Technologie addytywne (inaczej przyrostowe) to rozwiązania w tworzeniu elementów trójwymiarowych polegające na stopniowym dodawaniu i jednoczesnym łączeniu warstw materiału. Termin odnosi się m.in. do wszystkich technologii druku 3D. Dzięki aspektom, takim jak oszczędność materiału, większa swoboda projektowa i niższy koszt w produkcji niewielkich serii, są one coraz szerzej wykorzystywane w wielu branżach.
Co oznacza wytwarzanie addytywne?
Zacznijmy od tego, czym jest wytwarzanie addytywne i co wyróżnia je od innych używanych w produkcji (i nie tylko) rozwiązań. Podstawą do tworzenia elementów 3D jest zawsze komputerowy model 3D CAD elementu.
Od strony produkcyjnej, główne założenie polega na tym, że elementy powstają poprzez nanoszenie kolejnych warstw materiału. To, w jaki sposób te warstwy są łączone, zależy od konkretnej technologii i rodzaju tworzywa. Najpopularniejsze warianty wykorzystują proszek lub pył tworzywa sztucznego, którego kolejne warstwy są spiekane laserem lub utwardzane specjalnym środkiem. Są jednak technologie, które zamiast tworzywa sztucznego wykorzystują żywicę i metale.
Na czym polega rewolucyjność nowoczesnych technologii addytywnych?
Sama idea addytywnego wytwarzania elementów z tworzywa sztucznego nie jest nowa. Pierwsze drukarki 3D były wykorzystywane już w drugiej połowie lat 80., jednak ówczesna technologia nie umożliwiała efektywnej produkcji w większej skali. Ze względu na to ograniczenie, głównym ich celem było prototypowanie. Produkcja zazwyczaj odbywała się już w obróbce skrawaniem lub technologii wtryskowej. Oba te rozwiązania wiążą się jednak z innymi problemami.
Obróbka skrawaniem (również obróbka ścierna lub wiórowa) polega na uzyskiwaniu elementów z większych części. Wiąże się to jednak z dużymi stratami materiałowymi i ograniczeniami pod względem projektowym. Nie można np. tworzyć elementów pustych w środku.
Technologia wtryskowa z kolei wiąże się z bardzo dużymi kosztami początkowymi tworzenia form wtryskowych, które mogą sięgać ponad 150 tys. zł, więc w przypadku małych i średnich serii jest to zupełnie nieopłacalne. Ma też ona podobne ograniczenia projektowe.
Wytwarzanie addytywne miało potencjał do rozwiązania wspomnianych problemów, jednak przez lata brakowało na rynku drukarek o zadowalającej mocy produkcyjnej i efektywności. W ostatniej dekadzie jednak technologie druku 3D poczyniły olbrzymi postęp. Nowoczesne drukarki 3D, takie jak HP Multi Jet Fusion, odpowiadają na potrzeby zwinnie działających przedsiębiorstw oraz produkcji on-demand. Druk 3D przestał być wykorzystywany wyłącznie do prototypowania, a stał się skutecznym rozwiązaniem do wdrażania produktów hardware i specjalistycznych elementów tworzonych na zamówienie (np. protez).
Gdzie najczęściej wykorzystywane są technologie addytywne?
Potencjał nowoczesnego druku 3D został najszybciej zauważony i wdrożony przez firmy produkcyjne i przemysłowe. Części drukowane 3D są masowo wykorzystywane m.in. jako produkt pośredniczący w produkcji, czyli wszelkie elementy maszyn, narzędzia, chwytaki, złączki i wiele innych mniejszych elementów z tworzywa. Coraz częściej jednak druk 3D znajduje też zastosowanie w specjalistycznych projektach w lotnictwie czy nawet medycynie, ze względu na możliwość kontaktu elementów ze skórą.
Najważniejsze cechy, jakie stoją za sukcesem tych rozwiązań, to duża swoboda w projektowaniu elementów, szybki czas realizacji, stosunkowo niski koszt, czy wysoka wytrzymałość. Bardzo istotną zaletą jest też możliwość wprowadzania wszelkich zmian pomiędzy seriami druku, co nie jest możliwe np. w technologii wtryskowej.
Jakie technologie addytywne są wykorzystywane obecnie?
Najczęściej wykorzystywane technologie wytwarzania addytywnego to te, gdzie wykorzystuje się tworzywa sztuczne.
MJF (Multi Jet Fusion) – autorska technologia firmy HP, w której proszek utwardzany jest specjalnym środkiem. Jest to jedna z najnowocześniejszych i najszybciej rozwijających się technologii addytywnych.
FDM (Fused Deposition Modeling) – czyli technologia, w której pracuje większość niewielkich, biurkowych drukarek 3D, które wykorzystywane są najczęściej do prototypowania. W FDM filament nakładany jest w formie nitki i utwardzany termicznie.
SLS (Selective Laser Sintering) – jak nazwa wskazuje, w tej technologii proszek spiekany jest laserowo. To, obok MJF, najczęściej stosowane rozwiązanie w przemysłowym i specjalistycznym druku 3D.
Wytwarzanie addytywne to jednak nie tylko tworzywa sztuczne.
Binder Jetting – w tej technologii drukowane elementy utwardzane są podczas opiekania w piecu. Rozwiązanie to umożliwia szeroki zakres materiałów – metali, ceramiki i tworzyw sztucznych.
DED (Directed Energy Deposition) – technologia, w której metal jest jednocześnie nakładany i zgrzewany, przy czym metoda zgrzewania może być różna. Wykorzystuje się m.in. laser, elektrony czy plazmę.
VAT Photopolymerisation – technologia addytywna wykorzystująca żywicę.
Sheet lamination – technologia opierająca się na łączeniu cienkich warstw metalu.
Przyszłość technologii addytywnych
Ze względu na aspekty ekologiczne, ekonomiczne i dostosowanie do potrzeb nowoczesnych przedsiębiorstw, rola druku 3D z pewnością będzie tylko wzrastać z każdym kolejnym rokiem. Jako firma specjalizująca się w technologii MJF, niemal każdego dnia spotykamy się z nowymi zastosowaniami druku 3D w rozmaitych branżach.
Świadomość rynkowa o zaletach tego typu rozwiązań jest wciąż stosunkowo niska, ale rośnie w szybkim tempie. Większość realizacji, jakie dostarczamy nowym klientom, przeradza się w stałe współprace w coraz większej skali.
Co więcej, coraz większa popularność druku 3D w procesach przemysłowych i produkcji w kolejnych latach pozwoli na skalowanie biznesów zajmujących się drukiem 3D. Wraz z rozwojem technologii, firmy takie jak nasza będą optymalizować procesy i zmniejszać koszty tego rozwiązania. Z każdym rokiem, opłacalność druku 3D będzie wzrastać i coraz bardziej wypierać np. technologie wtryskowe.
Jeśli czujesz, że druk 3D znalazłby zastosowanie także w Twoim biznesie, skontaktuj się z nami. Pomożemy Ci ustalić, w jaki sposób druk 3D może usprawnić procesy i zmniejszyć koszty.
