3D-tulostustekniikat
3D-tulostustekniikat
3D-tulostusta kutsutaan joskus myös additiiviseksi valmistukseksi (AM). 3D-tulostuksessa luodaan ohjelmistolla objektin malli, ja 3D-tulostin luo objektin lisäämällä materiaalia kerrokselta, kunnes objektin muoto on muodostettu. Objekti voidaan valmistaa useilla eri tulostusmateriaaleilla, kuten muoveilla, jauheilla, filamenteilla ja paperilla.
3D-tulostustekniikoita on useita, ja tässä artikkelissa annetaan yleiskatsaus näihin tekniikoihin.
Stereolitografia (SLA)
Stereolitografiassa käytetään nestemäistä muovia lähdemateriaalina, ja tämä nestemäinen muovi muutetaan kerros kerrokselta 3D-objektiksi.1Nestemäinen hartsi asetetaan läpinäkyväpohjaiseen astiaan. UV-laser (ultravioletti) piirtää kuvion nestemäiseen hartsiin astian pohjalta kovettaakseen ja jähmettääkseen hartsikerroksen. Jähmettynyttä rakennetta vedetään asteittain ylös nostolavalla, kun laser muodostaa erilaisen kuvion jokaiselle kerrokselle halutun 3D-objektin muodon luomiseksi.
Digitaalinen valonkäsittely (DLP)
3D-tulostuksen DLP-tekniikka on hyvin samankaltainen kuin stereolitografia, mutta eroaa siinä, että siinä käytetään erilaista valonlähdettä ja nestekidenäyttöä.1Tämä tekniikka hyödyntää perinteisempiä valonlähteitä, ja valoa ohjataan mikropeileillä, joilla hallitaan tulostettavan kohteen pinnalle osuvaa valoa. Nestekidenäyttöpaneeli toimii valomaskina. Tämä mekanismi mahdollistaa suuren valomäärän heijastamisen kovetettavalle pinnalle, jolloin hartsi kovettuu nopeasti.
Sulatetun laskeuman mallinnus (FDM)
Tämän teknologian avulla esineitä voidaan valmistaa tuotantolaatuisista kestomuoveista1Esineitä rakennetaan kuumentamalla termoplastinen filamentti sulamispisteeseensä ja puristamalla termoplastinen filamentti kerros kerrokselta. Monimutkaisten rakenteiden luomiseen voidaan käyttää erityistekniikoita. Esimerkiksi tulostin voi puristaa toisen materiaalin, joka toimii tukimateriaalina muodostettavalle esineelle tulostusprosessin aikana.1Tämä tukimateriaali voidaan myöhemmin poistaa tai liuottaa.
Selektiivinen lasersintraus (SLS)
SLS:llä on joitakin yhtäläisyyksiä stereolitografian kanssa. SLS:ssä käytetään kuitenkin jauhemaista materiaalia, joka asetetaan altaaseen. Jokaista kerrosta varten jauhemaista materiaalia asetetaan edellisen kerroksen päälle telalla, ja sitten jauhemainen materiaali lasersintrataan tietyn kuvion mukaisesti luotavan kappaleen rakentamiseksi. Mielenkiintoista on, että sintraamatonta osaa jauhemaisesta materiaalista voidaan käyttää tukirakenteena, ja tämä materiaali voidaan poistaa kappaleen muovauksen jälkeen uudelleenkäyttöä varten.
Selektiivinen lasersulatus (SLM)
SLM-prosessi on hyvin samanlainen kuin SLS-prosessi. Toisin kuin SLS-prosessissa, jossa jauhemainen materiaali sintrataan, SLM-prosessissa jauhemainen materiaali sulatetaan kokonaan.
Elektroninen säteen sulaminen (EBM)
Tämä tekniikka on myös hyvin samanlainen kuin SLM. Se kuitenkin käyttää elektronisuihkua tehokkaan laserin sijaan.1Elektronisuihku sulattaa metallijauheen kokonaan halutun kappaleen muodostamiseksi. Prosessi on hitaampi ja kalliimpi kuin SLM:ssä, ja käytettävissä olevien materiaalien määrä on rajoitetumpi.
Laminoitujen esineiden valmistus (LOM)
Tämä on nopea prototyyppien valmistusjärjestelmä. Tässä prosessissa liimalla päällystetyt materiaalikerrokset sulatetaan yhteen lämmön ja paineen avulla ja leikataan sitten muotoonsa laserleikkurilla tai veitsellä.1,2Tarkemmin sanottuna liimalla päällystetty folio asetetaan edellisen kerroksen päälle ja kuumennettu tela lämmittää liimaa kahden kerroksen välisen tarttumisen aikaansaamiseksi. Kerrokset voivat olla paperia, muovia tai metallilaminaatteja.1Prosessiin voi sisältyä jälkikäsittelyvaiheita, kuten koneistusta ja porausta. Tämä on nopea ja edullinen 3D-tulostusmenetelmä.1Liimausmenetelmää käytettäessä kemiallista prosessia ei tarvita ja voidaan valmistaa suhteellisen suuria osia.
