Olitpa alalla uusi tai kokenut käyttäjä, tässä on esitelty muutamia käytetyimpiä 3D-tulostustekniikoita. Niillä kaikilla on oma tarkoituksensa, ja niitä voidaan käyttää useisiin sovelluksiin.
3D-tulostus, eli ainetta lisäävä valmistus tarkoittaa, että jokin kappale valmistetaan kerros kerrokselta. Valmistuksen perusteena on digitaalinen 3D malli, joka jaetaan tietokoneen avulla kerroksiin ja tulostinlaitteisto valmistaa kappaleen kerros kerrokselta, kunnes esine on luotu. Jokainen kerros voidaan ajatella ohueksi poikkileikkaukseksi koko esineestä.
Subtraktiivisessa valmistuksessa eli ainetta poistavassa valmistuksessa on taas kyse materiaalin onttouttamisesta. Materiaali voi olla esimerkiksi metallia, muovia, komposiittia tai puuta. Tätä valmistustekniikkaa tehdään esimerkiksi jyrsimillä.
Perinteisiin valmistusmenetelmiin verrattuna 3D-tulostuksella voidaan tehdä monimutkaisia muotoja vähemmällä materiaalilla. Monissa tapauksissa näitä muotoja ei ole mahdollista valmistaa perinteisillä tekniikoilla.
Viime vuosikymmenen aikana materiaalit ovat kehittyneet valtavasti. Monet 3D-tulostusmateriaalit ovat nykyään samantasoisia tai suorituskykyisempiä kuin ruiskuvalumateriaalit. Tämä tarkoittaa, että 3D-tulostus on nykyään todella kannattava valmistustekniikka. Nykyään 3D-tulostusta käytetään paljon myös loppukäyttöön tarkoitettujen osien valmistukseen. Osien, joita käytetään kokoonpanossa tai joita loppukäyttäjä voi käyttää suoraan tulostimesta.
3D-tulostuksen käsite sai alkunsa keinona nopeuttaa teollista tuotekehitystä nopeamman prototyyppiprosessin avulla. Vaikka ennen Chuck Hullin vuonna 1984 antamaa patenttia Stereolithography Apparatus (SLA) -laitteelle oli olemassa muutama patentti, 3D-tulostimen keksintönä pidetään yleisesti ottaen Hullia. Hullista tuli myöhemmin 3D-tulostinvalmistaja 3D Systemsin toinen perustaja.
Mitä eri 3D-tulostustekniikoita on olemassa
3D-tulostus ei pidä sisällään vain yhtä tekniikkaa, vaan niitä on useampia. Me PLM Groupissa työskentelemme seuraavien tärkeimpien teknologioiden kanssa:
- FFF eli Fused filament fabrication
- SLA eli stereolitografia
- DLP eli Digital Light Processing
- MJF eli Multi Jet Fusion
Kukin näistä on kuvattu jäljempänä. Lue läpi ja tutustu eri tekniikoihin.
Mitä on FFF eli Fused filament fabrication
FFF eli Fused filament fabrication, on yleisin tekniikka. Useimmat ihmiset ajattelevat sitä, kun he kuulevat sanan 3D-tulostus. Vaihtoehtoinen ilmaisu on myös Fused Deposition Modeling eli FDM. Fused filament fabrication 3D-tulostimessa käytetään termoplastista materiaalia, jolla luodaan esineitä kerros kerrokselta työntämällä sitä kuumennetun suuttimen läpi. Vaikka FFF-tekniikka on peräisin 1980-luvulta peräisin olevasta patentoidusta valmistusteknologiasta, työpöydän FFF-tekniikka pääsi kunnolla vauhtiin vasta reilut 10 vuotta sitten, kun patentit raukesivat.
Olemme PLM Groupissa olleet yhdysvaltalaisen 3D-tulostimien kehittäjän, Markforgedin, yhteistyökumppani jo vuosia. Yritys käyttää FFF-tekniikkaa sekä työpöytä- että teollisissa 3D-tulostimissaan. Markforged-tulostimille on ominaista ainutlaatuinen jatkuva kuituvahvistustekniikka. Tämän tekniikan avulla osat 3D-tulostetaan muovista, mutta ne vahvistetaan jatkuvalla hiili- tai lasikuidulla, jotta ne olisivat mahdollisimman lujia tai niillä olisi muita tarvittavia ominaisuuksia.
Tutustu tarkemmin FFF tekniikkaa käyttäviin Markforgedin tulostimiin
Mitä on SLA eli stereolitografia
Stereolitografia (SLA) on ensimmäinen kaupallistettu 3D-tulostustekniikka, jonka keksi 3D Systemsin toinen perustaja ja teknologiajohtaja Chuck Hull 1980-luvulla. Siinä käytetään ultraviolettilasereita kovettamaan tarkasti fotopolymeeripoikkileikkauksia, jolloin ne muuttuvat nesteestä kiinteäksi. Osat rakennetaan suoraan CAD-tiedoista kerros kerrokselta prototyypeiksi, tarkkuusvalumalleiksi, työkaluiksi ja loppukäyttöön tarkoitetuiksi osiksi.
Kun SLA-tulostusprosessi on valmis, SLA-osat puhdistetaan liuotinliuoksessa, jotta osan pinnalta voidaan poistaa mahdolliset kovettumattoman hartsin jäämät. Puhdistetut osat kovetetaan sitten UV-uunissa.
Tutustu tarkemmin SLA menetelmää käyttäviin 3D Systemsin tulostimiin
LATAA OSTAJAN OPAS TEOLLISEEN 3D-TULOSTUKSEEN
Mitä on DLP eli Digital Light Processing
DLP (Digital Light Processing) on 3D-tulostustekniikka, jota käytetään fotopolymeeriosien nopeaan valmistukseen. Se on hyvin samankaltainen kuin SLA, mutta siinä on yksi merkittävä ero: SLA-koneissa käytetään laseria, joka piirtää kerroksen, kun taas DLP-koneessa käytetään projisoitua valonlähdettä, joka kovettaa koko kerroksen kerralla. Osa muodostuu kerros kerrokselta.
DLP-tulostusta voidaan käyttää erittäin monimutkaisten hartsimuotoilukohteiden, kuten lelujen, korumuottien, hammaslääketieteellisten muottien, figuurien ja muiden hienoja yksityiskohtia sisältävien kohteiden tulostamiseen. Koska se kovettaa koko kerroksen kerralla, se on paljon nopeampi kuin SLA.
DLP on suosittu suurten tulostusnopeuksien vuoksi, vaikka tarkkuus kärsii prosessissa. Se rajoittuu fotopolymeereihin, joista usein lähtee hajuja, jotka voivat olla ongelmallisia toimistoympäristössä.
Tutustu DLP tekniikkaa käyttäviin 3D Systemsin tulostimiin
Mitä on MJF eli Multi Jet Fusion
Multi Jet Fusion (MJF) on HP:n kehittämä 3D-tulostustekniikka, joka perustuu jauhepohjaiseen lämpöfuusioon. MJF-teknologia käyttää monipuolisia mustesuihkupäitä, jotka ruiskuttavat ohuita kerroksia polymeerijauhetta 3D-tulostimen pedille. Tämän jälkeen koko rakennusalue käsitellään lämpöenergialla, joka sulattaa polymeerijauheen tarkasti määritetyissä paikoissa. Kun valaisimet kulkevat jauhepohjan pinnan yli sulamispisteessä oleva jauhe fuusioituu yhteen ja muodostaa vahvan kerroksen, joka sulautuu edellisen kerroksen kanssa. Tämä prosessi toistetaan kerros kerrokselta, kunnes lopputulos on haluttu 3D-tulostettu kappale.
MJF on tehokas 3D-tulostustekniikka, joka tuottaa erittäin tarkkoja ja kestäviä osia suurilla nopeuksilla. Muihin jauhepeti-fuusiotekniikoihin verrattuna se voi olla useita kertoja nopeampi. Multi Jet Fusion -osat soveltuvat hyvin loppukäyttöön, pienen tai keskisuuren volyymin tuotantoon, nopeaan prototyyppien valmistukseen tai siirtymävaiheeksi ruiskuvaluprosessiin. Kaikki MJF-tulostetut osat voidaan jälkikäsitellä värjäämällä, hiomalla ja pinnoittamalla.
Tutustu Multi Jet Fusion tekniikkaa käyttäviin HP tulostimiin
