Běžné typy zařízení pro aditivní výrobu

Aditivní výroba, známý také jako 3D tisk, změnil způsob navrhování a výroby předmětů. Představte si, že něco stavíte vrstvu po vrstvě, jako když stavíte miniaturní cihlový hrad po malých kouscích. To je podstata 3D tisku, kdy se digitální plán převádí na fyzický objekt pomocí pečlivého skládání materiálů. Ale stejně jako existují různé typy kostek (vzpomeňte si na kostky Lego versus skutečné cihly), existuje celý arzenál zařízení pro aditivní výrobu, z nichž každé má své silné stránky a speciality. Pojďme se ponořit do fascinujícího světa těchto pracovních koní 3D tisku a prozkoumat ty, které způsobily revoluci ve výrobě.

Tavné modelování (FDM)

Představte si horkou lepicí pistoli na steroidech a máte dobrou představu o tom, jak FDM neboli Fused Deposition Modeling funguje. Tato široce používaná technologie využívá souvislé vlákno termoplastického materiálu (např. ABS, PLA nebo nylon), které je vedeno přes zahřátou trysku. Tryska roztaví plast a při pohybu po plošině vrstvu po vrstvě nanáší roztavený materiál a vytváří objekt po jednom tenkém vlákně.

Výhody FDM:

• Přístupnost: Tiskárny FDM patří k cenově nejdostupnějším a uživatelsky nejpřívětivějším možnostem na trhu. Díky tomu jsou ideální pro hobbyisty, makerspace a dokonce i pro učebny, kde mohou studenti experimentovat s 3D designem a tiskem.
• Všestrannost: Technologie FDM nabízí široký výběr filamentů, které umožňují vytvářet objekty s různou pevností, ohebností a dokonce i barvami.
• Odolnost: Díly vytištěné metodou FDM mohou být překvapivě pevné, takže jsou vhodné pro funkční prototypy a dokonce i pro některé konečné aplikace.

Odvrácená strana FDM:

• Povrchová úprava: Objekty vytištěné metodou FDM mají často viditelnou strukturu po jednotlivých vrstvách, což může být nežádoucí pro aplikace vyžadující hladký povrch. Techniky následného zpracování, jako je broušení a lakování, mohou zlepšit estetický vzhled, ale zvyšují čas a úsilí.
• Omezené rozlišení: V porovnání s jinými technologiemi mají tiskárny FDM větší průměr trysky, což vede k nižšímu rozlišení výtisků. To nemusí být ideální pro složité detaily nebo velmi komplexní geometrie.

Kdo by měl uvažovat o FDM?

FDM je fantastickým výchozím bodem pro každého, kdo s 3D tiskem teprve začíná. Jeho cenová dostupnost, uživatelská přívětivost a široká škála materiálů z něj činí univerzální nástroj pro výrobu prototypů, funkčních dílů, a dokonce i pro umělecké účely.

Aditivní výroba vybavení: Stereolitografie (SLA)

Představte si káď naplněnou tekutým plastem, který na světle ztvrdne. To je základní princip stereolitografického tisku (SLA). Laserový paprsek zde selektivně vytvrzuje tenké vrstvy světlocitlivé pryskyřice v kádi a pečlivě vytváří objekt zdola nahoru.

Půvab SLA:

• Bezkonkurenční detail: Tiskárny SLA se vyznačují neuvěřitelným rozlišením a vytvářejí objekty s hladkým povrchem a ostrými rysy. Díky tomu jsou ideální pro aplikace vyžadující složité detaily, jako jsou prototypy šperků, zubní protézy a dokonce i vysoce kvalitní figurky.
• Široká škála materiálů: Podobně jako FDM nabízí SLA řadu pryskyřic s různými vlastnostmi, které vyhovují specifickým potřebám, jako je průhlednost, biokompatibilita nebo odolnost vůči vysokým teplotám.

Výzvy SLA:

• Náklady: Tiskárny SLA jsou obvykle dražší než stroje FDM. Náklady na pryskyřici se také mohou zvýšit, zejména u větších výtisků.
• Následné zpracování: Výtisky SLA vyžadují proces čištění, aby se odstranila přebytečná pryskyřice a podpůrné struktury. V závislosti na složitosti návrhu může být tento proces časově náročný.

Kdo by měl zvážit SLA?

Pokud je pro vás nejdůležitější vysoké rozlišení detailů a hladký povrch, je SLA tou správnou volbou. Je ideální pro profesionály, jako jsou klenotníci, zubaři a návrháři produktů, kteří vyžadují přesné a vizuálně ohromující prototypy.

Selektivní laserové slinování (SLS)

Představte si technologii SLS (Selective Laser Sintering) jako kovovou verzi tisku SLS. Vysoce výkonný laserový paprsek selektivně taví drobné částečky kovového prášku a spojuje je vrstvu po vrstvě, čímž vzniká pevný objekt.

Síla SLS:

• Potisk kovů: SLS otevírá dveře k tisku funkčních kovových dílů. Inženýři a konstruktéři tak mohou vytvářet prototypy a dokonce i kovové součásti pro konečné použití se složitou geometrií, s níž by tradiční výroba mohla mít problémy.
• Vysoká pevnost: Kovové díly vytištěné metodou SLS se vyznačují vynikající pevností a odolností, která se vyrovná tradičně vyráběným součástem.

Úvahy o SLS:

• Náklady: Tiskárny SLS jsou drahé a náklady na kovové prášky mohou být také vysoké. Tato technologie se obvykle používá pro průmyslové aplikace, kde je investice ospravedlněna vytvořením kovových dílů s vysokou hodnotou.
• Bezpečnost: Vzhledem k použití kovového prášku a výkonných laserů vyžadují tiskárny SLS kontrolované prostředí a správné bezpečnostní protokoly.

Kdo by měl uvažovat o SLS?

SLS je výkonným nástrojem pro průmyslová odvětví, jako je letecký, automobilový a lékařský, kde jsou zapotřebí funkční a robustní kovové díly. Je ideální pro tvorbu prototypů, složitých součástí a dokonce i pro některé kovové aplikace pro konečné použití.

Multi Jet Fusion (MJF)

Společnost Multi Jet Fusion (MJF) je relativně novým produktem, který se v poslední době objevuje na trhu. aditivní výroba svět. Tato technologie vyvinutá společností HP využívá principy inkoustového tisku, ale s určitým zvratem. Namísto inkoustu používá kombinaci tavných a detailních látek. Zde je rozdělení:

• Tavidlo: Tento materiál nanesený inkoustem funguje jako lepidlo, které spojuje částice prášku dohromady.
• Detailing Agent: Tento prostředek mění vlastnosti specifických oblastí v práškovém loži, což umožňuje vytvářet složité prvky a vnitřní kanály v tištěném objektu.

Výhody MJF:

• Rychlostní démon: MJF se může pochlubit působivou rychlostí tisku, takže je skvělou volbou pro velkoobjemovou výrobu.
• Funkční části: Podobně jako SLS může MJF vyrábět funkční díly s dobrými mechanickými vlastnostmi, takže je vhodná pro výrobu prototypů a dokonce i pro některé aplikace pro konečné použití.
• Jemný detail: Ačkoli se MJF nevyrovná SLA, nabízí dobrou rovnováhu mezi rychlostí a rozlišením a vyrábí díly se slušnými detaily a hladkým povrchem.

Úvahy o MJF:

• Omezené možnosti materiálu: V současné době má MJF v porovnání s některými jinými technologiemi menší výběr materiálů.
• Následné zpracování: Výtisky MJF vyžadují některé kroky následného zpracování, jako je infiltrace pro zvýšení pevnosti a odstranění nespojeného prášku.

Kdo by měl uvažovat o MJF?

MJF je přesvědčivou volbou pro společnosti, které hledají rovnováhu mezi rychlostí, funkčností a detaily. Hodí se pro výrobu prototypů, malosériovou výrobu a aplikace, kde je požadována hladká povrchová úprava.

Tryskání pojiva

Binder jetting představuje jedinečný přístup k 3D tisku. Představte si 3D inkoustovou tiskárnu, která místo inkoustu nanáší pojivo na lůžko s částicemi prášku. Zde je zjednodušené vysvětlení:

• Práškové lůžko: Práškové lože může být vyrobeno z různých materiálů, včetně písku, kovu nebo dokonce keramiky.
• Vazač: Inkoustová hlava selektivně nanáší tekuté pojivo, které slepuje částice prášku a vytváří objekt vrstvu po vrstvě.

Silné stránky technologie Binder Jetting:

• Všestrannost materiálu: Jednou z největších výhod tryskání pojivem je jeho schopnost pracovat s širokou škálou materiálů, včetně kovů, keramiky a dokonce i písku. To otevírá dveře k různorodým aplikacím.
• Plnobarevný tisk: Některé systémy pro tryskání pojiva mohou dokonce obsahovat více pojiv s různými barvami, což umožňuje plnobarevný 3D tisk.

Úvahy o tryskání pojiva:

• Síla: Pevnost dílů vystřikovaných pojivem závisí na použitém materiálu a pojivu. V některých případech mohou díly vyžadovat další kroky následného zpracování, jako je infiltrace pro zvýšení pevnosti.
• Usnesení: Tiskárny s tryskami na pojivo mají ve srovnání s jinými technologiemi obvykle větší průměr trysky, což vede k mírně nižšímu rozlišení.

Kdo by měl uvažovat o Binder Jettingu?

Tryskání pojiva je univerzální technologie vhodná pro různé aplikace. Je dobrou volbou pro výrobu prototypů, vytváření plnobarevných modelů a tisk s unikátními materiály, jako je písek, pro vytváření složitých forem.

Tavení elektronovým paprskem (EBM)

Tavení elektronovým svazkem (EBM) je pokročilá metoda aditivní výroba technologie, která využívá vysoce výkonný elektronový paprsek k tavení kovového prášku vrstvu po vrstvě. Zde je bližší pohled:

• Prostředí s vysokým vakuem: Tisk EBM probíhá ve vysokovakuové komoře, aby se zabránilo oxidaci roztaveného kovu.
• Elektronový paprsek: Fokusovaný elektronový paprsek roztaví částice kovového prášku a spojí je dohromady, čímž vznikne hustý a pevný kovový předmět.

Půvab EBM:

• Vynikající pevnost: Díly vytištěné metodou EBM se vyznačují výjimečnou pevností a vynikajícími mechanickými vlastnostmi, takže jsou ideální pro náročné aplikace.
• Biokompatibilní materiály: EBM může pracovat s některými biokompatibilními kovovými prášky, jako je titan, takže je vhodný pro lékařské implantáty.

Úvahy o EBM:

• Náklady: Tiskárny EBM jsou drahé a použité kovové prášky mohou být také poměrně drahé. Tato technologie se obvykle používá pro vysoce hodnotné aplikace, kde je rozhodující výjimečná pevnost.
• Povrchová úprava: Díly vytištěné metodou EBM mají často drsnou strukturu povrchu, která může vyžadovat dodatečné opracování pro dosažení hladšího povrchu.

Kdo by měl uvažovat o EBM?

EBM je výkonný nástroj pro průmyslová odvětví, jako je letecký, automobilový a lékařský, kde jsou zapotřebí vysoce výkonné kovové díly. Je ideální pro vytváření součástí, které vyžadují výjimečnou pevnost, jako jsou lopatky turbín, implantáty a další náročné aplikace.

Digitální zpracování světla (DLP)

Digitální zpracování světla (DLP) je do jisté míry podobné tisku SLA, ale s technologickým nádechem. Funguje to takto:

• Digitální projektor: Místo jediného laserového paprsku využívá DLP digitální projektor, který přes nádobu se světlocitlivou pryskyřicí rozzáří světelný obrazec.
• Vytvrzování po vrstvách: Světelný vzor vytvrzuje celé vrstvy pryskyřice najednou, což výrazně urychluje proces tisku ve srovnání s technologií SLA.

Výhody DLP:

• Vysoká rychlost: Tiskárny DLP se vyznačují působivou rychlostí tisku, takže jsou vhodnou volbou pro velkosériovou výrobu dílů na bázi pryskyřice.
• Hladká povrchová úprava: Podobně jako SLA vytváří DLP objekty s hladkým povrchem, což je ideální pro aplikace vyžadující vysokou estetiku.

Úvahy o DLP:

• Usnesení: Rozlišení výtisků DLP může být v porovnání se SLA mírně nižší kvůli velikosti pixelů projektoru.
• Možnosti materiálu: Tiskárny DLP mají ve srovnání s tiskárnami SLA obvykle menší výběr materiálů.

Kdo by měl uvažovat o DLP?

DLP je přesvědčivou volbou pro společnosti, které hledají rovnováhu mezi rychlostí, kvalitou a cenovou dostupností tisku na bázi pryskyřice. Je vhodný pro aplikace, jako je vytváření vysoce kvalitních prototypů, zubních forem, a dokonce i pro výrobu šperků.

Tryskání materiálu

Tryskání materiálu je další technologií 3D tisku založenou na inkoustovém tisku, která nabízí jedinečné výhody. Zde je rozpis tohoto procesu:

• Tisk z více materiálů: Na rozdíl od tradičních inkoustových tiskáren s jedinou inkoustovou kazetou mohou tiskárny s materiálovou tryskou využívat více tiskových hlav s různými materiály.
• Tisk z kapek na vyžádání: Tyto tiskové hlavy tryskají kapičky různých materiálů na konstrukční platformu a pečlivě vytvářejí objekt vrstvu po vrstvě.

Silné stránky tryskání materiálu:

• Vysoké rozlišení: Tiskárny pro tryskání materiálu nabízejí výjimečné rozlišení a vytvářejí objekty s neuvěřitelně jemnými detaily a hladkým povrchem.
• Možnost použití více materiálů: Možnost použití různých materiálů v rámci jednoho tisku otevírá dveře k vytváření objektů s různými vlastnostmi, barvami a funkcemi.

Úvahy o tryskání materiálu:

• Náklady: Tiskárny pro tryskání materiálu se pohybují ve vyšších cenových relacích. Použité materiály mohou být také drahé, zejména u vícemateriálových tisků.
• Omezené možnosti materiálu: Ačkoli nabízí tisk z více materiálů, celková škála materiálů dostupných pro materiálový tryskový tisk se stále vyvíjí.

Kdo by měl uvažovat o materiálové tryskání?

Tryskání materiálu je ideální pro aplikace vyžadující výjimečné detaily, funkčnost více materiálů a vysoce kvalitní povrchovou úpravu. Je to cenný nástroj pro vytváření prototypů, detailních modelů a dokonce i funkčních dílů s integrovanými prvky.

Nejčastější dotazy

Zde je několik často kladených otázek (FAQ) o běžných typech aditivní výroba vybavení, které je pro snadnou orientaci uvedeno v tabulce:

znát více procesů 3D tisku