Aditivní výroba v kostce, aneb: vyznáte se v AM?
Na trhu jsou různé typy 3D tiskáren založené na různých výrobních technologiích a materiálech jako např. vytlačování, tryskání, tisk z prášku, s využitím pryskyřice, nebo využívající speciální postupy. Orientace nemusí být snadná.
Obecným principem aditivní výroby je nanášení materiálu, kdy je materiál aplikován vrstvu po vrstvě, nebo jsou struktury a objekty vytvářeny z materiálu v práškové formě pomocí působení přesně cílené energie. Struktura výsledného objektu a také jemnost dosažená na jeho povrchu se liší podle zvolené metody a materiálů.
Výroba z taveného vlákna
Výroba z fúzovaných vláken (FFF - Fused filament fabrication), známá také jako modelování fúzovaných depozic (FDM - Fused Deposition Modeling), používá k tisku roztavené plastové vlákno (ABS nebo PLA), které se pomocí trysky nanáší vrstvu po vrstvě na vyhřívanou pracovní plochu, přičemž další úroveň se aplikuje, až když předchozí vrstva ztuhne. Tento proces nabízí nejrozsáhlejší škálu použitelných materiálů, ale po dokončení tisku je nutno odstranit potřebný nosný materiál, tzv. podpory. Přesnost je obvykle dobrá až uspokojivá, ale povrch je často drsný a musí být provedeno následné opracování.
Práškový tisk
Pro 3D tisk z prášku jsou vhodné různé materiály v práškové podobě. Využívá se např. plast nebo sádra, ale lze použít i sklo, keramiku nebo jiné práškové materiály. 3D tiskárna s tiskovou hlavou pracuje podobným způsobem jako klasická inkoustová tiskárna, ale tiskové hlavy používají v malém množství v práškové vrstvě kapalné pojivo. Práškové látky pak ztuhnou a lepí vrstvy obrobku dohromady a vytvářejí model vrstvu po vrstvě.
Selektivní laserové tavení (SLM)
Při selektivním tavení laserem (SLM - Selective Laser Melting) jsou jemné práškové materiály taveny vrstvu po vrstvě pomocí počítačem řízeného výkonného laseru v přísně regulované ochranné atmosféře (což umožňuje zpracovávat i vysoce reaktivní kovy). Tloušťka jednotlivých vrstev může být v řádu pouhých desítek či stovek mikronů. Po natavené vrstvě předmětu, který má být vytvořen, se pracovní platforma posune níže o tloušťku vrstvy, poté je natavena další vrstva. Tento typ 3D tisku může být využit k precizní výrobě předmětů z kovů, keramiky i plastů.
Selektivní laserové spékání (SLS)
Další technologie 3D tisku s využitím laseru je tzv. selektivní laserové spékání (sintrování, slinování). Je označovaná zkratkou SLS (Selective Laser Sintering) a na rozdíl od tavení laserem nepoužívá čistý prášek (plastový nebo kovový), ale přidává se pojivo. V prostoru pro nanášení prášku počítačově řízený laserový paprsek selektivně spéká částice, když zvyšuje teplotu prášku nad bod tavného přechodu, čímž se sousední částice spojují. Prášek je samonosný, proto nejsou nutné žádné podpůrné struktury.
Aditivní výroba s elektronovým paprskem
Tato metoda označovaná jako Electron-beam Additive Manufacturing (EBAM) je podobná selektivnímu tavení laserem, ale namísto laseru využívá elektronový paprsek.
Stereolitografie (SLA)
Při tomto výrobním procesu označovaném též zkratkami (STL, SLA) jsou modely vytvářeny v nádrži naplněné kapalným fotopolymerem, který je vytvrzován pomocí UV záření. Jednotlivé vrstvy modelu jsou budovány laserem, kdy kapalný fotopolymer po určité době expozice ztuhne, vytvoří vrstvu a tiskové lože se následně spustí o tloušťku další vrstvy a vytvoří se další vrstva. Po ztuhnutí jednotlivých vrstev jsou odstraněny nosné konstrukce a finální 3D obrobek se vytvrdí. Objekty vyrobené touto metodou jsou charakterizovány velmi vysokou přesností.
Digitální zpracování světlem
Stereolitografii je podobná i metoda DLP (Digital Light Processing), ale místo UV záření se jako zdroj světla k vytvrzování pojiva a vrstev používá projektor.
Vícetryskové modelování MJM
Technologie s označením Multi-jet modeling (MJM), nebo poly-jet printing či poly-jet modeling, je v podstatě hybrid stereolitografie a tradičního 2D tisku. Tato metoda používá podobnou techniku jako inkoustové tiskárny. Objekt, který se má vyrábět, se tiskne ve vrstvách pomocí tiskové hlavy, obsahující jednu nebo více trysek. Tekutý plast (obvykle jsou využívány fotopolymery citlivé na UV záření) se nanese na pracovní plošinu a okamžitě se vytvrdí světelným zdrojem. Tato technologie umožňuje 3D tisk s vysokou úrovní detailů.
Technologie filmového přenosu
Proces velmi podrobný výše uvedené technologii MJM je technologie s označením Film Transfer Imaging (FTI). Pracuje podobně, ale k nanášení kapalného plastu používá transportní fólii, na níž se aplikuje tenká vrstva materiálu - používá se plastové vlákno citlivé na světlo. Příslušné vrstvy jsou generovány expozicí. V dalším kroku se obrobek zvedne a použije se nový film. To se opakuje, dokud není objekt dokončen. Tato technologie vyžaduje velmi vysokou přesnost.
Petr Přibyl
395
