Miből lesz a cserebogár?
Legáltalánosabb az olcsó „térnyomtatók” körében valamilyen műanyag (ABS, PLA, HDPE) száladagoló és az FDM (Fused Deposition Modeling) technológia használata. A PLA (polilaktid) biológiailag nagy mértékben lebomló műanyag, melynek kiindulási anyaga a kukoricakeményítő. Az ABS (akrilnitril-butadién-sztirol) alacsony, 105 fokos olvadáspontja miatt kedvelt, mely tág hőmérséklettartományban őrzi meg rugalmasságát. A mindennapi élet területein is gyakran alkalmazott polietilén nagy sűrűségű változata a HDPE (High-Density Polyethylene), szépen megmunkálható anyag, mely ugyan nem bomlik le, de könnyen újrafeldolgozható.
A motorral adagolt és a kimeneti nyílásnál megolvasztott szál cseppenként (vagy inkább gömböcskénként) szolgáltatja az alapanyagot, a fej pedig léptetőmotorokkal vezérelhető a tárgytálca felett a kívánt pozíciókba. A technológia variálható több adagolóval és többféle alapanyaggal – persze a további fejek növelik a készülék árát. Az FDM nagy előnye, hogy olcsó készülékek építhetők a módszerre és a műanyagok világán belül elég széles a szín- és anyagválaszték. Hátránya, hogy – egyetlen fej esetén – nem megoldott az összetett, elkülönített blokkokat magába záró konstrukciók problémamentes rétegzése, mert nincs támaszanyag, ezért az ideiglenes támstruktúrákat is be kell terveznünk a testbe. E hiányosságot a fejlettebb modellek (például a Dimension uPrint) egy második, támaszanyagot szolgáltató fejjel küszöböli ki. FDM-re építenek a belépő rendszerek, például a Makerbot és a Cube is, mely az itthon is hozzáférhető nyomtatók közül jelenleg a legolcsóbb, ára 500 ezer forint alatt van.
Gyári vasalónak tűnik, pedig csak egy prototípus
Nyomtatás porból
Hirdetés
Főleg az ipari célú alkalmazások területén terjedtek el a granulátumokkal dolgozó 3D nyomtatók, ilyen például a ZPrinter 310, mely műanyag szemcsékből ragasztja egybe a rétegeket. Egy piezoelektromos nyomtatófej járja végig az egyenletesen és vékonyan felvitt, por finomságú granulátumréteg érintett pozícióit, és a szükséges pontokon rögzítőanyagot helyez el. A granulátum adagolható ragasztás nélkül ideiglenes támaszként, kitöltő anyagként is, amit a modell elkészültével ki lehet mosni a belső üregekből, szerepe ilyenkor csupán annyi, hogy a vékony falakat és belógó vagy „lebegő” elemeket megtartsa a nyomtatás folyamán.
A ZPrinter 310-zel készült alkatrészek sok területen élesben is bevethetők
A technológia előnye, hogy viszonylag gyors, óránként 25 milliméteres magasságot is képes felépíteni. A kisebb professzionális megoldásnak számító és népszerű ZPrinter 310 síkfelbontása 300×405 DPI-s, ami átlagosnak mondható, de emellett a rétegvastagság 0,089 milliméterig csökkenthető, ami tizede egy átlagos FDM rendszerű megoldásénak, azaz a ferde felületek nagyságrenddel finomabbak lehetnek. Az alapanyag többféle műanyag granulátum is lehet, kapható viszonylag kopásálló és elasztikus kellékanyag is.
Alkatrészgyártásban a granulátumos eljárás keményebb alfajaira lehet szükség, ilyen a DARPA támogatásával kifejlesztett SLS, ahol lézersugár végzi a forrasztást műanyagokon vagy akár fémgranulátumon. Az EBM (elektronsugaras olvasztás) még keményebb módszerekkel dolgozik, vákuumban elektronsugárral nem csak forrasztja, de kifejezetten megolvasztja a fémet, a módszerrel még titánötvözetek is megmunkálhatók. Persze a fémmegmunkálásra alkalmas módszerek a legdrágábbak, így a "Nyomtass magadnak terminátort!" projektek hódítására még jócskán várnunk kell.
Másolópapír is lehet alapanyag
Aki nagyon olcsón akar nyomtatni, az közönséges papírból is rétegezhet 3D alakzatokat, feltéve, hogy kiegyezik a felület "finomságával". Az Mcor Technologies már 2005-ben kifejlesztette a laminálási eljárásra hasonlító saját technológiáját, az SDL-t (Selective Deposition Lamination), mely közönséges irodai másolópapírral dolgozik. A lapokat egyesével juttatja a rendszer a munkaterületre, egy keményfém kés körbevágja a szükséges pontokon és keresztvágásokat is ejt a kieső területeken, hogy onnan a felesleges papír eltávolítható legyen. A kellő pontokra nyomtatófejjel adagolt ragasztó köti a papírt az alatta lévő réteghez, némi száradás után préseléssel zömítik az új réteget a már elkészültekhez. Megoldható a lapok előszínezése, 2D nyomtatása is, így színes testek állíthatók elő két munkafolyamatban (előkészítő 2D nyomtatás, majd építés).
Az Mcor Iris modell már egymaga előnyomtatja a papírokat és végzi a 3D leképezést, a pontos pozicionálás és a lapok vonalkódos jelölése révén a nyomatok igen precízen színezettek. Vízbázisú festékkel dolgozik a rendszerbe épített színes tintasugaras nyomtató, hogy a a vágások mentén ne kelljen fehér szélekkel szembesülnünk. A végeredményről kézzel eltávolíthatók a kieső részek, a kész termék fa keménységű. Az első SDL modellek csak 0,1 mm-es részletességgel dolgoztak (ez megegyezik az FDM rendszerek vertikális felbontásával), de a az újabb színes Mcor nyomtató felbontása már 5760×1440×508 dpi, azaz a síkirányú részletesség jókorát fejlődött.
Sztereolitográfia a pontosságért
Fényre keményedő műanyagokkal érhető el jelenleg a legnagyobb precizitás a 3D nyomtatásban. A sztereolitografikus (STL) eljárás során olyan folyékony polimer a kiinduló alapanyag, mely UV fény hatására szilárdul meg. Ilyen anyagokat alkalmaznak a fogászatban és a bélyegzőgyártásban is. Kétféle válfaja terjedt el az STL-nek, az egyikben egy projektor, a másikban egy mozgó fej játssza a főszerepet.
UV fényre keményedő műgyantát használ az Objet500 connex
A magyar fejlesztésű DO3D a DLP-s módszerrel dolgozik, a jövő év elején piacra lépő modell minden bizonnyal felpezsdíti majd az 5000 dollár alatti precíziós 3D printerek piacát. Folyékony fotópolimerbe merített tárgytálcán alakítja ki az aktuális réteget, majd a vetítő felfelé mozgatásával biztosítja a helyet az új réteg számára. A legtöbb nyomtató mozgó fejjel dolgozik, a DO3D viszont egyetlen expozíciós lépésben levilágít egy egész metszetet. A nagyfelbontású DLP vetítő UV fénye szilárdítja meg az aktuális rétegben a kívánt pontokon a folyékony alapanyagot. Az X és Y tengelyeken 25 mikronos, a Z tengelyen pedig 5 mikronos pontossággal képes dolgozni a rendszer, ami kimagaslónak számít. A DLP 3D nyomtatók minden olyan területen előnyös választást jelentenek, ahol nagy részletgazdagság szükséges. Hátrányuk, hogy nem teszik lehetővé többféle anyag egyidejű használatát, legfeljebb a megvilágítás erősségével befolyásolható, hogy a végeredmény pontonként milyen rugalmas, illetve kemény legyen.
Támaszanyag nélkül nem lehetne három gömböt egymásba ágyazni. A minta STL eljárással készült.
Még drágábbak az Objet 3D nyomtatók, melyek helyi, pontonkénti megvilágítást alkalmaznak, ilyen a professzionális használatra tervezett Objet500 Connex. A tárgyasztalra egy összetett fej rakja le a fényérzékeny műgyanta cseppeket, melyeket UV fénnyel azonnal meg is szilárdít. Egy időben két tartályból dolgozik, egyikben lehet támaszanyag is, így tetszőleges összetettségű testeket képes előállítani. A nagy felbontás (600×600×1600 dpi) lehetővé teszi, hogy igen finom felületekkel dolgozzon, egy modellen belül a megvilágítás variálásával különféle rugalmasságú szakaszok is kombinálhatók vele. Tucatnyi különféle tulajdonságú anyagból választhatunk jelenleg, de egy tárgyon belül csak egyazon szín árnyalatait tudjuk előcsalogatni, inkább anyagminőségben és pontosságban, semmint színben kínál választási lehetőséget a rendszer.
A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!
