Wachlarz zastosowań druku 3D w ostatniej dekadzie wzrósł w zdumiewającym tempie. Coraz więcej firm z rozmaitych branż z powodzeniem wdraża druk 3D do swoich procesów, niezależnie czy celem jest prototypowanie, tworzenie części zamiennych, czy precyzyjnie wykonanych obudów, a nawet protez.
Ten wzrost popularności druku 3D w głównej mierze zawdzięczamy coraz bardziej zaawansowanym urządzeniom. Te oparte są jednak na kilku konkurencyjnych technologiach. Odróżnia je nie tylko sposób tworzenia części, ale i specyficzne cechy, które wpływają na to, co można w nich wykonać. Często więc jesteśmy przez klientów pytani, która z tych technologii będzie najbardziej odpowiednia dla ich wymagań.
Te najbardziej popularne rozwiązania to:
- MJF – HP Multi Jet Fusion
- FDM – Fused Deposition Modeling
- SLA – Stereolithography
W tym artykule skupimy się więc na głównych różnicach pomiędzy nimi i wskażemy, do jakich zastosowań są one najbardziej przystosowane.
Co sprawia, że technologie 3D tak szybko się rozwijają? Mówiąc o rewolucji druku 3D, warto zacząć od szerszego pojęcia, w którym zawiera się druk 3D, czyli “technologia addytywna”. Polega ona na tworzeniu elementów poprzez nakładanie kolejnych warstw materiału, aż do utworzenia pożądanego kształtu. Wyróżnia to druk 3D od technologii skrawania, w której części wycinane są np. z większego bloku materiału, lub technologii wtryskowej, gdzie materiał jest wtryskiwany do form.
Jako technologia addytywna, druk 3D zapewnia kilka kluczowych przewag nad wspomnianymi rozwiązaniami, które przez długi czas były standardem w produkcji. W przypadku skrawania, znacznie ograniczamy straty materiałowe i zmniejszamy koszt produkcji, a w przypadku wtrysku nie musimy tworzyć form wtryskowych, które są nie tylko bardzo kosztowne, ale i czasochłonne w produkcji.
Dodatkowo, technologie addytywne zapewniają większą elastyczność w procesie produkcyjnym i swobodę projektową. Więcej na ten temat opisujemy w artykule:
Czym są technologie addytywne i jak rewolucjonizują procesy produkcyjne i przemysłowe?
Czym się różnią najpopularniejsze technologie druku 3D? Wszystkie wspomniane technologie, czyli MJF, FDM i SLA, pozornie polegają na tym samym. Urządzenie nakłada kolejne warstwy, tworząc zaprojektowane w programie 3D kształt. Jak jednak można się spodziewać, diabeł tkwi w szczegółach i w rzeczywistości różni je bardzo wiele. Omówmy kilka kluczowych aspektów.
Zasada działania
HP Multi Jet Fusion – elementy tworzone są poprzez nakładanie kolejnych warstw proszku i spieczenie go światłem UV. Technologia cechuje się taką samą wytrzymałością na wszystkich osiach – x, y, z.
Fused Deposition Modeling – w przypadku FDM zamiast proszku wykorzystywany jest filament, który zazwyczaj podawany jest ze szpuli i układany w postaci nitki w pożądany kształt. Ze względu na zasadę działania i charakterystykę filamentu, kolejne warstwy w osi z mają niższą wytrzymałość niż na osiach x i y.
Stereolithography – w przypadku SLA materiałem jest żywica, a do jej utwardzania wykorzystuje się laser. W przypadku SLA elementy również zachowują mogą zachowywać taką samą wytrzymałość na każdej osi, chociaż zależy to od użytego materiału, światła i czasu naświetlania. Zaletą jest z pewnością gładka powierzchnia elementów.
Zastosowanie podpory w komorze druku
Podpory to element charakterystyczny dla drukarek FDM i SLA. Nie występuje on w przypadku drukarek MJF. Wiąże się z nimi istotny problem, ponieważ zostawiają ślad na drukowanym elemencie, który następnie trzeba ręcznie usunąć. Zwiększa to czas wykonania.
Dzięki braku konieczności podporu, drukarku MJF zapewniają większą precyzję i powtarzalność drukowanych części, a także zapewniają większą swobodę w projektowaniu skomplikowanych kształtów i możliwość automatyzacji postprocesów.
Grubość nakładanych warstw materiału i jakość
W przypadku drukarek SLA istnieje duża swoboda, jeśli chodzi o grubość drukowanych ścianek dzięki temu, jakiej grubości są kolejne warstwy. Zależy to m.in. od wielkości plamki lasera, lepkości użytego materiału, geometrii elementów, czy też czasu naświetlania.
W MJF grubość ścianki to min. 0,5-0,8 mm, chociaż warto zaznaczyć, że to nie to samo, co grubość warstwy materiału, która jest w tej technologiinawet 10x mniejsza.
W przypadku FDM to grubość warstwy to zazwyczaj około 0,2 mm i ze względu na zasadę działania trudno uzyskać tak gładkie powierzchnie. Z tego względu technologia ta głównie wykorzystywana jest do prototypów, a nie gotowych produktów oraz tam, gdzie koszt materiału i jakość powierzchni nie ma znaczenia, ponieważ elementy wykańczane są np. szpachlą.
Warto jednak zaznaczyć, że po stronie technologii SLA i FDM stoi większa swoboda w doborze kolorów drukowanych elementów. W przypadku MJF paleta barw jest ograniczona do kilku standardowych barw proszku.
Wydajność pracy
Drukarki FDM i SLA mogą drukować tyle elementów, ile zmieści się na platformie, ale w przypadku SLA po zakończeniu wydruku konieczne jest poddanie części działaniu światła UV w specjalnej komorze, aby finalnie utwardzić części.
Technologia MJF umożliwia drukowanie dowolnej liczby elementów w komorze jednocześnie, a dzięki wymiennym komorom studzenie elementów może odbywać się poza drukarką, a ta może kontynuować dalej pracę. Ograniczeniem jest jedynie wypełnienie komory, które przekłada się na średnią masę wydrukowanych części – 4,69 kg. Liczba elementów może wahać się od kilkudziesięciu do nawet kilku tysięcy elementów podczas jednego druku. Dzięki temu można znacznie przyspieszyć proces produkcji i w krótkim czasie dostarczyć większą liczbę elementów.
Która technologia będzie odpowiednia dla Twojego projektu? Z punktu widzenia wydajności i jakości wykonanych elementów, technologia MJF ma zdecydowanie najwięcej do zaoferowania i nie ma w tym nic dziwnego. Jest to najnowocześniejsze rozwiązanie, które pojawiło się na rynku dopiero w 2016 roku. Drukarki Multi Jet Fusion zostały jednak zaprojektowane z myślą o zastosowaniu w skali przemysłowej i specjalistycznej.
Jako firma specjalizująca się w realizacji zaawansowanych projektów użytkowych druku 3D oraz części zamiennych dla fabryk, korzystamy właśnie z tego typu drukarek. Są to jednak duże, kosztowne, a na dodatek trudne w obsłudze urządzenia. Wymagają znajomości oprogramowania i konfiguracji drukarki, aby uzyskać pożądane efekty i odpowiednią jakość drukowanych części.
Jeśli więc potrzebujesz drukarki głównie do prototypowania i drukowania pojedynczych elementów na potrzeby wewnętrzne, drukarki FDM lub SLA z pewnością pomogą osiągnąć cele. A jeśli po etapie testowania przyjdzie czas na stworzenie właściwej serii produktu lub Twój projekt ma wysokie wymagania pod względem precyzji i wytrzymałości, zachęcamy do skorzystania z naszej pomocy i wykorzystania technologii HP Multi Jet Fusion.
