Klasifikace technologie 3D tisku

Technologie 3D tisku, revoluční síla ve zpracovatelském průmyslu, vykazuje značnou technickou diferenciaci díky rozdílům ve vlastnostech materiálů. Na základě fyzikálních vlastností formovacích materiálů lze současné mainstreamové technologie jasně rozdělit do dvou hlavních systémů: ne-kovové a kovové. Tyto systémy ostře kontrastují z hlediska technických principů, struktury zařízení a aplikačních scénářů.

Nekovový 3D tisk, založený na polymerních materiálech, keramických prášcích, fotocitlivých pryskyřicích a dalších materiálech, se stal běžnou volbou na spotřebitelském trhu a v odvětvích lehkého průmyslu díky nízkým nákladům na vybavení a materiálové kompatibilitě. Například modelování tavené depozice (FDM) taví termoplastická vlákna, jako je PLA a ABS, prostřednictvím zahřívacího zařízení a poté je vytlačuje vrstvu po vrstvě, čímž se vytváří nános podobný vymačkávání zubní pasty. S nízkým vstupním bodem (stolní modely stojí v rozmezí nízkých tisíců juanů), mírou využití materiálu přesahující 90%, je FDM široce používán při výrobě vzdělávacích učebních pomůcek a prototypování produktů.

Stereolitografie (SLA) a digitální zpracování světla (DLP) využívají ultrafialové světlo ke spuštění vytvrzování kapalných fotosenzitivních pryskyřic, čímž se dosahuje přesnosti menší než 0,05 mm a hladkých povrchů. Běžně se používají v lékařské oblasti pro výrobu prototypů dentálních modelů a komponent přesných přístrojů. Selektivní laserové slinování (SLS) a multi-fúze (MJF) využívají k aktivaci vazby mezi částicemi prášku laser nebo termální trysku. Bez nosných konstrukcí mohou tisknout duté nebo vnořené struktury a běžně se používají v automobilovém průmyslu pro výrobu prototypů sacích potrubí motoru.

Kovový 3D tisk řeší potřeby špičkové{1}}výroby v letectví, zdravotnických pomůckách a dalších oborech a překonává výzvy spojené s vytvářením složitých struktur a vysoce{2}}výkonných materiálů, kterých je obtížné dosáhnout tradičním obráběním. Selektivní laserové tavení (SLM) využívá vysoce-vláknový laser ke kompletnímu roztavení kovových prášků, jako jsou slitiny titanu a nerezové oceli, s přesností 0,02 mm, což umožňuje vytvoření milimetrových- struktur. Žebrové držáky křídel z titanové slitiny Airbusu A350 jsou vyráběny touto technologií, čímž je dosaženo 15% snížení hmotnosti při splnění vysokých požadavků na pevnost. Tavení elektronovým paprskem (EBM) využívá elektronový paprsek k ohřevu kovového prášku ve vakuovém prostředí. Je vhodný pro reaktivní kovy s vysokým bodem tání. Materiál se během procesu tisku nepřetržitě předehřívá (500-700 stupňů), čímž se výrazně snižuje napětí a deformace. Běžně se používá v kritických nosných{17}komponentách, jako jsou oběžná kola leteckých motorů. Přímá depozice energie (DED) využívá laser/oblouk k roztavení kovového drátu nebo prášku a jejich současnému nanesení na substrát, což umožňuje rychlou výrobu a opravu velkých součástí (v metráži-). General Electric využívá tuto technologii k opravám lopatek leteckých motorů, čímž se náklady snižují o 70 % ve srovnání s výměnou nových dílů. Například řada kovových 3D tiskáren Muees od UnionTech (jako je Muees 430) využívá multilaserový systém, který se může pochlubit stavební plochou až 430 × 340 × 400 mm a rychlostí skenování až 6 m/s. To poskytuje efektivní výrobní řešení pro kovové formy, letecké součásti a další aplikace.

Za touto technologickou diferenciací stojí ne{0}}kovové technologie „univerzalizace“, která se rozšiřuje do spotřebitelských aplikací prostřednictvím materiálových inovací (jako je biologicky odbouratelný PLA a vodivý nylon). Kovové technologie na druhé straně usilují o „vyšší výkon“ a pronikají do špičkových{2}}výrobních aplikací v letectví, energetice a dalších odvětvích. Tyto dvě technologie se výrazně liší na základní úrovni: ne-kovy spoléhají na fázové přechody (tavení-tuhnutí/fotosenzitivní reakce), zatímco kovy spoléhají na metalurgické spojování (tavení-slinování), což má za následek značné rozdíly ve složitosti zařízení a obtížnosti procesu. S pokrokem ve vědě o materiálech (jako jsou nano{8}}vylepšené pryskyřice a ultrajemné kovové prášky) a inteligencí zařízení (AI-optimalizované tiskové cesty) budou tyto dva technologické systémy vytvářet synergie ve více oblastech a urychlit vývoj 3D tisku od „prototypování“ k „sériové výrobě“.

Od plastových hraček až po součásti pro letectví a kosmonautiku jsou různé technologické přístupy jako přesná ozubená kola, která společně řídí ozubená kola výrobní revoluce. Zatímco spotřebitelský trh je uchvácen kreativním zpeněžením barevného pryskyřičného tisku, průmyslový sektor používá prášek ze slitiny titanu k utváření budoucnosti leteckých motorů. Tato technologická diferenciace, poháněná vlastnostmi materiálů, je známkou vyspělosti ekosystému průmyslu 3D tisku.