Druk 3D metodą przyrostową

Drukowanie jest znane od ponad dwóch tysięcy lat, a pierwsze odbitki na papierze powstawały już w 105 roku n.e. w Chinach. Przez stulecia techniki druku ulegały zmianom. Z papieru przeniesiono się na inne podłoża, drzeworyt zastąpiono czcionkami drukarskimi, a wydruki czarno-białe – kolorowymi. Jednym z najnowszych osiągnięć w tej dziedzinie, jest drukowanie przestrzenne. Na czym ono polega?

Drukowanie przestrzenne i jego zastosowanie

Nowoczesne drukarki 3D jeszcze nie tak dawno kojarzyły się z odległą przyszłością i filmami science-fiction. Pomimo futurystycznego charakteru nie są już zjawiskiem trudnym do zrozumienia, a modele przestrzenne z tworzyw sztucznych powstają na użytek techniki czy medycyny. Co ciekawsze, technologia ulega tak szybkiej ewolucji, że cena urządzeń do druku przestrzennego już pozwala na zakup nielicznym jeszcze osobom prywatnym. Powoli rozwija się też sektor usług, w którym firmy oferują wydruki modeli na potrzeby prezentacji, symulacji czy też do wykorzystania w praktyce.

Co można drukować na drukarkach 3D? Jak twierdzi przedstawiciel firmy 3D-Tal, która specjalizuje się w takich usługach – niemal wszystko. W medycynie wykonuje się protezy kości, zębów, fragmentów czaszki, naczyń krwionośnych. W architekturze powstają modele budynków i makiety projektów. Przy projektowaniu maszyn tworzy się prototypy, dzięki którym można wykrywać błędy konstrukcyjne. Dzięki tej metodzie powstają też specjalistyczne narzędzie części maszyn i urządzeń oraz tysiące innych produktów.

Technika dukania przyrostowego

Drukowanie przyrostowe to nic innego jak wydruk przestrzenny. Jego efektem nie jest obraz na papierze czy tkaninie, lecz przedmiot (model), który ma trzy wymiary i jest wiernym odwzorowaniem projektu CAD. W praktyce stosuje się różne techniki takiego druku, a pierwszą z nich – stereolitografię – stosowano już w 1986 roku. Przez ponad 30 lat rozwoju pojawiły się też nowe metody przyrostowe. Obecnie jest ich wiele, a niektóre z nich są zarezerwowane dla konkretnych producentów maszyn drukarskich. Oto najpopularniejsze z wykorzystywanych technik drukowania przyrostowego.

• Metoda FDM / FFF – została opatentowana w 1989 roku przez S. Scott Crumpa i obecnie należy do najpopularniejszych, ze względu na prostą budowę drukarki. Opiera się na urządzeniu wyposażonym w ruchome głowicę oraz podstawę, która porusza się wzdłuż trzech osi. Rozgrzana głowica dozuje materiał roboczy w postaci drutu, przemieszczany w jej kierunku pomiędzy rolkami ekstrudera. Jest on układany warstwami, a następnie utwardzany w odpowiedniej temperaturze. Patent na wykorzystanie metody FDM wygasł, dzięki czemu zmieniła się jej nazwa. Obecnie jest ona znana jako FFF (ang. Fused Filament Fabrication).
• Metoda CJP – drukowanie w tej technice polega na spajaniu proszkowanego gipsu za pomocą specjalnego lepiszcza, które jest dozowane przez głowicę. Tego typu wydruki są kruche, dlatego w celu utrwalenia wymagają kąpieli w żywicy lub kleju. Zaletami metody są niski koszt wytworzenia modelu, szybkość pracy urządzenia oraz drukowanie w kolorze.
• Metoda SLA – znana też jako stereolitografia jest pierwszą opracowaną i wdrożoną techniką druku przyrostowego. Oferuje wydruki bardzo dobrej jakości, które powstają z żywicy światłoczułej utwardzanej wiązką laserową. Gotowe produkty cechują precyzja odwzorowania kształtów i wymiarów, a także gładka powierzchnia modeli. Dodatkowym atutem tej metody jest możliwość stosowania żywic o konkretnych cechach – np. transparentnych, wytrzymałych w wysokich temperaturach, sprężystych czy odpornych na rozciąganie.
• Metoda SLS – polega na selektywnym spiekaniu proszku wiązką laserową. Wykonywane z poliamidu modele charakteryzują się porowatą powierzchnią, wytrzymałością oraz dobrym odwzorowaniem detali.

Poza wymienionymi przykładami w praktyce stosuje się też inne metody, takie jak zbliżona do SLA MJP / MJM / PolyJet, która umożliwia łączenie różnych materiałów w jednym wydruku czy też DMLS / DMP / SLM, w której modele powstają z proszku stali, tytanu, aluminium lub innych metali.