lékařské aplikace (zubní modely, protetika), umělecké předměty a miniatury s leštěným povrchem a projekty, u nichž je hladký povrch nejdůležitější.

Verdikt:

Nejlepší volba nakonec závisí na konkrétních požadavcích projektu. Pokud jsou cenová dostupnost a snadné použití nejvyššími prioritami, je FDM skvělou volbou. Pokud je však pro vás zásadní dosažení bezchybné povrchové úpravy, složitých detailů a vysoké rozměrové přesnosti, pak je pro vás vhodnou volbou technologie SLA.

Selektivní laserové slinování (SLS)

Vstup do oblasti průmyslových 3D tiskse setkáváme se selektivním laserovým spékáním (SLS). Tato výkonná technologie využívá lože jemných částic prášku, obvykle na bázi nylonu nebo plastu. Laserový paprsek selektivně spojuje tyto částice vrstvu po vrstvě a vytváří požadovaný objekt s působivou pevností a odolností. Představte si miniaturní tovární halu, kde laser funguje jako stavební mistr, který pečlivě spojuje prášek do pevné formy.

Výhody SLS:

• Vysoká pevnost a odolnost: Díly vytištěné technologií SLS se vyznačují výjimečnou pevností a tepelnou odolností, takže jsou ideální pro funkční aplikace a díly pro konečné použití.
• Svoboda designu: Technologie SLS umožňuje díky práškovému přístupu vytvářet složité geometrie a vnitřní struktury, což otevírá možnosti pro složité konstrukce.
• Široký rozsah materiálů: Podobně jako FDM nabízí SLS rozmanitý výběr materiálů, nejen nylon. Uživatelé si mohou vybrat z materiálů s jedinečnými vlastnostmi, jako je nehořlavost, nebo dokonce z materiálů plněných kovem pro zvýšení hmotnosti a pevnosti.

Nevýhody SLS:

• Náklady: Tiskárny SLS jsou podstatně dražší než stroje FDM nebo SLA, takže jsou vhodné především pro profesionální nebo průmyslové aplikace.
• Následné zpracování: Výtisky SLS vyžadují po tisku další kroky, včetně odstranění přebytečného prášku a případného tepelného zpracování pro dosažení optimální pevnosti.
• Omezená povrchová úprava: Ačkoli SLS nabízí dobrou kvalitu povrchu, nemusí dosahovat stejné úrovně hladkosti jako SLA, a to kvůli práškové povaze procesu.

Aplikace SLS:

• Funkční prototypy a díly pro konečné použití: SLS vyniká při vytváření pevných a odolných prototypů a dokonce i dílů pro konečné použití v aplikacích vyžadujících vysoký výkon, jako jsou automobilové komponenty, strojní součásti a funkční pouzdra.
• Zdravotnictví a letectví: Díky pevnosti a biokompatibilním materiálům je technologie SLS cenná v lékařských aplikacích, jako je protetika, a v leteckém průmyslu pro lehké a vysoce pevné komponenty.

Tavení elektronovým paprskem (EBM)

Pro ty, kteří hledají nejvyšší pevnost a přesnost při práci s kovy, je nejlepší metodou tavení elektronovým svazkem (EBM). Tato špičková technologie využívá vysoce výkonný elektronový paprsek k tavení kovového prášku vrstvu po vrstvě a vytváří neuvěřitelně pevné a složité kovové díly. Představte si miniaturní slévárnu, kde fokusovaný elektronový paprsek funguje jako sochař roztaveného kovu, který pečlivě vytváří složité kovové předměty.

Výhody EBM:

• Bezkonkurenční pevnost a odolnost: Díly vytištěné metodou EBM se vyznačují výjimečnou pevností, tepelnou odolností a schopností téměř síťového tvaru, což je ideální pro náročné aplikace.
• Svoboda tisku na kov: Technologie EBM umožňuje tisknout širokou škálu kovů, včetně titanu, nerezové oceli a Inconelu, což otevírá možnosti pro složité a vysoce výkonné kovové díly.
• Složité geometrie: Podobně jako SLS umožňuje EBM díky práškovému přístupu vytvářet složité geometrie a vnitřní struktury. To otevírá dveře ke konstrukci lehkých a zároveň pevných součástí s vnitřními kanály nebo složitými mřížkami.

Nevýhody EBM:

• Náklady: Tiskárny EBM jsou nejdražší variantou v tomto seznamu a jsou obvykle vyhrazeny pro vysoce hodnotné aplikace nebo průmyslová prostředí.
• Bezpečnostní hlediska: Vzhledem k vysokému výkonu elektronového paprsku a použití kovových prášků vyžaduje EBM kontrolované prostředí a dodržování přísných bezpečnostních protokolů.
• Povrchová úprava: Stejně jako u SLS mohou mít díly EBM ve srovnání s některými obráběcími technikami mírně drsnější strukturu povrchu. Techniky následného zpracování však mohou do určité míry zlepšit kvalitu povrchu.

Aplikace EBM:

• Letectví a obrana: Schopnost EBM tisknout pevné a lehké kovové díly se složitou geometrií je ideální pro aplikace v letectví a kosmonautice, jako jsou součásti letadel a dokonce i součásti raketových motorů. Kromě toho tato technologie hraje roli při vytváření složitých dílů pro obranný průmysl.
• Lékařské implantáty: Biokompatibilita některých kovů tisknutelných pomocí EBM umožňuje vytvářet lékařské implantáty na míru, jako jsou protetické klouby nebo páteřní implantáty s výjimečnou pevností a biokompatibilitou.
• Vysoce výkonné nářadí a nástroje: Nástroje a zápustky vytištěné technologií EBM mohou ve srovnání s tradičně vyráběnými variantami nabídnout vyšší pevnost, tepelnou odolnost a odolnost proti opotřebení, což vede k delší životnosti nástrojů a vyšší efektivitě některých výrobních procesů.

SLS vs. EBM

Volba mezi SLS a EBM závisí na potřebách materiálu a aplikace. Zde je rozdělení, které vám pomůže při rozhodování:

Materiál:

• SLS: Primárně využívá prášky na bázi nylonu nebo plastu, ale nabízí širší škálu možností materiálů včetně nehořlavých nebo kovem plněných variant.
• EBM: Zaměřuje se na kovové prášky, které umožňují tisknout různorodé kovy, jako je titan, nerezová ocel a Inconel.

Náklady: SLS je výrazně levnější než EBM.

Pevnost a odolnost: EBM kraluje, pokud jde o tisk výjimečně pevných a žáruvzdorných kovových dílů.

Aplikace:

• Vyberte si SLS pro: Funkční prototypy, silné plastové díly pro konečné použití, lékařské aplikace (případně s použitím biokompatibilních materiálů) a projekty vyžadující volnost designu s širším výběrem materiálů.
• Vyberte si EBM pro: Vysoce výkonné kovové díly vyžadující výjimečnou pevnost a tepelnou odolnost, aplikace v letectví, obraně, lékařské implantáty (s použitím biokompatibilních kovů) a vytváření složitých kovových nástrojů a zápustek.

Verdikt:

SLS nabízí přesvědčivou rovnováhu mezi cenovou dostupností, volností designu a dobrou pevností materiálu pro různé aplikace. Pokud však váš projekt vyžaduje maximální pevnost, tepelnou odolnost a možnosti tisku kovů, pak je EBM tou správnou cestou, a to i přes vyšší náklady a přísnější bezpečnostní opatření.

Výběr správného 3D tisk Technologie

Svět 3D tisku nabízí rozmanitou škálu technologií, z nichž každá má své silné a slabé stránky. Pochopíte-li základní principy FDM, SLA, SLS a EBM, můžete se informovaně rozhodnout, která z nich je pro váš projekt nejvhodnější. Zvažte faktory, jako je rozpočet, požadované vlastnosti materiálu, požadavky na povrchovou úpravu a složitost vašeho návrhu.

Nezapomeňte, že 3D tisk je neustále se vyvíjející obor. S technologickým pokrokem můžeme očekávat, že se objeví ještě inovativnější a výkonnější možnosti, které posunou hranice možností v oblasti designu a výroby. Využijte tedy možnosti, prozkoumejte tyto fascinující technologie a popusťte uzdu své kreativitě ve vzrušujícím světě 3D tisk!

FAQ

znát více procesů 3D tisku