Az 1970-es évek vége óta számos 3D nyomtatási eljárást találtak fel. A nyomtatók eredetileg nagyméretűek, drágák és erősen korlátozottak voltak abban, amit elő tudtak állítani.
Már számos additív eljárás áll rendelkezésre. Az eljárások közötti fő különbségek az alkatrészek létrehozásához szükséges rétegek lerakásának módjában és a felhasznált anyagokban rejlenek. Egyes módszerek megolvasztják vagy megpuhítják az anyagot a rétegek előállításához, például. szelektív lézerolvasztás (SLM) vagy közvetlen fémlézeres szinterezés (DMLS), szelektív lézerszinterezés (SLS), olvasztott lerakásos modellezés (FDM) vagy olvasztott szálas gyártás (FFF), míg mások különböző kifinomult technológiákkal, például sztereolitográfiával (SLA) folyékony anyagokat keményítenek. A laminált tárgyak gyártása (LOM) során vékony rétegeket vágnak formára és illesztenek össze (pl. papír, polimer, fém). A tintasugaras technológiával történő részecske-leválasztás egyedi cseppek formájában nyomtat anyagrétegeket. A forróolvadó anyagból készült szilárd tinta minden egyes cseppje valójában egy részecskét vagy egy tárgyat nyomtat. A színes forróolvadó tinták a CMYK egyes cseppjeit egymásra nyomtatják, hogy 1-3 réteggel összeolvasztott egyszínű tárgyat hozzanak létre. Az összetett 3D modelleket a szeletelt CAD-fájl által meghatározott rétegekbe olvasztott sok, egymást átfedő csepp nyomtatásával nyomtatják ki. A tintasugaras technológia lehetővé teszi, hogy a 3D modellek a 3D nyomtató tintasugaras nyomtatási konfigurációja által meghatározott szilárd vagy nyitott cellás szerkezetek legyenek. Mindegyik módszernek megvannak a maga előnyei és hátrányai, ezért egyes cégek a tárgy építéséhez használt anyagként por és polimer közül választhatnak. Mások néha szabványos, készen kapható üzleti papírt használnak építőanyagként, hogy tartós prototípust készítsenek. A gép kiválasztásakor a fő szempontok általában a sebesség, a 3D nyomtató, a kinyomtatott prototípus költségei, az anyagok kiválasztása és ára, valamint a színképesség.
A közvetlenül fémekkel dolgozó nyomtatók általában drágák. Az olcsóbb nyomtatókkal azonban lehet öntőformát készíteni, amelyből aztán fém alkatrészeket lehet készíteni.
| Típus | Technológiák | Műanyagok |
|---|---|---|
| Tintasugaras technológia | Csepegtetéses vagy folyamatos (egy vagy több fúvókás) részecskeelhelyezés | Hot-melt anyagok (viasz, hőre lágyuló műanyagok, fémötvözetek) |
| anyag extrudálás | Fused deposition modeling (FDM) vagy Fused filament fabrication (FFF) és fused pellet fabrication vagy fused particle fabrication | hőre lágyuló műanyagok, eutektikus fémek, ehető anyagok, gumik, modellező agyag, gyurma |
| robotöntés vagy MIG hegesztés 3D nyomtatás vagy közvetlen tintaírás (DIW) vagy extrúziós alapú additív fémek (EAM) és kerámiák (EAC) | fém-kötőanyag keverékek (beleértve a fémagyagot és a nemesfém agyagot), kerámia-kötőanyag keverékek (beleértve a kerámia agyagot és a kerámia iszapokat), cermet, fém mátrixú kompozit, kerámia mátrixú kompozit, fém (MIG hegesztés) | |
| Kompozit szálgyártás (CFF) | Nylon vagy Nylon rövid szénszállal + erősítés formájában Carbon, Kevlar, Üveg és üveg magas hőmérsékletű szálakhoz | |
| Fénypolimerizált | Sztereolitográfia (SLA) | Fotopolimer (beleértve a prekerámia polimereket is) |
| Digitális fényfeldolgozás (DLP) | Fotopolimer | |
| Folyamatos folyékony határfelületi gyártás (CLIP) | Fotopolimer + termikusan aktivált kémia | |
| Porágy | Porágy és tintasugaras fej 3D nyomtatás (3DP) | Szinte bármilyen fémötvözet, porított polimerek, gipsz |
| Elektronsugaras olvasztás (EBM) | Majdnem bármilyen fémötvözet, beleértve a titánötvözeteket | |
| Szelektív lézerolvasztás (SLM) | Titánötvözetek, kobaltkrómötvözetek, rozsdamentes acél, Alumínium | |
| Szelektív hőszinterezés (SHS) | Thermoplasztikus por | |
| Szelektív lézerszinterezés (SLS) | Hőre lágyuló műanyagok, fémporok, kerámiaporok | |
| Közvetlen fém lézerszinterezés (DMLS) | Szinte bármilyen fémötvözet | |
| Laminált | Laminált tárgyak gyártása (LOM) | Papír, fémfólia, műanyag fólia |
| porral táplált | irányított energiával történő leválasztás | szinte bármilyen fémötvözet |
| huzal | elektronsugárral történő szabadformájú gyártás. (EBF3) | Majdnem bármilyen fémötvözet |
Tintasugaras technológiaSzerkesztés
Folyékony anyagot tartalmazó fúvókát lehet egy nedvszívó felület fölé húzni, hogy anyagot szívjon ki, egy nagyobb sugárnyílásból elektrosztatikusan kihúzva, nyomás alá helyezve, hogy anyagot áramoltasson, vagy a folyadék nyomását megnövelve, hogy permet vagy egyedi cseppek formájában rövid folyadéktömeget bocsásson ki. A töltőtoll tollhegye egy példa a szívóanyagra. A tömlő egy példa az áramló folyadékra. A szivattyú rövid kirobbanása a csepp vagy permet kilövellésének példája.
A fúvókák bármilyen anyagból készülhetnek, és lehetnek egyetlen fúvókák egy folyadékkamrával vagy több fúvókák egy vagy több folyadékkamrával. A mai tintasugaras nyomtató termékek e tintasugaras stílusok bármely variációja lehetnek.
A tintasugarak tintaanyagának csak elég alacsony viszkozitásúnak kell lennie ahhoz, hogy a folyadék áthaladjon a fúvóka nyílásán. Az anyagok megolvaszthatók, hogy folyékonyak legyenek. Ezeket nevezzük forróolvadó tintáknak. A tintasugaras tintáknak minden esetben háromdimenziósnak kell lenniük a nyomtatott felületen, hogy egy 3D-s tárgy Z magasságú komponensét előállíthassák.
A tintasugaras nyomtatás úttörője a Teletype volt, amely 1966-ban mutatta be az elektrosztatikus húzású Inktronic távírót. A nyomtató 40 fúvókával rendelkezett, amely áttörő, másodpercenként 120 karakteres sebességet kínált.
A folyamatos tintasugaras nyomtatók az 1950-1960-as években voltak népszerűek, mielőtt 1972-ben feltalálták a Drop-On-Demand tintasugaras nyomtatókat. A folyamatos háromdimenziós tinták viaszalapúak és alacsony hőmérsékletű fémötvözetek voltak. Ezekkel a forró olvadéktintákkal nyomtatva olyan alfanumerikus karaktereket lehetett előállítani, amelyek szilárdak és 3D-szerűek voltak, de senki sem ismerte fel őket 3D nyomtatásnak. 1971-ben egy fiatal mérnök, Johannes Gottwald szabadalmaztatott egy folyékony fémfelvevőt, amely nagyméretű karaktereket nyomtatott fémből táblákhoz, de a Teletype Corp. figyelmen kívül hagyta a felfedezést. A Braille-írást viasztintával nyomtatták, de soha nem került kereskedelmi forgalomba az 1960-as években.
1972-ben feltalálták a DOD (Drop-On-Demand) tintasugaras nyomtatást, amely piezoelektromos “nyomó” technológiát használt, hogy nyomásra egy cseppet pumpáljon ki. Ezekben a korai DOD fúvókákban csak vízalapú tintákat használtak. Számos nyílásformával, átmérővel és tintasugaras csövenként több fúvókanyílással kísérleteztek. Az egyfúvókás tintasugarakat “Alpha Jets”-nek nevezték az Exxon Office Systemsnél, ahol a nyomtatást számos korai feltaláló kutatta, akiket a nyomtatás javítására alkalmaztak. Az Alpha jet-et elutasították, mert túl bonyolult volt. Ez a csoport többfúvókás nyomtatófejeket tervezett és épített be.
Egy kis cég New Hampshire-ben, az R.H. Research, amelynek tulajdonosa Robert Howard volt, 1982-1983 között a nyomtatást kutatta, és úgy döntött, hogy az egyfúvókás tintasugarak alkalmasak lehetnek erre a célra, majd kapcsolatba lépett az Exxon egyik feltalálójával, aki Al Hockot nevezte meg jó választásnak erre a projektre. Al Hock meghívta Tom Peert és Dave Lutzot, hogy csatlakozzanak hozzá New Hampshire-ben, hogy megvizsgálják ezt az új vállalkozást, és ők elfogadták az állásajánlatot. Dave Lutz felvette a kapcsolatot a még mindig az Exxonnál dolgozó két sugárhajtású emberrel, Jim és Kathy McMahonnal, és ők is elfogadták az ajánlatot, hogy alapítók legyenek ebben a vállalkozásban, amely később a Howtek, Inc. nevet kapta. Néhány hónapon belül az új Howtek-csapat által készített Alpha sugárhajtású repülőgépek jól működtek. A Howtek vezetősége a tintasugaras tesztek eredményei alapján úgy döntött, hogy az üvegfúvókákat Tefzelre cseréli. A Tefzel lehetővé tette, hogy a tintasugarak magas hőmérsékleten működjenek az új termoplasztikus forróolvadó tintákkal, és a fúvókaszerkezetben nem keletkeztek olyan rezgések, amelyek kóbor cseppeket generálnának. Minden egyes préselés egy cseppet eredményezett egy frekvenciatartományban o 1-16 000 cseppet másodpercenként. A fúvókák gyárthatók voltak, és megszületett a Pixelmaster. Nyomtatófejenként 32 tintasugaras egyfúvókát tartalmazott, amelyek 4 színt nyomtattak (színenként 8 fúvókát) CMYK színben. A mechanizmus egy 121 fordulat/perc sebességgel forgó nyomtatófej volt, amely egyenletes méretű és alakú cseppeket helyezett pontosan a helyére, mint szubtraktív színes szöveg- és képnyomtatás a grafikai ipar számára. Ez a CMYK-rétegeket nyomtató forróolvadó tinták technológiája Richard Helinski 3D szabadalmának előfutára volt. Néhány évvel később (1993) a szabadalmat először a Sanders Prototype, Inc. licencelte (átnevezve Solidscape, Inc.), az iparág első asztali Rapid Prototype nyomtatójának, a Modelmaker 6 Pro-nak a gyártója. Ez a nyomtató és az újabb termékek ezeket a Howtek stílusú tintasugarakat és termoplasztikus tintákat használják. A termoplasztikus tintával nyomtatott modellek tökéletesek voltak a befektetési öntéshez, kiégetés közben nem keletkezett hamu. A termoplasztikus tintacseppnyomtatás pontos és precíz, így kiváló minőségű felületkezelésű modelleket eredményez, amelyek népszerűek az ékszerészek és a részletekre érzékeny CAD-tervezők körében. A Howtek tintasugaras nyomtatók, amelyeket arra terveztek, hogy egy oldalt 4 perc alatt nyomtassanak ki, most egyes esetekben 4 napig nyomtattak egyhuzamban. Az első nyomtatót 1993-ban eladták a Hitchner Corporations, Metal Casting Technology R&D csoportnak, ahol golfütőfejeket és autómotorok alkatrészeit nyomtatják.
Anyag extrudálásSzerkesztés
Szerkesztéses lerakás sematikus ábrázolása; egy műanyagból készült a) fonalat egy fűtött mozgó fejen keresztül vezetnek b), amely megolvasztja és extrudálja azt, rétegről rétegre lerakva a kívánt alakban c). Egy mozgó platform e) minden egyes réteg lerakása után leereszkedik. Ehhez a fajta technológiához további függőleges tartószerkezetek d) szükségesek a túlnyúló alkatrészek fenntartásához
A timelapse videó egy robotmodell (a Make magazin logója) nyomtatásáról FDM segítségével egy RepRapPro Fisher nyomtatóval.
A fused filament fabrication (FFF), más néven fused deposition modeling (FDM) védjegyes kifejezéssel is ismert, az automatikus polimerfólia forrólevegős hegesztő rendszerből, a forróolvadékos ragasztásból és az automatikus tömítésleválasztásból ered. Ezt az elvet S. Scott Crump fejlesztette tovább az 1980-as évek végén, és 1990-ben a Stratasys hozta kereskedelmi forgalomba. Miután a technológia szabadalma lejárt, egy nagy nyílt forráskódú fejlesztőközösség alakult ki, és megjelentek az ilyen típusú 3D nyomtatót használó kereskedelmi és barkácsváltozatok, amelyek RepRap projekt néven (az önismétlő gyors prototípusokért) ismertek. Ennek eredményeként ennek a technológiának az ára két nagyságrenddel csökkent a megalkotása óta, és a 3D nyomtatás legelterjedtebb formájává vált.
A fused deposition modeling során a modellt vagy alkatrészt kis anyaggyöngyök vagy -áramok extrudálásával állítják elő, amelyek azonnal megszilárdulva rétegeket alkotnak. A hőre lágyuló műanyagból vagy más, alacsony olvadáspontú anyagból vagy keverékből álló szál egy extrudáló fúvókafejbe (3D nyomtató extruder) kerül, ahol a szál olvadási hőmérsékletre melegszik, és egy építőasztalra extrudálódik. Újabban kifejlesztették a fused pellet depositiont (vagy fused particle depositiont), ahol a műanyag részecskék vagy pelletek helyettesítik a filament használatának szükségességét. A fúvókafej felmelegíti az anyagot, és be- és kikapcsolja az áramlást. Általában léptetőmotorokat vagy szervomotorokat alkalmaznak az extrudálófej mozgatására és az áramlás beállítására. A nyomtató általában 3 mozgástengellyel rendelkezik. Egy számítógéppel segített gyártási (CAM) szoftvercsomagot használnak a G-kód létrehozására, amelyet egy mikrokontrollerhez küldenek, amely vezérli a motorokat.
A műanyag a leggyakoribb anyag az ilyen nyomtatáshoz. Különböző polimerek használhatók, többek között akrilnitril-butadién-sztirol (ABS), polikarbonát (PC), politejsav (PLA), nagy sűrűségű polietilén (HDPE), PC/ABS, polifenilszulfon (PPSU) és nagy ütésállóságú polisztirol (HIPS). A polimer általában szűz gyantákból gyártott szál formájában van. A nyílt forráskódú közösségben több olyan projekt is létezik, amelynek célja a fogyasztás utáni műanyaghulladék szálakká történő feldolgozása. Ezek olyan gépeket foglalnak magukban, amelyek a műanyagot felaprítják és szálakká extrudálják, mint például az újrahasznosító robotok. Emellett fluoropolimereket, például PTFE-csöveket is használnak a folyamatban, mivel az anyag magas hőmérsékletet is képes elviselni. Ez a képesség különösen hasznos a filamentek átvitelénél.
3D üvegnyomtató, olvadt üveg lerakása
A fém és az üveg is használható 3D nyomtatáshoz, bár ezek sokkal drágábbak és általában műalkotásokhoz használják. A WAAM (wire arc additive manufacturing) kifejlesztése azonban csökkentette a fém 3-D nyomtatás költségeit.
A FDM némileg korlátozott a gyártható formák variációjában. Az FDM például általában nem képes cseppkőszerű struktúrákat előállítani, mivel azok a gyártás során nem lennének alátámasztva. Egyébként egy vékony támasztékot kell a szerkezetbe tervezni, amely a befejezés során letörhet. Általában a 3D modellt lapos rétegek halmazává alakító, szeletelőnek nevezett szoftver gondoskodik ezeknek a támasztékoknak a hozzáadásáról és néhány egyéb erőforrásról, hogy lehetővé tegye az ilyen típusú alakzatok gyártását.
PorágyfúzióSzerkesztés
A szemcsés kötés sematikus ábrázolása: egy mozgó fej a) szelektíven megköti (ragasztó cseppentésével vagy lézerszinterezéssel) egy porágy e) felületét; egy mozgó platform f) fokozatosan leereszti az ágyat, és a megszilárdult tárgy d) a meg nem kötött porban pihen. Az ágyba folyamatosan új port adagolnak egy púdertartályból c) egy kiegyenlítő mechanizmus segítségével b)
Egy másik 3D nyomtatási megközelítés az anyagok szelektív összeolvasztása egy szemcsés ágyban. A technika során a réteg egyes részeit összeolvasztják, majd a munkaterületen felfelé haladva újabb granulátumréteget adnak hozzá, és a folyamatot addig ismétlik, amíg a darab fel nem épül. Ez az eljárás a nem olvasztott anyagot használja a gyártandó alkatrész túlnyúlásainak és vékony falainak alátámasztására, ami csökkenti a darab ideiglenes segédtámaszok szükségességét. A szelektív hőszinterezés során például egy termikus nyomtatófej hőt alkalmaz a porított hőre lágyuló műanyag rétegekre; amikor egy réteg elkészül, a porágy lefelé mozog, és egy automatizált henger új anyagréteget ad hozzá, amelyet a modell következő keresztmetszetének kialakításához szintereznek; mivel lézer helyett kevésbé intenzív termikus nyomtatófejet használnak, ez olcsóbb megoldás, mint a lézer használata, és asztali méretűre méretezhető.
A szelektív lézersinterezést (SLS) Dr. Carl Deckard és Dr. Joseph Beaman fejlesztette ki és szabadalmaztatta az austini Texasi Egyetemen az 1980-as évek közepén, a DARPA támogatásával. Egy hasonló eljárást R. F. Housholder 1979-ben szabadalmaztatott anélkül, hogy kereskedelmi forgalomba hozta volna.
A szelektív lézerolvasztás (SLM) nem használ szinterezést a porszemcsék olvasztásához, hanem nagy energiájú lézerrel teljesen megolvasztja a port, hogy rétegenként teljesen sűrű anyagokat hozzon létre, amelyek mechanikai tulajdonságai hasonlóak a hagyományos gyártott fémekéhez.
Az elektronsugaras olvasztás (EBM) egy hasonló típusú additív gyártási technológia fém alkatrészek (pl. titánötvözetek) esetében. Az EBM úgy állítja elő az alkatrészeket, hogy nagy vákuumban, elektronsugárral rétegről rétegre megolvasztja a fémport. Az olvadáspont alatt működő fémszinterezési technikákkal ellentétben az EBM-alkatrészek hézagmentesek.
Binder jettingSzerkesztés
A binder jetting 3D nyomtatási technika egy kötőanyagot tartalmazó ragasztóanyag lerakása az általában porított anyagrétegekre. Az anyagok lehetnek kerámia alapúak vagy fémek. Ezt a módszert tintasugaras 3D nyomtatási rendszernek is nevezik. A darab előállításához a nyomtató a modellt egy platformalap fölött mozgó fej segítségével építi fel, és rétegenként egy réteg por (gipsz, vagy gyanta) felhordásával és a kötőanyag tintasugaras eljáráshoz hasonló eljárással az alkatrész keresztmetszetébe történő nyomtatásával rakja le. Ezt addig ismétlik, amíg minden réteget ki nem nyomtatnak. Ez a technológia lehetővé teszi teljes színes prototípusok, túlnyúlások és elasztomer alkatrészek nyomtatását. A ragasztott pornyomatok szilárdsága viasz vagy hőre keményedő polimer impregnálásával növelhető.
SztereolitográfiaSzerkesztés
A fotopolimerizáció sematikus ábrázolása; egy fénykibocsátó eszköz a) (lézer vagy DLP) szelektíven megvilágítja egy folyékony fotopolimerizáló gyantával töltött tartály b) átlátszó alját c); a megszilárdult gyantát d) egy emelőplatform e) fokozatosan felhúzza
A sztereolitográfia (SLA) folyékony anyagok szilárd formává történő fénykeményítésén (fotopolimerizációján) alapul; 1986-ban Chuck Hull szabadalmaztatta.
Ez eljárás során a folyékony polimert tartalmazó üstöt ellenőrzött megvilágításnak (például lézernek vagy digitális fényprojektornak) teszik ki biztonságos fényviszonyok között. Leggyakrabban az exponált folyékony polimer az akrilátokban lévő szén-szén kettős kötések addíciós reakciója által vezérelt térhálósodás révén keményedik meg. A polimerizáció akkor következik be, amikor a fotopolimereket fénynek teszik ki, ha a fotopolimerek kromofórokat tartalmaznak, egyébként fényérzékeny molekulák hozzáadását használják fel az oldattal való reakcióra a polimerizáció megkezdéséhez. A monomerek polimerizációja keresztkötéshez vezet, amely polimert hoz létre. Ezeken a kovalens kötéseken keresztül az oldat tulajdonsága megváltozik. Ezután az építőlemez kis lépésekben lefelé mozog, és a folyékony polimer ismét fénynek van kitéve. A folyamat addig ismétlődik, amíg a modell meg nem épül. A folyékony polimert ezután leeresztjük a tartályból, így marad a szilárd modell. Az EnvisionTEC Perfactory egy példa a DLP gyors prototípusgyártó rendszerre.
Az Objet PolyJet rendszerhez hasonló tintasugaras nyomtatórendszerek ultra vékony (16 és 30 µm közötti) rétegekben permetezik a fotopolimer anyagokat egy építőlemezre, amíg az alkatrész el nem készül. Minden egyes fotopolimer réteget a fúvást követően UV-fénnyel kikeményítenek, így teljesen kikeményített modellek készülnek, amelyek azonnal, utólagos kikeményítés nélkül kezelhetők és felhasználhatók. A bonyolult geometriák alátámasztására tervezett gélszerű hordozóanyagot kézzel és vízsugárral távolítják el. Elasztomerekhez is alkalmas. A piacon kapható egy másik típusú tintasugaras nyomtatórendszer is, amely rétegenként, közbenső UV-keményítéssel képes fotopolimert nyomtatni szemészeti korrekciós lencsék előállításához. Ebben az esetben nincs szükség tartószerkezetekre, mivel a szemészeti lencséknek nincs szükségük túlnyúlásokra. Ezt a technológiát és nyomtatási platformot a holland Luxexcel cég hozta kereskedelmi forgalomba.
A multifotonos fotopolimerizációban alkalmazott 3D-s mikrogyártási technikával rendkívül kis funkciók készíthetők. Ez a megközelítés egy fókuszált lézert használ a kívánt 3D objektumnak a géltömbbe történő lenyomozásához. A fotógerjesztés nemlineáris jellege miatt a gél csak azokon a helyeken keményedik szilárddá, ahol a lézer fókuszált, míg a maradék gélt lemossák. Könnyen előállíthatóak a 100 nm alatti jellemzőméretek, valamint a mozgó és egymásba illeszkedő részeket tartalmazó összetett szerkezetek.
Egy másik megközelítés egy szintetikus gyantát használ, amelyet LED-ek segítségével szilárdítanak meg.
A maszkkép-projekción alapuló sztereolitográfiában egy 3D digitális modellt vízszintes síkok halmazával szeletelnek fel. Minden egyes szeletet kétdimenziós maszkké alakítanak át. A maszkképet ezután egy fotohógyítható folyékony gyantafelületre vetítik, majd fényt vetítenek a gyantára, hogy az a réteg alakjában kikeményedjen. A technikát több, különböző sebességgel keményedő anyagból álló tárgyak létrehozására használták. A kutatási rendszerekben a fényt alulról vetítik, ami lehetővé teszi, hogy a gyantát gyorsan egyenletes vékony rétegekké terítsék, így a gyártási idő órákról percekre csökken. A kereskedelemben kapható eszközök, mint például az Objet Connex, kis fúvókákon keresztül viszik fel a gyantát.
A folyamatos folyékony határfelületi gyártás (CLIP) az additív gyártás egy másik formája, amely a DLP-alapú fotopolimerizációs eljárást használja a legkülönbözőbb formájú, sima felületű szilárd tárgyak létrehozására. A CLIP folyamatos folyamata folyékony fotopolimer gyanta tócsával kezdődik. A medence aljának egy része az ultraibolya fény számára átlátszó (az “ablak”). A korábbi DLP-rendszerekhez hasonlóan az ultraibolya fénysugár átvilágít az ablakon, és megvilágítja a tárgy pontos keresztmetszetét. A fény hatására a gyanta megszilárdul. A tárgy elég lassan emelkedik ahhoz, hogy a gyanta aláfolyjon és érintkezésben maradjon a tárgy aljával. A CLIP különbözik a hagyományos DLP-eljárásoktól, mivel a gyanta alatt egy oxigénáteresztő membrán található, amely egy “holt zónát” (tartós folyadékfelületet) hoz létre, amely megakadályozza, hogy a gyanta az ablakhoz tapadjon (a fotopolimerizáció gátolt az ablak és a polimerizátor között).
A sztereolitográfiával ellentétben a nyomtatási folyamatot az alapítók folyamatosnak tekintik, és lényegesen gyorsabb, mint a hagyományos DLP-eljárások, így az alkatrészek gyártása órák helyett percek alatt lehetséges.
A közelmúltban a sztereoligrafikus 3D nyomtatási technikák alkalmazását továbbfejlesztették, hogy lehetővé tegyék a kerámiaanyagok additív gyártását. A kerámiák sikeres 3D-nyomtatása sztereolitográfiával a prekerámia polimerek fotopolimerizációjával érhető el, hogy szilíciumalapú kerámiák jöjjenek létre a szélesebb körben polimer származású kerámiákként ismert osztályból, beleértve a szilíciumkarbidot és a szilíciumoxikarbidot.
Számítógépes axiális litográfiaSzerkesztés
A számítógépes axiális litográfia egy olyan 3D-nyomtatási módszer, amely a számítógépes tomográfia (CT) elvének megfordításán alapul, hogy fotókeményedő gyantában nyomatokat hozzon létre. A Berkeley-i Kaliforniai Egyetem és a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium együttműködésében fejlesztették ki. A 3D nyomtatás más módszereivel ellentétben nem anyagrétegek lerakásával készít modelleket, mint az olvasztott lerakásos modellezés és a sztereolitográfia, hanem a tárgyakat egy gyantából készült hengerre vetített 2D-s képek sorozatával hozza létre. Ez a módszer arról nevezetes, hogy sokkal gyorsabban képes tárgyakat építeni, mint más, gyantát használó módszerek, és hogy képes a tárgyakat a nyomatokba ágyazni.
Folyékony additív gyártásSzerkesztés
A folyékony additív gyártás (LAM) olyan additív gyártási technika, amely egy tárgy létrehozásához folyékony vagy nagy viszkozitású anyagot (pl. folyékony szilikongumit) rak le egy építési felületre, amelyet aztán hő segítségével vulkanizálnak, hogy megszilárdítsák. Az eljárást eredetileg Adrian Bowyer alkotta meg, majd a német RepRap építette tovább.
LaminationEdit
Egyes nyomtatókban papír használható építőanyagként, ami alacsonyabb nyomtatási költséget eredményez. Az 1990-es években egyes cégek olyan nyomtatókat hoztak forgalomba, amelyek szén-dioxid lézerrel speciális ragasztóval bevont papírból vágtak ki keresztmetszeteket, majd ezeket laminálták össze.
2005-ben a Mcor Technologies Ltd. kifejlesztett egy másik eljárást, amely közönséges irodai papírlapokat, egy volfrámkarbid pengét használ az alakzat kivágásához, valamint szelektív ragasztóanyag-lerakást és nyomást a prototípus összekötéséhez.
Egy sor olyan cég is forgalmaz nyomtatókat, amelyek laminált tárgyakat nyomtatnak vékony műanyag és fémlapok felhasználásával.
Az ultrahangos konszolidáció (UC) vagy Ultrasonic Additive Manufacturing (UAM) egy alacsony hőmérsékletű additív gyártási vagy 3D nyomtatási technika fémek számára.
Directed Energy Deposition (DED)Edit
Powder-fed directed-energy depositionEdit
A powder-fed directed-energy deposition során egy nagy teljesítményű lézert használnak a lézersugár fókuszába juttatott fémpor megolvasztására. A lézersugár jellemzően a lerakófej közepén halad keresztül, és egy vagy több lencse segítségével egy kis pontra fókuszálódik. Az építés egy X-Y asztalon történik, amelyet egy digitális modellből létrehozott szerszámpálya vezérel a tárgy rétegenkénti gyártásához. A lerakófejet függőlegesen felfelé mozgatják, ahogy az egyes rétegek elkészülnek. A fémport a fej kerülete mentén szállítják és osztják el, vagy egy belső elosztó segítségével feloszthatják, és a lerakófej körül különböző konfigurációkban elhelyezett fúvókákon keresztül juttatják ki. Gyakran használnak egy hermetikusan lezárt, inert gázzal töltött kamrát vagy egy helyi inert köpenygázt az olvadékmedence légköri oxigénnel szembeni védelmére az anyagtulajdonságok jobb ellenőrzése érdekében. A porral táplált irányított energiával történő eljárás hasonló a szelektív lézersinterezéshez, de a fémpor csak ott kerül felhordásra, ahol az adott pillanatban anyagot adnak az alkatrészhez. Az eljárás az anyagok széles skáláját támogatja, beleértve a titánt, a rozsdamentes acélt, az alumíniumot és más speciális anyagokat, valamint a kompozitokat és a funkcionálisan osztályozott anyagokat. Az eljárás nemcsak új fém alkatrészek teljes körű gyártására alkalmas, hanem anyagot is hozzáadhat meglévő alkatrészekhez, például bevonatokhoz, javításhoz és hibrid gyártási alkalmazásokhoz. A Sandia National Labs által kifejlesztett LENS (Laser Engineered Net Shaping) egy példa a Powder Fed – Directed Energy Deposition eljárásra a fémalkatrészek 3D nyomtatására vagy helyreállítására.
Fémhuzalos eljárásokSzerkesztés
A lézer alapú huzalbetápláló rendszerek, mint például a Laser Metal Deposition-wire (LMD-w), egy fúvókán keresztül vezetik be a huzalt, amelyet a lézer megolvaszt egy inertgázos védőburkolat segítségével, vagy nyílt környezetben (a lézert körülvevő gáz), vagy egy zárt kamrában. Az elektronsugaras szabad alakú gyártás vákuumkamrában lévő elektronsugaras hőforrást használ.