Grunnleggende 3D-utskrift: Typer 3D-skrivere

3D-utskrift fungerer ikke helt som vanlig utskrift – mens når det kommer til blekk på papir, så godt som enhver maskin som bruker, vel, papir og blekk, vil gjøre det, er 3D-utskrift mye mer spesifikk. Ikke alle skrivere, eller til og med alle typer skrivere, passer for alle filamenttyper eller prosjekter – du må gjøre undersøkelser før du velger en for å sikre at du får den riktige typen for dine behov.

Her er et sammendrag av noen av de vanligste typene 3D-skrivere du kan finne. Det er ikke en uttømmende liste, men dette er de en spirende 3D-utskriftsentusiast trenger å vite om!

SLA

SLA eller Stereolithography var den aller første typen 3D-utskrift noensinne. Den ble opprettet i 1986 av Chuck Hall, og bruker en trykkteknikk som kalles Vat Polymerisation - den bruker fotopolymergummi som utsettes for en lyskilde. Denne typen skriver er ideell for glatte overflater og høye detaljnivåer på trykte prosjekter.

Det er ikke spesielt for nybegynnere og har mange bruksområder innen medisin, hvor det brukes til å skrive ut anatomiske modeller så vel som mikrofluidikk. Skriveren bruker flere speil arrangert for å peke en lasersøyle over tannkjøttet som brukes som filament, slik at det kan danne de forskjellige lagene i formingssonen.

Nøyaktighet og hastighet er nøkkelen, og 3D-utskriftsprosjekter bygges fra bunnen av. I tillegg til de nevnte bruksområdene innen medisin, er denne trykketeknikken også nyttig innen luftfart og bilindustrien. Skrivere av denne typen inkluderer ProJets og Vipers.

SLS

Spesifikk lasersintring eller SLS myker nylonpulver til en solid plastkonstruksjon. Materialene som brukes er termoplast, noe som betyr at resultatene er tøffe, egnet for snap-pasninger og bruk med høy slagkraft. Teknikken som brukes kalles power bed fusion. En termoplast vil bli oppvarmet til like før den blir flytende og deretter lagt på formingstrinnet. En laser brukes til å sintre pulveret som er stablet i et solid, hardt lag - og når et tverrsegment er fullført, synker scenen med høyden på det laget, mer pulver tilsettes, og laseren sinter det igjen til et fast stoff.

Overflødig pulver som er tilsatt, men ikke sintret, fungerer som et slags støttemateriale som til slutt vil falle bort. Støttestrukturer er ikke nødvendig på grunn av dette. Hovedfordelen med SLS er at den skaper gode mekaniske egenskaper, med ulempen av lengre ledetider enn andre typer skrivere. Eksempler inkluderer Sinterit Lisa, Formlabs Fuse 1 og Sharebot SnowWhite 2.

FDM/FFF

Fused Deposition Modeling og Fused Filament Fabrication er lignende typer skrivere. De utviser en plastfiber lag for lag på formingsstadiet. På denne måten kan komplette modeller lages relativt raskt og effektivt. Lagede overflater har en tendens til å være alt annet enn glatte, og de resulterende modellene er heller vanligvis ikke for sterke. Med andre ord kan faktisk bruk av trykte deler være ganske begrenset. Til tross for dette er denne typen skriver et godt valg for nybegynnere siden den er eksperimentvennlig og ganske enkel å bruke.

Når det er sagt, kan denne typen skrivere være en av de rimeligere for skrivere på et budsjett. En spole med filament kjøres inn i skriveren og skyves deretter gjennom en oppvarmet tut. De vanligste materialene som brukes er PLA, ABS og PET, men noen andre fungerer også, avhengig av tuten som brukes.

Skriverens hode beveger seg langs angitte akser, og dispenser den flytende plasten lag for lag. Når et lag er ferdig, startes neste lag til objektet er ferdig. Noen av de beste bruksområdene for denne teknikken er armaturer og hylstre, men FFF og FDM er også egnet for alle slags små forfengelighetsutskriftsprosjekter.

Skrivermodeller inkluderer Snapmaker og Ultimaker, så vel som mange andre. Med tanke på hvor utbredt denne typen skrivere er nå, finnes det mange forskjellige modeller i alle prisklasser.

DLP

Digital Light Processing ligner litt på SLA-utskrift. Den skriver ut raskere og avdekker lag på samme tid i stedet for å gjøre det på tvers med bruk av laser. SLA og DLP har lignende bruksformål og er modeller av infusjonsform. I motsetning til FFF er overflater glatte, og derfor kan prosjekter finne anvendelser i ting som tannbehandling.

På baksiden er DLP-utskriftene noe svake. De er vanligvis ikke nyttige for mekaniske deler eller noe som krever spesiell stabilitet. Når det gjelder forskjellene mellom SLA og DLP - der førstnevnte bruker en laser for å tegne avrundede former, bruker DLP en skjerm for å projisere firkantede voksler av en viss minimumsstørrelse for å lage formene som blir skrevet ut.

Skrivere av denne typen inkluderer Micromake L2, SprintRay Moonray og Anycubic Photon S.

MJF

Multi Jet Fusion-skrivere setter sammen deler av nylonpulver. I stedet for en laser (som i SLS-utskrift), brukes en blekkskriverklynge for å påføre varmen for å smelte pulveret. Resultatet er mer stabile og forutsigbare mekaniske egenskaper, samt bedre overflateresultater.

Den raskere produksjonstiden denne teknikken gir fører også til lavere produksjonskostnader totalt sett. Skrivehodet sprøyter hundrevis av små dråper fotopolymer som herdes og størkner senere i UV-lys. Når et lag er herdet, påføres neste lag til objektet er ferdig.

Denne teknikken trenger et hjelpemateriale som tas ut ved etterbehandling. Selv om det kan by på noen vanskeligheter, er MJF en av de eneste teknikkene som lar skrivere produsere flere objekter på en enkelt linje uten å ofre noe av byggehastigheten. Den kan også produsere ting ved hjelp av forskjellige materialer og i full tone. Dette betyr at når den er ordnet optimalt, kan MJF masseprodusere små identiske deler betydelig raskere enn noen annen skrivertype. Skrivere av denne typen inkluderer HP Jet Fusion-serien.

PolyJet

PolyJet-skrivere produserer jevne og nøyaktige deler som passer til en rekke ting. De tilbyr en mikroskopisk lagoppløsning og kan produsere både tynne vegger og komplekse elementer siden de kan jobbe med det bredeste utvalget av materialer fra enhver 3D-skriver (forutsatt at de er utstyrt med riktig dyse/seng, selvfølgelig). PolyJet-utskrifter kan brukes til å lage armaturer, former og ulike produksjonsverktøy.

Det finnes en rekke skrivermodeller spesielt for bruk i tannarbeid – for tannlaboratorier og tanntrykk. De raske utskriftene av høy kvalitet som er resultatet av denne teknologien, gjør den til et godt valg for den slags medisinsk bruk. Disse skriverne fungerer ved å bruke flere strålehoder – de legger et lag med byggemateriale ved å gli langs en akse. Hvert hode bidrar med forskjellige mengder på forskjellige steder for å lage uansett formen på det laget. De vanligste oppsettene til disse skriverne har et multi-dyser blekkskrivehode.

De distribuerte materialene flashes og herdes av et UV-lag før skriveren beveger seg – plattformen slipper et lag, og neste lag legges til. Råvarene og filamentene lagres ikke på spoler, men heller i patroner som er koblet til dysene, ikke ulikt en vanlig blekkskriver. Skrivere av denne typen inkluderer Connex 3-serien, Objet30 og J5 DentaJet.

DMLS

DMLS-skrivere har en primær applikasjon - utskrift av metallbaserte ting. Ved å bruke metallbaserte tilsetningsstoffer er DMLS standardmaskinene for alle slags 3D-utskrifter som involverer MF-filamenter. Mens noen andre skrivere også er i stand til å håndtere materialet, er DMLS-skrivere spesielt gode til å lage ensartede deler med lignende kvaliteter som ting som ble støpt ut av "vanlig" metall.

DMLS er forkortelse for Direct Metal Laser Sintering, og det er akkurat slik det fungerer – den bruker en kraftig laser for å smelte pulverlag av metall/plastblandinger før de herdes igjen for å lage prosjektet. Det fungerer på samme måte som man kan sveise eller lodde med en veldig fin og presis laser, men det er raskere og mye mer nøyaktig enn menneskehender kunne håpe å være.

Disse skriverne er ganske kompliserte å bruke og krever/bruker noen ukonvensjonelle elementer (som det vanligvis argongassfylte byggekammeret) og er derfor egentlig ikke egnet for nybegynnere i det hele tatt – spesielt med tanke på deres smertefullt høye priser. Når det er sagt, kan de jobbe med forskjellige legeringer og metaller, inkludert stål, titan, nikkel, kobolt og kobber. DMLS-skrivermodeller inkluderer EOS M 290 og FormUp 350.

EBM

Electron Beam Melting er en type fusjonsutskrift med pulverbed. Den bruker en elektronstråle i stedet for den typiske laseren for å smelte sammen partikler og bygge delen. Den skaper utrolig stabile og motstandsdyktige strukturer ved å smelte sammen metall til metall. Foreløpig brukes og produseres denne teknologien kun av ett selskap – GE Additive.

Sammenlignet med andre skrivere som bruker lasere som varmekilde, bruker EBM-skrivere en elektronkanon for å trekke ut elektroner fra for eksempel en wolframstålfilament i vakuum. De blir deretter fremskyndet og projisert på det metalliske pulveret som avsettes for hvert lag.

Når prosjektet er skrevet ut, fjernes overflødig pulver med en blåsepistol. Siden hele prosessen skjer under et vakuum, oksiderer ikke deler og pulver mens de brukes – og når utskriften er ferdig, kan en god mengde av det ubrukte pulveret brukes direkte. Dette er forskjellig fra de fleste andre trykketeknikker, og reduserer kostnadene ved utskrift betraktelig, da materialer kan bli ganske dyre, spesielt når det kommer til metallfilamenter.

Sammenlignet med laserstråleskrivere har elektronstråleskrivere fordelen av hastighet, men lider litt med hensyn til presisjon og maksimal produksjonsstørrelse. Siden strålen er bredere enn en laser, kan enkelte ting som er mulig med en laser ikke gjøres i en EBM-skriver. Gitt det begrensede antallet tilgjengelige skrivermodeller, er det også en begrensning på delstørrelser – produksjonsvolumet til en laserskriver kan lett være det dobbelte av en sammenlignbar EBM-modell.