De vigtigste typer 3D -udskrivningsteknologi

3D-printning har påvirket mange brancher og muliggjort ting som at skabe prototyper, tilpassede produkter og endda komplekse medicinske implantater. Selvom der findes adskillige 3D-printmetoder, hver med sine egne styrker og ideelle anvendelser, er det vigtigt at forstå hovedtyperne. Denne artikel vil udforske det grundlæggende, anvendelser, fordele og ulemper ved de mest almindelige 3D-printteknologier. Disse omfatter Fused Deposition Modeling (FDM), stereolitografi (SLA), digital lysbehandling (DLP), selektiv lasersintring (SLS), materialejetting, drop-on-demand, sandbinderjetting, metalbinderjetting, direkte metallasersintring (DMLS), selektiv lasersmeltning (SLM) og elektronstrålesmeltning (EBM). Ved at forstå disse metoder kan du vælge den rigtige 3D-printmetode til dine behov.

En kort sammenligningsliste:

Teknologi	Anvendte materialer	Applikationer	Fordele	Ulemper
FDM	Plast	Prototyper, modeller	Billig, enkel	Lavere kvalitet
SLA	Harpikser	Glatte prototyper	Fantastiske detaljer	Dyrere
SLS	Polymerpulvere	Funktionelle dele	Stærke, holdbare dele	Dyr
Materialeopsprøjtning	Fotopolymerer	Dele i flere materialer/farver	Fantastiske detaljer, flere materialer	Begrænsede materialer
Forsvarsministeriet	Fotopolymerer, voks	Modeller, prototyper	Multimaterialeevne	Langsommere hastighed
Binder Jetting (Sand)	Sand, bindemiddel	Metalstøbeforme	Komplekse designs	Begrænsede anvendelser
Binder Jetting (Metal)	Metalpulver, bindemiddel	Metaldele	Designfleksibilitet	Efterbehandling kræves
DMLS	Metalpulvere	Funktionelle metaldele	Høj styrke, komplekse geometrier	Dyre, begrænsede materialer
EBM	Metalpulvere	Højtydende komponenter	Overlegen styrke	Meget dyrt
DLP	Harpikser	Glatte prototyper	Høj præcision	Begrænsede materialer, dyre

Sammensmeltet depositionsmodellering (FDM)

Sådan fungerer FDM 3D-printning

FDM er en af de mest populære og tilgængelige 3D-printteknologier. Processen fungerer ved at føre et fast plastfilament gennem en opvarmet dyse. Dysen smelter plastikken og aflejrer den lag for lag på en byggeplade for at skabe 3D-objektet baseret på det digitale design.

Almindelige anvendelser

FDM/FFF bruges i vid udstrækning til prototyping, produktudvikling, fremstilling af værktøj og inventar, samt til at skabe konceptmodeller, kunstprojekter og hobbyartikler. Det kan anvende en række termoplastiske materialer som PLA, ABS, PETG og specialfilamenter.

Fordele

• Overkommelig entrépris for stationære 3D-printere
• Bredt materialevalg til forskellige anvendelser
• Relativt simpel og sikker proces

Ulemper

• Lavere opløsning og overfladekvalitet sammenlignet med nogle andre metoder
• Synlige laglinjer på udskrifter
• Potentielle problemer som vridning og snordannelse

Samlet set finder FDM/FFF en god balance mellem koste, brugervenlighed og alsidighed til mange anvendelser, hvilket gør den til et populært valg inden for 3D-printning.

Stereolitografi (SLA)

SLA-udskrivningsprocessen

SLA er en 3D-printteknologi, der bruger en beholder med flydende fotopolymerharpiks og en ultraviolet (UV) laser til at bygge dele lag for lag. Laserstrålen følger hvert lag hen over harpiksens overflade, hvilket får den til selektivt at størkne og danne 3D-objektet.

Nøgleapplikationer

SLA bruges almindeligvis til at producere meget præcise prototyper, mønstre til investeringsstøbning og slutbrugsdele i industrier som tandpleje, smykker og produktfremstilling. Dens evne til at skabe glatte overflader og indfange indviklede detaljer gør den velegnet til disse anvendelser.

Fordele

• Høj nøjagtighed og præcision
• Fremragende overfladekvalitet
• Kan udskrive komplekse geometrier og fine funktioner

Ulemper

• Dyrere printere og materialer sammenlignet med FDM 3D-printning
• Begrænset udvalg af materialer, primært fotopolymerharpikser
• Efterbehandling, som f.eks. fjernelse af understøtning, er ofte påkrævet
• Potentielle sundheds- og sikkerhedsproblemer ved håndtering af flydende harpikser

Selvom SLA-teknologi er dyrere, tilbyder den overlegen printkvalitet og detaljeopløsning, hvilket gør den værdifuld til forskellige prototypefremstillings- og lavvolumenproduktionsbehov på tværs af flere sektorer.

Digital lysbehandling (DLP)

Sådan fungerer DLP-udskrivning

DLP er en anden 3D-printteknologi, der bruger fotopolymerer, men i stedet for en laser bruger den en projektor til at vise et enkelt billede af hvert lag hen over hele overfladen af harpiksbeholderen. Dette hærder hurtigt et helt lag af objektet på én gang.

Nøgleapplikationer

DLP er velegnet til at producere meget præcise prototyper, mønstre til støbning, dentalmodeller og fremstilling af slutprodukter i små serier. Dens hastighed gør den nyttig til applikationer, der kræver hurtigere ekspeditionstider.

Fordele og ulemper

Fordele

• Hurtigere udskrivningshastigheder sammenlignet med SLA
• Høj præcision og opløsningsevne
• Kan udskrive komplekse geometrier

Ulemper

• Dyrere end FDM-printere
• Begrænsede materialemuligheder baseret på fotopolymerer
• Kræver omhyggelig håndtering af harpiks
• Kan have brug for yderligere efterbehandling/efterhærdning

DLP tilbyder ekstremt høj opløsning ved relativt høje hastigheder, dog til en højere pris end FDM. Det er et godt valg til komplicerede prototyper, støbegods og specialiserede produktionsapplikationer.

Selektiv lasersintring (SLS)

SLS-trykprocessen

Selektiv lasersintring (SLS) er en 3D-printningsproces, der bruger en kraftig laser til at smelte små partikler af polymerpulver sammen til en fast struktur.En laser scanner og sintrer (smelter sammen) pulveret lag for lag baseret på 3D-modellen.

Produktionsapplikationer

SLS bruges almindeligvis til funktionel prototyping og slutbrugerproduktion af dele på tværs af industrier som luftfart, bilindustri og sundhedspleje. Dets evne til at producere holdbare, varmebestandige dele gør det velegnet til fremstillingsapplikationer.

Fordele

• Ingen støttestrukturer kræves
• Producerer funktionelle dele med høj styrke
• Kan bruge en række forskellige polymermaterialer

Ulemper

• Dyre industriprintere
• Porøs overfladebehandling kan kræve efterbehandling
• Strenge krav til driftsmiljøet
• Materialeaffald fra usintret pulver

Selvom SLS har højere omkostninger, tilbyder det fremragende mekaniske egenskaber, der er ideelle til fremstilling af holdbare prototyper og slutproduktionsdele, hvor styrke og varmebestandighed er afgørende.

Materialejetting (MJ)

MJ-trykprocessen

MJ-trykning, også kendt som PolyJet eller MultiJet-printning, er en 3D-printningsteknik, hvor flydende fotopolymermaterialer selektivt sprøjtes og hærdes lag for lag ved hjælp af UV-lys. Printhovederne afsætter byggematerialet og det understøttende materiale samtidigt.

Typiske anvendelser

MJ udmærker sig ved at producere meget detaljerede prototyper, konceptmodeller og slutbrugerdele på tværs af brancher som produktdesign, fremstilling, tandpleje, medicin og smykker. Dens evne til at printe flere materialer og farver i en enkelt bygning gør den alsidig.

Fordele

• Kan trykke flere materialer og farver
• Høj præcision og fin detaljeopløsning
• Glat overflade kræver ofte minimal efterbehandling

Ulemper

• Dyrere printere og materialer
• Støttemateriale skal fjernes
• Begrænsede materialekapaciteter sammenlignet med visse teknologier

Med sine multimaterialeprintningsmuligheder og høje præcision opfylder Material Jetting forskellige prototype- og produktionsbehov, hvor indviklede detaljer, teksturer og farver er afgørende krav.

Drop-on-Demand (DOD)

DOD-trykprocessen

Drop-on-Demand (DOD) 3D-printning fungerer ved selektivt at aflejre flydende materialer, såsom fotopolymerer eller voks, på en byggeplatform i dråber. Dråberne sprøjtes ud gennem små dyser, når printhovedet bevæger sig hen over platformen lag for lag for at skabe 3D-objektet.

Industrielle og kommercielle anvendelser

DOD bruges almindeligvis til visualiseringsmodeller, konceptprototyper, støbemønstre og små produktionsserier. Det finder anvendelser i industrier som fremstilling, luftfart, bilindustri, smykkefremstilling og produktdesign.

Fordele

• Mulighed for at trykke flere materialer og farver
• Glat overfladefinish med mindre behov for efterbehandling
• Omkostningseffektiv til produktion i lav volumen

Ulemper

• Langsommere hastigheder sammenlignet med visse teknologier
• Begrænsede materielle kapaciteter
• Støttestrukturer kræves ofte

Takket være sin kapacitet til multimaterialeprint og overkommelige priser for lave volumener, fungerer DOD som en alsidig mulighed for at skabe detaljerede modeller, prototyper og produkter i små serier på tværs af forskellige sektorer.

Sandbindemiddel-jetting

Sådan fungerer sandbindemiddelopsprøjtning

Sand Binder Jetting er en 3D-printproces, der bruger to materialer - sand og et flydende bindemiddel. Lag af sand aflejres og sammenføjes selektivt ved at påføre bindemidlet i de ønskede områder baseret på 3D-modeldataene. Denne proces skaber solide sandforme eller kerner lag for lag.

Applikationer

Sandbinder-jetting bruges primært i støberier og metalstøbningsprocesser til hurtigt at 3D-printe sandforme og kerner til metalstøbningsprocesser. Det muliggør komplekse geometriske designs og accelererer produktionen sammenlignet med traditionelle støbeteknikker.

Fordele

• Omkostningseffektiv til produktion af sandforme/kerner
• Muliggør print af komplekse geometrier
• Miljøvenlig, da den bruger naturligt sand

Ulemper

• Trykte forme har begrænset styrke og kræver hærdning
• Opløsningen kan være lavere end nogle andre 3D-printprocesser
• Anvendelser begrænset primært til produktion af sandforme/kerner

Selvom Sand Binder Jetting er begrænset til støberiapplikationer, tilbyder den en omkostningseffektiv additiv fremstillingsløsning til hurtig fremstilling af meget komplekse sandforme og kerner til metalstøbningsprocesser.

Metalbindemiddeludsprøjtning

Sådan fungerer metalbindemiddelopsprøjtning

Metal Binder Jetting bygger dele lag for lag ved hjælp af et to-komponent metalpulvermaterialesystem. Tynde lag af metalpulver aflejres, og et flydende bindemiddel forbinder dem selektivt baseret på 3D-modeldataene, hvilket danner en "grøn del". Denne grønne del gennemgår yderligere bearbejdning som afbinding, sintring og infiltration for at opnå den endelige tætte metalkomponent.

Applikationer

Denne additive teknologi finder anvendelse på tværs af industrier som luftfart, bilindustri og medicinalindustrien til produktion af komplekse geometriske metaldele og -komponenter. Den muliggør on-demand fremstilling af tilpassede metaldele, værktøjer og funktionelle prototyper.

Fordele

• Producerer metaldele med høj densitet og høj kvalitet med gode materialeegenskaber
• Giver designfrihed og geometrisk kompleksitet, der er vanskelig med traditionelle metoder
• Økonomisk sammenlignet med visse andre 3D-printprocesser til metal

Ulemper

• Har i øjeblikket et begrænset udvalg af kompatible materialer
• Kræver yderligere efterbehandlingstrin som afbinding og sintring
• Kvaliteten af den endelige del kan variere afhængigt af procesparametre

Ved at kombinere designfleksibilitet, omkostningseffektivitet og evnen til at skabe metaldele med fuld densitet fremstår Metal Binder Jetting som et stadig mere attraktivt valg til industrielle produktionskrav til metaldele.

Direkte metallasersintring (DMLS)/Selektiv lasersmeltning (SLM)

DMLS/SLM-printprocessen

DMLS og SLM er lignende additive fremstillingsprocesser, hvor metaldele bygger lag for lag ved hjælp af en kraftig laser. Tynde lag af fint metalpulver fordeles jævnt, og laseren smelter eller sintrer selektivt pulverpartiklerne sammen baseret på 3D-modeldataene, hvorved metallet sammensmeltes for at danne delen.

Nøgleapplikationer

DMLS/SLM-teknologier er bredt anvendt på tværs af brancher som f.eks. luftfart, bilindustrien, medicinalindustrien og dentalindustrien på grund af deres evne til at producere meget komplekse, robuste metalkomponenter med fremragende mekaniske egenskaber og detaljeopløsning. I luftfartsindustrien bruges de til lette strukturelle dele og motorkomponenter. I bilsektoren muliggør de funktionelle prototyper og produktionsdele. Medicinske anvendelser omfatter patientspecifikke implantater og kirurgiske vejledninger. Inden for tandpleje finder DMLS/SLM anvendelse i fremstilling af kroner, broer og aftagelige delproteser.

Fordele:

• Producerer stærke metaldele med høj densitet og gode materialeegenskaber
• Muliggør komplekse geometrier, der er vanskelige med traditionel fremstilling
• Dele kræver lidt eller ingen efterbehandling

Ulemper:

• Dyr industriprintere og metalpulvere
• Begrænsede materialevalg sammenlignet med visse teknologier
• Nødvendige støttestrukturer, der skal fjernes
• Højt energiforbrug

DMLS og SLM tilbyder enestående designfrihed kombineret med evnen til at skabe robuste, funktionelle metaldele og er alsidige løsninger til fremstilling af højtydende komponenter på tværs af forskellige sektorer.

Elektronstrålesmeltning (EBM)

Sådan fungerer EBM

EBM er en 3D-printningsproces der bruger en fokuseret elektronstråle i et højvakuum til selektivt at smelte lag af metalpulver i henhold til den digitale 3D-model. Elektronstrålen opvarmer og smelter metalpulverpartiklerne, hvilket får dem til at smelte sammen og størkne for at danne den ønskede del lag for lag.

Højtydende applikationer

EBM-teknologi er velegnet til at producere metaldele af høj kvalitet med fuld tæthed og fremragende mekaniske og termiske egenskaber. Den finder anvendelse i industrier, der kræver højtydende komponenter, såsom luftfart til flymotordele og strukturelle komponenter, bilindustrien til højbelastningskomponenter som turbineblade, medicinsk industri til skræddersyede ortopædiske og tandimplantater og energi til dele, der anvendes i gasturbiner og kraftproduktionsudstyr.

Fordele

• Fremstiller spændingsaflastede dele med overlegne mekaniske egenskaber
• I de fleste tilfælde er der ikke behov for støttestrukturer
• Hurtige byggehastigheder sammenlignet med visse 3D-printprocesser til metal
• Kan anvende en række højtydende metalmaterialer

Ulemper

• Ekstremt dyrt industrielt udstyr og driftsomkostninger
• Kræver højt specialiserede faciliteter og dygtige operatører
• Begrænset materialekompatibilitet sammenlignet med visse teknologier
• Begrænsninger i delstørrelse på grund af byggekammerets dimensioner

Trods de høje omkostninger og specialiserede driftskrav tilbyder EBM unikke fordele ved produktion af robuste metaldele med høj integritet til krævende applikationer på tværs af brancher, der er afhængige af højtydende komponenter.

Giv dine designs liv med 3D-print

Denne artikel udforskede den brede vifte af 3D-printprocesser - fra desktop FDM og SLA til overkommelig prototyping til industriel SLS til holdbare produktionsdele. Multimaterialeteknikker muliggør komplicerede, flerfarvede objekter. Direkte metallasersintring og bindemiddeljetting producerer højtydende metalkomponenter med designfleksibilitet.Specialiserede processer som elektronstrålesmeltning skaber ekstremt robuste dele til krævende industrier. I takt med at 3D-printning udvikler sig med forbedrede materialer, hurtigere hastigheder og højere præcision, vil udbredelsen vokse på tværs af forbruger- og industrisektorer. Vælg den rigtige 3D-printteknologi for at forvandle dine ideer til virkelighed.

Læs mere

• ABS vs PLA: Hvilken er bedre til dine 3D-printbehov?
• Lugter 3D-printning? Ting du bør vide
• Guide til 3D-printmaterialer: Innovér din produktion
• Tips og tricks til succesfuld FDM 3D-printning