3D-tulostusta käytetään yleisimmin prototyyppien valmistukseen, ja sen kyky tuottaa nopeasti yksittäisiä osia voi mahdollistaa ideoiden nopean todentamisen ja säästää kustannuksia. Yleisimmät 3D-tulostustekniikat ovat SLA, DLP ja FDM, mutta eivät vain tämäntyyppiset tekniikat. Näiden 3D-tulostustekniikoiden käyttöönottoa ja toimintaperiaatetta käsitellään alla.
Stereolitografia (SLA)
Stereolitografia (SLA) on alkuperäinen teollinen 3D-tulostusprosessi. SLA-tulostimet ovat hyviä tuottamaan osia, joissa on korkea yksityiskohta, sileä pintakäsittely ja tiukat toleranssit. SLA-osien korkealaatuinen pintakäsittely ei vain näytä kauniilta, vaan myös edistää osan toimintaa – esimerkiksi testaamalla kokoonpanon sopivuutta. Sitä käytetään laajasti lääketeollisuudessa, ja yleisiä sovelluksia ovat anatomiset mallit ja mikrofluidiikka.
Periaate: Stereolitografia on tietokone, joka ohjaa lasersädettä ja käyttää CAD-järjestelmän tarjoamia suunnittelutietoja nestemäisen valoherkän hartsin kiinteyttämiseen kerros kerrokselta. Tämä kerros kerrokselta sidosmenetelmä on yhdistää laserin tasoliike alustan kanssa. Pystysuuntainen liike yhdistetään kolmiulotteiseksi objektiksi.
Selektiivinen lasersintraus (SLS)
Selektiivinen lasersintraus (SLS) sulattaa nailonpohjaiset jauheet kiinteiksi muoveiksi. Koska SLS-osat on valmistettu aidoista kestomuovimateriaaleista, ne ovat kestäviä, soveltuvat toimintatestaukseen ja tukevat eläviä saranoita ja napsautuksia. SL:ään verrattuna osat ovat vahvempia, mutta pintakäsittely on karheampaa. SLS ei vaadi tukirakennetta, joten koko rakennusalustaa voidaan käyttää useiden osien yhdistämiseen yhdeksi rakennukseksi, mikä tekee siitä sopivan suuremmalle osamäärälle kuin muut 3D-tulostusprosessit. Monia SLS-osia käytetään prototyyppien valmistukseen, ja ne ruiskupuristetaan jonain päivänä.
Periaate: Lasersäde sintrataan selektiivisesti tietokoneohjauksella kerrostettujen leikkaustietojen mukaan. Kun yksi kerros on valmis, seuraava kerros sintrataan. Kun kaikki sintraus on suoritettu, ylimääräinen jauhe poistetaan ja sintrattu osa voidaan saada.
Mustesuihkutekniikka (PolyJet)
PolyJet on toinen muovinen 3D-tulostusprosessi, mutta siinä on käännekohta. Se voi valmistaa osia, joilla on erilaisia ominaisuuksia, kuten väriä ja materiaalia. Suunnittelijat voivat käyttää tätä tekniikkaa valmistaakseen prototyyppejä elastomeerista tai ylivaletuista osista. Jos mallisi on yksittäinen jäykkä muovi, suosittelemme pysymään SL:ssä tai SLS:ssä - tämä on taloudellisempaa. Jos kuitenkin teet prototyyppejä ylimuovausta tai silikonikumista varten, PolyJet voi säästää sinua investoimasta työkaluihin kehityssyklin alkuvaiheessa. Tämä voi auttaa sinua toistamaan ja vahvistamaan suunnitteluasi nopeammin ja säästämään rahaa.
Periaate: Jokainen valoherkän polymeerimateriaalin kerros jähmettyy ultraviolettivalolla välittömästi ruiskutuksen jälkeen, jotta saadaan täysin jähmettynyt malli, joka voidaan kuljettaa ja käyttää välittömästi ilman kiinteytymistä. Geelimäinen tukimateriaali, joka on erityisesti suunniteltu tukemaan monimutkaisia geometrioita, voidaan helposti poistaa käsin tai suihkuttamalla vettä.
Digital Light Processing (DLP)
Digitaalinen valokäsittely on samanlainen kuin SLA, koska se käyttää valoa nestemäisen hartsin kovettamiseen. Suurin ero näiden kahden tekniikan välillä on, että DLP käyttää digitaalista valoprojektorin näyttöä, kun taas SLA käyttää ultraviolettilaseria. Tämä tarkoittaa, että DLP 3D -tulostimet voivat kuvata koko rakennuskerroksen kerralla, mikä lisää rakennusnopeutta. Vaikka sitä käytetään usein nopeaan prototyyppien valmistukseen, DLP-tulostuksen suurempi suorituskyky tekee siitä sopivan muoviosien pienierätuotantoon.
Periaate: Periaate on ohjata valon säteilemä valonlähde kondensoivan linssin läpi valon homogenoimiseksi ja sitten ohjata väripyörä (Color Wheel) valon jakamiseksi kolmeen RGB-väriin (tai useampaan väriin) ja sitten projisoida linssin väri DND:ssä kuva heijastetaan lopulta projektiolinssin läpi.
Monisuihkusulatus (MJF)
Kuten SLS, Multi Jet Fusion käyttää myös nailonjauhetta toimivien osien valmistamiseen. Sen sijaan, että MJF käyttäisi laseria jauheen sintraamiseen, se käyttää mustesuihkusarjaa juoksutettavuuden levittämiseen nailonjauhepetiin. Lämmityselementti kulkee sitten kerrosten läpi sulattaakseen jokaisen kerroksen. Tämä johtaa tasaisempiin mekaanisiin ominaisuuksiin ja parempaan pintakäsittelyyn verrattuna SLS:ään. Toinen MJF-prosessin etu on rakennusajan nopeuttaminen, mikä vähentää tuotantokustannuksia.
Periaate: Tapa, jolla tämä tekniikka toimii, on erittäin mielenkiintoinen: levitä ensin kerros jauhetta, sitten ruiskutettä ja suihkuta samalla viimeistelyainetta tulostetun esineen reunojen hienouden varmistamiseksi ja levitä sitten uudelleen Lämmönlähde . Tämä kerros on valmis. Ja niin edelleen, kunnes 3D-objekti on valmis.
Fused Deposition Modeling (FDM)
Fused Deposition Modeling (FDM) on yleinen työpöydän 3D-tulostustekniikka muoviosille. FDM-tulostimen tehtävänä on puristaa muovifilamentti kerros kerrokselta rakennusalustalle. Tämä on kustannustehokas ja nopea tapa tehdä fyysisiä malleja. Joissain tapauksissa FDM:ää voidaan käyttää toiminnalliseen testaukseen, mutta tekniikka on rajoitettu suhteellisen karkean pinnan ja osien riittämättömän lujuuden vuoksi.
Periaate: FDM-prosessi sulattaa ja puristaa muovilangan korkean lämpötilan suuttimen läpi. Lanka kerääntyy, jäähdytetään ja jähmettyy alustalle tai käsitellylle tuotteelle, ja kokonaisuus kertyy kerros kerrokselta.
Suora metallilasersintraus (DMLS)
Metallin 3D-tulostus avaa uusia mahdollisuuksia metalliosien suunnitteluun. Sitä käytetään yleisesti pelkistämään metallisia, monikomponenttisia komponentteja yksittäisiksi komponenteiksi tai kevyiksi komponenteiksi, joissa on sisäiset kanavat tai ontto-ominaisuudet. DMLS:ää voidaan käyttää prototyyppien tekemiseen ja tuotantoon, koska osien tiheys on yhtä tiheä kuin perinteisillä metallinvalmistusmenetelmillä, kuten koneistamalla tai valulla, valmistetut osat. Monimutkaisten geometristen metalliosien luominen tekee siitä myös sopivan lääketieteellisiin sovelluksiin, joissa osien suunnittelun on jäljiteltävä orgaanisia rakenteita.
Periaate: Metallimatriisi sulatetaan osittain käyttämällä korkeaenergistä lasersädettä ja ohjataan 3D-mallitiedolla samalla kun sintrataan ja kiinteytetään metallijauhemateriaaleja ja pinotaan niitä automaattisesti kerros kerrokselta tiheiden geometristen kiinteiden osien muodostamiseksi.
Elektronisuihkusulatus (EBM)
Elektronisuihkusulatus on toinen metallin 3D-tulostustekniikka, joka käyttää sähkömagneettisen kelan ohjaamaa elektronisuihkua metallijauheen sulattamiseen. Rakennusprosessin aikana tulostusalusta kuumennetaan ja asetetaan tyhjiötilaan. Lämpötila, jossa materiaalia kuumennetaan, määräytyy käytetyn materiaalin mukaan.
Periaate: Tuo osan kolmiulotteiset solid-mallitiedot EBM-laitteistoon ja laita sitten ohut kerros hienoa metallijauhetta EBM-laitteen työskentelytilaan ja käytä polttopisteessä syntyvää tiheää energiaa. korkeaenerginen elektronisuihku taittuu ja fokusoituu. Skannattu metallijauhekerros synnyttää lämpötilaa pienellä paikallisella alueella, jolloin metallihiukkaset sulavat. Elektronisuihkun jatkuva pyyhkäisy saa pienet metallisulat sulautuvat yhteen ja jähmettymään ja yhdistyvät muodostaen lineaarisen ja tasomaisen metallikerroksen.