Druk 3D, czyli drukowanie przestrzenne, zasadniczo polega na nakładaniu kolejnych warstw określonego materiału, dla finalnego uzyskania trójwymiarowego obiektu. Jednak profesjonalne i kompleksowe drukowanie 3D jest realizowane przy zastosowaniu różnych metod wydruku. Przyjrzyjmy się najważniejszym metodą druku 3D, jakie są obecnie wykorzystywane na świecie.
Czym różni się technologia addytywna od subtraktywnej?
W kontekście drukowania przestrzennego można spotkać się z dwoma pojęciami: technologią addytywną i subtraktywną. Są one przeciwstawne względem siebie, choć obie mogą prowadzić do powstania trójwymiarowych obiektów.
Pierwszą jest technologia addytywna, nazywana również przyrostową, jaka wykorzystywana jest przede wszystkim przy właściwym drukowaniu trójwymiarowym. Jak wiemy już, polega ona na nanoszeniu kolejnych warstw materiału, aż do uzyskania oczekiwanego obiektu. Przy wytwarzaniu addytywnym dochodzi do druku przestrzennego, w ramach którego można wymienić kilka grup metod różniących się między sobą takimi kwestiami jak:
- materiały produkcyjne,
- sposób nanoszenia kolejnych warstw,
- dokładność wymiarowa,
- jakość uzyskiwanej powierzchni,
- wymagania dotyczące obróbki wykończeniowej.
Przeciwieństwem technologii addytywnej jest technologia subtraktywna, nazywana także metodą ubytkową. Polega ona na tym, że z danego materiału, na przykład z bryły, wycinany jest docelowy model. Zbędne części materiału mogą być przy tym usuwane poprzez m.in.:
- skrawanie,
- szlifowanie,
- wiercenie,
- frezowanie itp.
Technologie przyrostowe charakteryzują się obecnie większym potencjałem wytwórczym, a wszystko dzięki mniejszym stratom materiałowym, zwiększonej elastyczności produkcji oraz prostocie w wykonywaniu różnego typu przedmiotów, nawet takich, które mają skomplikowane kształty.
Jak realizowany może być druk przestrzenny?
Profesjonalne i kompleksowe drukowanie 3D umożliwia wykonanie obiektu o pożądanych parametrach. Jest on wytwarzany na podstawie pliku cyfrowego modelu, przy użyciu właściwego oprogramowania i drukarki 3D oraz materiałów do druku przestrzennego. Druk 3D wykorzystuje w tym zakresie szereg zróżnicowanych technologii. Wśród nich należy wymienić:
- CJP – druk 3D w pełnym kolorze z wykorzystaniem proszku gipsowego, który jest utwardzany lepiszczem.
- DLP – druk 3D z użyciem żywic utwardzanych światłem projektora.
- DMLS – druk 3D realizowany ze sproszkowanych metali spiekanych światłem lasera.
- FDM – druk 3D z termoplastów (takich jak między innymi ABS, PLA, nylon).
- PolyJet / MJM – druk 3D z żywic utwardzanych światłem UV.
- SLA – druk 3D z zastosowaniem żywic utwardzanych światłem lasera.
- SLS – druk 3D ze sproszkowanych polimerów, które są spiekane pod wpływem światła lasera.
Technologia FDM opracowana została przez firmę Stratasys ze Stanów Zjednoczonych. To skrót od „Fused Deposition Modelling”, co dosłownie oznacza „osadzanie topionego materiału”. FDM to nazwa zastrzeżona, dlatego w drukarkach 3D wykorzystujących tę metodę druku przestrzennego można spotkać się z zamiennym określeniem, takim jak FFF – Fused Filament Fabrication albo LPD – Layer Plastic Deposition.
Obecnie technologia druku 3D metodą FDM jest najbardziej rozpowszechnioną na świecie. Opiera się ona na modelowaniu ciekłym tworzywem termoplastycznym. Materiał osadzany jest przy użyciu extrudera, który buduje warstwę w płaszczyźnie XY. Następnie każdy detal budowany jest przez nakładanie kolejnych warstw cienkiego włókna w osi pionowej oznaczanej jako „Z”. W głowicy drukarki 3D w technologii FDM umieszcza się filament, czyli materiał w postaci cienkiej nitki, wytwarzanej z plastiku, gliny lub ceramiki. Gotowy wydruk 3D w technologii FDM ma charakterystyczne warstwy, których można pozbyć się np. dzięki szlifowaniu.