Szybkie prototypowanie poprzez druk 3D

Stereolitografia
Stereolitografia, czyli SLA, to proces wytwarzania przyrostowego, w którym wykorzystuje się ciekłą żywicę fotopolimerową, która jest utwardzana i zestalana warstwa po warstwie za pomocą lasera ultrafioletowego. Po „zeskanowaniu” laserem całego modelu, zostaje on utrwalony w piecu ultrafioletowym, aby zachować ostateczną formę.

Umowa SLA ma wiele zalet, w tym dokładność, stosunkowo przystępność cenową i ogólnodostępność. Modele mają również gładkie i szczegółowe tekstury, co ułatwia malowanie lub dodawanie różnych wykończeń. Do modeli drukowanych w ramach umowy SLA można dodać wiele drobnych szczegółów, czego nie można zrobić tak dobrze w przypadku wielu innych procesów. Rezultatem jest również do pewnego stopnia odporność na ciepło.

Z drugiej strony, SLA nie tworzy najsilniejszego modelu. Nie jest to idealne rozwiązanie, jeśli szybki prototyp musi wytrzymać duże obciążenia, a światło UV i wilgoć również mogą obniżyć jego jakość.

Drukarki stereolitograficzne mogą być duże, ponieważ mają zbiorniki na żywicę fotopolimerową. Rozmiar ma dodatkową zaletę, ponieważ im większa drukarka, tym większe modele można wydrukować.

Modelowanie osadzania topionego
FDM to najpopularniejsza i najpopularniejsza technologia druku 3D ze względu na swoją prostotę i przystępną cenę. Jest to technologia szybkiego prototypowania, której najczęściej uczy się w szkołach i najczęściej wykorzystuje się ją w domu, w celach biznesowych lub rekreacyjnych.

Proces ten obejmuje włókno termoplastyczne, zwykle kupowane na szpuli, które jest podawane do dyszy, gdzie jest topione i wytłaczane warstwami na stół drukarski. Warstwy te budują model od dołu do góry.

FDM ma kilka zalet, a jedną z nich jest koszt. Maszyny i włókna są wyjątkowo przystępne cenowo w porównaniu do innych technologii druku 3D. Są też stosunkowo szybkie, a jakość wykonania jest przyzwoita.

Niestety, FDM nie jest dobrym rozwiązaniem dla prototypów, które wymagają dużej wytrzymałości. Tekstury mogą być również nieco szorstkie, ale możesz dostosować wiele ustawień, aby to poprawić. Inną potencjalną wadą jest to, że w razie potrzeby należy przygotować konstrukcje wsporcze, aby FDM działało prawidłowo, ponieważ stopiony plastik będzie się zapadał, jeśli nie będzie niczego, co mogłoby go podeprzeć.

Obróbka CNC
Obróbka CNC lub obróbka sterowana numerycznie to kolejna typowa technika szybkiego prototypowania, która jest często stosowana, ale działa odwrotnie niż większość innych. Zamiast budować model przy użyciu różnych materiałów, zaczyna się od materiału bazowego i stosuje metodę subtraktywną w celu usunięcia jego części.

CNC zaczyna się od pręta (fantazyjny sposób na określenie „solidnego bloku”) wykonanego z tworzywa sztucznego lub metalu. Blok jest mocowany w tokarce lub frezarce CNC, która następnie porusza się wokół trzech osi, aby usunąć warstwę po warstwie materiału podstawowego w celu wytworzenia modelu.

Producenci często wykorzystują CNC do dodawania wykończeń do modeli wytwarzanych innymi metodami przyrostowymi, ale możliwe jest również stworzenie modelu w całości przy użyciu wyłącznie procesów CNC.

Modele CNC są niezwykle mocne, ponieważ nie są tworzone przy użyciu warstw. Zaczynasz od solidnego bloku dowolnego materiału, którego używasz, aby materiał w większości zachował swoją integralność strukturalną. Rezultaty mogą również wyglądać na bardzo dopracowane lub możesz dodać drobne szczegóły ręcznie po zakończeniu procesu.

Selektywne spiekanie laserowe
SLS, czyli selektywne spiekanie laserowe, jest podobne do SLA, ponieważ wykorzystuje laser do drukowania 3D szybko prototypowanych modeli. Jednak w przeciwieństwie do SLA wykorzystuje do tego laser CO2 zamiast lasera UV. SLS wykorzystuje również żywicę w postaci proszku, a nie cieczy.

Laser CO2 „wciąga” model w proszek warstwa po warstwie, stapiając proszek w solidną całość (proces zwany „spiekaniem”). Model po wykończeniu nie wymaga pieczenia w piecu UV.

SLS tworzy bardzo wytrzymałe modele. Niektórzy inżynierowie używają SLS do produkcji części zamiennych do większych maszyn, a nie tylko modeli. Części z tworzyw sztucznych mogą być w pełni funkcjonalne i mieć izotropowe właściwości mechaniczne. Prototypy zawierają wiele drobnych szczegółów.

Jednakże wykończenie nie jest gładkie, a prototyp będzie miał chropowatą powierzchnię bez przezroczystych opcji. Znalezienie materiału jest również trudniejsze niż w przypadku innych materiałów do drukarek 3D. Jednak proces SLS jest tak skuteczny, że dał początek innym procesom szybkiego prototypowania, w których wykorzystuje się różne materiały, ale tę samą metodę co SLS.

Bezpośrednie spiekanie laserowe metalu
DMLS oznacza bezpośrednie spiekanie laserowe metalu. Działa na tej samej zasadzie co SLS, tyle że zamiast proszku żywicznego wykorzystuje sproszkowany metal. Można używać DMLS do tworzenia prototypów z aluminium, stali nierdzewnej, tytanu, Inconelu, stali maraging lub chromu kobaltowego. Wiązka laserowa o dużej mocy łączy proszek, aby „rysować” model jedna warstwa na raz.

Ponieważ wykorzystuje prawdziwy metal, DMLS jest idealny do projektów o dużej wytrzymałości i ostatecznych prototypów. Jest to idealne rozwiązanie, jeśli potrzebujesz modelu, który wytrzyma duże obciążenia i będzie odpowiedni jako jednostka produkcyjna. Ludzie używali DMLS do drukowania 3D wielu modeli, w tym tytanowej gitary elektrycznej.