A 3D Nyomtatás
A 3D nyomtatás során digitális modellekből készítünk háromdimenziós tárgyakat additív módon. Vagyis vékony rétegek egymásra helyezésével készítjük el a kívánt munkadarabot, szemben a hagyományos megmunkálással, melynek során nagyobb nyers darabból választják le a felesleges anyagot, és a megmaradó rész lesz a kész termék. Amióta a 3D nyomtatás előtérbe került, az additív gyártás ellentéteként a hagyományos eljárást szubtraktív gyártásnak is szokták nevezni. Ezen az additív elven működök gépeket nevezzük 3D nyomtatónak. A 3D nyomtatás jelenlegi fő alkalmazásterülete a gyors prototípuskészítés és a hobbi szintű használat, de a technológia fejlődésével egyre gyakoribb az ipari és az orvosi felhaszánáls is. A 3D nyomtatás egyike a 20. század forradalmian új technológiáinak. A 3D nyomtatók első példányai az 1980-as években bukkantak fel, melyeket repülőgép- és autóipari gyors prototípusgyártásban alkalmazták először. Kezdetben nagy és drága gépek voltak korlátozott felhasználási területtel, majd egészen a 1990-es évek elejéig nem is készült piacképes példány, amikor is megjelentek az első FDM technológiára épülő 3D nyomtatók, amik napjaink legelterjedtebb hobbi nyomtatói. Az utóbbi időben rohamosan növekszik az eladott nyomtatók száma, ennek következménye, hogy az áruk meredeken csökken, ezáltal egyre több ember számára válnak elérhetővé. A 3D nyomtatás jelenlegi fellendülése nagyrészt néhány szabadalom lejártának tudható be, így sok 3D nyomtatási technológia ma már szabadon elérhető. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy nemcsak maguk a feltalálók, csapataik, hanem hallgatók, mérnökök és új technológiákat alkalmazó amatőrök is elkezdtek foglalkozni 3D nyomtatással.
3D nyomtatási technológiák
A nyomtató kiválasztásának egyik fő kérdése maga a nyomtatási technológia. Nagyon fontos, hogy tudjuk milyen céllal és mekkora tárgyakat szeretnénk nyomtatni és ennek megfelelően válasszuk ki a megfelelő nyomtatási technológián alapuló 3D nyomtatónkat.
● FDM (Fused deposition modeling – Olvasztott elmozdításos modellezés)
A legelterjedtebb, felhasználóbarát nyomtatási mód. Kész, utómunkálatot nem vagy csak minimálisan igénylő tárgyak készíthetőek ezzel az eljárással. A nyomtatandó tárgy 3 dimenziós modelljének rétegekre való szeletelését követően a nyomtató megolvasztott anyaggal (általában valamilyen műanyag) visz fel rétegeket egymásra ott, ahol szükséges az anyag. Hasonló a nyomtatás folyamata egy sima papírra való nyomtatáshoz. Az FDM technológia segítségével koncepciómodellek, működőképes prototípusok és végfelhasználói alkatrészek készíthetők normál, mérnöki felhasználású és nagy teljesítményű hőre lágyuló műanyagból. Ez az egyetlen olyan professzionális 3D nyomtatási technológia, amely ipari felhasználású, hőre lágyuló műanyagot használ, így az elkészült elemek egyedülálló mechanikai, hő- és vegyi ellenállással bírnak. Egy átlagos FDM nyomtató nyomtatási folyamatát az alábbi ábra szemlélteti:
● FFF (Fused Filament Fabrication – Olvasztott műanyagszálas gyártás)
Az előzőleg taglalt FDM nyomtatási eljárás egy válfaja, mely otthon is könnyen kivitelezhető, hobbisták által előszeretettel használt szálalapú nyomtatás. Ebben az esetben a manapság nagyon elterjedt 1,75 mm-es átmérőjű nyomtatandó műanyag egy dobra van felcsévélve, amit a nyomtató egy extruder segítségével továbbít a fűtött fúvókába és onnan a nyomtatófelületre, mint ahogy azt a következő ábrán is láthatjuk:
(Az x; y; z; tengelyek elrendezése, nyomtatónként eltérhet!)
● SLA (Stereolithography – Sztereolitográfia)
Ez a nyomtatási mód kvázi fordítottja az FDM nyomtatásnak. Értsd ez alatt, hogy van egy UV fényre térhálósodó alapanyaggal töltött medence, aminek az alján van a tálca, amire nyomtatunk. Ennek a tálcának a szintjétől felfelé haladva világítják meg célzottan a folyadékot, ami így megköt és nagyon vékony rétegenként lehet vele felépíteni a kívánt formát. Miután elkészül a nyomat, az asztal kiemelkedik a folyadékból, rajta a kész tárggyal. Általában lézerrel történik a megvilágítás és mivel nagyon vékony rétegeket lehet létrehozni, ez az egyik legjobb felbontású precíziós nyomtatás, rétegvastagság elérheti az akár 10-20 mikrométert is. Hátránya, hogy az elkészült tárgy nem olyan ellenálló, mindennapos használatra kb. alkalmatlan, bemutató tárgyakat, különböző kiállítási darabokat lehet vele készíteni elsősorban. Az ábrán láthatjuk az SLA technológiával történő nyomtatási folyamatot:
● DLP (Digital Light Processing – Digitális fényeljárásos nyomtatás)
A DLP nyomtatás nagyon hasonló az előzőekben tárgyalt SLA nyomtatáshoz. A fő különbség az, hogy itt a rétegeket egész rétegenként hozzák létre. A DLP projektor megvilágítja az átlátszó medencében lévő folyékony alapanyagot, ami a megvilágított részeken megszilárdul. Az az asztal itt is általában fejjel lefelé kerül belelógatásra a folyadékba. Ennek az az oka, hogy a projektor fókusza adott helyen van, így egyszerűbb és célszerűbb az asztalt mozgatni/emelni rétegenként.
● UVLCD/MSLA (Liquid Crystal Dynamic Mask Stereolitography)
Tulajdonképpen ez a DLP technológia jóárasított verziója. Ebben az esetben a megfelelő hullámhosszú fényforrás egyforma és párhuzamos fényeket sugároz a folyadékkristályos filmmaszk réteg felé. A réteg kontrollálja, hogy a printerben lévő műgyanta melyik részeit éri fény. Az UV-LCD technológia Multi-Tasking lehetőséget biztosít. Ez azt jelenti, hogy munkafolyamatonként (levilágításonként) a fotopolimerből álló egész réteg kikeményedik a megadott helyeken áteresztett UV-fény hatására. Mivel az LCD kijelző pixelekből áll, így az elkészült nyomat részletességének kulcsa magában az LCD maszk felbontásában rejlik. Minnél nagyobb a felbontásunk, annál több pixelből áll az adott réteg ezáltal egyre kevésbé “szögletes” a kontúr.
● SLS (Selective Laser Sintering – Szelektív lézeres szinterezés)
Elsősorban fémek nyomtatásához használt eljárás, ami egy újabb alapanyag fajtát igényel. Ebben az esetben az alapanyag lfinomliszt finomságúra van őrölve. A nyomtató az asztalra adagolja a szükséges pormennyiséget és megvilágításra kerül nagy energiájú lézerrel, aminek következményeként az apró részecskék összeolvadnak egy egésszé. Ezt követően egy szintén porrá őrölt kitöltőanyagot fektet a gép mindenhová, ahol nem szükséges a fém, majd ezt a két lépést ismétli, amíg el nem készül a tárgy. Ezt követően a port letakarítják a tárgyról, majd különböző hagyományos utómunkálatokkal simítják a felületét a kívánt helyeken, amíg el nem készül a végtermék. Ezt a gyártási módot a General Electric élenjáró fejlesztése már sorozatgyártás szintjére vitte a közelmúltban. Az ábrán láthatjuk az SLS technológiával történő nyomtatási folyamatot:
● MJ (Material Jetting – Anyagszórás)
Itt a fotopolimert folyékony formában visszük fel a felületre s közben UV fény segítségével meg is szilárdítjuk. Ennek az eljárásanak a segítségével akár egyszerre több különböző fotopolimerrel is dolgozhatunk. Például egy vízre oldódó támaszanyaggal, és egy átlagos fotopolimerrel, mint ahogy azt az ábra is mutatja:
● EBM (Electronic Beam Melting – Elektronikus sugárral való olvasztás)
Ez az eljárás nagyon hasonló az SLS-hez, azzal a különbséggel, hogy a lézerfény helyett elektronsugarat használnak az olvasztáshoz. A minimális rétegvastagság jelenleg kb 50 mikrométer.
● LOM (Laminated Object Manufacturing – Laminált tárgy gyártás)
Ahogy a neve is mutatja, itt egymásra ragasztanak, laminálnak papír rétegeket. Nagy dobra felcsévélt papírt adagolnak be a nyomtatóba, ahol színezés, méretre vágás és ragasztás után a gép másik oldalán a hulladék kiadagolása történik. Főleg designerek használják a tervezett termék bemutatására, mert a gép drága, nehezen kezelhető és nem kimondottan alkalmas a nyomtatott tárgy mindennapos használatra.
A következő blogbejegyzésben csak a legtöbbünknek érhető árú FFF – FDM, valamint UVLCD/MSLA – DLP technológián alapuló 3D nyomtatókkal fogunk foglalkozni. Ezeket szokás “hobbi” kategóriának is nevezni, azonban az esetek többségében ennél jóval többről van szó!
A következő blogbejegyzésben csak a legtöbbünknek érhető árú FFF – FDM, valamint UVLCD/MSLA – DLP technológián alapuló 3D nyomtatókkal fogunk foglalkozni. Ezeket szokás “hobbi” kategóriának is nevezni, azonban az esetek többségében ennél jóval többről van szó!
Forrás: Prohardver – minden ami 3D nyomtatás
Link: prohardver.hu/tema/minden_ami_3d_nyomtatas