Terminas 3D spausdinimas apima keletą gamybos technologijų, kurios sudaro dalis sluoksnius po sluoksnio. Kiekvienas iš jų skiriasi plastikinių ir metalinių dalių formavimo būdu ir gali skirtis medžiagų pasirinkimu, paviršiaus apdaila, ilgaamžiškumu, gamybos greičiu ir kaina.

Yra keletas 3D spausdinimo tipų, įskaitant:

• Stereolitografija (SLA)
• Selektyvus lazerinis sukepinimas (SLS)
• Lydytojo nusodinimo modeliavimas (FDM)
• Skaitmeninis šviesos procesas (DLP)
• Multi Jet Fusion (MJF)
• PolyJet
• Tiesioginis metalų sukepinimas lazeriu (DMLS)
• Elektronų pluošto lydymas (EBM)

Norint pasirinkti tinkamą 3D spausdinimo procesą savo programai, reikia suprasti kiekvieno proceso stipriąsias ir silpnąsias puses ir susieti šiuos atributus su jūsų produkto kūrimo poreikiais. Pirmiausia aptarkime, kaip 3D spausdinimas dera su produkto kūrimo ciklu, o tada pažvelkime į įprastus 3D spausdinimo technologijų tipus ir kiekvieno iš jų pranašumus.

3D spausdinimas greitam prototipų kūrimui ir ne tik

Galima sakyti, kad 3D spausdinimas dažniausiai naudojamas prototipams kurti. Jo galimybė greitai pagaminti vieną dalį leidžia produktų kūrėjams ekonomiškai patvirtinti ir dalytis idėjomis. Nustačius savo prototipo paskirtį, paaiškės, kuri 3D spausdinimo technologija bus naudingiausia. Priedų gamyba gali būti tinkama įvairiems prototipams, apimantiems nuo paprastų fizinių modelių iki dalių, naudojamų funkciniams bandymams.

Nepaisant to, kad 3D spausdinimas yra beveik greito prototipų kūrimo sinonimas, yra scenarijų, kai tai yra perspektyvus gamybos procesas. Paprastai šios programos yra mažos apimties ir sudėtingos geometrijos. Dažnai aviacijos ir medicinos reikmėms skirti komponentai yra idealūs kandidatai gamybiniam 3D spausdinimui, nes jie dažnai atitinka anksčiau aprašytus kriterijus.

Penki 3D spausdinimo aspektai

Kaip ir daugelis kitų dalykų gyvenime, renkantis 3D spausdinimo procesą retai būna paprastas atsakymas. Kai padedame klientams įvertinti 3D spausdinimo galimybes, paprastai nurodome penkis pagrindinius kriterijus, kad nustatytų, kokia technologija atitiks jų poreikius:

1. Biudžetas
2. Mechaniniai reikalavimai
3. Kosmetinė išvaizda
4. Medžiagos pasirinkimas
5. Geometrija

Polimerinio 3D spausdinimo procesai

Apibūdinkime kai kuriuos įprastus plastikinio 3D spausdinimo procesus ir aptarkime, kada kiekvienas iš jų teikia didžiausią vertę produktų kūrėjams, inžinieriams ir dizaineriams.

Stereolitografija (SLA)

Stereolitografija (SLA) yra originalus pramoninis 3D spausdinimo procesas. SLA spausdintuvai puikiai gamina detales, pasižyminčias dideliu detalumu, lygiu paviršiumi ir mažomis leistinomis nuokrypomis. Kokybiška SLA dalių paviršiaus apdaila ne tik gražiai atrodo, bet ir gali padėti atlikti dalies funkciją – pavyzdžiui, tikrinant, ar mazgas tinka. Jis plačiai naudojamas medicinos pramonėje, o dažniausiai naudojami anatominiai modeliai ir mikroskysčiai.   SLA dalims naudojame Vipers, ProJets ir iPros 3D spausdintuvus, kuriuos gamina 3D Systems.

Selektyvus lazerinis sukepinimas (SLS)

Atrankinis lazerinis sukepinimas  (SLS) sulydo nailono miltelius į vientisą plastiką. Kadangi SLS dalys yra pagamintos iš tikros termoplastinės medžiagos, jos yra patvarios, tinkamos funkcionalumui tikrinti ir gali palaikyti gyvus vyrius bei tvirtinimus. Palyginti su SL, dalys yra tvirtesnės, tačiau turi grubesnę paviršiaus apdailą. SLS nereikalauja atraminių konstrukcijų, todėl visa kūrimo platforma gali būti naudojama kelioms dalims sudėti į vieną konstrukciją, todėl ji tinka didesniam dalių kiekiui nei kiti 3D spausdinimo procesai. Daugelis SLS dalių yra naudojamos prototipams kurti, kurie vieną dieną bus liejami įpurškiant. Savo SLS spausdintuvams naudojame  3D sistemų sukurtas sPro140 mašinas.

PolyJet

„PolyJet“ yra dar vienas plastikinio 3D spausdinimo procesas, tačiau yra posūkio. Jis gali gaminti dalis, turinčias daug savybių, tokių kaip spalvos ir medžiagos. Dizaineriai gali panaudoti elastomerinių arba perlietų dalių prototipų kūrimo technologiją. Jei jūsų dizainas yra vientisas standus plastikas, rekomenduojame naudoti SL arba SLS – tai ekonomiškiau. Tačiau jei kuriate perliejamo arba silikoninės gumos dizaino prototipą, „PolyJet“ gali išgelbėti jus nuo būtinybės investuoti į įrankius kūrimo ciklo pradžioje. Tai gali padėti greičiau kartoti ir patvirtinti dizainą bei sutaupyti pinigų.

Skaitmeninis šviesos apdorojimas (DLP)

Skaitmeninis šviesos apdorojimas yra panašus į SLA, nes jis kietina skystą dervą naudojant šviesą. Pagrindinis skirtumas tarp šių dviejų technologijų yra tas, kad DLP naudoja skaitmeninį šviesos projektoriaus ekraną, o SLA – UV lazerį. Tai reiškia, kad DLP 3D spausdintuvai vienu metu gali atvaizduoti visą konstrukcijos sluoksnį, todėl kūrimo greitis yra didesnis. Nors dažnai naudojamas greitam prototipų kūrimui, dėl didesnio DLP spausdinimo našumo jis tinka mažos apimties plastikinių dalių gamybos serijoms.

Multi Jet Fusion (MJF)

Panašiai kaip SLS, Multi Jet Fusion taip pat gamina funkcines dalis iš nailono miltelių. Užuot naudoję lazerį milteliams sukepinti, MJF naudoja rašalinį masyvą, kad ant nailono miltelių sluoksnio užteptų lydymosi medžiagas. Tada kaitinimo elementas praeina virš lovos, kad sujungtų kiekvieną sluoksnį. Tai užtikrina nuoseklesnes mechanines savybes, palyginti su SLS, ir pagerina paviršiaus apdailą. Kitas MJF proceso pranašumas yra pagreitintas kūrimo laikas, dėl kurio sumažėja gamybos sąnaudos.

Lydytojo nusodinimo modeliavimas (FDM)

Lydytojo nusodinimo modeliavimas (FDM) yra įprasta stalinio kompiuterio 3D spausdinimo technologija plastikinėms dalims. FDM spausdintuvas veikia ekstruduodamas plastikinį siūlą sluoksnis po sluoksnio ant kūrimo platformos. Tai ekonomiškas ir greitas fizinių modelių gamybos būdas. Yra atvejų, kai FDM galima naudoti atliekant funkcinius bandymus, tačiau technologija yra ribota, nes dalių paviršius yra gana grubus ir nėra tvirtas.

Kada naudoti 3D spausdinimą

Kaip minėta anksčiau, tarp 3D spausdinimo programų yra keletas bendrų vardiklių. Jei jūsų dalių kiekis yra palyginti mažas, 3D spausdinimas gali būti optimalus – 3D spausdinimo paslaugų klientams paprastai pateikiame nuo 1 iki 500 dalių. Kai apimtys artėja prie tūkstnčių, verta ištirti kitus gamybos procesus. Jei jūsų dizainas pasižymi sudėtinga geometrija, kuri yra labai svarbi jūsų detalės funkcijai, 3D spausdinimas gali būti vienintelis jūsų pasirinkimas.

Tinkamo proceso pasirinkimas priklauso nuo kiekvienos technologijos pranašumų ir apribojimų suderinimo su svarbiausiais jūsų programos reikalavimais. Ankstyvosiose stadijose, kai sklinda idėjos ir tereikia modelio, kuriuo galėtumėte pasidalinti su kolega, jūsų laiptų paviršiaus apdaila nekelia didelio rūpesčio. Tačiau pasiekus tašką, kai reikia atlikti naudotojo testus, tokie veiksniai kaip kosmetika ir ilgaamžiškumas tampa svarbūs. Nors nėra universalaus sprendimo, kuris tinka visiems, tinkamai naudojant 3D spausdinimo technologiją gaminio kūrimo metu sumažės projektavimo rizika ir galiausiai bus sukurti geresni produktai.