Sinds eind jaren zeventig zijn verschillende 3D-printprocessen uitgevonden. De printers waren aanvankelijk groot, duur en zeer beperkt in wat ze konden produceren.

Er zijn nu een groot aantal additieve processen beschikbaar. De belangrijkste verschillen tussen de processen zitten in de manier waarop lagen worden afgezet om onderdelen te maken en in de materialen die worden gebruikt. Sommige methoden smelten of verzachten het materiaal om de lagen te produceren, bijvoorbeeld selective laser melting (SLM) of direct metal laser sintering (DMLS), selective laser sintering (SLS), fused deposition modeling (FDM), of fused filament fabrication (FFF), terwijl andere vloeibare materialen uitharden met verschillende geavanceerde technologieën, zoals stereolithografie (SLA). Bij de fabricage van gelamineerde objecten (LOM) worden dunne lagen in vorm gesneden en samengevoegd (bv. papier, polymeer, metaal). Depositie van deeltjes met inkjettechnologie drukt lagen materiaal af in de vorm van individuele druppels. Elke druppel vaste inkt van Hot-melt materiaal drukt in feite één deeltje of één voorwerp af. Hot-melt inkt voor kleuren print individuele druppels CMYK bovenop elkaar om een voorwerp in één kleur te produceren met 1-3 lagen die samengesmolten zijn. Complexe 3D-modellen worden geprint met veel overlappende druppels die worden samengesmolten tot lagen zoals gedefinieerd door het gesneden CAD-bestand. Met inkjettechnologie kunnen 3D-modellen solide of open celstructuren zijn, zoals bepaald door de inkjetprintconfiguratie van de 3D-printer. Elke methode heeft zijn eigen voor- en nadelen, daarom bieden sommige bedrijven een keuze uit poeder en polymeer voor het materiaal waarmee het object wordt gebouwd. Anderen gebruiken soms standaard, off-the-shelf bedrijfspapier als bouwmateriaal om een duurzaam prototype te produceren. De belangrijkste overwegingen bij het kiezen van een machine zijn over het algemeen snelheid, kosten van de 3D printer, van het geprinte prototype, keuze en kosten van de materialen, en kleurmogelijkheden.

Printers die direct met metalen werken zijn over het algemeen duur. Minder dure printers kunnen echter worden gebruikt om een mal te maken, die vervolgens wordt gebruikt om metalen onderdelen te maken.

Type	Technologieën	Materialen
Inkjettechnologie	Drop-On-Demand of Continuous (Single of Multi nozzle) Particle Deposition	Hot-melt materialen (wax, thermoplastisch, metaallegering)
Materiaalextrusie	Gesmolten afzetting modellering (FDM) of gesmolten filament fabricage (FFF) en gesmolten pellet fabricage of gesmolten deeltjes fabricage	Thermoplasten, eutectische metalen, eetbare materialen, rubbers, modelleerklei, plasticine
	Robocasting of MIG-lassen 3D-printen of Direct Ink Writing (DIW) of Extrusiegebaseerde Additive Manufacturing van metalen (EAM) en keramiek (EAC)	Metaal-bindmiddelmengsels (met inbegrip van metaalklei en edelmetaalklei), keramisch-bindmiddelmengsels (waaronder keramische klei en keramische slurries), cermet, metaalmatrixcomposiet, keramisch matrixcomposiet, metaal (MIG-lassen)
	Composite Filament Fabrication (CFF)	Nylon of Nylon met korte koolstofvezel + versterking in de vorm van Carbon, Kevlar, Glas en Glas voor hoge temperatuur vezel
Licht gepolymeriseerd	Stereolithografie (SLA)	Fotopolymeer (met inbegrip van prekeramische polymeren)
	Digitale lichtverwerking (DLP)	Photopolymeer
	Continuous Liquid Interface Production (CLIP)	Photopolymeer + thermisch geactiveerde chemie
Poederbed	Poederbed en inkjetkop 3D printen (3DP)	Alle metaallegeringen, polymeren in poedervorm, gips
	Electron-beam melting (EBM)	Alle metaallegeringen, inclusief titaanlegeringen
	Selective laser melting (SLM)	titaanlegeringen, kobaltchroomlegeringen, roestvrij staal, Aluminium
	Selectief warmte sinteren (SHS)	Thermoplastisch poeder
	Selectief laser sinteren (SLS)	Thermoplasten, metaalpoeders, keramische poeders
	Direct metaal laser sinteren (DMLS)	Alle metaallegeringen
Gelamineerd	Gelamineerde objecten fabricage (LOM)	Papier, metaalfolie, plastic film
Poeder gevoed	Directed Energy Deposition	Alle metaallegeringen
Draad	Freeforme vervaardiging met elektronenbundel (EBF3)	Bijna elke metaallegering

InkjettechnologieEdit

Een spuitmond met vloeibaar materiaal kan over een absorberend oppervlak worden getrokken om materiaal uit te zuigen, elektrostatisch uit een grotere straalopening worden getrokken, onder druk worden gezet om materiaal te laten stromen of de vloeistofdruk wordt opgevoerd om korte uitbarstingen van vloeistof in de vorm van nevel of afzonderlijke druppels af te geven. Een vulpen met punt is een voorbeeld van wicking materiaal. Een slang is een voorbeeld van stromende vloeistof. Een korte uitbarsting van een pomp is een voorbeeld van het uitwerpen van druppels of nevels.

Nozzles kunnen van elk materiaal zijn gemaakt en kunnen enkele nozzle zijn met één vloeistofkamer of multi-nozzle met enkele of meervoudige vloeistofkamers. De huidige inkjet printer producten kunnen elke variatie van deze inkjet stijlen zijn.

Inkt materiaal voor inkjets hoeft alleen maar een viscositeit te hebben die laag genoeg is om de vloeistof door de nozzle opening te laten gaan. Materialen kunnen worden gesmolten om vloeibaar te worden. Dit worden hotmelt inkten genoemd. In alle gevallen moet de inkjet-inkt op het bedrukte oppervlak driedimensionaal zijn om een Z-hoogtecomponent voor een 3D-object te produceren.

Inkjet werd gepionierd door Teletype die in 1966 de elektrostatisch trekkende Inktronic teleprinter introduceerde. De printer had 40 jets die een doorbraaksnelheid van 120 tekens per seconde boden.

Continue inkjets waren populair in de jaren 1950-1960 voordat Drop-On-Demand inkjets werden uitgevonden in 1972. Continu driedimensionale inkten waren gebaseerd op was en lage temperatuur metaallegeringen. Het printen met deze Hot-melt inkten produceerde alfa-numerieke tekens die solide en 3D-achtig waren, maar niemand herkende ze als 3D-printen. In 1971 patenteerde een jonge ingenieur, Johannes Gottwald, een vloeibaar metaal recorder dat grote karakters in metaal printte voor bewegwijzering maar Teletype Corp negeerde de ontdekking. Braille werd gedrukt met wasinkten, maar nooit gecommercialiseerd in de jaren 1960.

Drop-On-Demand (DOD) inkjets werden uitgevonden in 1972 met behulp van piëzo-elektrische “squeeze” technologie om een druppel per squeeze uit te pompen. Alleen inkt op waterbasis werd gebruikt in deze vroege DOD jets. Er werd geëxperimenteerd met vele orifice vormen, diameters en meerdere nozzle gaten per inkjet buis. Enkelvoudige nozzle inkjets werden “Alpha Jets” genoemd bij Exxon Office Systems waar het printen werd onderzocht door vele vroege uitvinders die werden ingehuurd om het printen te verbeteren. De Alpha jet werd afgewezen omdat hij te complex was. Een klein bedrijf in New Hampshire, R.H. Research, eigendom van Robert Howard onderzocht het printen van 1982 -1983 en besloot dat de single-nozzle inkjet mogelijk was en hij nam toen contact op met een uitvinder bij Exxon die Al Hock noemde als een goede keuze voor dit project. Al Hock nodigde Tom Peer en Dave Lutz uit om bij hem in New Hampshire te komen om deze nieuwe onderneming te bekijken en zij aanvaardden het werkaanbod. Dave Lutz nam contact op met twee jet mensen die nog bij Exxon werkten, Jim en Kathy McMahon en ook zij accepteerden het aanbod om oprichters te worden in deze onderneming die later Howtek, Inc. zou gaan heten. Binnen een paar maanden werkten de Alpha jets die door het nieuwe Howtek team waren gemaakt prima. Het management van Howtek koos ervoor om de glazen nozzles te vervangen door Tefzel op basis van de inkjet testresultaten. Tefzel zorgde ervoor dat de inkjet op hoge temperatuur kon werken met de nieuwe thermoplastische hotmelt inkten en dat er geen trillingen in de nozzle structuur waren die zwerfdruppels genereerden. Elke knijpbeweging produceerde één druppel over een frequentiebereik van 1-16.000 druppels per seconde. De nozzles konden worden vervaardigd en de Pixelmaster was geboren. Er waren 32 enkelvoudige inkjet spuitkoppen per printkop, die 4 kleuren (8 stralen per kleur) CMYK bedrukten. Het mechanisme was een printkop die draaide met 121 omwentelingen per minuut en die druppels van uniforme grootte en vorm nauwkeurig op hun plaats bracht als subtractieve kleurendruk voor tekst en afbeeldingen voor de grafische industrie. Deze technologie van hotmelt inkt die lagen CMYK afdrukt was een voorloper van een 3D patent van Richard Helinski. Een paar jaar later (1993) werd het patent eerst in licentie gegeven aan Sanders Prototype, Inc, (hernoemd tot Solidscape, Inc) een fabrikant van de eerste desktop Rapid Prototype printer in de industrie, de Modelmaker 6 Pro. Deze printer en nieuwere producten gebruiken deze Howtek stijl inkjets en thermoplastische inkten. Modellen gedrukt met de Thermoplastische inkt waren perfect voor investeringsgieten zonder as tijdens het uitbranden. De thermoplastische inktdruppeldruk is nauwkeurig en precies en geeft modellen van hoge kwaliteit met een oppervlakteafwerking die populair zijn bij juweliers en detailgevoelige CAD ontwerpers. De Howtek inkjets, ontworpen om een pagina in 4 minuten te printen, printen nu in sommige gevallen 4 dagen aan een stuk. De eerste printer werd in 1993 verkocht aan Hitchner Corporations, Metal Casting Technology R&D group waar zij golfclub koppen en onderdelen voor automotoren drukten.

Materiaal extrusieEdit

Fused filament fabrication (FFF), ook bekend onder de merknaam fused deposition modeling (FDM), is afgeleid van het automatische hete-lucht lassysteem van polymeerfolie, hot-melt lijmen en automatische afzetting van pakkingen. Dit principe werd eind jaren tachtig verder ontwikkeld door S. Scott Crump en werd in 1990 door Stratasys op de markt gebracht. Nadat het octrooi op deze technologie was verlopen, ontwikkelde zich een grote open-source ontwikkelingsgemeenschap en verschenen er zowel commerciële als doe-het-zelf varianten die gebruik maken van dit type 3D printer, bekend als het RepRap project (voor zelfreplicerende rapid prototyper). Als gevolg hiervan is de prijs van deze technologie sinds de oprichting met twee orden van grootte gedaald en is het de meest gebruikelijke vorm van 3D-printen geworden.

In fused deposition modeling, wordt het model of onderdeel geproduceerd door kleine parels of stromen materiaal te extruderen die onmiddellijk uitharden om lagen te vormen. Een filament van thermoplastisch of ander materiaal of mengsel met een laag smeltpunt wordt in een extrusiemondstuk (3D-printerextruder) gevoerd, waar het filament wordt verhit tot de smelttemperatuur en op een bouwtafel wordt geëxtrudeerd. Meer recentelijk is “fused pellet deposition” (of “fused particle deposition”) ontwikkeld, waarbij deeltjes of pellets van kunststof de noodzaak van het gebruik van filament vervangen. De sproeikop verhit het materiaal en zet de stroom aan en uit. Gewoonlijk worden stappenmotoren of servomotoren gebruikt om de extrusiekop te bewegen en de stroom aan te passen. De printer heeft gewoonlijk 3 bewegingsassen. Een computer-aided manufacturing (CAM) softwarepakket wordt gebruikt om de G-code te genereren die naar een microcontroller wordt gezonden die de motoren aanstuurt.

Plastic is het meest gebruikelijke materiaal voor dergelijke afdrukken. Verschillende polymeren kunnen worden gebruikt, waaronder acrylonitrilbutadieenstyreen (ABS), polycarbonaat (PC), polymelkzuur (PLA), polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE), PC/ABS, polyfenylsulfon (PPSU) en high impact polystyreen (HIPS). In het algemeen wordt het polymeer vervaardigd in de vorm van een filament op basis van nieuwe harsen. Er zijn verschillende projecten in de open-sourcegemeenschap die erop gericht zijn post-consument kunststofafval te verwerken tot filament. Daarbij gaat het om machines die het plastic materiaal versnipperen en tot filament extruderen, zoals recyclebots. Daarnaast worden fluorpolymeren zoals PTFE-buizen gebruikt in het proces, omdat het materiaal bestand is tegen hoge temperaturen. Dit vermogen is vooral nuttig bij het overbrengen van filamenten.

Metaal en glas kunnen beide ook worden gebruikt voor 3D-printen, hoewel ze veel duurder zijn en over het algemeen worden gebruikt voor kunstwerken. De ontwikkeling van WAAM (wire arc additive manufacturing) heeft de kosten van metaal 3D printen echter verlaagd.

FDM is enigszins beperkt in de variatie van vormen die kunnen worden gefabriceerd. FDM kan bijvoorbeeld meestal geen stalactietachtige structuren produceren, omdat deze tijdens het bouwen niet ondersteund zouden worden. Anders moet een dunne steun in de structuur worden ontworpen, die tijdens het afwerken kan worden weggebroken. Gewoonlijk zorgt de software die het 3D model omzet in een reeks vlakke lagen, slicer genoemd, voor de toevoeging van deze steunen en enkele andere hulpmiddelen om de fabricage van dit soort vormen mogelijk te maken.

PoederbedfusieEdit

Een andere 3D-printbenadering is het selectief samensmelten van materialen in een korrelvormig bed. De techniek fuseert delen van de laag en beweegt zich dan naar boven in het werkgebied, waarbij een andere laag korrels wordt toegevoegd en het proces wordt herhaald totdat het stuk is opgebouwd. Bij dit proces worden de niet-gesmolten media gebruikt om overhangen en dunne wanden in het te vervaardigen stuk te ondersteunen, waardoor er minder tijdelijke hulpsteunen voor het stuk nodig zijn. Bijvoorbeeld, in selectieve warmte sintering, een thermische printkop past warmte toe op lagen van poedervormige thermoplastische; wanneer een laag klaar is, beweegt het poederbed naar beneden, en een geautomatiseerde rol voegt een nieuwe laag materiaal die wordt gesinterd om de volgende doorsnede van het model te vormen; met behulp van een minder intense thermische printkop in plaats van een laser, maakt dit een goedkopere oplossing dan het gebruik van lasers, en kan worden teruggeschaald naar desktop-formaat.

Selective Laser Sintering (SLS) werd ontwikkeld en gepatenteerd door Dr. Carl Deckard en Dr. Joseph Beaman aan de Universiteit van Texas in Austin in het midden van de jaren 1980, onder sponsoring van DARPA. Een soortgelijk proces werd gepatenteerd zonder te zijn gecommercialiseerd door R.F. Housholder in 1979.

Selective laser melting (SLM) maakt geen gebruik van sinteren voor het versmelten van poederkorrels, maar zal het poeder volledig smelten met behulp van een hoogenergetische laser om volledig dichte materialen te creëren in een laag-wijze methode die mechanische eigenschappen heeft die vergelijkbaar zijn met die van conventioneel vervaardigde metalen.

Electron beam melting (EBM) is een soortgelijk type additieve fabricagetechnologie voor metalen onderdelen (bijvoorbeeld titaniumlegeringen). EBM vervaardigt onderdelen door metaalpoeder laagje voor laagje te smelten met een elektronenbundel in een hoog vacuüm. In tegenstelling tot metaalsinteringstechnieken die onder het smeltpunt werken, zijn EBM-onderdelen leegtevrij.

Binder jettingEdit

De binder jetting 3D-printtechniek is de afzetting van een bindend kleefmiddel op lagen materiaal, meestal in poedervorm. De materialen kunnen op keramische basis zijn of van metaal. Deze methode is ook bekend als inkjet 3D-printsysteem. Om het werkstuk te vervaardigen, bouwt de printer het model op met behulp van een kop die over de basis van het platform beweegt en die, laag per laag, een laag poeder (gips, of harsen) aanbrengt en een bindmiddel in de dwarsdoorsnede van het werkstuk afdrukt met behulp van een inkjet-achtig proces. Dit wordt herhaald tot elke laag is bedrukt. Deze technologie maakt het mogelijk prototypes in kleur, overhangen en elastomeeronderdelen te printen. De sterkte van gelijmde poederafdrukken kan worden verbeterd met was of thermohardende polymeerimpregnatie.

StereolithografieEdit

Het stereolithografie (SLA) proces is gebaseerd op lichtuitharding (fotopolymerisatie) van vloeibare materialen tot een vaste vorm; het werd in 1986 gepatenteerd door Chuck Hull.

In dit proces wordt een vat met vloeibaar polymeer blootgesteld aan gecontroleerde verlichting (zoals een laser of een digitale lichtprojector) onder safelight omstandigheden. Meestal verhardt het blootgestelde vloeibare polymeer door cross-linking, aangedreven door de additiereactie van dubbele koolstofbindingen in acrylaten. Polymerisatie treedt op wanneer fotopolymeren aan licht worden blootgesteld wanneer fotopolymeren chromoforen bevatten, anders wordt de toevoeging van moleculen die lichtgevoelig zijn, gebruikt om met de oplossing te reageren en zo de polymerisatie te beginnen. Polymerisatie van monomeren leidt tot cross-linking, waardoor een polymeer ontstaat. Door deze covalente bindingen wordt de eigenschap van de oplossing veranderd. De bouwplaat beweegt dan in kleine stapjes naar beneden en het vloeibare polymeer wordt opnieuw aan licht blootgesteld. Dit proces wordt herhaald tot het model is gebouwd. De vloeibare polymeer wordt dan uit de kuip afgetapt, waarna het vaste model overblijft. De EnvisionTEC Perfactory is een voorbeeld van een DLP rapid prototyping systeem.

Inkjet printersystemen zoals het Objet PolyJet systeem spuiten fotopolymeer materialen op een bouwplaat in ultradunne lagen (tussen 16 en 30 µm) totdat het onderdeel klaar is. Elke fotopolymeerlaag wordt uitgehard met UV-licht nadat het is gespoten, waardoor volledig uitgeharde modellen worden geproduceerd die onmiddellijk kunnen worden gehanteerd en gebruikt, zonder uitharding achteraf. Het gelachtige dragermateriaal, dat is ontworpen om ingewikkelde geometrieën te ondersteunen, wordt met de hand en met waterstralen verwijderd. Het is ook geschikt voor elastomeren. Er is een ander type inkjetprintsysteem op de markt dat een fotopolymeer laag-voor-laag kan printen, met tussentijdse UV-uitharding, voor de productie van oftalmische corrigerende lenzen. In dit geval zijn geen draagstructuren vereist, aangezien ooglenzen geen overhang nodig hebben. Luxexcel, een Nederlands bedrijf, heeft deze technologie en dit printplatform gecommercialiseerd.

Ultra-kleine elementen kunnen worden gemaakt met de 3D-micro-fabricagetechniek die wordt gebruikt bij multiphoton fotopolymerisatie. Deze benadering maakt gebruik van een gerichte laser om het gewenste 3D-object in een blok gel te traceren. Door de niet-lineaire aard van de foto-excitatie wordt de gel alleen uitgehard tot een vaste stof op de plaatsen waar de laser was gericht, terwijl de resterende gel wordt weggespoeld. Objectgroottes van minder dan 100 nm zijn gemakkelijk te produceren, evenals complexe structuren met bewegende en in elkaar grijpende delen.

Een andere benadering maakt gebruik van een kunsthars die wordt gestold met behulp van LED’s.

In masker-beeld-projectie-gebaseerde stereolithografie, wordt een 3D digitaal model gesneden door een set van horizontale vlakken. Elke snede wordt omgezet in een tweedimensionaal maskerbeeld. Het maskerbeeld wordt vervolgens geprojecteerd op een fotocureerbaar vloeibaar harsoppervlak en er wordt licht op het hars geprojecteerd om het uit te harden in de vorm van de laag. De techniek is gebruikt om voorwerpen te maken die zijn samengesteld uit meerdere materialen die met verschillende snelheden uitharden. In onderzoekssystemen wordt het licht van onderaf geprojecteerd, zodat de hars snel in uniforme dunne lagen kan worden uitgesmeerd, waardoor de productietijd van uren tot minuten wordt teruggebracht. Commercieel beschikbare apparaten zoals Objet Connex brengen de hars aan via kleine nozzles.

Continuous liquid interface production (CLIP) is een andere vorm van additive manufacturing die gebruik maakt van het op DLP gebaseerde fotopolimerisatieproces om gladde vaste voorwerpen te maken met een grote verscheidenheid aan vormen. Het continue proces van CLIP begint met een pool van vloeibare fotopolymeerhars. Een deel van de bodem van het bad is transparant voor ultraviolet licht (het “venster”). Net als bij DLP-systemen daarvoor, schijnt een ultraviolette lichtstraal door het venster, waardoor de exacte doorsnede van het voorwerp wordt belicht. Het licht doet de hars stollen. Het voorwerp stijgt langzaam genoeg zodat de hars eronderdoor kan stromen en contact houdt met de bodem van het voorwerp. CLIP verschilt van traditionele DLP-processen door een zuurstofdoorlatend membraan dat onder de hars ligt, waardoor een “dode zone” (persistent liquid interface) ontstaat die voorkomt dat de hars zich aan het venster hecht (fotopolymerisatie wordt geremd tussen het venster en de polymerisator).

In tegenstelling tot stereolithografie wordt het printproces door de oprichters als continu beschouwd en aanzienlijk sneller dan traditionele DLP-processen, waardoor de productie van onderdelen in minuten in plaats van uren kan plaatsvinden.

Nu is het gebruik van stereoligrafische 3D-printtechnieken verder ontwikkeld om de additieve vervaardiging van keramische materialen mogelijk te maken. Succesvol 3D-printen van keramiek met behulp van stereolithografie wordt bereikt door de fotopolymerisatie van prekeramische polymeren om silicium gebaseerde keramiek te produceren van een klasse die breder bekend staat als polymeer afgeleide keramiek, waaronder siliciumcarbide en siliciumoxycarbide.

Gecomputeerde axiale lithografieEdit

Gecomputeerde axiale lithografie is een methode voor 3D-printen gebaseerd op het omkeren van het principe van computertomografie (CT) om afdrukken te maken in fotohardende hars. Het werd ontwikkeld door een samenwerking tussen de Universiteit van Californië, Berkeley met Lawrence Livermore National Laboratory. In tegenstelling tot andere methoden van 3D-printen worden bij dit procédé geen modellen gemaakt door lagen materiaal af te zetten, zoals bij fused deposition modelling en stereolithografie, maar worden voorwerpen gemaakt met behulp van een reeks 2D-beelden die op een cilinder hars worden geprojecteerd. Het is opmerkelijk voor zijn vermogen om objecten te bouwen veel sneller dan andere methoden met behulp van harsen en de mogelijkheid om objecten in te bedden in de prints.

Vloeibare additieve productieEdit

Liquid additive manufacturing (LAM) is een additieve fabricagetechniek die een vloeistof of zeer viskeus materiaal (bijv. vloeibaar siliconenrubber) op een bouwoppervlak stort om een object te creëren, dat vervolgens wordt gevulkaniseerd met behulp van warmte om het te harden. Het proces werd oorspronkelijk ontwikkeld door Adrian Bowyer en werd vervolgens verder ontwikkeld door het Duitse RepRap.

LaminationEdit

In sommige printers kan papier worden gebruikt als bouwmateriaal, wat resulteert in een lagere kostprijs om te printen. In de jaren negentig brachten enkele bedrijven printers op de markt die met behulp van een kooldioxidelaser dwarsdoorsneden uit speciaal met lijm gecoat papier sneden en deze vervolgens aan elkaar lamineerden.

In 2005 ontwikkelde Mcor Technologies Ltd een ander proces waarbij gewone vellen kantoorpapier worden gebruikt, een wolfraamcarbide mes om de vorm te snijden, en selectieve afzetting van lijm en druk om het prototype te hechten.

Er zijn ook een aantal bedrijven die printers verkopen die gelamineerde objecten printen met behulp van dunne plastic en metalen vellen.

Ultrasone Consolidatie (UC) of Ultrasone Additive Manufacturing (UAM) is een lage temperatuur additieve fabricage of 3D-printtechniek voor metalen.

Directed Energy Deposition (DED)Edit

Powder-fed directed-energy depositionEdit

In powder-fed directed-energy deposition wordt een krachtige laser gebruikt om metaalpoeder te smelten dat wordt geleverd aan de focus van de laserstraal. De laserstraal gaat meestal door het midden van de doseerkop en wordt door een of meer lenzen op een kleine vlek gefocusseerd. De opbouw vindt plaats op een X-Y tafel die wordt aangedreven door een gereedschapsbaan die is gemaakt op basis van een digitaal model om een voorwerp laag voor laag te vervaardigen. De depositiekop wordt verticaal omhoog bewogen wanneer elke laag is voltooid. Metaalpoeder wordt toegevoerd en verdeeld rond de omtrek van de kop of kan worden gesplitst door een intern verdeelstuk en worden toegediend via spuitopeningen die in verschillende configuraties rond de depositiekop zijn aangebracht. Een hermetisch afgesloten kamer gevuld met inert gas of een plaatselijk inert beschermgas wordt vaak gebruikt om het smeltbad af te schermen van atmosferische zuurstof voor een betere beheersing van de materiaaleigenschappen. Het poedergeleide gerichte-energieprocédé is vergelijkbaar met selectief lasersinteren, maar het metaalpoeder wordt alleen daar aangebracht waar op dat moment materiaal aan het onderdeel wordt toegevoegd. Het proces is geschikt voor een breed scala van materialen, waaronder titanium, roestvrij staal, aluminium en andere speciale materialen, alsmede composieten en functioneel gesorteerd materiaal. Het proces kan niet alleen volledig nieuwe metalen onderdelen bouwen, maar ook materiaal toevoegen aan bestaande onderdelen, bijvoorbeeld voor coatings, reparaties en hybride fabricagetoepassingen. LENS (Laser Engineered Net Shaping), dat is ontwikkeld door Sandia National Labs, is een voorbeeld van het Powder Fed – Directed Energy Deposition-proces voor het 3D-printen of herstellen van metalen onderdelen.

MetaaldraadprocessenEdit

op laser gebaseerde draadaanvoersystemen, zoals Laser Metal Deposition-wire (LMD-w), voeren draad door een mondstuk dat wordt gesmolten door een laser met inerte gasafscherming in een open omgeving (gas rondom de laser), of in een afgesloten kamer. Bij vrije-vorm fabricage met behulp van een elektronenstraal wordt gebruik gemaakt van een warmtebron in een vacuümkamer.